Solarenergie und Klimaschutz

Transkript

1 Solarenergie und Klimaschutz Prof. Konrad Mertens Labor für Optoelektronik und Sensorik, Photovoltaik-Prüflabor Fachbereich Elektrotechnik und Informatik Fachhochschule Münster Folie 1

2 Gliederung: 1. Aktuelle Situation beim Klimaschutz 2. Die beliebtesten Vorurteile zur Photovoltaik 3. Konkrete Umsetzung 4. Photovoltaik und Elektroautos? 5. Fazit Folie 2

3 Zur Person Seit 1992 im Solarenergie-Förderverein Aachen (SFV): Vorführung: Schweißen mit Solarenergie Folie 3

4 Zur Person Vorführung: Betrieb von Geräten mit Solarenergie (Halle, 1990) Wo ist die versteckte Batterie? Bohrmaschine Toaster Radio Küchenmaschine Solarmodule Folie 4

5 Zur Person Einsatz für kostendeckende Vergütung Folie 5

6 Zur Person 1996: Bau einer eigenen Photovoltaikanlage (2 kw) Folie 6

7 Zur Person Studium und Promotion (Elektrotechnik) an der RWTH Aachen Industrietätigkeit im Bereich Erneuerbare Energien und Intelligente Netze Seit 2000 Professor an der Fachhochschule Münster: Lehre: Photovoltaik Sensorik Lichtwellenleitertechnik Forschung: Photovoltaik-Prüflabor Qualitätsüberprüfung von Photovoltaikanlagen Folie 7

8 1. Aktuelle Situation beim Klimaschutz Folie 8

9 Verlauf der CO2-Konzentration im Lauf der letzten Jahre: Temperaturanstieg Häufiger Stürme und Überflutungen Verschiebung von Klimazonen Folie 9

10 Temperatur und Meerespiegel im Lauf der letzten Jahre: Quelle: Volker Quaschning Meeresspiegelanstieg? Folie 10

11 Der Klimawandel hat schon begonnen: Quelle: Volker Quaschning Folie 11

12 Der Klimawandel hat schon begonnen: Quelle: Volker Quaschning Folie 12

13 Der Klimawandel hat schon begonnen: Quelle: Volker Quaschning Folie 13

14 Was ist das? Jahrestemperaturen seit 1881: Folie 14

15 Gliederung: Folie 15

16 Verursacher der deutschen CO2-Emissionen: Quelle: Volker Quaschning Start mit Kohlekraftwerken ist sinnvoll Parallel müssen die anderen Sektoren umgebaut werden! Folie 16

17 Zukunft der Kohlendioxidemissionen in Deutschland: Quelle: Volker Quaschning Wo soll die Energie denn herkommen? Aus Solarstrom? Folie 17

18 2. Die beliebtesten Vorurteile zur Photovoltaik Folie 18

19 Vorurteil 1: Zur Produktion einer Solarstromanlage braucht man mehr Energie, als die Anlage jemals produzieren wird! Folie 19

20 Energierücklaufzeit von Photovoltaikanlagen Energierücklaufzeit in Jahren 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 2,9 2,5 a 1,3 a 1,1 a Wechselrichter etc. Modulrahmen Laminatherstellung Zellprozessierung Waferherstellung Siliziumherstellung Multi-Si (2004) η = 13,2 % Multi-Si (aktuell) η = 17 % Lebensdauer 25 a z.b. Energierücklaufzeit = 2 Jahre: Erntefakto r = = = 12, 5 Energierücklaufzeit 2 a Die Anlage bringt innerhalb Ihrer Lebensdaer rund das 12,5-fache an Energie ein! Folie 20

21 Vorurteil 2: Photovoltaik hat einen zu geringen Wirkungsgrad Welche Fläche braucht man denn? Folie 21

22 Flächenbedarf: Welche Fläche bräuchte man, um den gesamten (!) Weltenergiebedarf (Strom, Verkehr, Heizung, ) mit Photovoltaik zu decken (Annahme: Wirkungsgrad 10 %)? Der heutige Wirkungsgrad reicht eigentlich auch schon! Folie 22

23 Flächenbedarf: Besser: Verteilung der Solaranlagen über die ganze Welt Folie 23

24 Vorurteil 3: In der Sahara, na gut, aber in Deutschland scheint ja ohnehin kaum die Sonne Der Ausbau der Solarenergie in Deutschland ist so sinnvoll wie Ananas züchten in Alaska Dr. Jürgen Großmann, ehem. Vorstandsvorsitzender der RWE AG, am Wie viel mal mehr Energie erbringt eine Solaranlage in der Sahara im Vergleich zu Deutschland? Folie 24

25 Weltkarte der Globalstrahlung Der Thyristor kann anstelle eines Relais (Schützes) zum Schalten von Gleichspannung eingesetzt werden. Allerdings sind besondere Maßnahmen zur Löschung notwendig. S1: Zünden S2: Löschen Jahresglobalstrahlung in der Sahara: ca. 2- bis 2½-fach gegenüber Deutschland Mehrertrag einer Photovoltaikanlage: nur Faktor 2 Folie 25

26 Bisherige Stromerzeugung durch erneuerbare Energien in Deutschland Aktueller Status (2018): Anteil der erneuerbaren Energien am Strombedarf: 40 % Anteil der Photovoltaik: 8 % reicht der Platz z.b. auch für 30 % durch Photovoltaik? Folie 26

27 Flächenbedarf für 30 % der Photovoltaik an der Stromerzeugung (30 % des Strombedarfs) Die Dächer und Fassaden reichen aus!! Nutzen wir die Dächer!! Und wenn die Photovoltaik noch mehr liefern sollte? Folie 27

28 Und wenn die Photovoltaik noch mehr liefern sollte? Fallbeispiel: Wir haben einen Hektar Fläche zur Stromerzeugung zur Verfügung: Fall A: Wir bauen Energiemais an: Sonne Mais Biogas Strom Ertrag: knapp kwh Fall B: Wir nutzen Photovoltaik: Sonne Strom Ertrag: 1 Mio. kwh! Faktor 50!!! 100 m 100 m 100 m 100 m Übrigens: Aktuell werden 21 % der Ackerflächen Deutschlands für Energiepflanzen genutzt. Würde man das letzte 1 % für Photovoltaik verwenden, ergäbe das 20 % des gesamten Strombedarfs Fazit: das Potential der Photovoltaik ist selbst in Deutschland gigantisch! Zur Ehrenrettung der Biomasse: + Biomasse ist speicherbar + Restpflanzennutzung macht auf jeden Fall Sinn Folie 28

29 Vorurteil 4: Solarstrom ist viel zu teuer Folie 29

30 Preisentwicklung: Modulpreise seit 1980: Reduzierung von 27 Euro/Wp auf unter 27 Cent/Wp! Folie 30

31 Ausbau der Photovoltaik in Deutschland Installierte Leistung in GWp: Der 52 GW-Deckel! Zielkorridor Jährlicher Zubau zwischenzeitlich bei ca. 7 GWp/Jahr Aktuell (2018): 3 GWp/Jahr Eigentlich brauchen wir 10 GWp/Jahr Der 52 GW-Deckel muss weg! Folie 31

32 Weltweites Wachstum der Photovoltaik Bislang weltweit installierte Leistung in GWp: Wachstumsraten über 40 % 2018: rund 100 GWp zusätzlich installiert! Haupttreiber sind inzwischen China und Schwellenländer Folie 32

33 Preisentwicklung: Entwicklung der Einspeisevergütung seit 2004: 4,5 Ct/kWh! Photovoltaikstrom ist inzwischen günstiger als Biomasse und Offshore-Windkraft! Aktuelle Ausschreibungen von Freiflächenanlagen: 4,5 Ct/kWh! Folie 33

34 Preisentwicklung: Einspeisevergütung und Strompreis Eigenverbrauch lohnt sich! Bauen Sie eine PV-Anlage auf Ihr Haus! Folie 34

35 3. Konkrete Umsetzung Folie 35

36 Wirkung von Solarstrom im heutigen Energiesystem: Nur ca. 8 Prozent Solarstrom Solarstrom spart schon jetzt deutlich CO 2 ein Folie 36

37 Heutiger Strommix: Nur ca. 8 Prozent Solarstrom Folie 37

38 Einbeziehung von Verkehr, Wärme, etc.: Das Energiesystem muss vollständig erneuerbar werden! Folie 38

39 Zielsituation im Jahr 2040: Photovoltaik mit 30 % Anteil am künftigem Strommix! Folie 39

40 Was ist hier falsch? Foto: K. Mertens Folie 40

41 Nutzt die Dächer! Pixabay Pixabay Quelle: Pixabay Folie 41

42 Was ist hier falsch? Folie 42

43 Nutzt die hohe Flächeneffizienz der PV! Solarpark Herten Next2Sun Wikipedia juwi Solar GmbH Sungrow Folie 43

44 4. Photovoltaik und Elektroautos? Folie 44

45 Nutzt die Dächer auch für das Elektroauto Folie 45

46 Nutzt die Dächer auch für das Elektroauto z.b. 5 kwp - Anlage: km pro Jahr! besser: 10 kwp - Anlage: km pro Jahr kwh für Haushalt Folie 46

47 Wie man es nicht machen sollte: Foto: Frank Neuhaus Folie 47

48 Gewöhnungsbedürftig Foto: Bildarchiv Bayerisches Landesamt für Denkmalpflege, München; Fotograf: Joachim Gattenlöhner, Kitzingen Folie 48

49 So bekommt man einen hohen Eigenverbrauchsanteil Folie 49

50 Wie man es nicht machen sollte: Foto: Jörg Philipp Folie 50

51 6. Fazit Folie 51

52 Fazit Der Klimawandel ist inzwischen spürbar und wird sich fortsetzen Durch Massenproduktion sind die Preise für Solaranlagen massiv gesunken Nutzung von Solarstrom ist eine preis- und flächeneffektive Maßnahme für den Klimaschutz und eine intakte Umwelt Die Elektromobilität wird den weiteren Ausbau der Photovoltaik beschleunigen Macht die Dächer voll, woher soll der Strom denn sonst kommen? Photovoltaik verstehen? Folie 52

53 Infos zur Homepage: Über 200 Abbildungen zum freien Download Folie 53

54 Vortragsfolien zum Download: (ganz unten ) Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Folie 54