Innovationen der Photovoltaik Eckpunkte für eine erfolgreiche Umsetzung Günter Wind, Ingenieurbüro für Physik Obmann pansol,
pansol > Klimaschutz : Energie : Umwelt A-7000 Eisenstadt, Marktstraße 3 Tel.: +43 (0)59010/3780 Mobil: 0664/3073148 Fax: +43 (0)820/555854064 E-mail: info@pansol.at Ingenieurbüro Wind Beratung, Planung, Projektierung, Studien auf dem Gebiet der Energieeinsparung und Nutzung erneuerbarer Energie Energiekonzepterstellung für Regionen, Betriebe, Gebäude Lektor an FH-Pinkafeld: Regenerative Energien, Photovoltaik
pansol > Klimaschutz : Energie : Umwelt A-7000 Eisenstadt, Marktstraße 3 Tel.: +43 (0)59010/3780 Mobil: 0664/3073148 Fax: +43 (0)820/555854064 E-mail: info@pansol.at - SOL Nordbgld pan alles, umfassend bzw. Pannonien Sol Sonne bzw. Solidarität, Ökologie, Lebensstil Ziel des gemeinnütziger Verein: Klimaschutzaktivitäten forcieren
pansol Regio: Partnerschaft zweier Energiestammtische pansol N-Bgld.: Dr. Günter Wind und sein Team TB für Physik Marktstraße 3 A-7000 Eisenstadt
www.pansol.at
pansol Regio Süd: Energiestammtisch Südburgenland, TB Ing. Leo Riebenbauer
Was ist ein Energiestammtisch? Allmonatliche Infoveranstaltung im Bereich Erneuerbare Energie Zentrale Aufgabe: Über Haustechnik, Gebäudedämmung, öffentlichen Verkehr und E-Mobilität informieren und diskutieren; Unsere Grundsätze: 1. überparteilich aber nicht unpolitisch 2. praxisnah aber nicht unwissenschaftlich 3. beratend aber ohne Verkaufsinteresse 4. gratis aber nicht umsonst www.energiestammtisch.at.tf Unsere Ziele: 1. Sichere Zukunft für kommende Generationen 2. Schaffung von Arbeitsplätzen in der Region 3. Unabhängigkeit von ausländischen Konzernen und politischen Einflüssen Unser Motto: Nicht schimpfen, sondern handeln!
Inhalt 1. Gebäudeintegration 2. Solartracking 3. Solare Notstromversorgung 4. Eigenschaften von Solarzellen Vergleich kristalliner Si-Zellen und Dünnschichtzellen 5. Förderungen, Wirtschaftlichkeit
Photovoltaik emissionsfrei lautlos - extrem lange Lebensdauer Stromerzeugung ohne zusätzlicher Flächenbedarf Stromerzeugung ohne bewegte Teile. Der Rohstoff Silizium ist das 2-häufigste Element 20 bis 25 Jahre Leistungsgarantie auf Solarmodule
Gebäudeintegration
Gebäudeintegration (GIPV) nützt versiegelte Flächen Potenzial in Österreich: 140 km² Dach, 50 km² Fassadenfläche (Süd). 22,5 GW p (deckt ca. 20% des Strombedarfs) (Quelle: H.Fechner et al.) Dachintegration Fassade Sonnenschutzverglasung Brüstungen Überdachungen, Vorsicht: gute Hinterlüftung, damit kein Wirkungsgradverlust
Gebäudeintegration (GIPV) Synergieeffekte Panele erzeugen Strom und bringen durch Synergieeffekte zusätzliche Vorteile: Wärmedämmung (z.b. Dünnschichtmodule auf Wärmedämmglas) Schallschutz Beschattung, Sonnenschutz Sicherheit PV im Verbundglas integriert Witterungsschutz Ästhetik, Image
Große Vielfalt zur GIPV Ausbildung zum Photovoltaiktechniker und -planer
Indachmontage Aufdachmontage Indachmontage Gute Hinterlüftung erforderlich ansonsten Wirkungsgradverlust. Anschluss an vorhandenen Blitzableiter meist erforderlich
Ausbildung zum Photovoltaiktechniker und -planer
Gebäudeintegration - Solardachziegel Fa. Prefa
Sonnenschutzverglasung LKH Steyr semitransparente PV-Module 15kW (PVT)
Gebäudeintegration Energy base, Wien
Gebäudeintegration Berufsschule Imst, Fa. Siblik
Gebäudeintegration - Fassade
Gebäudeintegration - Sonnenschutz Landhaus-Neu, Eisenstadt 38 kw p
Gebäudeintegration - Lichteffekte Fa. ertex-solar
Bifacialzelle Vorder- und Rückseite der Zellen aktiv! Anwendungsmöglichkeiten: Auf Flachdächern Lärmschutzwände, Zäune bei häufiger Schneebedeckung Bemerkung: Bifacialzelle senkrecht in N/S-Richtung produziert mehr Energie als ein herkömmliche Zelle mit optimaler Neigung, Azimut!
Forcierung Gebäudeintegration Rechtfertigung: Energiegewinnung ohne zusätzlichen Flächenbedarf Notwendige Impulse durch: kontinuierliche leistungsabhängige Förderung (Einspeisetarif) Förderhöhe berücksichtigt geringere Effizienz durch nicht optimale Neigung, Orientierung, Schattenverluste Achtung: Investitionsförderung verleitet zur Vernachlässigung der Ertragsoptimierung Ziel: Entwicklung kostengünstiger Lösungen (Standardisierungen, Stückzahlerhöhung, modulare Konzepte, )
Solartracking Einachsige Nachführung (Tageszeitanpassung): Vertikale Achse mit geneigten Modulen geneigte Achse Zweiachsige Nachführung Anpassung an Tages- u. Jahreszeit Nachführung nach Sonnenstand Nachführung mit Suche nach maximale Einstrahlung 9,8kW Anlage 2-achsig nachgeführt
Solartracking - Ergebnisse Nutzen umso größer, je größer der Anteil der Direktstrahlung. In Mitteleuropa: Direktstrahlung < 50% Kosten für System und Wartung beachten! Mehrertrag durch Nachführung bei Solaranlagen in Mitteleuropa: ca. 25% bei einachsiger Nachführung ca. 30% bei zweiachsiger Nachführung
46 MW PV Anlage Moura Portugal
Sonnenstrom auch bei Netzausfall Backup-System ermöglicht Stromversorgung bei Netzausfall. Wechselrichter trennt Netz vom hausinternen Netz und versorgt das Gebäude mit begrenzter Leistung. System besteht aus: Backup-Wechselrichter Akku Verbreiteter Wunsch: PV soll Notstromversorgung leisten können, da eine Verschlechterung der Netzqualität befürchtet wird. Zusätzliche Kosten nicht unerheblich!
Eigenschaften kristalliner Solarzellen Material h - Labor h - Modul Temp.koeff /K Bemerkungen monokristallines Si (c-si) 25% 16% bis 18% (20%) -0,38% bis -0,45% häufig angewandt; Dicke ca. 0,3mm. Rückseitenzellen mit bestem Modul-Wirkungsgrad bis fast 20% polykristallines Silizium (p-si) 19% 13% bis 16% -0,38% bis -0,48% marktdominierend Dicke ca. 0,3mm polykristalline Dünnschichtzellen (p-si) 12% bis 14% -0,44% bis -0,48% z.b. EFG-Si, String Ribbon. gutes Entwicklungspotenzial Dicke ca. 0,02 bis 0,3mm HIT-Zellen (a-si/c-si) 21% 17,5% -0,30% Solarzellen mit gutem Preis/Leistungsverhältnis. Dicke ca. 0,3mm
Eigenschaften von Dünnschichtzellen Material h - Labor h - Modul Temp.koeff /K Bemerkungen Amorphe Siliziumzellen (a-si, µ-si) 13% 5,5% bis 8% -0,20% Dicke: ca. 0,002mm a-si: Anfangsdegradation 2-Schichtzelle 8,8% 3-Schichtzelle <10% flexible Module verfügbar Kupfer-Indium- Diselenid-Zellen (CIS-Zellen) 19,9% 8% - 11% -0,36% wenig Herstellungsenergie, Indium ist selten. Auch Cd enthalten. CdS/CdTe 16,5% 9%-11% -0,25% wenig Herstellungsenergie, Recycling von Cd, Te wichtig! Cd, Te giftig! Te ist selten
Großhandelspreise Module ohne UST (Quelle: pvexchange.com) Preis /W p 5/2009 Preis /W p 4/2010 Trend seit 1/10 c-silizium Europa 2,62 1,94-4,4% c-silizium Japan 2,51 1,94 1,6% c-silizium China 2,17 1,52-1,9% a-si / µc-si 1,95 1,35-2,2% CdS/CdTe 1,78 1,57-2,5% Weitere Kosten für fertige PV-Anlagen (ohne Module): c-silizium: + 1 /W p + 1,9 /W p a-si, CdTe: + 1,2 /Wp + 2,25 /Wp
m² Flächenbedarf zur Stromerzeugung 10000 9000 8000 Flächenbedarf für die Stromversorgung eines Durchschnittshaushalts (3500 kwh/a) 8750 7000 6000 5000 4000 3000 2000 2059 Photovoltaik ist um den Faktor 50 bis 300 flächeneffizienter als Strom aus Biomasse. 1000 0 29 Wald (Holz) Acker (Biogas) Photovoltaik
Flächenbedarf für 1kW p c-si: 5,1m² - 7,5m² p-si: 6,5m² - 8,5m² a-si: 12m² - 20m² CIS: ca. 10m² CdTe: 9,5m² bis 12m² PV kann Ödflächen, versiegelte Flächen nützen jedoch reichen diese allein für die Energiewende nicht aus. Flächenverbrauch auch bei Photovoltaik kritisch betrachten!
Investitionsförderung Bgld Investitionsförderung seit 9.3.2010: Für Kleinanlagen bis max. 4 kwp 30% der Investitionssumme max. 1.100 pro kw p Kontingent: 700.000 Natürliche Personen mit Hauptwohnsitz im Bgld Antragstellung vor Projektumsetzung Umsetzung innerhalb 6 Monate nach Genehmigung
Wirtschaftlichkeit einer 3kW-Anlage im Bgld Investitionskosten: 14.100 inkl. Ust (= 4700 /kw p ) Förderung: 3.300 Stromtarife: 0,18 /kwh(bezug), 0,0759 /kwh (Einspeisung Bewag) 4% Teuerung Verzinsung: 4% spezifischer Ertrag: 1000 kwh/kw p Eigenbedarfsanteil in % Amortisationszeit 100% 24 Jahre 50% 35 Jahre 25% 46 Jahre
Klima&Energiefonds Österreich Investitionsförderung vom 28.6.2010 31.8.2010: Für Kleinanlagen bis max. 5 kwp 30% der Investitionssumme max. 1.300/kW p (Aufdach) bzw. 1.700/kW p (gebäudeintegriert) Kontingent: 35 Mio.!!! abgelaufen warten auf Neuauflage???
Photovoltaik Bundesweite Ökostromverordnung 2010 Anlagen auf Gebäude, Lärmschutzwand: über 5 kwp - 20 kwp: 38 Cent/kWh über 20 kwp: 33 Cent/kWh Freiflächenanlagen: über 5 kwp - 20 kwp: 35 Cent/kWh über 20 kwp: 25 Cent/kWh. Tarife ohne UST - gültig für 13 Jahre
Photovoltaik Bundesweite Ökostromtarifregelung Förderkontingent: 2,1 Mio. zusätzliches jährliches Unterstützungsvolumen Keine Kofinanzierung mehr durch Bundesland! Es darf aber auch keine zusätzliche Förderung in Anspruch genommen werden! Förderkontingent für 2013 bereits ausgeschöpft! Eingereichte Anlagen werden gereiht! bei Interesse unverzüglich einreichen
Anlagenkostenbeispiel polykristallin 10kWp - Dach spezifischer Flächenbedarf 7,5 m²/kwp Flächenbedarf 75 m² Module 22.000 Wechselrichter 4.000 Montage, Kabel, Material dachparallel 6.375 Blitzschutz samt Überstromableiter 1.875 Planung, Montagevorbereitung, E-Anschluss 1.800 Anlagenkosten 36.050 spezifischen Anlagenkosten ohne Blitzschutz (kann eventuell entfallen) 3.605 /kwp 3.418 /kwp
Grenzkosten für Wirtschaftlichkeit 38 Ct/kWh Voraussetzungen: Einspeisetarif: 38Ct/kWh Ertrag: 1000kWh/m²/a Verzinsung: 4,5% Wirtschaftlich nach 13 Jahren, wenn Anlagenkosten höchstens 3500 /kwp (netto) Ab Jahr 14: Die Sonne schickt keine Rechnung! noch 12 Jahre Leistungsgarantie Anlage ist gute wirtschaftliche Zukunftsvorsorge!
Grenzkosten für Wirtschaftlichkeit 33 Ct/kWh Voraussetzungen: Einspeisetarif: 33Ct/kWh Ertrag: 1000kWh/m²/a Verzinsung: 4,5% Wirtschaftlich nach 13 Jahren, wenn Anlagenkosten höchstens 3000 /kwp (netto) Ab Jahr 14: Die Sonne schickt keine Rechnung! noch 12 Jahre Leistungsgarantie Anlage ist gute wirtschaftliche Zukunftsvorsorge!
Verbesserung der Wirtschaftlichkeit ab Jahr 14! Je höher der Anteil des Eigenverbrauch: Verbraucher mit Steuerung, sodass Geräte tagsüber bei Sonnenschein einschalten Betrieb von Kühlanlagen Laden von E-Fahrzeugen Warmwasserbereitung über Wärmepumpe Keinesfalls unnötige Verbrauch installieren
Erfolgreiche Projektumsetzung Positive Aussichten bei Anlagen über, wenn Gute Südorientierung (Süd +/- 50 ) Keine wesentliche Verschattung Einfache Montage und Netzanschluss möglich Anlagen unter 5kW: im Bgld derzeit nur kleine Investitionsförderung möglich Ökomotivation erforderlich oder warten auf neue Klimafondsförderung. NÖ, Wien: bessere Förderungen Je mehr Eigenbedarfsdeckung, umso eher wirtschaftlich Anlagen über 5kW: Einspeisetarife wären gerade ausreichend jedoch lange Wartezeit auf Einspeisevertrag (mind. bis 2013) Eigenbedarfsdeckung nach Ablauf des Einspeisevertrags
Erfolgreiche Umsetzung - Politik Politische Rahmenbedingungen: Jährliche Stop & Go - Förderungen schaden der PV-Wirtschaft, dem know-how-aufbau und der Verbreitung (wir verschlafen die Teilnahme am Wachstum der PV-Branche: 35% bis 50% pro Jahr) Warten auf Preissenkung oder Abklingen der Wirtschaftskrise ist Verhinderungstaktik Benötigt wird: Kontinuierliche Förderungen mit kostendeckender Tarifförderung Degression gemäß Marktpreis keine Begrenzung der Fördermittel erfolgreich umgesetzt in Deutschland, Tschechien, Spanien,
PV-Förderung in neuen EU-Ländern (Quelle: PV-Austria)
Danke für die Einladung und Ihre Aufmerksamkeit Die Sonne schickt keine Rechnung! Dr. Günter Wind A-7000 Eisenstadt, Marktstraße 3 Tel.: +43 (59010) 3780 Mobil: +43 (664) 3073148 E-mail: g.wind@pansol.at Infoseite: www.pansol.at