Netzwerk Photovoltaik
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- Imke Flater
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1 Netzwerk Photovoltaik Oliver Geissler (M. Sc.), Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW Titel
2 Agenda 1. Einleitung 2. Rahmenbedingungen 3. Vorteile der Eigenstromerzeugung 4. Anwendung Folie 2 5. Klimabilanz Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
3 1. Einleitung Die EnergieAgentur.NRW Die EnergieAgentur.NRW GmbH arbeitet im Auftrag der Landesregierung von Nordrhein-Westfalen als operative Plattform mit einer breiten Kompetenz im Energiebereich: Energieforschung Öffentlichkeitsarbeit technische Entwicklung Demonstration Markteinführung Energieberatung berufliche Weiterbildung Folie 3 Netzwerkarbeit Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
4 1. Einleitung Die EnergieAgentur.NRW Die EnergieAgentur.NRW GmbH arbeitet im Auftrag der Landesregierung von Nordrhein-Westfalen als operative Plattform mit einer breiten Kompetenz im Energiebereich: Energieforschung Öffentlichkeitsarbeit technische Entwicklung Demonstration Markteinführung Energieberatung berufliche Weiterbildung Folie 4 Netzwerkarbeit Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
5 1. Einleitung Begriffserklärung Kilowatt Peak (kwp) Elektrische Leistung von Solarmodulen unter Standardtestbedingungen, d. h. Sonneneinstrahlung: W/m² Temperatur: 25 C Kilowattstunde (kwh) Entspricht der Energie, welche ein System mit einer Leistung von einem Kilowatt in einer Stunde aufnimmt oder abgibt. Brennt eine 60 Watt Glühbirne eine Stunde, dann verbraucht sie 60 Wattstunden (Wh) Folie 5 Eigenverbrauchsgrad Direkt verbrauchter Solarstrom (ggf. plus Speicherbeladung) im Verhältnis zum jährlich produzierten Ertrag. Wie viel selbsterzeugten Solarstrom nutze ich? Eigendeckungsgrad / Autarkiegrad Direkt verbrauchter Solarstrom (ggf. plus Speicherentladung) im Verhältnis zum jährlichen Energieverbrauch. Wie unabhängig bin ich vom Stromversorger? Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
6 1. Einleitung - Begriffserklärung Typen des Lithium-Ionen Akkus: Zelle Lithium-Eisenphosphat-Akku (LiFePO4) Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Akku (Li-NMC) Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Akku (Li-NCA) Lithiumtitanat-Akku Lithium-Kobalt-Akku (Li-CoO2) Lithium-Mangan-Akku (LiMn2O4) Folie 6 System Bild: Qurren Modul / Pack Bild: Gereon Meyer Bild: TomTho974 Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
7 Agenda 1. Einleitung 2. Rahmenbedingungen 3. Vorteile der Eigenstromerzeugung 4. Anwendung Folie 7 5. Klimabilanz Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
8 2. Rahmenbedingungen Motivation Hauptmotivationen für den Umstieg auf Erneuerbare Energien und Elektromobilität: Verbesserung der Luftqualität Umwelt- und Klimaschutz Mehr Unabhängigkeit Geld sparen Folie 8 Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
9 2. Rahmenbedingungen Strommix Deutschland Bruttostromerzeugung in Deutschland 2015 in TWh* Folie 9 CO 2 Emissionen Strommix: 535 gco2/kwh Erneuerbare: 39 gco2/kwh Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
10 Kostenreduktion um ca. 75% (seit 2006) Folie Q Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
11 2. Rahmenbedingungen Batteriemodulkosten Modulkosten [USD/kWh] Folie 11 Industrie Marktführer Quelle: Björn Nykvist & Måns Nilsson, Magazin: Nature - Climate Change (2015) Kostenreduktion von 2006 bis % pro Jahr Heimspeichersystemkosten: /kwh Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
12 Agenda 1. Einleitung 2. Rahmenbedingungen 3. Vorteile der Eigenstromerzeugung 4. Anwendung Folie Klimabilanz Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
13 3. Vorteile der Eigenstromerzeugung Strompreissteigerungen sind zu erwarten EEG-Umlage 2017: + 8% (+0,53 ct/kwh) Netzentgelte 2017: + 10% bis 80% ( +0,70 bis +5,69 ct/kwh) Einspeisevergütung ist für 20 Jahre konstant Folie 13 Produkt- und Leistungsgarantie bis zu 30 Jahre Stromgestehungskosten sind für bis zu 30 Jahre nahezu konstant Photovoltaik schafft Planungssicherheit und eine erhöhte Unabhängigkeit gegenüber Veränderungen des Strommarktes Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
14 3. Vorteile der Eigenstromerzeugung Wirtschaftlichkeit mittels der Generierung von finanziellen Rückflüssen Einsparungen: Verringerte Stromkosten durch geringeren Netzbezug selbst erzeugter Strom ist günstiger Netzstrom (Netzparität) Einspeisevergütungen Folie 14 Die Vergütung (12 ct/kwh) liegt deutlich unter der Ersparnis (ca. 20 ct/kwh) infolge geringerer Gestehungskosten Eigenverbrauch ist besser als Einspeisung! Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
15 3. Vorteile der Eigenstromerzeugung Beispiel Stromverbrauch: kwh Anlage: 5,00 kwp Investition: netto Strompreis: 0,24 /kwh im Jahr 0 EEG-Vergütung: 0,12 /kwh Gestehungskosten: 0,11 /kwh inkl. Wartung, Degradation, Abzinsung, Kostensteigerungen Folie 15 Amortisationszeit 100% Einspeisung: 25,5 Jahre (0% Autarkie) 30% Eigenverbrauch: 13,9 Jahre (33% Autarkie) 70% Eigenverbrauch: 8,7 Jahre (77% Autarkie) 90% Eigenverbrauch: 7,3 Jahre (100% Autarkie) Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
16 3. Vorteile der Eigenstromerzeugung Beispiel Stromverbrauch: kwh Anlage: 5,00 kwp Investition: netto Strompreis: 0,28 /kwh im Jahr 0 EEG-Vergütung: 0,12 /kwh Gestehungskosten: 0,11 /kwh inkl. Wartung, Degradation, Abzinsung, Kostensteigerungen Folie 16 Amortisationszeit 100% Einspeisung: 25,5 Jahre (0% Autarkie) 30% Eigenverbrauch: 12,6 Jahre (-1,3) (33% Autarkie) 70% Eigenverbrauch: 7,5 Jahre (-1,2) (77% Autarkie) 90% Eigenverbrauch: 6,2 Jahre (-1,1) (100% Autarkie) Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
17 Agenda 1. Einleitung 2. Rahmenbedingungen 3. Vorteile der Eigenstromerzeugung 4. Anwendung Folie Klimabilanz Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
18 4. Anwendung Photovoltaik Batteriespeicher Elektrofahrzeug Haushalt Folie 18 Wallbox Bild: Mario Roberto Duran Ortiz Bild: TomTho974 Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
19 4. Anwendung Dachfläche 1 kwp 6,4 m² Investitionskosten 1 kwp (netto) Wartungskosten 1% der Investitionskosten pro Jahr Lebensdauer > 30 Jahre (Glas-Glas Module) Garantie 25 bis 30 Jahre Eigenverbrauch 20 bis 30% Defekte Module Kostenlose Rücknahme über PV-Cycle Folie 19 Technologie Lithium-Ionen Investitionskosten 1 kwh (netto) Zyklen Anzahl bis Vollzyklen Lebensdauer Jahre Garantie 5 bis 10 Jahre Eigenverbrauch 50 bis 80% Schubladensystem nachträgliche Erweiterbarkeit der Kapazität Platzbedarf Kühl-/Gefrierschrankkombination Bild: TomTho974 Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
20 4. Anwendung Technologie Typ-2 Stecker Ladebetriebsart Mode 3 Preis 700 bis 2000 Ladeleistung 3 bis 22 kw Netzanschluss 1-phasig / 3-phasig Ausgangsspannung 230 / 400 V Ausgangsstrom 10 / 16 / 32 A Folie 20 Bild: Mario Roberto Duran Ortiz Steckdose 2,3 kw (13 h) Wallbox 6,6 kw (7 h) Wallbox 22 kw (2 h) km kwh Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
21 4. Anwendung - Dimensionierung Ansatz zur Dimensionierung der Anlage Daumenregel: 1000 kwh Stromverbrauch 1 kwp PV-Leistung 1 kwh Speicherkapazität Beispiel: Folie 21 Haus + Fahrzeug (real) = Stromverbrauch PV-Leistung 4000 kwh kwh = 7500 kwh 8 kwp PV-Leistung kwp Speicherkapazität kwh 8 kwp 8 kwh = 7,5 kwp aufrunden Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
22 4. Anwendung Folie 22 Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
23 4. Anwendung Folie 23 Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
24 4. Anwendung zur Stromnetzentlastung in der Mittagszeit Folie 24 Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
25 4. Anwendung - Hinzunahme des Elektrofahrzeugs Leistungsprofil mit Speicher und Ladung am Abend Folie 25 Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
26 4. Anwendung Beispielhaushalt mit E-Fahrzeug Beispielhaushalt (vier Personen) Stromverbrauch Haushalt kwh pro Jahr Photovoltaikanlage 8,9 kwp Süd-Ausrichtung Ertrag der PV-Anlage kwh pro Jahr stationärer Speicher 6,9 kwh Folie 26 Hinzunahme des Elektrofahrzeugs (Pendler) Fahrleistung, km pro Jahr Geladene Strommenge kwh pro Jahr ø Realverbrauch 18 kwh/100km Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
27 4. Anwendung - Hinzunahme des Elektrofahrzeugs Gesamtstromverbrauch % Folie kwh kwh Ohne Elektrofahrzeug Mit Elektrofahrzeug Stromverbrauch Haushalt [kwh] Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
28 4. Anwendung - Hinzunahme des Elektrofahrzeugs Kraftstoff- und Stromkosten % Folie Haushalt mit Benzinfahrzeug 0 Haushalt mit Elektrofahrzeug Benzinkosten [ /Jahr] Stromkosten [ /Jahr] (Benzin: 1,30 /l Strom: 28 ct/kwh) Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
29 4. Anwendung - Hinzunahme des Elektrofahrzeugs Zusammensetzung des geladenen Stroms kwh ca. 38% Jährlicher Fahrzeugbedarf Folie kwh Netzbezug [kwh] PV-Strom [kwh] Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
30 4. Anwendung - Vorteile Haushalt Auch mit einem kleinen Speicher steigt die Eigenverbrauchsquote auf 50 bis 70%. steigt die Eigenverbrauchsquote aufgrund des Elektrofahrzeugs um weitere 5 bis 10 Prozentpunkte auf bis zu 80%. Folie 30 kann ein nennenswerter Teil des Fahrzeugverbrauchs durch Photovoltaik und Speicher bereitgestellt werden. Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
31 4. Anwendung - Ersparnisse Fahrzeugspezifische Energiekosten Fahrleistung km Verbrauch Elektrofahrzeug 18 kwh/100km Verbrauch Benziner 6 l/100km Ohne PV + Speicher kwh/a 28 ct/kwh 790 /a Mit PV + Speicher kwh/a 28 ct/kwh 490 /a Folie 31 Ersparnis 300 /a Benzinfahrzeug: 810 l/a 1,30 /l /a Ersparnis Kraftstoff Ersparnis Kfz-Steuer Ersparnis Wartung & Verschleiß 563 /a 120 /a 120 /a Gesamtersparnis ca. 800 /a Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
32 4. Anwendung - Fördermöglichkeiten Beispiel: Speicher: Neuanlage Kfw-Kredit PV und Speicher KfW-Tilgungsrechner PV-Anlage 6,5 kwp Finanzierung der Investitionskosten PV + Speicher (bis zu 100%) über Kfw-Kredit Speicher (1,00 % 6,0 effektiver kwh Jahreszins). Tilgungszuschuss Gesamtkosten , (Programmbeginn) (netto) % % Tilgungszuschuss 1.824, % % % Link goo.gl/0tuv8r Elektrofahrzeug: Kaufprämie (Programmende) 10 % Folie 32 Vollelektrisch Hybrid Für vollelektrische Fahrzeuge: Befreiung von der Kfz-Steuer über 10 Jahre Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
33 Agenda 1. Einleitung 2. Rahmenbedingungen 3. Vorteile der Eigenstromerzeugung 4. Anwendung Folie Klimabilanz Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
34 5. Klimabilanz Warum E-Mobilität? Pläne für temporäre Fahrverbote von Diesel- und/oder Benzinfahrzeugen: Athen Madrid Paris London Mexico-City Peking Stuttgart Düsseldorf Folie 34 Pläne für Zulassungsverbote von Diesel- und/oder Benzinfahrzeugen: Ausstieg bis 2025: Niederlande, Norwegen Ausstieg bis 2030: Deutschland, Indien, China Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
35 5. Klimabilanz 535 gco2/kwh 589 gco2/kwh 677 gco2/kwh 10% 15% 0 gco2/km Folie 35 Elektrofahrzeug Mix: 677 gco2/kwh x 18 kwh = gco2 pro 100 km Benzinfahrzeug Fahren: 130 gco2/km = gco2 pro 100 km - 6% 130 gco2/km Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
36 5. Klimabilanz 535 gco2/kwh 589 gco2/kwh 677 gco2/kwh 10% 15% 0 gco2/km Elektrofahrzeug Mix: 677 gco2/kwh x 18 kwh = gco2 pro 100 km Folie 36 Benzinfahrzeug+Kraftst. 400 gco2/l x 6 l g = gco2+? pro 100 km - 20% 1,59 kwh/l 400 gco2/l?? 130 gco2/km Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
37 5. Klimabilanz 39 gco2/kwh 43 gco2/kwh 10% 49 gco2/kwh 15% 0 gco2/km Folie 37 Elektrofahrzeug EE: 49 gco2/kwh x 18 kwh = 882 gco2 pro 100 km Benzinfahrzeug+Kraftst. 400 gco2/l x 6 l g = gco2+? pro 100 km - 94% 1,59 kwh/l 400 gco2/l?? 130 gco2/km Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
38 5. Klimabilanz Well to Wheel Primärenergie (z. B. Kohle, Öl) Fahrzeugproduktion Fahrzeugverschrottung Sekundärenergie (z. B. Strom, Benzin) Folie 38 Fahrbetrieb Klimabilanz Lebenszyklus Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
39 5. Klimabilanz Well to Wheel Euro 5 / 6 Strommix 2012 Elektrofahrzeuge sind unter den schlechtesten Bedingungen (u. a. Ladung mit Strommix) heute schon genauso gut wie der modernste Diesel mit Spritspartechnik. 200 gco2/km Folie gco2/km Energieintensive Akkuproduktion Benzin Diesel Hybrid Elektro Quelle: ifeu Institut Heidelberg, Weiterentwicklung und vertiefte Analyse der Umweltbilanz von Elektrofahrzeugen, 2016 Elektrofahrzeuge können potentiell nahezu emissionsfrei produziert und betrieben werden. Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
40 5. Klimabilanz Folie 40 Daten unter Verwendung des amerikanischen Strommix. Quelle: UCS: Cleaner Cars from Cradle to Grave, 2015 Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
41 5. Klimabilanz - Akkuherstellung Folie 41 Bild: google maps, , Tesla Gigafactory (im Bau, Teilproduktion gestartet) Akkufabrik mit 100% Erneuerbaren Energien d. h. Photovoltaik, Windkraft, Speicherung, Wärmerückgewinnung, Wasseraufbereitung Bild: google maps, , Panasonic, Kasai Green Energy Park Akkufabrik mit 1,0 MW Photovoltaik 1,5 MWh Speicher Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
42 5. Klimabilanz Emissionen der Akkuhersteller CO2-Emissionen der Produktion*: Samsung SDI (z. B. BMW i3) CO2-Emissionen der Produktion*: Panasonic (z. B. Tesla Model S, X) Folie 42 Quelle: Samsung SDI, Sustainability Report 2015 Emissionen in der Produktion nehmen stetig ab *Gesamtproduktion, also nicht nur Akkuproduktion Quelle: Panasonic, Sustainability Data Book 2016 Folie November 2016 Photovoltaik & Speicher Autor: Oliver Geissler, Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW
43 Netzwerk Photovoltaik Oliver Geissler (M. Sc.), Themengebiet Photovoltaik, EnergieAgentur.NRW Titel
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