Photovoltaik Industrialisierung - hin zu weniger Ressourceneinsatz - CO2 Fussabdruck - mehr Recycling - Forum VERA

Die Seite wird erstellt Marius Geisler
 
WEITER LESEN
Photovoltaik Industrialisierung - hin zu weniger Ressourceneinsatz - CO2 Fussabdruck - mehr Recycling - Forum VERA
Photovoltaik Industrialisierung
hin zu weniger
Ressourceneinsatz – CO2 Fussabdruck - mehr Recycling
Prof. Dr. Franz Baumgartner

ZHAW University of. Appl. Sciences Zurich, School of Engineering, IEFE; www.zhaw.ch/~bauf
VERA, www.forumvera.ch , Schloss Böttstein, Schweiz 4. Nov 2016

      Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
Photovoltaik Industrialisierung - hin zu weniger Ressourceneinsatz - CO2 Fussabdruck - mehr Recycling - Forum VERA
Fossile Energien gibt zu denken!

       GELD                                                  UMWELT            ZUKUNFT

                                                                      Bergbauriese Milliarden abschreiben

                                                                      SPIEGEL ONLINE -15.01.2016 Zwanzig

                                                                      Milliarden Dollar hat der weltgrößte
                                                                      Bergbau-konzern BHP Billiton ins

                                                                      US-Geschäft mit Schiefer-gas und -

                                                                      öl gesteckt. Nun schreibt er rund ein

                                                                      Drittel davon ab: Der Ölpreis-verfall

                                                                      macht die Förderung durch das

                                                                      umstrittene Fracking unrentabel.

Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 2
                                                                                                              .
Photovoltaik Industrialisierung - hin zu weniger Ressourceneinsatz - CO2 Fussabdruck - mehr Recycling - Forum VERA
Tundra in Alaska März 2014

                •      by JUSTIN GILLISJAN. 16, 2015

 Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 3
                                                              .
Photovoltaik Industrialisierung - hin zu weniger Ressourceneinsatz - CO2 Fussabdruck - mehr Recycling - Forum VERA
2014 das wärmste Jahr seit 1880

                 •      by JUSTIN GILLISJAN. 16, 2015
  Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 4
                                                               .
Photovoltaik Industrialisierung - hin zu weniger Ressourceneinsatz - CO2 Fussabdruck - mehr Recycling - Forum VERA
Oberflächen Temperatur +1 °C / 66a
Nordhalbkugel im Sommer

                                                                                                                                         °C

Figure 1. Frequency of occurrence of local temperature anomalies (relative to 1951–1980 mean) divided by local standard deviation (horizontal axis) for land areas

shown on map. Area under each curve is unity. Numbers above the maps are percent of the globe covered by the selected region. ‘Shift’ and ‘width’ refer to the

dashed curve fit to 2005–2015 data and are relative to the 1951–1980 base period.

            Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf                            James Hansen and Makiko Sato; Environ. Res. Lett. 11 (2016) 034009
                                                                                                                                                         5
Photovoltaik Industrialisierung - hin zu weniger Ressourceneinsatz - CO2 Fussabdruck - mehr Recycling - Forum VERA
Halten die global vereinbarten Klimaziele?

                                                                Over the last two decades, the
                                                                Greenland and Antarctic ice sheets
                                                                have been losing mass,

                                                                glaciers have continued to shrink
                                                                almost worldwide, and Arctic sea ice
                                                                and Northern Hemisphere

                                                                spring snow cover have continued to
             2° Ziel                                            decrease in extent (high confidence)

                                                                     0.8m Ziel

www.iccp.ch

                                                                                                       6
Sept. 2013   Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
Photovoltaik Industrialisierung - hin zu weniger Ressourceneinsatz - CO2 Fussabdruck - mehr Recycling - Forum VERA
2011
Deutschland hat gehandelt nach Fukushima!
-7GW KKW
       Fr. 04.02.2011             So 20.03.2011

                                                                     www.transparency.exx.com

            18 GW Nuklear

                                                                              12 GW Nuklear

                                                       Abschaltung von 7 KKW Reaktoren am 16. März 2011
                                                       Nach dem Unfall in Japan am 11. März und vor den Landtagswahlen
                                                       in Baden Württemberg: Neckarwestheim-1, Philippsburg-1 (Baden-Württ.),
                                                       Biblis A und B (Hessen), Isar-1 (München) und Unterweser (Niedersachs).

    Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
Photovoltaik Industrialisierung - hin zu weniger Ressourceneinsatz - CO2 Fussabdruck - mehr Recycling - Forum VERA
Das Volk hat zu entscheiden und zu zahlen

      2011-03-12
                                                                    4. Sept 2013
                                          Tagesanzeiger, 6.9.2012
                                                                    Schweizerischen
                                                                    Bundesrates
                                                                    13.074 Botschaft
                                                                    Energiestrategie 2050
                                                                    Ausstieg Kernkraft      8
      Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
Photovoltaik Industrialisierung - hin zu weniger Ressourceneinsatz - CO2 Fussabdruck - mehr Recycling - Forum VERA
2013
Szenario Schweiz 2050 – Bundesrat

                 Green Electricity Production in Switzerland 2050

   GWh

                          PV 2%
                          schon
                         erreicht

                                                                                             PV 5%

                                                                                            CH Anteil

                                                                                               10

   Stand RE Zubau, Frank Rutschmann, Sektionschef Erneuerbare Energie BFE, 2012-08-17
                                                                                        .
    Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf                                                    9
Photovoltaik Industrialisierung - hin zu weniger Ressourceneinsatz - CO2 Fussabdruck - mehr Recycling - Forum VERA
Erfolgreicher Zubau von Photovoltaik in der
Schweiz – aktuell ca. 2% Erzeugungsanteil

                                                                                       Flumroc: PV Dach: 71kW, PV Fassade: 57 kW, ges. 138kW

                                Winterthur, Eulachhalle 384kW

                                                            Tenna, Solarskilift 62kW

                                                                                                            Neuendorf, Migros 5200 kW
Winterthur, Werkhof 78kW
         Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf      Slide 10
                                                                                                                                               .
2014:Grenzen der PV Dichte? Aktueller Stand
           Vergleich Dettighofen, Baden-Württemberg, DE, CH
           .

46%                                                                           12%
        Dettighofen                               Bayern

        821 kWp                                   10482 MWp
        1.55 kWp/Einw.                            0.83 kWp/Einw.

5.7%                                                                          1.2%
        Deutschland                               Schweiz

        35700 MWp                                 756 MWp (2013)
        0.44 kWp/Einw.                            0.09 kWp/Einw.
       Analyse der Massnahmen zur Spannungsreduktion:

              Wirkleistungsbegrenzung der WR auf 70% PN
              Blindleistungsmanagement mit cos(φ)=0.9 (ab 13.8kVA)

              Blindleistungsmanagement mit cos(φ)=0.95

              Peak Shifting Speicher HAS ab 30 bis 60% PN

              Peak Shifting Speicher Trafo ab 50% PN                                          Die verschwundene Hälfte; Photon, 2014, 4

                                                                  F. Carigiet, M. Niedrist, F. Baumgartner et. al.
               Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
                                                                  Stromnetze mit hohem PV Anteil, Vortrag, Tagung ETG, Electrosuisse, Zürich Nov 2014
Was wurde bisher mit KEV erreicht
           auf dem Weg zu Produktion von 24TWh
KEV-Cockpit 4. Quartal 2015,Stand 4. Januar 2016
• 3.1TWh/a in Betrieb
  davon
      260Mio Fr für Biomasse
      180Mio Fr für Wasserk.
      150Mio Fr für PV KEV
      103Mio Fr für PV Einmalv.

• 3.9TWh/a Finanzzusage
  davon
      330Mio Fr für Windk.
      150Mio Fr für Wasserk.
        80Mio Fr für PV

• 13TWh/a inkl. Warteliste
          Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf              http://www.stiftung-kev.ch/berichte/kev-cockpit.html
                                                             Slide 12
                                                                                                                               .
Status Photovoltaik in des Schweiz 2015

• Photovoltaik
  2% Erzeugung

• 1Mrd Fr Umsatz
• In der Schweiz
  6400 Jobs
  im Jahr 2015

    Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   http://www.swissolar.ch/fileadmin/user_upload/Solarenergie/Fakten-und-Zahlen/Branchen-Faktenblatt_PV_CH_d.pdf
Die Anfänge in den USA 1954

                                                                    1958 @ 9% efff

                                                                  D.M. Chapin, C.S. Fuller, and G.L. Pearson, “A New pn

               Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf                                                       14

L.L.Kazmerski, 2014 Nov, Kyoto World PV Conf.                     Junction Photocell for Converting Solar Radiation
Wirkungsgrad Rekordzellen
 steigen

Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   15
Beispiele marktdominanter PV Module
     aus industrieller Fertigung ∆ 25 Jahre

                                                        1989                   2014
Standard                 12.8% / 55W/ 25 Jahre                 15.9% / 260W / 25 Jahre
kristallines             monokrist. Silizium, 4``              multikrist. Silizium 6``
Silizium                 Siemens Solar, D                      Trina Solar, China
                         No.: SM55                             No: TSM-260, PC05A
                         1.30m x0.33m                          1.65m x 0.99m

Standard                 5.7% / 30W                            13.8% / 170W /25 Jahre
Dünnschicht              Amorphes Silizium                     CIS CuInS2
                         Arco Solar, US                        Solar Frontier, Japan
                         No.: G4000                            No.:TSM-260, PC05A
                         1.28m x 0.41m                         1.26m x 0.98m

                         Diese Module sind am ZHAW SoE Dach des IEFE in Winterthur im Einsatz und
                         werden zu Unterrichtszwecken eingesetzt. (TSM-260 ersetzt durch LDK-260)
          Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf                                          16
Weltweiter PV Preisenkung
        durch Industrie

                                                                                                         in 40 Jahren

                                                                                                         von 50$/Wp

                                                                                                         auf 0.5$/Wp

                                                                                                           SEMI, ITRPV

150mm                                                                                                      [$/W]     year

                                                                                                           0.58     2014
   1$ /W                                                                                                          0.33   2024

                                                   Gøran Bye, Bruno Ceccaroli
                                                   “Solar grade silicon;”
                                                   Journal of Solar Energy Materials
                                                    & Solar Cells , 2014

    Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf                                                                        17
                                                       Cumulated installed world market of solar cells
Start of the Industrialisation 100
          years ago
Henry Ford: Production & Labor Innovations

Ford was dedicated to the production of an efficient and reliable automobile that
would be affordable for everyone; the result was the Model T, starting in
October 1908.                                                                               Fords T-Model cost reduction
                                           3600                                                    1909
Practice techniques of mass production revolutionize industry

•   use of large production plants

                                                                       $ (in 1958$)
                                                                                               y = 26439 x -0.207        1918
•   standardized
                                                                                                Learning Rate
                                                                                                                             1923
•   interchangeable parts                                                                     LR=1-2-0.207 =   0.13
                                                                                      900
                                                                                            10        100         1000      10000
•   and the moving assembly line
                                                                                            thousand units cumulative shipments

Mass production cut down on the time required to produce an automobile, which
allowed costs to stay low. (in 1918 US market share about 50%).

         Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 18
                                                                                                                                    .
Kostenentwicklung PV versus Nuklear

    Photovoltaic                                          Nuclear reactor   2016 Hinkley Point C
                                                                            Nuclear Plant
                                                                            22 Mrd. $ für 3.2GW = 7$/W

   Breyer, EUPVSEC, Hamburg Sept 2011

       Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
1. Prozesschritt: Silizium höchster Reinheit
Poly-silicon of purity 99.999% for solar application
                                                         Siemens reactor at 1350 °C ; Tdestil=32°C
                                                         Typ. rods 2m and 0.3m diameter
                                                         30kWh/kg Si

      Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf                              Schmoll, Degussa, 2006, www.scribd.com
2. Schritt: Kristallisation von Silizium
3. Schritt: Si in Scheiben (Wafer) sägen
            Schweizer Meyer Burger Weltmarktfüherer
   block cutting

waferning - wire saw

                                                         Pauli, CEO, 2011

      Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
Silicon solar cell production
       processes steps

 saw-damage removal                                        pn-junction diffusion            anti-reflection coating

screen printed metallisation                             metallisation sintering                  solar cell
      Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
                                                                                   P. Wyers; ECN; PV-Conf.; Granda Nov 03
Die Si-Solarzellen (typ. 60 Stk) werden im
PV-Modul elektrisch in Serie geschalten
      180um thick
      crystalline solar cell

                 www.solarworld.de

     Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
Die Solarzellen werden dünner
• 1990 typ. Waferdicke einer kristallinen Silizium Solarzelle 450um
  Energierücklaufzeiten >10 Jahre !

                                                                   www.itrpv.net status 2016
     Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 24
                                                                                               .
http://iea-pvps.org/index.php?id=95&eID=dam_frontend_push&docID=3254

        Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 25
                                                                       .
Die Solarkraftwerke werden leichter to/MWel

 http://iea-pvps.org/index.php?id=95&eID=dam_frontend_push&docID=3254
      Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 26
                                                                        .
Recycling der PV Module verbessern
   durch geringeren Anteil an Metallen

2016 June, Munich, IEA PVPS Task 12 http://iea-pvps.org/index.php?id=95&eID=dam_frontend_push&docID=3254

        Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 27
                                                                                                           .
Reduktion der Menge an
         Silber, Al, Cu

2016 June, Munich http://iea-pvps.org/index.php?id=95&eID=dam_frontend_push&docID=3254

        Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 28
                                                                                         .
Recycling der PV Module

2016 June, Munich http://iea-pvps.org/index.php?id=95&eID=dam_frontend_push&docID=3254

        Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 29
                                                                                         .
Geldflüsse Schweiz beim Recycling E-Schrott

    Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 30
                                                                  .
Recycling bei der Wafer Herstellung

                                                               www.itrpv.net status 2016
 Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 31
                                                                                           .
CO2 Emission für Realisierung PV Kraftwerk

                                                                     LCA of future photovoltaics electricity production IEA-PVPS T12-05:2015
                                                                  http://iea-pvps.org/index.php?id=95&eID=dam_frontend_push&docID=2391
    Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 32
                                                                                                                                               .
Energierücklaufzeiten von PV Kraftwerken

                                                                      LCA of future photovoltaics electricity production IEA-PVPS T12-05:2015
                                                                   http://iea-pvps.org/index.php?id=95&eID=dam_frontend_push&docID=2391
     Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 33
                                                                                                                                                .
Asien ist heute der Werkplatz für PV Module

     Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 34
                                                                   .
Weltmarktführer sind nicht stets stabil !!!
 Wachstumsrate +100% pro Jahr – problematisch

 2006       2007                2008                2009       2010        2011      2012        2013       2014       2015
Sharp     Q-Cells             Q-Cells             First Sol   Suntech     Suntech     Yingli     Yingli    Trina       Trina
0.4GW     0.4GW               0.6GW               1.1GW       1.6GW        2GW       2.3GW      3.2GW     3.6 GW      5.5GW

Q-Cells    Sharp             First Sol            Suntech     JA Solar     First    First So     Trina      Yingli   Canadian
0.2GW                        0.5GW                0.7GW                    Solar    1.87GW      2.6GW      3.3GW      4.5GW

Kyocera   Suntech            Suntech                Sharp     First Sol    Yingli   Suntech    Canadian   Jinko S    Jinko S
                                                              1.3GW       1.6GW     1.7GW?      1.9GW     3.0GW      4.5GW

Suntech   Kyocera              Sharp              Q-Cells      Yingli      Trina      Trina     Sharp     Canadian   JA Solar
                                                              1.1GW       1.3GW      1.6GW      1.9GW      2.7GW      3.5GW

Sanyo       First            JA Solar               Yingli     Trina      Sharp     Canadian   Jinko S    JA Solar   Hanwah
            Solar                                              1GW                  1.54GW     1.9GW       2.4GW     Q-Cells
                                                                                                                     3.0GW

          Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
PV Plant 200kW – Cost Share
 Switzerland Q2 / 2013
 about 1700 SFr/kW

                                                            Area related costs

                  F. Baumgartner, www.zhaw.ch/~bauf, 2013

Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
Preissenkung Solarstrom Schweiz

                                                              26.4 Rp/kWh @ 30kW
    PV large BRD €

Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 37
                                                                                   .
Wirtschaftlichkeit nur mit Betriebsdauer 25
  oder 30 Jahre bis 80% Pn !

T. Baumann, F. Baumgartner, F. Cairgiet, M. Pezzoti, J. Haller, Bulletin SEV/VSE, Nov. 2015

    https://www.electrosuisse.ch/de/verband/bulletin-sevvse.html
          Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf                                    38
PV Cost Development & Roadmap

        Modulpreisentwicklung                                          Systempreisentwicklung

                                                                 350

                                                                 300

                                                                 250
                                                                                                    Others
                                                                 200                                Ground
                                                                                                    Mounting
                                                                 150
                                                                                                    Cabeling
                                                                 100                                Inverter
                                                                                                    Module
                                                                  50

                                                                   0
                                                                       2008     2014       2025
                                                                       SMA     ITRPV      ITRPV

                                                                        www.itrpv.net status 2015
   Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 39
                                                                                                               .
Auktionen für PV- Grosskraftwerke weltweit

    Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 40
                                                                  Report IEA-PVPS 2016 - ISBN 978-3-906042-45-9 .
Kostenanteile der Komponenten MW Park
Si, Wafer, Zelle, Modul, System

                                                                            € cent/W                              $c/W Spot M.
 Process Step                               € cent/W                          2013                € cent/W            2016 Oct
 Poly Silizium                                  9                                                                 14$/kg Si 9N
 Wafer                                         11            wafer                20                                               14
 other mat. cell                               11
 op + financ cell                               2            cell                 13                         33                    22
 glass                                          8
 other mat. Module                             11
 op + financ module                             3            module               22 PV module               55                    40
                                                                                                                          6" multi /4.5W
 mounting mechanical                              15                                                               http://pvinsights.com

 installation                                     15
 inverter + electr                                12
                                                                                     Balance of
 plant planing                                    10         BOS                  52 Systems              52
 Grid connected PV                               107         Plant System        107 Total               107
 F. Baumgartner; Jan 2013 (Basis, EUPVSEC 2012 data and other)
          Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf    28.01.2014                                                             41
Global Photovoltaic Market Growth

    Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
                                                       Report IEA-PVPS 2016 - ISBN 978-3-906042-45-9
PV Market trends
+58GW in 2016 com to 242GW global

                 2016 May https://www.greentechmedia.com/research/report/global-pv-monitorin-2016-2020
  Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
ZENTRAL                                                      DEZENTRAL

                        .

Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 44
2012-Solar Home Storage Systems on
    the market and pricing 2012
.

Commercial PV Battery + Power Electronics                                                            An example of a marketing document:
Nominal Capacity               C nom [kWh]       13.8
Price rel.                     per kWh nom   €   833                                                 To increase self consumption
Used Capacity                  C used [kWh]       6.9                                                from 38% to 50% of consumption +22%
lifetime full cycles @ DOD 50%                  1350
lifetime stored capacity [kWh]                 18630                                                 investment of typ. 11 500€
cost of stored kWh                           € 0.62
financing costs factor (5% interst rate, 5a)      1.2                                                per 6.5kW PV STC is needed
total storage costs per kWh                  € 0.74                                                  (doubling investment costs)
http://www.mare-solar.com/shop/eigenverbrauch-speichersysteme-solarworld-sun-pac-c-66_532_607.html

total 2700 full cycles / 270 cycles @10a
              Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf                  Slide 45
Beispiel Aug 2014 - sonniger Tag
 30kWh Li-Speicher, 15kWp PV

Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   46
                                                    .
Tesla – Powerwall
     10kWh / 3500$ only battery
     Los Angeles, 2015-04-30

                                                                                 Auslieferung Sommer 2015

                                                                                 http://www.teslamotors.com/powerwall

                                                                                 Batteriepreis

                                                                                 350$/kWh @ 10kWh Powerwall / 2kW
 Elon Musk, 2015 March, Teslawall
                                                                                 130 x 86 x 18 cm; -20 bis 43 °C; 100kg
VIDEO https://www.youtube.com/watch?v=yKORsrlN-2k&feature=player_detailpage

                                                                                 250$/kWh @ 100kWh Powerpack

                                                                                 Gigafactory Nevada Inv. ca. 5 Mrd $

                                                                                 (green US @ 900 Mio Powerbacks)

http://www.golem.de/news/powerwall-tesla-haengt-den-autoakku-an-die-hauswand-1505-113849.html

Vergleiche auch: UBS Investor Information Aug. 2014: Big Power Out PV + Battery in!!
    Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 47
                                                                                                                          .
Learning Curve Li-Ion Battery Packs
Ref. F. Baumgartner, EUPVSEC 2016, June, Munich

                                                                                                        2025; 1/4 cars EV
                                                 2007                                  2015                each 50kWh
                                                                                    300$/kWh             30 Mio x 50kWh=
           400                                                                                             1500GWh/a
                                                                                    1.2Mio EV
                         EVs battery
                         market leaders                                                                                2030
                                                                                                      2017
   $/kWh

                                                                                                                 100 Mio cum EV´s
                         LR=0.06 [1]                                                                                 Paris EV
                         y = 357.31x-0.087                                                                       declaration COP21
           200           LR=1-2-0.087 = 0.06

                                                                                                             LR = 0.10
                                       50 000 German PV
                                     home batteries 5kWh                         LR = 0.15
                                                0.25GWh                          EPRI US, 2015                  2025
                                                                                 W. Hofmann, 2015
           100
              0.01                        0.1                   1                 10            100       1000         10000
                                                                               GWh cum.                    2020
                                                                                                         5Mio EV
[1] B. Nykvist, M. Nilsson; «Rapidly Falling costs of battery packs for electric vehicles»,
Stockholm Environment Institute & KTH Royal Institute of Technology, Stockholm; Nature Climate Change; 9th Feb 2015
             Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf       Slide 48
                                                                                                                                     .
ZHAW IEFE neues Testlabor in Winterthur für
PV Batterie Systeme
Herbstsemester 2014 – Studiengang Energie u. Umwelt

                                                                          • Strom- Spannungsgeneratoren
                                                                            simulieren alle Wettersituationen
                                                                            am Eingang des Wechselrichter

                                                                          • Speicher (Batterie, Flow-Redox)

                                                                          • Elektronische Lasten simulieren

                                                                                   Messung Wirkungsgrad Inverter

                                                                                   Pn versu Vdc, Soladin Mastervolt,
                                                               Inverter

    Studenten
                                                       Flow                        Laborübung PEPW FS 2015

    Arbeitsplätze                       Li             Redox                       Lantschner, Baumann

        Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf

07.11.2016                                                                                                             .
Beispiel: Solares Einfamilienhaus mit
               Solarem-Haushaltsstrom, -Heizung und -Elektroauto

Eckdaten vom Eigentümer:

1985 Baujahr, Einfamilienhaus, Heizung
                                                                     MuKEn 150m2   Solar Wärme WW/H
monovalente Erdwärmesonden,
s. -Studie auf der BFE-homepage

2008 Wärmepumpe mit Scroll-Kompressor

2012 Warmwasser über Wärmepumpe und
Erdwärmesonden

2014 PV-Solaranlage 16,4 kWp, s. att.

2015 vollelektr. E-Car (mit eigener "Tankstelle")

Verbrauch Heizung, WW, Haushalt 7000kWh Strom

Erzeugung PV Plan 17.000kWh jährlich
(seit 19.05. aktuell 11.500 kWh)

= 243%-PEB-EFH

Untersiggenthal/AG

www.staerk-erdwaerme.ch

                  Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf   Slide 50
                                                                                                      .
Möglicher Schweizer EE
                             Stromproduktion
                                                                                                                                                                      20% PV Ziel 2050
                                                                                                                                                                          Energiestrategie
                            1GW PV erzeugt ca. 1TWh
                       12
                                    Kleinwasser                                              jährlicher PV –Zubau 500 MW

                       10           Biomasse                                                 ca. 60 W_PV/a pro Kopf
TWh Jahresproduktion

                                    PV [GW]                                                  Investment < 1Mrd CHF/a
                        8                                                                                                                                                         E-mobil PV
                                                                                                                                                                                  Tankstellen
                                                                                                                                                                                  50% derEV
                        6                           10% Stromverbrauch
                                                                                                                                E-Mobile ?
                        4                               8% PV / 2014
                                                                                                                                                                                  PV für priv.
                                                        7% PV / 2014
                                                                                                                                                                                  Warmwasser
                        2                                                                                                                                                           mit WP
                                                                                                                                                                                   Batterien
                                                     2%
                        0
                            2011
                                   2012
                                          2013
                                                 2014
                                                         2015
                                                                2016
                                                                       2017
                                                                               2018
                                                                                      2019
                                                                                             2020
                                                                                                    2021
                                                                                                           2022

                                                                                                                         2024
                                                                                                                                2025
                                                                                                                                       2026
                                                                                                                                              2027
                                                                                                                                                     2028
                                                                                                                                                            2029
                                                                                                                                                                   2030
                                                                                                                                                                           2031
                                                                                                                                                                                   2032
                                                                                                                                                                                          2033
                                                                                                                                                                                                 2034
                                                                                                                                                                                                        2035
                                                                                                                  2023

                            Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf                                                                                                                                   51
Blick in die Glaskugel - Kostenprognose
                           60
                                 F. Baumgartner, ZHAW, 2015-05-05, eigene Analyse

                                                                                                     PV Erzeugung
                           50                                                                         -5%/a CAGR
                                      Energie
Rp/kWh H4 Haushaltskunde

                                                                                           20
                                      Abgaben
                           40         Netz                                                            Batterie
                                                                                                    -8%/a CAGR
                                                                                           0
                                                                                                                     Abgaben Netz
                           30          BRD 2015                                                                           oder
                                                                                                                     Winternotstrom
                                                                                                          12

                           20                                                                                             7.2
                                            9                                              35              5
                                                                       8                                                   10
                           10             3.2
                                                                       0.8                                15
                                          8.8                          8.2                                                 7
                            0
                                 2013 CH H4                     2014 CH H4              2015 PV +      2025 PV +      2035 PV +
                                 Stromkosten                     Kanton ZH               Batterie       Batterie    Batterie off-grid

                    Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf         Slide 52
                                                                                                                                        .
Zusammenfassung:
         Wie Verantwortung
         übernehmen?
                                                           kWh/d        SFr/d
                                                           elektr.
1) Verantwortlich HEIZEN
                                                               4           1.2
                                                           30kWh/m2*150m2/3/365=4
2) Verantwortlich DUSCHEN
                                                               2           0.6
                                                           2 Personen je 20 Liter WW
3) Verantwortlich FAHREN
                                                               7           1.4
                                                              20kWh/100km*35km

                                                               13          3.0
Wer kann sich das nicht leisten?

Es kostet nicht mehr wie heute SMART zu telefonieren!

        Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf                       53
Danke für Ihre Aufmerksamkeit

    Meine Energie-Aktivitäten
    Dokumentation siehe zum Downlaod                            https://home.zhaw.ch/~bauf/
•     Seit 1988 in der Forschung u Entwicklung Photovoltaik
      an Hochschulen in Deutschland und der Schweiz
Mandate / Beratungsgremien
•     Bundesamt für Energie Direktorium, Bern
•     Energiekommission Liechtenstein, Frauenfeld, Feldk.
•     Forschungs- Förderung Fond, Wien
•     Wiss. Beirat, Smart Grid Solar Bayern
•     AEE Agentur für Erneuerbare Energie, Bern
•     Erneuerbare Energie der ETG der Electro Suisse
•     Scientific Committee European Photovoltaic Conf.
             Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf                                 54
Danke für die Aufmerksamkeit
                       Publikationen www.zhaw.ch/~bauf
                                                             F. Baumgartner

                                                                   ,

Solar Wings, 650kW Lonza Solarpark, Waldshut                              Solar Wings, 60kW, Tenna

          Franz Baumgartner, 2016-11-04; www.zhaw.ch/~bauf
Sie können auch lesen