Die Zukunft ist elektrisch und solar Tipps für Hausbesitzer

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1 Die Zukunft ist elektrisch und solar Tipps für Hausbesitzer Urs Muntwyler Professor für Photovoltaik Berner Fachhochschule Technik und Informatik (BFH-TI) Leiter PV-Labor BFH-TI Berner Fachhochschule Technik und Informatik Institut für Energie und Mobilität

2 Projekt: Brandprävention von PV Anlagen Monitoring mit IR-/ Photo Multicopter Monitoring der PV-Anlage Mont-Soleil (550 kwp/ 1994) Unterstützt von der Bernische Gebäudeversicherung GVB PV Brandprävention» /

3 Einführung Energiestrategie 2050/ CO 2 Potential Solarenergie Chancen für Hausbesitzer Schrittweises Vorgehen

4 IEA roadmap: 50% CO 2 nötig! Aktuell sind wir auf über 3 Grad-Kurs vier (zwei 2013) Technologien sind 2017 auf 2DS Kurs (IEA)! Tipp Hausbauer: Heizung für jetzt Kühlung für 2050!

5 Berner Fachhochschule / Haute école spécialisée bernoise Technik und Informatik / Technique et informatique Stand Energie Strategie * Total Wind CH und Europe PV * Projekte total 2017 Wind energy geothermal energy Biomass (wood) Biogas * KEV in Betrieb Wastewater treatment plant Waste incineration plant (50% renewable) *PV CH 2017: PV 1,5 TWh/ CH Wind Ausland: >4TWh 2.Q KEV: in Betrieb 3,3TWh/ Pos. Entsch.: 2,9TWh/ Warteliste:7TWh Gesamt: 14,2TWh (+1TWh PV ohne KEV)

6 Stromsparen Technologiepotentiale: Nr. Technologiewechsel Verbrauch 1 Glühlampe E-Spar LED-Leuchte -90% 2 Elektroheizung (AKW) WP (SWW) -90% 3 Benzinauto - E-Mobile (SWW) -75% 4 Haus 1975 MuKen Haus % 5 Kühlschrank (Absorber-Kompressor) -75% 6 TV-Gerät (Röhre OLED) -75% 7 WW-System (Elektro-Solarsystem) -60% 8 Waschmaschine (Elektro-Solarwärme) >60% 9 Motoren -10% bis 30% 10 Plushaus >100% Planung mit Lastprofilgenerator LPG

7 Bilanz: Energie von der Sonne auf die Erde Die Effekte auf die Erde sind sehr unterschiedlich, daher lohnt es sich, zu schauen, wo die Wirkung am Besten ist.

8 Die Ölflut auf dem Hausdach wir haben genügend Energie sind aber zu faul um sie einzusammeln (Paul Dominik Hasler Philosoph aus Burgdorf)

9 Planung und Realisation von Plushäusern

10 Projekt: Simulation Zukunft Die Energieperspektiven 2050 von Prognos bilden die Grundlage für die Energiestrategie 2050 der Schweiz. Die Studie untersuchte die gesamte Schweiz. Was die Entwicklungen im Detail für die Niederspannungsnetze bedeuten ist noch offen. Das Projekt «SimZukunft» untersucht das am Beispiel der Kleinstadt Burgdorf ( Einwohner). «SimZukunft» ist ein P+D Projekt des Bundesamtes für Energie BFE In Burgdorf wurde die erste KEV für Photovoltaik eingeführt (1989)

11 Lastprofil der Stadt Burgdorf im Utopia - Szenario 2050 Deutliche Steigerung der Lasten, besonders im Sommer Klimatisierung Tipp: Hausbauer Neubau sie brauchen eine Lösung für heisse Tage!

12 Energieverbrauchsstandards im Haus in der Schweiz liter fuel oil equivalent per m < usual new model building 1975 ordinance 1992 * inkl. Warmwasser model instructions 2000 Minergie* 1998 model instructions 2008 Minergie* Minergie-P* Minergie-A* Plus-energyhouse** Plus-energyhouse with E- mobility -7.5 Plus-energyhouse with E- mobility and gray energy MuKen 2008: 48 kwh/m 2 MuKen 2014: 30 kwh/m 2

13 Tipps für Bauherren bestehendes Haus Haussanierung etappiert (zur Steueroptimierung): 1. GAK machen für saubere Analyse 2. Sanierung der Hülle PV Anlage auf neues Dach! Neue Fenster Wärme- und Schalldämmung - Niedertemperatur-Wärmeverteilung 3. Wärmepumpen-Boiler 4. Wärmepumpe Heizung (Luft-Wasser) ev. mit Speicher 5. PV Anlage möglichst gross 6. Elektroverbraucher ersetzen und «smart-grid» fähig durch PV WR 7. PV an Balkon ev. Fassade (speziell MFH) 8. Elektromobil-Ladestelle (sofern Auto) gekoppelt an PV Elektromobil kaufen oder leasen 9. Option: stationäre Batterie zur Erhöhung des Eigenverbrauchs Subventionen Gebäudesanierung/ Steuerersparnis etappiert/ Einmal-Vergütung PV Anlage!

14 Neubauten:... falsch geplante Dächer in Bern die Architekten liessen sich von Villen um 1900 inspirieren (Zitat: Zeitschrift Hochparterre )

15 Altes Segelflugzeug DG 400 (1982) Selbstartendes Segelflugzeug 18m Klasse 17 m Spannweite, max. Gleitzahl 46 von DG Flugzeugbau (D):

16 Ein Segelflugzeug inspiriert von : Flugpionier Otto Lilienthal 1895

17 Energieverbrauch im Haus Planung eines Plushauses (Tipps für Bauherr neues Haus)!

18 MuKen 2008 Plushaus mit grauer Energie Verbraucher Einheit Spezifischer Energie Verbrauch Heizung 100 m 2(1) 16kWh/m 2 (1) kwh Warmwasser 4 x 50l/ Pers 4x50 l à 43 0 K (2) kwh Elektrizität Haushalt 4 x kwh (3) kwh E-Mobil km/j 16 kwh/100 km kwh Graue Energie 100 m kwh/ m kwh (massiv) Gesamt kwh kwp oder 50 80m 2 Fläche ergeben ein Plushaus! 1 Assumption HP-efficiency factor 3 (1 600 kwh electricity kwh ambient heat) 2 Assumption HP-efficiency or solar hot water-installation factor 3 3 Efficiency potential 75% realized

19 Wie gross ist die PV-Anlage auf dem Plushaus und was kostet sie? Im CH-Mittelland produziert eine PV-Anlage die installierte Leistung in Wp x Betriebsstunden, also: Leistung: 1 kwp kwh Solarstrom (also Energie)! Oder für kwh brauchen wir eine Leistung von 1 kwp. Grösse: Je Technologie für 1 kwp 5-8 m 2 Solarfläche Preis schlüsselfertige Anlage: Je nach Grösse und Art der Anlage (Aufbau- oder Dachhaut) kostet die Anlage 2,5-4 sfr./ Wp Für unser Plushaus mit > kwh brauchen wir m 2 und es kostet sfr.!

20 Was kriegen wir für sFr.? Dafür erhalten Sie die Energie fürs Heizen, Warmwasser und Strom für Jahre! Dazu Benzin fürs Elektroauto für 30 Jahre. Das spart bei Auto 30 x km/ Jahr x 6 Liter/ 100km x sfr. 2. = sfr. für das Benzin! Oder: Sie haben die Energie fürs Auto gekauft und die Energie fürs Haus ist gratis! Aber: Wie wird der Überschuss abgegolten wie bringen Sie die Energie fürs Elektroauto an den Standort des Auto?

21 E-Mobil als wichtiger Baustein des hohen Eigenverbrauchs - Energiestrategie (Dekarbonisierung)

22 Berner Fachhochschule / Haute école spécialisée bernoise Technik und Informatik / Technique et informatique Die individuelle Mobilität wird elektrisch: Die Elektromobilität ist allen anderen Varianten überlegen und wird sich bis 2050 durchsetzen (Roadmap Studie IEA).

23 Berner Fachhochschule / Haute école spécialisée bernoise Technik und Informatik / Technique et informatique Umweltbilanz/ Kosten E-Mobil mit PV Beispiel BFH in Burgdorf: Der Solarcarport mit 2,5 kwp (< Fr.) spart in 30 Jahren Liter Benzin mit einem heutigen Elektroauto (PHV) - Opel Ampera! PHV E-Mobil braucht: Wp Photovoltaik für km/ Jahr - Spart 900 l Benzin / Jahr (ca pro Jahr)! Für die graue Energie der Batterie braucht es zusätzliche 150 Wp PV!

24 Eigenverbrauchserhöhung

25 PV-Anlagen mit Speicher Berner Fachhochschule / Haute école spécialisée bernoise Technik und Informatik / Technique et informatique

26 Eigenverbrauchsoptimierung EVO Eigenverbrauchsoptimierung mit Strom aus PV Anlage (VESE) 26

27 Beispiele: Plushaus in Thun MFH Heitenried

28 Das Potential ist auf den Gebäuden 60% Möglicher Anteil des Endverbrauchs von Elektrizität 50% 40% 30% 20% 10% 0% Potential Schweiz für Photovoltaik: Dächer 24 TWh/ Fassaden 6 TWh (2017 Meteotest) BFE 2018: 50 TWh Dächer und Fassaden

29 MFH - Plushaus: PV Ost-West Das 1947 erstellte, energetisch sanierte und mit Ost-West PV-Anlage von 34,6 kwp und 8,6 m2 Vakuumkollektoren deckt nun 187% seines Energieverbrauchs. Aber Eigenverbrauch Strom 2013/2014: 10,7%/ 9,9% (hoher Überschuss kleiner Eigenverbrauch)!

30 Eigenverbrauchserhöhung ist schwierig Mit Batterie (Berechnung Studis MSE BFH) 2015: 0 kwh Batterie 10,7% (2013-er Zahlen) 6 kwh Batterie 14,9% (2013-er Zahlen) 10 kwh Batterie 17,2% (2013-er Zahlen) 20 kwh Batterie 19,8% (2013-er Zahlen) 50 kwh Batterie 20,4% (2013-er Zahlen)

31 MFH Heitenried (7 Parteien) - Heizung und Warmwasser mit Wärmepumpe - Tiefgarage für E- Mobil - Eigenverbrauchsgemeinschaft für PV - Strom - Energieversorger Groupe E - Planung bereits weit fortgeschritten im FS 2018 Planung im Rahmen einer BSc-Diplomarbeiten der BFH der Herren Steiger/ Walther FS 2018.

32 Optimierung der Autarkie Der Speicher erhöht die Autarkie recht stark Einfluss der vielen tagsüber abwesenden Benutzer und der kleinen PV-Anlage.

33 Variantenstudium mit PV Fassaden Varianten mit Süd- und Ost-West-Fassaden

34 Hohe Gebäude brauchen Solarfassaden: Neue Solarfassade (Viriden + Partner AG) Flumroc AG Flums PV in Fassade und auf Dach ca kwh/ J (Plushaus) Hofwiesen-Rothstrasse Zürich farbige PV-Module in der Fassaden

35 Zusammenfassung - Der Schweizer PV Markt muss auf über 800 MWp/ Jahr wachsen und die PV Installationen müssen 40 Jahre halten, um 25,6 TWh Solarstrom zu erreichen. - Mit 40 Jahren Lebensdauer ist die PV Technik kompatibel zu den Lebensdauern der Baubranchen. - Für die Erreichung der Energiestrategie 2050 reichen die vorhandenen Dächern und Fassaden aus. - Dies bedingt eine sorgfältige Planung «freier Dachflächen». Kleine und mittlere Häuser sind so als Plushäuser gut machbar. - Bestehende Häuser sind (etappiert) zu sanieren und mit Photovoltaik auszurüsten! - Der Hausbesitzer ist ein Schlüsselelement des Energiewandels. Er spart Steuern und langfristig Kosten. E- Mobilität verbessert die Bilanz und die Kosten.

36 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Vortrag auf: Kontakt: