Optimale PV Anlagengrößen: Führt der Fokus auf Eigenverbrauch zu höheren Gesamtkosten? Michael Hartner Dieter Mayr Andrea Kollmann Reinhard Haas

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1 Optimale PV Anlagengrößen: Führt der Fokus auf Eigenverbrauch zu höheren Gesamtkosten? Michael Hartner Dieter Mayr Andrea Kollmann Reinhard Haas Vienna University of Technology, EEG 1

2 Outline Optimale Dimensionierung der Anlagen Daten und Simulation Ergebnisse zu optimaler Auslegung Ergebnisse zu Eigenverbrauch Diskussion der Kosteneffizienz Vienna University of Technology, EEG 2

3 Optimale Dimensionierung aus Sicht eines Haushalts Eigenberbrauch gesamt [kwh] : Eigenverbrauch Eigenverbrauchsanteil [ ] Erlöse Erlöse gesamt [ ] Spezifische Erlöse [ /kw] Installierte Leistung [kw] Installierte Leistung [kw] Investkosten gesamt [ ] Investitionskosten Spezifische Investkosten [ /kw] Interner Zinsfuss Optimale Größe Fall 1 Optimale Größe Fall 2 Installierte Leistung [kw] Installierte Leistung [kw]

4 Angenommene Zielfunktion der Haushalte max,,,,,,,, 1,,,, 1.. : Variables: Installierte Leistung des PV systems [kw] Azimuth des PV systems [ ] Neigungswinkel des PV systems [ ] Interner Zinsfuss [ ] PV output in Jahr t [kwh] Eigenverbrauchsanteil [ ] Parameters: Haushaltsstrompreis nur arbeitsabhängiger Anteil [ /kwh] Preis/Tarif für überschüssige Einspeisung [ /kwh] jährliche Instandhaltungskosten [ /kw/a] Fixkosten bei Installation des PV Systems [ ] Variable Kosten bei Installation des PV Systems [ /kw] Vienna University of Technology, EEG 4

5 Einflussfaktoren Strombedarf der Haushalte Anteil der fixen zu Variablen Kosten bei der Installation vs. Vergütungsschema vs. Speicher, Stromsystem Vienna University of Technology, EEG 5

6 Daten zu Haushalten Gemessene Lastdaten 15min Leistungsmittelwerte b) household with high load in the morning household with high load in the afternoon Boxplot of 821 households total electricity consumption a) average hourly household loads [kw] hour electricity consumption [kwh] households Vienna University of Technology, EEG 6 correlation coefficient [-] Correlation between load and PV-production c)

7 Kostenverläufe und Preis für Szenarios 5 PV system price vs. size 4 prices 212 prices 213 fit 212 fit 213 PV system price [ /kw] Installed capacity [kw] 6 Kostenkurven Scenario Parameter Kostenkurven Fixkosten c fix Variable Kosten c var Förderung /kw 24 /kw /kw 2 /kw /kw 13 /kw /kw 11 /kw /kw 8 /kw /kw 3 /kw 3 Preisszenarien Vergütung Einspeisung p f Eigenverbrauch p r High FIT 1 cent/kwh 16,5 cent/kwh Base FIT 4 cent/kwh 16,5 cent/kwh Spot Stündliche Spotmarktpreise 16,5 cent/kwh Vienna University of Technology, EEG 7

8 Ergebnisse: Optimale Größe der PV Anlage 2 18 High feed-in All at maximum 2 18 Base price feed-in 2 18 Spot market prices Vienna University of Technology, EEG 8 Optimal installed capacity [kw] Optimal installed capacity [kw] Optimal installed capacity [kw]

9 Ergebnisse Eigenverbrauch High feed-in Base price feed-in Spot market prices Vienna University of Technology, EEG 9 share of onsite use share of onsite use share of onsite use

10 Ergebnisse Eigenverbrauch Max Einspeisung/Residuallast PV output and PV feed-in Load and Residual load - for load and production averages 4 production of PV system feed-in of PV system 9 load duration curve residual load duration curve Power [W] 2 15 Power [W] hours hours Vienna University of Technology, EEG 1

11 Interpretation der Ergebnisse Optimale Auslegung ist sensitiv gegenüber Vergütungsschema Regulierte Anreize Kann zu Anreizen für relativ kleine Anlagen führen Strenger Fokus auf Eigenverbrauch bei PV nicht unbedingt sinnvoll < 5% Eigenverbrauchsanteil auch bei sehr kleinen Anlagen Ohne DSM wird auch die maximale Residuallast und Einspeisung kaum reduziert Kapazität des Verteilnetzes als Beschränkung für Anlagengrößen erste Abschätzungen: >1 kw ist möglich für typische Netztopologien in Österreich Warum dann Fokus auf Eigenverbrauch bei Haushalten? Verteilung der Förderungen auf viele Haushalte? Anreizwirkung Energiesparen? Finanzierungskosten? Vienna University of Technology, EEG 11

12 Investitionskosten [ ] Total investment costs to install existing capacity [Mio ] Q * Kosteneffizienz? x 1 x 2 x 3 x 4 Durchschnittliche Anlagengrößen [kw] Increase of cost efficiency with minimum system size z.b. 12% geringere Kosten bei minimalen Größen von 1 kw K.gesamte installierte Leistung Q.Ausgaben für dezentrale PV minimum PV system size [kw] Vienna University of Technology, EEG 12 K 4 K 3 K 2 K Potential capcity with budget available [MW]

13 Schlussfolgerungen Förderungen, Tarife und Vergütungsdesigns welche Anreize für sehr kleine Anlagen im Haushaltsbereich (z.b. <5 kw) bewirken sollten vermieden werden Hauptsächlich relevant im Haushaltsbereich v.a. Einfamilienhäuser Bei Gewerbe und Mehrfamilienhäusern liegen optimale Größen bereits im flacheren Bereich der Kostenkurve! Tarifstrukturen entsprechen nicht unbedingt den tatsächlichen Kosteneinsparungen im Gesamtsystem Anreize für Eigenverbrauch überbewertet? Abrechnung einzelner Kunden/Prosumer kann bei vorhandenen Skaleneffekten zu Ineffizienzen führen. Gemeinsame Abrechnung ganzer Verteilnetzabschnitte kann hier neue Anreize liefern Umsetzung problematisch! DSM ist notwendig um Verteilnetze zu entlasten PV alleine verringert maximale Residuallasten im Haushaltsbereich nicht! Allgemein: Wenn dezentrale Erzeugungstechnologien Skaleneffekte aufweisen sollten Anreize für sinnvolle Anlagegrößen gesetzt werden Trade off zwischen dezentraler Erzeugung und Skaleneffekten Vienna University of Technology, EEG 13

14 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Michael Hartner TU Wien Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe Energy Economics Group EEG Tel: +43() Web: Vienna University of Technology, EEG 14