Potenziale der Solarenergienutzung in Australien

Potenziale der Solarenergienutzung in
Australien
Matthias Schicktanz
Fraunhofer-Institut für
Solare Energiesysteme ISE
Solarenergie in Australien
München, 13.10.2011
www.ise.fraunhofer.de
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Agenda
 Fraunhofer ISE – Kurzvorstellung
 Solarthermie
 Solarthermische Kraftwerke
 Photovoltaik
 Hybridnutzung (PVT)
 Aktivitäten des Fraunhofer ISE in Australien
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Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Institutsleiter:
Prof. Eicke R. Weber
Mitarbeiter: > 1000
Budget: 61,6 Mio. EUR
Gegründet: 1981
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Forschungs-/Dienstleistungsangebote am Fraunhofer ISE
Forschung
Materialien
Modellierung
Methoden
Entwicklung
Komponenten,
Prototypen,
Systeme, Verfahren
Dienstleistung
Beratung, Tests
Monitoring
Qualitätskontrolle
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Geschäftsfelder am Fraunhofer ISE
 Energieeffiziente Gebäude
und Gebäudetechnik
 Angewandte Optik
und funktionale Oberflächen
 Solarthermie
 Silicium-Photovoltaik
 Alternative PhotovoltaikTechnologien
 Regenerative Stromversorgung
 Wasserstofftechnologie
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SOLARTHERMIE
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Typisches Solarkombisystem
zum Heizen und zur Trinkwassererwärmung
Combi-store
Speicher enthält
Heizungswasser
Kleinerer Tankin-Tank für das
Trinkwasser
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Heizungsanschluss
Thermosiphon zur solaren Trinkwassererwärmung
Vorwiegend in südlichen Ländern
genutzt
Typisches System für Südeuropa:
 Thermosiphonsystem
 2-4 m² Kollectorfläche
 80-150 Liter Speicher
 Naturumlauf
Naturumlauf:
Wasser dehnt sich
aufgrund der
Erwärmung aus und
steigt nach oben.
Source: Schueco
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Solares Kühlen
 Solare Wärme treibt thermisch angetriebene
Kältemaschine an
 Kältebedarf und Strahlungsangebot passen
gut zusammen
 Etwa 400 Pilotanlagen in Europa installiert
 Kleinanlagen ebenfalls markterhältlich
Adsorptionskälteanlage
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Gebäude: IHK Freiburg
Source: Fraunhofer ISE
Source: Viessmann
Gebäude: Bundespressehaus Berlin
Von der Trinkwassererwärmung zum 100% Solarhaus
Trinkwassererwärmung
10%-20%
0%
10%
‘Solaraktivhaus’ hauptsächlich solargeheizt
Trinkwasser + Heizungsunterstützung
50% - - - - - - - - - - - - - - - - - - 100%
Trinkwasser +
Heizungsunterstützung
20%-30%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
Solaranteil der Deckung des Wärmebedarfs eines Gebäudes
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100%
Konzept eines Solarhaus
Solarthermiekollektor
30m² - 60m²
Saisonaler
Warmwasserspeicher
6 – 10 m³
Solaranteil
(Anteil am
gesamten
Wärmebedarf):
60% - 70%
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Entwicklung des deutschen Solarthermiemarkts
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Weltweit installierte erneuerbare Energiequellen
Source: IEA-SHC
Solar Heat Worldwide,
Edition 2011,
www.iea-shc.org
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SOLARTHERMISCHE
KRAFTWERKE
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Parabolrinnenkraftwerke und Fresnel-Kollektoren
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Solartürme und Dish-Stirling Technologie
Quelle: Abengoa
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Stromgestehungskosten für CSP
 Abhängig von Einstrahlung
 Abhängig von
Produktinnovationen,
Massenproduktion,
Automatisierung und
Marktwachstum
Quelle: Fraunhofer ISE/ISI
