Lehrstuhl für Volkswirtschaftslehre, insb. Wirtschaftstheorie (Makroökonomik) Eurosun Energietechnik GmbH Dr. Klaus Kalberlah Vortrag im Rahmen der XI. Deutsch- Polnischen Konferenz Energiewirtschaft 10. Oktober 2014 Installationspraxis, Eigenverbrauch und Rentabilität bei der Solarenergie-Nutzung 1. Solarenergie =PV+Thermie 2. PV, Klein- und Großanlagen 3. neues EEG 2013 und 2014 4. die PV-Eigennutzung 2014 5. Solarthermie 2014 6. die Kombination PV+Thermie 7. Rentabilitätsbetrachtungen 8. die Zukunft der Solartechnik
Passive Solartechnik Solar power plant Solarstrom technik (PV) Solarthermie
PV-modul (Strom) Thermie-Kollektor (Wärme) Leistung STC 150 W/m² 600 W/m² Preis 120.- /m² 200.- /m² Jahresertrag 120 kwh/m² 400 kwh/m² Spez. Kosten 1,00 /kwh 0,50 /kwh Typ. Anlagen-Gr. 25-30 m² 8-12 m²
PV-Anlagen in Deutschland, Zubau 2009 Kleinanlagen an Gebäuden < 5% Freiflächen-Anlagen > 95% bis 10 kw bis 40 kw bis 1000 kw 1 10 MW EEG 2013 13,8 ct/kwh 13,00 ct 10,7 ct 8,8 ct
Monatlichl. Zubau von PV- Anlagen Jan. bis Juli 2009 in Deutschland in % In 2009 (Jan.- Juli) wurde 826 MWp PV errichtet, davon 25 MW = 3,1% als kleine Gebäudeanlagen (dunkelblau in den Grafiken) Im Jahr 2000 waren es 53% Eine bedauerliche Fehlentwicklung: Der große Vorteil der Photovoltaik, dass sie dezentral (auf dem heimischen Dach) Sonnenstrom ernten kann, wird kaum noch genutzt.. Solarenergie-Förderverein Deutschland e.v. Wolf von Fabeck 21.09.2009 Trendwende: in 2013 wurden Anlagen < 10 kwp mit insges. 593.300 kwp auf Dächern installiert, entsprechend 18%
Zubau 2013 80.000 Anlagen < 10 kwp mit insges. 0, 593 GWp
Das EEG vom Aug. 2014 Die Einspeisevergütungen für die einzelnen Technologien, berechnet für einen Produktionszeitraum von 20 Jahren, sind nunmehr wie folgt festgelegt: Photovoltaik: 9,2 bis 13,2 Cent pro kwh, abhängig von der Anlagengröße; die Vergütung sinkt pro Monat um 0,5 Prozent Installationen mit mehr als 10 kw Leistung müssen jetzt einen Teil der EEGUmlage bezahlen, wenn sie den mit den Anlagen produzierten Strom selbst verbrauchen. Für 2014/2015 rechnen Analysten mit einer neu installierten Kapazität von 2,0 bis 2,5 GWp. Es zeigt sich, dass das neue EEG immer noch günstige Bedingungen für Neuinstallationen sowohl auf privaten wie auf gewerblichen Dächern bietet (??!) Hinweis: Der PV-Markt hat in 2013 dramatisch nachgegeben (7,3 GWp/a auf 3,3 GWp/a).Teils lag dies an den verringerten Einspeisevergütungen, teils an Unsicherheit aufgrund der Diskussion um die EEG-Reform. Dies betrifft jedoch nicht die dachinstallierten PV-Kleinanlagen.
Neues EEG ab 2013 (für alle Anlagen-Größen) Kappung auf max. 60% Nennleistung bedeutet: (1) Schalter, Jahresertrag ca. 8% vermindert (2) Ost- oder West-Ausrichtung (3) nicht optimaler Neigungswinkel (4) privater Stromverkauf (in Spitzenstunden) (5) min. 40% Eigenverbrauch = Stromspeicher (6) Verzicht auf Netzeinspeisung?
Die EEG-Reform von 2013 Für Netzeinspeise - Anlagen jeder Größe (auch < 1,0 kwp) wird ein Einspeise- Energiemanagement gefordert derart, dass die eingespeiste Leistung der Anlage nicht überschreitet. 60% / 70% der Nennleistung Grund: Netzüberlastung in hellen Sommer-Mittagsstunden Abhilfe: (1) automatische Begrenzung durch Netzeinspeise-Wechselrichter (2) Eigenverbrauch (ca. 11 kwh/d, 35% direkt, Rest über Akku) (3) Spitzen speichern, nachts Einspeisen ( 0,35 /kwh vs. 0,12 /kwh) (4) EVU setzt Schalter (auf Kosten des Eigentümers) (5) Eigen-Vermarktung des Solarstroms (6) Nicht-optimale Orientierung oder Neigung der PV-Module Achtung: Bei Nicht-Beachtung kann das EVU die Zahlung der Einspeise-Vergütung verweigern.
Prof. Quaschning HTW Berlin: Optimale Dimensionierung von PV-Speichersystemen Tabelle 1: Szenario der zukünftigen Kostenentwicklung, das den Berechnungen zugrunde gelegt wurde. heute kurzfristig mittelfristig langfristig PV-Systemkosten in /kwp (brutto) 1 800 1 500 1 200 1 000 Batteriespeicherkosten in /kwh (brutto) 3 000 1 500 1 000 600 Einspeisevergütung in ct/kwh 15 11 6 2 Erzeuger-Kosten heute kurz mittel lang PV 4,2 kwp 7.560 6.300 5.040 4.200 Akku 7,2 kwh 21.600 10.800 7.200 4.320 20 Jahre erzeugte kwh 75.000 75.000 75.000 75.000 abzgl. Förderung s.o. 2.691 1.973 1.076 359 Selbstkosten, o.kapital 0,35 0,20 0,15 0,11 /kwh Fazit: Die Erzeuger-Kosten für Solarstrom sind durch den Zwang, Akku-Speicher zu installieren, von 0,12 0,15 /kwh auf 0,30 0,35 /kwh gestiegen.
8 wartungsfreie Blockbatterien 6 OPzV 420 Nenn-Kapazität 20,2 kwh (C100, 48 Vdc) Nutz-Kapazität = 47% von C10 = 7,4 kwh Lebensdauer 3000 Zyklen (ca. 10 Jahre?!) Preis ca. 5.800.- incl. MWSt Power-Router incl. Batterie-Management ca. 4.200.- incl. MWSt (Insel- und Netzenspeise-Wechselrichter, Laderegler etc) Sonst. Elektronik ca. 400.- Speichersystem, gesamt ca. 1.400.- / kwh nutz
Speichertechnologien sind ein wichtiger Schlüssel für eine nachhaltig prosperierende Entwicklung im PV-Bereich ja, aber: a) für saisonale Stromspeicherung ( Einstrahlung Sommer : Winter = 8:1) fehlt derzeit noch jede Technologie b) Akku-Speicher für Eigenbedarfs-Deckung = wesentliche Verteuerung ( Preis 0,10 0,15 auf 0,30 0,35 /kwh) = Pb-Akku: rasche Entladung technologisch delikat (C100 auf C10) = begrenzte Zyclenzahl je nach Entladetiefe (Nutz-Kapazität 50%) = LiFePo wird z.t. die Marktreife abgesprochen = Lade-/Entladetechnik (Elektronik) wichtig Energiemanagement = Planung (Kosten/Nutzen-Optimierung) Akku-System ist schwierig c) das Netz wäre ein idealer E-Speicher (Kooperation mit EVU s??) Gutachten H.Böll-Stiftung: noch 20 Jahre ohne Akku s möglich Abhilfe: das SUNRUN-Konzept?? Einigung für PVT-Anlagen?? d) Für Solarwärme sind Erde & Luft geeignete Speicher (funktioniert aber nur mit Wärmepumpe)
Eigenbedarfsdeckung 4.100 kwh/a 4,200 kwp 3.570 kwh/a Ernte 850 0,28 0,13 0,28 Verbrauch Verbrauch 1044 Wh/m².a ein PV-Ernte Einspar diff. an Netz von Netz % incl 100 HE Berlin pro m² 850 kwh 0,28 /kwh Bedarf-Ernte Abrechnung Winter-Kauf Strom Strom ca % kwh/monat /a aus EEG ohne WP kwh/mt kwh/monat Einstrahl Einstrahl kwh/monat Januar 9,4 385 2,0 21 71,4 19,99-314,0-87,92 Februar 9,0 369 3,0 31 107,1 29,99-261,9-73,33 März 8,9 365 7,0 73 249,9 69,97-115,0-32,20 April 8,0 328 11,0 115 392,7 91,84 64,7 8,41 Mai 7,8 320 15,0 157 535,5 89,54 215,7 28,04 Juni 7,5 308 15,0 157 535,5 86,10 228,0 29,64 Juli 7,4 303 14,0 146 499,8 84,95 196,4 25,53 August 7,5 308 14,0 146 499,8 86,10 192,3 25,00 Sept 7,9 324 9,0 94 321,3 90,69-2,6-0,73 Oktober 8,5 349 5,0 52 178,5 49,98-170,0-47,60 Nov 8,9 365 3,0 31 107,1 29,99-257,8-72,18 Dez 9,2 377 2,0 21 71,4 19,99-305,8-85,62 gesamt 100,0 4.100,00 100,00 1.044 3.570 749,14-530,00 116,62-399,59 PV-Erzeug, ges 3.570,0 alte Stromrechnung /a 1.148,00 an Netz 897 kwh/a Bedarf, ges 4.100,0 neue Stromrechnung /a 282,97 von Netz 1.427 kwh/a Reduktion um % 75,4 Eigen- Erzeugung 2.673 kwh/a Fazit: mit PV sinkt die Stromrechnung um 75%... aber
20-Jahres-Rechnung PV, Bertriebs- plus Investitionskosten (ohne Kapitalkosten) Ohne PV kosten Netzstrom ct/kwh 28 30 32 35 Jahresrechnung Netz 4100 kwh/a in 1.120 1.200 1.280 1.400 Gesamt-Kosten in 20 Jahren 22.400 24.000 25.600 28.000 Mit PV, ohne Förderung Jahresrechnung Netz 1427 kwh in 400 428 457 499 Kosten Netzstrom 20 J in 7.991 8.562 9.133 9.989 1800.- /kwp Invest-Kosten 4,2 kwp PV-System 7.560 7.560 7.560 7.560 3000.- /kwh Invest-Kosten 7,2 kwh Akku-System 21.600 21.600 21.600 21.600 Gesamt-Kosten in 20 Jahren 37.151 37.722 38.293 39.149 Mit optimiertem PV und Förderung Jahresrechnung Netz 1427 kwh in 400 428 457 499 Einspeisevergütung 0,12 /kwh in 20 J -2.153-1.794-1.435-1.076 Kosten Netzstrom 20 J in 7.991 8.562 9.133 9.989 1600.- /kwp Invest-Kosten 4,2 kwp PV-System 6.720 7.560 7.560 7.560 1600.- /kwh Invest-Kosten 7,2 kwh Akku-System 11.520 11.520 11.520 11.520 Speicher-Förderung -2.000-2.000-1.000 0 Gesamt-Kosten in 20 Jahren 22.478 24.276 26.234 28.492 Fazit: normale PV-Systeme sind derzeit (2014) ein Verlustgeschäft optimierte Systeme incl. Förderung sind akzeptabel
Thema: PV-Installationspraxis Erfahrungen und Perspektiven Frage: welche Rahmenbedingungen sind ein zu halten, um mit einer Solaranlage glücklich zu werden Antwort: mit einer normalen PV-Dachanlage wird, nach den Änderungen des EEG in 2013 (Kappung der Ertragsspitzen = Akku-Installation) und 2014 (weitere Absenkung der Einspeisevergütung) niemand mehr glücklich. Verstärkte Zertifizierung und erhöhte Qualitätsansprüche vermindern die Problematik nicht (mit 25 Jahren Leistungsgarantie ist der PV-Bereich qualitativ bereits ungewöhnlich hoch abgesichert). Um das zukünftige Werteversprechen Energiesparen zu erfüllen, bleibt nur ein Weg PV und Thermie kombinieren = Hinzunahme der Solarthermie (a) die Kombination rechnet sich (b) Wärme ist fast 90% des Energiebedarfs
Solarthermie the underestimated market in 2011 wurden etwa doppelt so viele solarthermische Anlagen wie PV-Anlagen auf deutsche Dächer montiert
Zubau 2013 136.000 Anlagen mit insges. 0, 714 GWth und 1,02 Mill m²
20-Jahres-Rechnung PVT-Dach 50m², Bertriebs- + Investkosten (ohne Verzinsung) Ohne PV kosten Netzstrom ct/kwh 28 30 32 35 kosten Gas ct/kwh 8 10 12 14 Jahresrechnung Strom 4000 kwh/a in 1.148 1.200 1.280 1.400 Jahresrechnung Gas 16.650 kwh/a in 1.332 1.665 1.998 2.331 Invest-Kosten Heizung+WW in 8.400 8.400 8.400 8.400 Gesamt-Kosten in 20 Jahren 58.000 65.700 73.960 83.020 100% 100% Mit optimiertem PV und Förderung EEG-Vergütungssatz pro kwh 0,12 0,11 0,08 0,06 Jahresrechnung Netz 1427 kwh in 378 405 432 473 Einspeisevergütung 0,12 /kwh in 20 J -4.632-4.246-3.088-2.316 Kosten norm. Netzstrom 20 J in 7.560 8.100 8.640 9.450 Kosten strom WP-Tarif 20 J in 16.380 15.400 17.500 19.600 Invest-Kosten 50 m² PVT-Dach 13.000 13.000 13.000 13.000 Invest-Kosten 10 kw S/W Wärmepumpe 7.000 7.000 7.000 7.000 Sonst. Investkosten incl. 7,4 kwh Akku 12.300 12.300 12.300 12.300 Akku, Thermie und Wp-Förderung -9.050-9.050-9.050-9.050 Gesamt-Kosten in 20 Jahren 42.558 42.504 46.302 49.984 73,50% 65% 63% 60% Fazit: ein PVT-System spart innerhalb 20 Jahren 35% der Kosten für Strom und Wärme.
Warum Hybridisierung PV mit Thermie? - nur so rechnet sich Solar (auch ohne Förderung) - ca. 90% vom Energiebedarf ist Wärme - der PVT ist zugleich Dacheindeckung - Klimaziele sind nur mit Thermie erreichbar - die Koop mit den EVU s wird erleichtert (mit elektrischer WP) - F&E für PVT-Systeme ist weitgehend abgeschlossen - kein Start bei null: 80.000 + 136.000 Anlagen in 2013 - der Markt für PV plus Thermie (innovatives Heizen) ist enorm Wer weckt den schlafenden Riesen?
Das Geschäftsmodell der SUNRUN Inc., CA (USA) Sunrun finanziert, installiert und betreibt die Aufdachanlagen, die Bewohner kaufen dann den erzeugten Strom zu günstigen Konditionen. Nach Angaben der (norwegischen) REC Solar ASA werde Sunrun Inc (USA) im Jahr 2015 zwischen 50 und 100 Megawatt des Modultyps»Peak Energy«(made in Singapore) kaufen. Photon Newsletter Wirtschaft vom 25.08.2014
Solartechnik 2014, kleine Dach-Anlagen: PV rechnet sich nicht(mehr) Die Lösung des Problems: (a) Energiespeicher optimieren, Managementsysteme für Eigenverbrauch und Einspeisung entwickeln (b)pv und Thermie zusammenfügen, solare Baumaterialien statt Standardmodule (c)das SUNRUN-Konzept realisieren Rahmenbedingungen schaffen: Akteure an einen Tisch ein riesiger neuer Markt. wer wird ihn erschließen? vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit