Photovoltaik und Solaranlagen

Report
Vortrag
Kulturgemeinschaft Vinnhorst e.V.
8. Oktober 2012
Gerhard Fleige, Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing.
http://www.hanebutt-solar.de/
Sonnenenergie und Energiegewinnung
 Photovoltaikanlage und Solaranlage für das
Einfamilienhaus
 Investition und Rendite
 Leipziger Börse, Energiepolitik
 Solare Großanlagen, Solarkraftwerke

Sonnenenergie
Strom
Photovoltaikanlage
Wärme
Solaranlage
Stromerzeugung in Deutschland 2011
(davon Photovoltaik 3%, außerordentlich starker Zuwachs)
20%
25 %
5%
(z.B. Erdöl, Hausmüll)
18 %
19 %
14 %
Stromerzeugung in Deutschland 2011 (Eigene Darstellung)(Quelle: bdew)
Photovoltaikanlage
(1) Solarmodule aus Silizium erzeugen Gleichstrom
(2) Wechselrichter wandeln ihn in Wechselstrom um
(3) Zähler verbindet zum (4) öffentlichen Stromnetz
(5) Bezugszähler für Haushaltsstrom, kommt aus dem Netz
Beachten: 30 Grad zur Horizontalen nach Süden, ansonsten auch 70 bis 90
% des Ertrages
über den Tag, die Jahreszeiten und die Jahre schwankend
Konrad, Planung von Photovoltaik-Anlagen, 2008 / stoiber-photovoltaik.de
Photovoltaikanlage
- Dachziegel entfernen, Haken montieren, Dachziegel wieder aufbringen
- Tragschienen für das Montagesystem und
Solarmodule auf das Montagesystem aufschrauben.
- einzelnen Solarmodule elektrisch miteinander verbinden
www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik/betrieb Bildquelle: www.wagner-solar.com
Gleichstromhauptschalter / Solarmodule
Photovoltaikanlage
Wechselrichter
Einspeisezähler
Hausanschlusskasten
Anschluss zum
öffentlichen Netz
- Kabel werden mithilfe eines "Elektroinstallationsrohrs" durch die
Wärmedämmung oder Leitungsschächte des Hauses gelegt
- mit Wechselrichter und Gleichstromhauptschalter verkabelt
- Anlage an das öffentliche Stromnetz anschließen, Einspeisezähler
montieren (gesamte Montage 2-3 Tage)
www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik/betrieb Bildquelle: SMA Solar Technology AG
Solaranlage
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
Sonnenkollektor
Warmwasserspeicher
Wärmetauscher
Regelung und Steuerung
Ausgleichsbehälter
Zusatzheizung (Rücklauferhitzer)
Dusche, Badewanne, Waschbecken
solaranlagen-portal.com
Solaranlage
Sonneneinstrahlung
- trifft die obere Glasscheibe des (1) Sonnenkollektors
- dann auf den unteren Absorber
- schwarze Platte aus wärmeleitendem Metall
- absorbiert Sonnenstrahlung
- Oberfläche wandelt Sonnenstrahlung in Wärme um
- wärmeleitend mit Rohren verbunden
- durch die strömt das Wärmeträgermedium (meist Wasser)
(vgl. Späte/Ladener Solaranlagen 2007 S. 29 f.)
Solaranlage
Der Solarkreislauf enthält die Komponenten
(2) Wärmespeicher
(3) Wärmetauscher
(4) Regelung und Steuerung
(5) Ausgleichsbehälter
(6) Zusatzheizung (Rücklauferhitzer)
(vgl. Späte/Ladener Solaranlagen 2007)
Solaranlage
(2) Wärmespeicher
- aufrecht stehender Behälter
um das 1,5-2 fache des Tagesbedarfs an Warmwasser zu bevorraten
- größer als Warmwasserspeicher von konventionellen Heizungsanlagen
- nimmt die Überangebote des Sonnenkollektors an
um sie für strahlungsarme Perioden zu speichern
- Wärmeträgermedium ist in der Regel Wasser mit Frostschutzmittel
(3) Wärmetauscher
- dient der Übertragung der Wärme von einem Bauteil zu einem
Wärmeträgermedium und umgekehrt.
Solaranlage
(4) Regelung und Steuerung
- (4) Umwälzpumpe transportiert Wärmeträgermedium
- wenn Temperatur (1) Solarkollektoren höher als im (2) Wärmespeicher
wird (4) Umwälzpumpe geschaltet
(5) Ausgleichsbehälter
- bevorratet Solarflüssigkeit
- gleicht Druckschwankungen aus
Solaranlage
(6) Zusatzheizung (Rücklauferhitzer)
- wenn die Sonne weniger scheint
(7) Dusche, Badewanne, Waschbecken
Installation einer Solaranlage
-
Gerüst, Kran und Leiter aufstellen
Decken- und Mauerdurchbrüche vorbereiten
Dachdecker installiert den Sonnenkollektor auf dem Dach
Rohrnetz wird verlegt und an die Haustechnik angeschlossen
Pumpe, Regelung und Steuerung, Blitzschutz installieren
Montage 2-3 Tage
Inbetriebnahme
- Solarkreislauf zum Reinigen spülen
- nach dem Füllen Regelung und Pumpenleistung einstellen
(vgl. Späte/Ladener Solaranlagen 2007, www.solar-agent.de)
Tianjin (Nordchina)
Reduktion CO2 und Klimaschutz
- Fraglich: Erderwärmung infolge Treibhausgase/kosmischer Strahlung/ob
es sie überhaupt gibt
Ziele der Europäische Union
- weltweiten Temperaturanstieg auf max. 2 Grad Celsius bis 2100 begrenzen
- weltweiten Treibhausgasausstoß um mindestens 50 % bis 2050 senken
www.spiegel.de/fotostrecke/china-der-schmutzige-riese-fotostrecke-40286.html (DPA)
Investition und Rendite
- angelegt auf 20 Jahre
- Rendite liegt schätzungsweise bei 8 %
- preisgünstige Solaranlagen amortisieren sich ohne
Förderung nach 8 bis 14 Jahren
Lebensdauer
- Solarmodule arbeiten 25 Jahre weitgehend wartungsfrei
- Wechselrichter 20 Jahre (teilweise nur 8-12 Jahre, deshalb
Garantievertrag abschließen)
- Photovoltaikanlagen mindestens ca. 25 Jahre
wahrscheinlich 30 bis 40 Jahre
Diebstahl /Versicherung
- Diebstahl von Modulen möglich (z.B. außerhalb der Besiedlung)
- Photovoltaik-Versicherung (kein Teil der Gebäudeversicherung, z.B.
keine Schmorschäden versichert)
- Betreiberhaftpflicht und Montageversicherung (bei großen Anlagen)
(vgl. Große Böckmann, Hohe Anteile von Solar- und Windstrom, 2012, Münster S. 470 ff., Fleige, Erneuerbare Energien 2011)
Investitionskosten Photovoltaikanlage
+550 €
0
10
15
20
Investition
-85
8.5005 Euro
5
10
15
20
-85 €
Betriebskosten
85 Euro
pro Jahr
-2000
Leistung
2.250 kWh pro Jahr
Jahre
-4000
EEG Vergütung 24,43 Cent pro Kilowattstunde.
Für
die folgenden 20 Jahre garantiert
-6000
Multipliziert mit der Einspeisevergütung (Jahr 2012) 24,43 ct/kWh *
-8000
-8.500
€
2.250 kWh
= 549,675
Euro/Jahr.
-10000
Rendite
rund 8 %
Investition
8.500 Euro
Betriebskosten 85 Euro pro Jahr
Leistung
2.250 kWh pro Jahr
EEG Vergütung 24,43 Cent pro Kilowattstunde.
Für die folgenden 20 Jahre garantiert
Multipliziert mit der Einspeisevergütung (Jahr 2012)
24,43 ct/kWh * 2.250 kWh = 549,675 Euro/Jahr.
Rendite
rund 8 %
Stromnachfrage nach Photovoltaik
- nutzbaren sind Flächen auf und an Gebäuden, Verkehrswegen
und sonstigen versiegelten Flächen und Freiflächen
- rund 300 GW sind möglich.
Kombiniert mit Windenergie ohne Zwischenspeicherung für
Überschüsse:
Energie [TWh/a]
Onshore-Windenergie
80
Offshore-Windenergie
100
Photovoltaik
101
Summe
281
- Gesamtnachfrage Deutschland: 600 TWh/a
- Stuttgart 4,0 TWh/a
(vgl. Große Böckmann, Hohe Anteile von Solar- und Windstrom, 2010, Münster 2010 S. 47 ff., Destatis ErneuerbareEnergie 2010, vgl.
Buergerstrom www.buergerstrom.info/downloads/umrechnungstabelleenergieeinheiten1.pdf S. 128)
Solartechnik in Vinnhorst
Solaratlas www.hannover-gis.de/GIS/index.jsp
Preisbildung an der EEX in Leipzig
European Energy Exchange
Handelsplatz im europäischen Energiehandel
- Marktplatz für Strom, Erdgas, CO2-Emissionensberechtigungen
und Kohle, z.B. Stadtwerke Hannover AG
- Börsenpreise dienen europaweit als Referenzpreise
Index für die Grundlastlieferung Strom (Base)
und die Spitzenlastlieferung Strom (Peak)
Strom aus Photovoltaik
- setzt die Preise für Spitzenlastlieferung
- verdrängt damit Kraftwerke mit Kohle, Öl und Gas
www.eex.com, Fleige, Erneuerbare Energien 2012
Unternehmen
Bürger
Quelle: Fleige, Erneuerbare Energien 2012
Solare Großanlagen
Solaranlage
Wittgensdorf/Sachsen
20.000 Quadratmeter großen Fläche, rund 5.500 Solarmodule
400 bis 600 Haushalte mit Strom versorgen
Kosten-Nutzen-Verhältnis erheblich günstiger
Elicon GmbH, www.sachsen-fernsehen.de
Fonds für Erneuerbare Energien
Solarfonds
- geschlossene Fonds, jährliche Renditen von 7 % bis über 9 %,
Mindesteinlage im Allgemeinen 5.000 bis 10.000 Euro, Laufzeit 15 bis
25 Jahren
- in Deutschland bis 2020 alternative Energien 30 % an der
Energieversorgung: Solarfonds mit kräftigen Schub nach vorn
- Finanzdienstleister erwarten mehr Investitionen ihrer Kunden in Fonds
Beispiel: SolEs 23 von Voigt & Collegen, Laufzeit geplant 10 Jahre,
Ausschüttung 7,5 % p.a. ab 2012 bei einer Mindestbeteiligung von
10.000 Euro zzgl. 5 % Agio, aber 25 % für die Abgeltungsteuer
Fonds für Erneuerbare Energien
Risiken
- Vergütungssätze des EEG von Inflation entwertet
unterdurchschnittliche Sonneneinstrahlung
keine 20-jährige Erfahrung vorhanden
Insolvenz eines Solaranbieters möglich
- Minderung der Risiken durch Versicherungen
Finanzmarkt im Vergleich
- auch Banken und andere Finanzdienstleister geben häufig
unzuverlässige Empfehlungen für Aktien
- Festverzinsliche Wertpapiere (Anleihen) sind sichere Anlageformen
Verkaufsprospekt
- Angaben prüfen
- insbesondere die prognostizierten Gewinnausschüttung
- Aufschlag eines Agios
- Berücksichtigung eines Kalkulationszinsfusses
Besonders schöne Beispiele für Dächer
Deutschland
Schweiz
Japan
Landratsamt Tübingen
Deutscher Dachgärtner Verband
Baumarkt, St. Moritz (Schweiz)
Deutscher Dachgärtner Verband
Wohnsiedlung Yoshikawa/Saitama (Japan)
www.pvdatabase.org/urban_view_detailsmore.php?ID=33
Solarkraftwerke
aus höchsten Temperaturen wird elektrischer Strom erzeugt
Paraboloidkraftwerke
Solarturmkraftwerke
Parabolrinnenkraftwerke
Paraboloidkraftwerk
Dish-Stirling-Anlage in Almeria (Spanien)
schüsselförmige (dish) Spiegel
„Heißluft-Motor“ (1816 von Robert Stirling (1790-1878))
500 kW elektrische Leistung
(zum Vergleich: 3 kW bei Einfamilienhaus)
www.dlr.de Institut für Solarforschung
Solarturmkraftwerk
Solarturm mit Absorber
Sonnenlicht
Solarturmkraftwerk Jülich
Heliostaten
solare „Brennkammer“ auf einem Turm
400 private Haushalte
www.dlr.de Institut für Solarforschung
Parabolrinnenkraftwerk
Parabolrinnenkraftwerk in Kanchanaburi/Thailand
gewölbte Spiegel bündeln das Sonnenlicht
auf ein in der Brennlinie verlaufendes Absorberrohr
5 MW elektrische Leistung
(zum Vergleich: 3 kW bei Einfamilienhaus)
www.dlr.de Institut für Solarforschung
Desertec
- in Wüstengegenden erneuerbare Energien erzeugen
- ab 2020 mittels Hochspannungsleitungen nach Europa
- bis 2050 etwa 15 % des Strombedarfes decken
allein die rote Fläche deckt den Elektrizitätsbedarf der ganzen Welt
www.desertec.org/de/organisation/
Vielen Dank
für Ihre
Aufmerksamkeit
Vortrag Solartechnik, 08.10.2012, Gerhard Fleige, Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing.

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