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Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf Photovoltaik & Batteriespeicher Investition in Solaranlagen lohnen sich Prof. Dr. Franz Baumgartner ZHAW University of. Appl. Sciences Zurich, School of Engineering, IEFE; www.zhaw.ch/~bauf Vortrag 1h am 5.9.2018 in Herisau, CH, INFOANLASS "RENTIERT EINE SOLARANLAGE » 11. März 2011 bulletin.ch 8/2016 bulletin.ch 10/2017

Photovoltaik & Batteriespeicher

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Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Photovoltaik & BatteriespeicherInvestition in Solaranlagenlohnen sich

Prof. Dr. Franz Baumgartner

ZHAW University of. Appl. Sciences Zurich, School of Engineering, IEFE; www.zhaw.ch/~bauf

Vortrag 1h am 5.9.2018 in Herisau, CH, INFOANLASS "RENTIERT EINE SOLARANLAGE »

11. März 2011 bulletin.ch 8/2016 bulletin.ch 10/2017

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Inhalt - Themen

Slide 2.

1. Wandel der Energietechnik

2. Was macht die Politik

3. Technik3a Solarzelle3b Wechselrichter und System3c Wärmepumpe3d Batteriespeicher

4. SFr - Wirtschaftlichkeit – Förderung

5. Die Entwicklung geht weiterElektromobilität + Solar + Steuerung

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Hitzrekorde 2018 in der Schweiz

.

https://www.tagblatt.ch/newsticker/schweiz/neuer-hitzerekord-von-36-2-grad-in-sitten-vs-ld.1042935

31.07.2018

35.9°CSitten

35.8°CLeibstatt

1.08.2018

Tropen-nacht

04.08.2018

36.2°CSitten

http://meteonews.ch/de/News/N7327/Neuer-Hitzerekord-f%C3%BCr-2018-in-der-Schweiz---in-Sitten-35_9-Grad%21

Vielerorts haben wir eine Tropennacht erlebt, in der die Temperaturen nie unter 20 Grad fielen.Als Alternative zum in vielen Kantonen verbotenen Feuerwerk werden dann im Verlauf des Nachmittags und Abends einige kräftige Gewitter mit Blitz und Donner, Hagel und Sturmböen geboten.

http://meteonews.ch/de/News/N7328/Nach-Tropennacht-gewittriger-Nationalfeiertag

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Hitzerekord global 2017, 16, 15 ….

Slide 4.

Seit 2001 erlebten wir 17 der wärmsten 18 Jahre seit dem Beginn der Wetteraufzeichnung!Anstieg Meerwasserspiegel um 7.7cm in 2018 relativ zu 1993.Erste Hälfte 2018 viertwärmstes Halbjahr seit Aufzeichnung (NOAA); Global Warming. https://nyti.ms/2Ol1TVF

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Hitzerekord – Schaden Wirtschaft

Slide 5.

Einige Schäden im Hitzesommer 2018

• Deutschland: -20% Ernteertrag Getreide

• Schweden: 1 000 000 000$ Landwirtschaft

• Great Britain: Weizenertrag auf 5 Jahrestief

• El Salvator: Ausfall Getreideernte bei 41°C & 40 Tage kein Regen

• Kalifornien 2017: Trockenheit, Feuerschäden > 12 000 000 000$Energieversorger P&E schuldig; abc7news, Sept 01, 2018

Quelle: Global Warming. https://nyti.ms/2Ol1TVF bzw. https://abc7news.com/

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Hitzetage von über 32°Cin meiner Geburtsstadt und auf der Welt

How Much Hotter Is Your Hometown Than When You Were Born? https://nyti.ms/2LIewIKNew York Times, Aug 2018 data analysis by www.impactlab.org

Slide 6.

Jakarta: 5 Monate 196011 Monate 2089

0 Tage

2 Tage

7 Tage

Projected increase in annual 32-degree days from 1960 to 2089

Madrid: 1 Monat 19603 Monate 2089

+5 Monate

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1. Wandel der

Energietechnik

Slide 7.

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Rückschau vor 150 Jahren

Slide 8.

Schaffhausen, Moserdamm mit Transmission Mühlentor von Osten 1869

http://www.schaffhausen-foto-archiv.ch/

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Der natürliche Wandel der Energietechnik

Slide 9.

1850 1900 1950 2000 2050

Mobilität

Wärme

KraftStrom

Holz-Kohle-Guss-Öfen

IWC 19. Jhd.1866 Moserdamm

KANGOO Z.E.

Tesla Truck

Hegauwind

1967 Wasser KWSchaffhausen

Öl-Gas- Kessel PV Boiler oder Wärmepumpe

PV Fam. SeelhoferEKS

Li-Batterie

Solarthermie Öl-Öfen

Page 10: Photovoltaik & Batteriespeicher

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Die Ölfördertechnik ist bekannt,die nötigen Investitionen vergleichbar,der Ölpreis macht was er will!

Slide 10.

146 $/br 2008 Juli

77 $/br 2018 Juli

28 $/br 2003 Juli

https://www.tecson.de/oelweltmarkt.html

Page 11: Photovoltaik & Batteriespeicher

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Warum gibt es den Wandel?

1. Umfeld: Umwelt, Klima

2. Versorgungssicherheit: Ressourcen sind begrenzt - ÖlDie Sonne ist der zuverlässigste Energielieferant(+/- 5% Schwankung der Jahreslieferung)

3. Energietechnik muss zuverlässig sein

4. Es muss bezahlbar sein (relativ zum Öl und Gaspreis) aber es wird nicht immer die BILLISTE Lösung bevorzugt (Kohlestrom ist nicht Marktführer)

.

Page 12: Photovoltaik & Batteriespeicher

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Öl ab 2050 kein Massenprodukt mehrBP Statistical Review of World Energy June 2016

http://www.bp.com/statisticalreview

ÖLLAGER LEER im Jahr

2017 + 51= 2068statisch gleicher Verbrauch

mit +2%/aZunahmeLEERca. 2050

12

Page 13: Photovoltaik & Batteriespeicher

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2. Was macht die

Politik

Slide 13.

Page 14: Photovoltaik & Batteriespeicher

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Visionen des Bundesrates 2013 führt zurEnergiestrategie Schweiz 2050

.14

Stand RE Zubau, Frank Rutschmann, Sektionschef Erneuerbare Energie BFE, 2012-08-17

PV 5%

CH Anteil

1.6GW PV

installiert 2016e

2.5% PV Anteil

ca. 6000 VZ Jobs

Page 15: Photovoltaik & Batteriespeicher

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Das Schweizer Volk stimmt füreinen Wandel im Energiesystem

Slide 15.

Abstimmung CH Energiestrategie 2050 am 21. Mai 2017: JA 58%

https://www.admin.ch/gov/de/start/dokumentation/abstimmungen/20170521/Energiegesetz.html

FernsehdDiskussion vom 18.5.2017 Hess versus Baumgartner TeleZüri: TalkTäglich - Umsetzung der Energiewende

Page 16: Photovoltaik & Batteriespeicher

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3a. Technik

SOLARZELLE

Slide 16.

Page 17: Photovoltaik & Batteriespeicher

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Das PrinzipEntdeckung in den USA im Jahr 1954

Slide 17.

0.18mm dicke SiliziumScheibe (Wafer)Abmasse 6 Wafer heute 150mm x 150mm

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DAS PRODUKT

• Komponente Solarmodul

• Markt relevantes System

Slide 18.

1956 + 60 = 2016

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Solarmodule sind nicht auf dem DACH

Slide 19.

Solarfassade STO CIS Solarmodul Technologie www.stoag.ch

Faltbare Solarmodule über dem Klärbecken in Churwww.dhp-technology.ch/

Page 20: Photovoltaik & Batteriespeicher

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Erfolgreicher Zubau von Photovoltaik in der Schweiz – aktuell ca. 2% Erzeugungsanteil

Slide 20.

Winterthur, Eulachhalle 384kW

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

Winterthur, Werkhof 78kW Neuendorf, Migros 5200 kW

Tenna, Solarskilift 62kW

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Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf Slide 21.

www.greentechmedia.com

1.3% PVshare ofglobal

electricity

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Globale und Schweizer PV Markt

Slide 22.

2017 April, www.greentechmedia.com

Schweiz260 MWin 2016

260 000 MW

T. Hostettler; Juni 2017www.bfe.admin.ch

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Relevante Photovoltaik Module aus industrieller Fertigung seit 25 Jahren

1989 2014Standard kristallinesSilizium

12.8% / 55W/ 25 Jahremonokrist. Silizium, 4``Siemens Solar, DNo.: SM551.30m x0.33m0.43m2

15.9% / 260W / 25 Jahremultikrist. Silizium 6``Trina Solar, ChinaNo: TSM-260, PC05A1.65m x 0.99m1.64m2

(4 x grösser, 5x Leistung)(2017 Standard 300W / 60 cr-Si cells 6)

StandardDünnschicht

5.7% / 30WAmorphes SiliziumArco Solar, USNo.: G40001.28m x 0.41m

13.8% / 170W /25 JahreCIS CuInS2Solar Frontier, JapanNo.:TSM-260, PC05A1.26m 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)https://www.zhaw.ch/de/engineering/institute-zentren/iefe/news/news/news-single/neues-photovoltaik-outdoor-labor/

F. Baumgartner, 2015 Nov, electrosuisse, 151105 Energien der Zukunft: erneuerbare Energien - Electrosuisse

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Die Weltrekorde von Labor-Solarzellen

Slide 24

https://www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency-chart.png

Effiziente industriell gefertigte Standard Solarmodule am Markt1990 201712% Steigerung +1% in 5 Jahren 17%

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Industrialisierung vor 100 Jahren in USA

Henry Ford: Industrial 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.

Practice techniques of mass production revolutionize industry

• use of large production plants

• standardized

• interchangeable parts

• and the moving assembly line

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%).

Slide 25 .

y = 26439 x -0.207

Learning Rate

LR=1-2-0.207 = 0.13900

3600

10 100 1000 10000

$ (in

195

8$)

thousand units cumulative shipments

Fords T-Model cost reduction1909

1923

1918

Page 26: Photovoltaik & Batteriespeicher

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Der Erfolg der Photovoltaik liegt in der Kostensenkung durch die Massenproduktion

Status Modul ab Fabrik 2016 Multi. MW 0.37US$/Wpbzw. ca. 400 SFr pro kWp

Slide 26.

http://www.itrpv.net

Page 27: Photovoltaik & Batteriespeicher

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Industrielle Produktionsanlagen kommenauch aus der Schweiz: Meyer Burger

Pauli, CEO, 2011

block cutting

waferning - wire saw

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2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Sharp0.4GW

Q-Cells0.4GW

Q-Cells0.6GW

First Sol1.1GW

Suntech1.6GW

Suntech2GW

Yingli2.3GW

Yingli3.2GW

Trina3.6 GW

Trina5.5GW

Jinko S6,6 GW$3.1bill

Q-Cells0.2GW

Sharp First Sol0.5GW

Suntech0.7GW

JA Solar First Solar

First So 1.87GW

Trina2.6GW

Yingli3.3GW

Canadian

4.5GW

Trina6.4GW

Kyocera Suntech Suntech Sharp First Sol1.3GW

Yingli1.6GW

Suntech1.7GW?

Canadian

1.9GW

Jinko S3.0GW

Jinko S4.5GW

Canadian

5.1GW

Suntech Kyocera Sharp Q-Cells Yingli1.1GW

Trina1.3GW

Trina1.6GW

Sharp1.9GW

Canadian

2.7GW

JA Solar3.5GW

JA Solar5.0GW

Sanyo First Solar

JA Solar Yingli Trina1GW

Sharp Canadian

1.54GW

Jinko S1.9GW

JA Solar2.4GW

HanwahQ-Cells3.0GW

HanwahQ-Cells4.9GW

Weltmarktführer sind nicht stets stabil !!!Wachstumsrate +100% pro Jahr – problematisch in den Folgejahren!

Page 29: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

3b. Technik

SYSTEM liefert

Solarstrom

Slide 29.

Page 30: Photovoltaik & Batteriespeicher

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Kostenaufteilung Photovoltaik Kraftwerk

Slide 30.

2017Schweiz

Kosten-anteil

Gesamt10kWin SFr

Solarzelle* (10%) 2 500

Solarmodul** 24% 6 000

Solarinverter 8% 2000

Rest 68% 15 500

Gesamt 100% 25 000

Beispiel 10kW

0.15m x 0.15m

1m x 1.6m

Grobe Richtwerte

Anmerkung: 2008 Modulkosten ca. 5 mal höher

ca. 21 Rp/kWh PV Kosten ohne Förderung

* Fabrik / Asien: http://pvinsights.com/index.php

** Zwischenhandel https://www.photovoltaik-shop.com/

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Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Eichgut Winterthur – bifi – vertical

Projekt: Klimafond Stadtwerk Winterthur, Solarspar

F. Baumgartner; 2017-07-11; www.zhaw.ch/~bauf

31

S S25°

25°

Morgen

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Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Eichgut - Tagesproduktion

F. Baumgartner; 2017-07-11; www.zhaw.ch/~bauf

32

14.00

10:0

0

18:0

0

Vorteil:

höherer

Ertrag,

da am

Morgen

kühler

als konv.

Südorient-

ierung

Page 33: Photovoltaik & Batteriespeicher

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3c. Technik

Solarstrom liefert

Wärme - Wärmepumpe

Slide 33.

Page 34: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Solarmarkt Schweiz

http://www.swissolar.ch/fileadmin/user_upload/Markterhebung/Marktumfrage_2016_def.pdf

Medium WASSER Medium elektrischer STROM

Page 35: Photovoltaik & Batteriespeicher

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Solarstrom verheizen? Wirtschaftlichkeit?ERDÖL PHOTOVOLTAIK HEIZÖLPREIS SCHWEIZ

Nov. 2016 90 Rp pro Liter

z.B. Migrol GREEN LIFE

10kWhth Energie pro Liter

9 Rp / kWh Energieinhalt

Barrelpreis 50$/156l

3 $ cents / kWhth

MODULPREIS SCHWEIZ

2016 60 Rp pro Watt

1000Whel pro Jahr

30kWh – Betriebsdauer 30a

2 Rp / kWh Energieinhalt

Weltmarktpreis 40$c / WpArabien 1.6kWh/a @ 30a0.8$cents / kWhel

Page 36: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Elektrischer PV Strom betreibt die Wärmepumpe

12kW, CH

Heatpump

JAZ 3

Ambient heat

10 kWh

grid

Solar power

5 kWh

electricity

5 kWh

Heat

15kWh

130m2

30kWh/m2

1300kWh_el

8m2 PV eff 17%

Siehe Tagung 3. Nov 2016 Electrosuisse ETG, Dietikon

Page 37: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Schweizer Solarpreis 2016: PV 556kW + WP (Warmwasser+Heizung)Mehrfamilienhaus Zürich, Letzenholzstr.

37https://www.solaragentur.ch/solarpreis/schweizer-solarpreis

Page 38: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

3d. Technik

Batteriespeicher

Slide 38.

Page 39: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

VISON

ZENTRAL DEZENTRAL

Slide 39

.

Page 40: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

2012-Solar Home Storage Systems on the market and pricing 2012

F. Baumgartner, P. Korba et.al. EUPVSEC 2012

Commercial PV Battery + Power ElectronicsNominal Capacity C nom [kWh] 13.8Price rel. per kWh nom 833€ Used Capacity C used [kWh] 6.9lifetime full cycles @ DOD 50% 1350lifetime stored capacity [kWh] 18630cost of stored kWh 0.62€ financing costs factor (5% interst rate, 5a) 1.2total storage costs per kWh 0.74€ http://www.mare- solar.com/shop/eigenverbrauch- speichersysteme- solarworld- sun- pac- c- 66_532_607.html

An example of a marketing document:

To increase self consumption from 38% to 50% of consumption +22%

investment of typ. 11 500€

per 6.5kW PV STC is needed(doubling investment costs)

total 2700 full cycles / 270 cycles @10aSlide 40

Page 41: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Nur 6% des Wochenstroms kommt vom Netz

Slide 41.

Page 42: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Beispiel Aug 2014 - sonniger Tag 30kWh Li-Speicher, 15kWp PV

42.

Page 43: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Messresultate an PV Batterien

Slide 43.

Batterie mitSolarstrom

Laden

Solarstromdirekt ins Netz

Batterieversorgt Haus

Leistung der Batterie reicht nachts nicht

Lade-standBatterie

Solar-produktion

Verbrauch

Messung wurde 2017 im ZHAW IEFE Lab ausgeführt

Page 44: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

100 000 Solarstromspeicher in Deutschland im BetriebJede zweite Photovoltaikanlage mit Batteriespeicher

Slide 44.

2018 erstes Halbjahr, +50% PV Marktwachstum vgl. 2017

Page 45: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

PV + Hausbatterie

hohe Autonomie im

Apr, Mai, Jun, Jul, Aug, Sep

Slide 45.

Page 46: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Marketing der Tesla Powerwall

Slide 46.

Page 47: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

2020 TESAL’s full capacity to be reached5 billion $ FAB

Slide 47.

Web visited Juni 2016 - https://www.teslamotors.com/gigafactory

Tesla broke ground on the Gigafactory in June 2014 outside Sparks, Nevada, and we expect to begin cell production in 2017. By 2020, the Gigafactory will reach full capacity and produce more lithium ion batteries annually than were produced worldwide in 2013. 35 more than 35 GWh of battery cells and 50 GWh of battery packs, but CTO JB Straubel, 2015

PAN

ASO

NIC

Feb 2016http://electrek.co/2016/02/24/

2017 Aug; https://www.teslarati.com

Page 48: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Grösste EV Batterie Produzenten 2015TOP TEN 11.4 GWh /a

Slide 48.

FAZ 2016-11-17

Page 49: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Batteriefertigung in Europa?

• CATL bis 2022 rund 240 Millionen Euro in den Standort Erfurt investieren

• Die Produktionsstätte wird auf eine Kapazität von 14 GWh pro Jahr ausgelegt sein und der Region 600 neue Arbeitsplätze verschaffen

• BMW hat eine Auftragslinie von etwa 1 Mrd bei CATL plaziert

• Weitere Batteriekunden aus Deutschland, VW und Daimler

Slide 49.

Page 50: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Kostenreduktion Li-Ion Battery Packsvgl. Ref. F. Baumgartner, EUPVSEC 2016, June, Munich

Slide 50.

100

200

400

0.01 0.1 1 10 100 1000 10000

$/kW

h

GWh cum.

2007

2017

2015300$/kWh1.2Mio 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[2] N. Pearsall, F. Baumgartner, PV Performance, Wiley, Nov 2016, ISBN 978-1-78242-336-2

LR=0.06 [1]EVs batterymarket leaders

LR = 0.10

LR = 0.15EPRI US, 2015W. Hofmann, 2015

2020 cum5Mio EV

2025 cum30 Mio EVs

70 000 German PV home batteries 5kWh

0.35GWh

China 2025; 3 Mio Evs; each 50kWh = 150GWh/a

2018Tesla Gigaf

500 Fr/kWh Invest.250 Jahreszyklen

20 Rp/kWh

3 Mio Evs sales 202173$/kWh in 2040

Bloomberg, July 207

Page 51: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Fronius Symo Hybrid PV+Storageist gleichzeitig Photovoltaik- und Batteriewechselrichter, 3phasig für, 3, 4 bis 5kW

Slide 51.

http://www.fronius.com/cps/rde/xchg/fronius_international/hs.xsl/83_20054_ENG_HTML.htm?inc=108602.htm#.VexktEa6ThE

Page 52: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Grobe Kostenabschätzung relevante Parameter

• Investitionskosten pro kWh Nennkapazität1000 Fr

• Von Batterie pro kWh Nennkapazitätbei 250 Jahres Vollzylengelieferter kWh pro Jahr 250kWh

• geliefert über 10 Jahre 2500kWh

• Kostenanteil ohne Zins, Betrieb1000Fr/2500kWh = 0.4Fr/kWh

Slide 52.

Page 53: Photovoltaik & Batteriespeicher

Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

Grösse und Kosten der Li- SolarbatterieF. Baumgartner, Okt 2017; http://www.bulletin.ch/de/news-detail/sonnenstrom-speichern.html

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F. Baumgartner, bulletin.ch 10 / 2017; Sonnenstrom speichern;

2020

Ergänzung: Herstellung 1kWh Li-Batteriekapazität verursacht 100 kgCO2-eq. Emissionen (od. 40gCO2/kWh bei 2500 Zyklen)Ref. Han Hao et. al. ; Sustainability 2017, 9, 504; www.mdpi.com/journal/sustainability Vergleiche auch andere Simulation:

https://pvspeicher.htw-berlin.de/unabhaengigkeitsrechner/

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Webrechner zur Analyse der Unabhängigkeithttps://pvspeicher.htw-berlin.de/unabhaengigkeitsrechner/

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Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf

4. Technik

Wirtschaftlichkeit

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Photovoltaik Preise in Liechtenstein sind seit 2010 auf ein Viertel gesunken

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Präsentation bei der Solargenossenschaft in Vaduz, 01.04.2017; Energiefachstelle, Jürg SennPV Status in FL 2017 ca. 20 (12)MWp; geplante PV Ausbauleistung 2.5MW in 2018

--70%

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Kosten Photovoltaikstrom Beispiel

16 Rp/kWh, 30 Jahre, Zins 2%, Betriebsk. 2%

57

Gesamtkosten PV Anlage 2.5SFr*5000= 12500 SFrJahresproduktion Pn * 1000h = 5000 kWhProduktion Lebendsdauer 25 Jahre 1.3E+05 kWhInvestionskosten/Produktion 0.100 SFrinklusive Finanzierungs 2%, Betriebskosten 2% 0.18 SFrFaktor für Finanzierung +OuM 1.78

Vergleiche KEV Tarife und kWp Kosten; Bund EnV mit Änderung Okt 2013; Anhang 1.2; (Art. 3a, 3b, 3d, 3g, 3h und 22 Abs. 2)

siehe auch http://www.swissolar.ch/fileadmin/user_upload/Swissolar/Unsere_Dossiers/KEV-Tarife_de.pdf

Investitionskosten laut Umfrage 2013-Fotovoltaikstudie Auflage 4, Michael Ziegler: 5kW mit 2664Fr/kW und für 100kW mit 1836Fr/kW Netto

PV Kraftwerk mit 5kW Nennleistung

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• Photovoltaikanlagen im EinspeisevergütungssystemVerordnung AS 2016 4617, Anhang 1.2, ( Art. 16, 17, 21, 22 und 23) - erstellt Jan 2017

https://www.admin.ch/ch/d/gg/pc/documents/2833/6_EnFV_de.pdf

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Förderung aus Bern: 1. KEV

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Einmalvergütung für PhotovoltaikanlagenVerordnung AS 2016 4617, Anhang 2.1, (Art. 39, 41, 44 und 46–49)- erstellt Jan 2017https://www.admin.ch/ch/d/gg/pc/documents/2833/6_EnFV_de.pdf

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Förderung aus Bern: 2. EV

Beispiel: 10kW (integrieter Solarfläche ca. 70m2) Bau Feb 2017 : Subv. EV mit 1600+5200=6800 Fr

nicht ins Dach integrierte PV Module 5900 Fr

ca. 100 Frpro QuadratmeteroderBern zahltdie Solarmodule!!

Antrag sofort – finanzielle Zusicherung in ca. 6 Jahren (EV bis 2030)https://www.swissgrid.ch/swissgrid/de/home/experts/topics/renewable_energies/remuneration_re/eiv/compensation.html

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Lokal Unterschied bei der Vergütung des rückgespeisten Solarstroms

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http://www.vese.ch/karte/

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Lokal grosse Unterschied bei der Vergütung des rückgespeisten PV-Stroms – Mittel 9 Rp

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http://www.vese.ch/karte/

30 grössten Ews versorgen ca. 2/3 der Schweizer Bevölkerung

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Finanzierungsmodellgrobe Richtwerte

Anteil am der PV GesamtinvestitionBeispiel 10kW PV Anlagemit 25 000 Fr

Anteil

EV Einmalvergütung vom BundBFE bzw. https://www.swissgrid.ch/

1/4

Eigenverbrauch im Moment erspart den Kaufvon Netzstrom im Umfang ca. 2000kWh jährlich zu je 0.20Fr bzw. 12 000 Fr in 30 Jahren

2/4

Zusätzlicher Eigenverbrauch durch Wärme-pumpe für 2/3 Warmwasser – ca. 1000kWh/a

1/4

Erträge aus der Rücklieferung des Stroms ins öffentliche Stromnetz (ca. 3 Rp/kWh) / 30 Jahre

1/4

Slide 62.

Die Betriebskosten und Ersatz z.B. Wechselrichter nach 13 Jahren belaufen sich auf ca. 1/3 der InvestitionVergleiche auch andere Simulation:

https://pvspeicher.htw-berlin.de/unabhaengigkeitsrechner/

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Investitionskosten zur SteigerungEigenverbrauch – z.B. Li-Batterie

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T. Baumann, F. Baumgartner, 2017 – Studie für Solarspar.chhttps://www.solarspar.ch/fileadmin/user_upload/PDF/Forschung/20170106_Home_Batteriespeicher_solarspar.pdf Vergleiche auch andere Simulation:

https://pvspeicher.htw-berlin.de/unabhaengigkeitsrechner/

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Blick in die Glaskugel - Kostenprognose

10.4 8.2

35

157

20.8

0

5

10

8.38

20

12

7.2

0

10

20

30

40

50

60

2015 CH H4Stromkosten

2014 CH H4Kanton ZH

2015 PV +Batterie

2025 PV +Batterie

2035 PV +Batterie off-grid

Rp/

kWh

H4

Hau

shal

tsku

nde Energie

AbgabenNetz

Slide 64.

PV Erzeugung-5%/a CAGR

Abgaben Netzoder

Winternotstrom

Batterie-8%/a CAGR

F. Baumgartner, ZHAW, 2016-11-01, eigene Analyse

BRD 2015CH 2017 H420.4Rp/kWh910Fr / a

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Weiterbildung in Winterthur ab 6. Okt 2017

• Photovoltaik und Batteriespeicher

• Netze – Smart Grid

• Bewirtschaftungskonzepte

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https://weiterbildung.zhaw.ch/

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5. Trends

Solar-Elektromobilität

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Woher stammte der Ladestrom vor 25 Jahren CO2 Emission des E-Autos

12th European Photovoltaic Solar Energy Conference; Amsterdam 11-15 April

1994

67

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Beispiel: Solares Einfamilienhaus mitSolarem-Haushaltsstrom, -Heizung und -Elektroauto

Eckdaten vom Eigentümer:

1985 Baujahr, Einfamilienhaus, Heizung 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.chSlide 68

.

Solar Wärme WW/HMuKEn 150m2

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Wo liegt die Zukunft der Energietechnologien?

1. In der industriellen Massenproduktion der erneuerb. Komponenten - beschleunigt durch temporäre Marktanreizprogramme

2. In der Steigerung der lokalen Erzeugung und der Maximierung des Verbrauchs vor Ort- ermöglicht durch Sektorkopplung (Strom in Wärme)- Tagespeicherung des Stroms in Batterien im Gebäude- Nutzung der Elektro-Autobatterie als Notstromquelle o. Puffer- Saisonaler Speicher mittels Methanol od. erneuerbarem CH4 über Verstromung mittels Brennstoffzelle od. Generator

3. In professionalere Planung, Installation und Betrieb/Service

4. Schlüsselkomponenten und Hardware Technologien sind+++ Solarzellen, Wind KW, Lithium Batterien, Brennstoffzelle+ digital Vernetzung könnte überschätzt werden / Smart Grid

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USA PV MW Kraftwerk in Mojave Desert

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Schmelzender Gletscher in Patagonien Uppsala Gletscher in Argentinien – 0.7km jährlich

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Franz Baumgartner, 2018-09-05; www.zhaw.ch/~bauf72

60kWp, AXA Winterthur 650kW, Lonza AG, Waldshut 50kW – LE / dhp

90kW, Solar Wings60kW, Solar Wings, Tenna10kW, EKZ60kW, Werkhof, WintiSolarspar, Klimafond

Danke für ihre AufmerksamkeitPV Team IEFE ZHAW Dozenten Dr. Hartmut Nussbaumer und Prof. Dr. Franz Baumgartner

PV plants built in collaboration w. IEFE www.zhaw.ch/~bauf

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Danke für Ihre Aufmerksamkeit

• 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

• Swissolar Arbeitsgruppen, Bern

• Erneuerbare Energie der ETG der Electro Suisse

• Scientific Committee European Photovoltaic Conf.73

Meine Energie-AktivitätenDokumentation siehe zum Downlaod https://home.zhaw.ch/~bauf/

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Möglicher Schweizer EE Stromproduktion

74

0

2

4

6

8

10

12

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

2031

2032

2033

2034

2035

TWh

Jahr

espr

oduk

tion

KleinwasserBiomassePV [GW]

jährlicher PV –Zubau 500 MW

ca. 60 W_PV/a pro Kopf

Investment < 1Mrd CHF/a

1GW PV erzeugt ca. 1TWh

20% PV Ziel 2050

Energiestrategie

10% Stromverbrauch

PV für priv.

Warmwasser

mit WP

Batterien

E-Mobile ?

E-mobil PV

Tankstellen

50% derEV

7.2% PV / 20179% PV / 2017

2%

3.1% 2.7% PV / 2017