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PHOTOVOLTAIK
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Entwicklung des globalen PV-Marktes
12,3 GWp
Erste 20% Mono-Si-Zelle in
Produktion (100cm²)
Dünnschicht Si
Dünnschicht CdTe
Erneuerbare-Energien-Gesetz, D
Mono-Si
Multi-Si
Residential root program, JPN
Ribbon-Si + Sonstige
Erste 20% Mono-Si-Zelle im
Labor (4cm²)
Quelle: Photon
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2010: > 17 GWp
Jährliche globale Installation von PV Modulen
2009: 6,43 GWp
MWp/a 4,800
Actual Shipments Projection (2003)
4,400
4,000
3,600
40 % CAGR
25% Growth
3,200
2,800
2,400
2,000
1,600
Annual
2003: 600 MWModule
p
Shipment
(Crystalline
Silicon)
1,200
15% Growth
800
400
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Sources: 2000-2003 Strategies Unlimited, 2006 EPIA “solar generation”, 2007 LBBW Report, 2010 SolarBuzz
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Preis-Lernkurve von PV-Modulen aus kristallinem Si
[€/Wp]
cell [%] = 10
100
15
18
20
22%
1980
1990
2000
10
2004
2007 (25%)
2010
2020
(30%)
1
d [μm] = 400
10-4
10-3
10-2
300
10-1
1
200
10
100
102
Installierte Peak Leistung (kumuliert) [GWp]
Graph: G. Willeke, ISE
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50
103
Stromkosten und EEG-Tarife in Deutschland
60
Stromkosten
Haushalte 1.000 kWh/a bis 2.500 kWh/a
(+3,8%/a)
Haushalte 2.500 kWh/a bis 5.000 kWh/a
(+4,5%/a)
Industrie 500 MWh/a bis 2 GWh/a
(+4,8%/a)
Industrie 20 GWh/a bis 70 GWh/a
(+4,1%/a)
Photovoltaik
50
€Cents / kWh
40
EEG Vergütung
PV Dachanlage bis 30 kW
(-9%/a)
PV Dachanlage 30 kW bis 100 kW
(-9%/a)
PV Dachanlage 100 kW bis 1000 kW
(-10%/a)
PV Dachanlage größer 1000 kW
(-10%/a)
PV Freiflächenanlage
(-10%/a)
Wind auf dem Meer
(-5%/a)
Wind an Land
(-1%/a)
30
Haushalte
20
10
Wind
Industrie
0
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
2016
2018
2020
Jahr
Quelle: B. Burger Fh-ISE, “Energiekonzept 2050”, FVEE (7) Juni 2010, Update vom 09.02.2011
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Stromproduktion: Sonntag, den 08.05.2011
Tatsächliche Produktion
Geplante Produktion
Anzeigetag: 08.05.2011
MW
40.000
40.000
30.000
30.000
20.000
20.000
10.000
10.000
h
00
02
Legende:
04
06
08
Konventionell
10
12
14
16
Wind
18
20
22
Anzeigetag: 08.05.2011
MW
h
00
02
04
06
08
10
12
Solar
 Produktion von Solarstrom lässt sich sehr gut vorhersagen
 Solarstrom ist hochwertiger Spitzenlaststrom
 Solarleistung bis zu 13,5 GW, das entspricht 10 Kernkraftwerken
Quelle: Leipziger Strombörse EEX, http://www.transparency.eex.com/de/
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14
16
18
20
22
Stromproduktion: Woche 18 bis 20, 02. bis 22. Mai 2011
Tatsächliche Produktion
Anzeigewochen: KW 18 bis 20
MW
60.000
50.000
40.000
30.000
20.000
10.000
Mo
02
Legende:
Di
03
Mi
04
Do
05
Konventionell
Fr
06
Sa
07
Wind
So
08
Mo
09
Di
10
Mi
11
Do
12
Fr
13
Sa
14
So
15
Mo
16
Di
17
Mi
18
Solar
 Solarenergie deckt die tägliche Spitzenlast
 Konventionelle Spitzenlastkraftwerke werden entlastet
 Sonne und Wind ergänzen sich gut
Grafik: Fraunhofer ISE; Daten: Leipziger Strombörse EEX, http://www.transparency.eex.com/de/
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Do
19
Fr
20
Sa
21
So
22
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HYBRIDNUTZUNG (PVT)
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Photovoltaisch-Thermische (PV-T) Kollektoren
 Flächenkonkurrenz zwischen
Solarthermie und PV bietet
hervorragende Chancen für
PV-T-Kollektoren
1.8
Solar spectrum AM1.5
1.6
Spectral Irradiance [W/m²/nm]
 Kombination der Photovoltaik
und der Solarthermie in einem
Kollektor
Reflektiert
1.4
+
1.2
1
0.8
→ Wärme
0.6
0.4
0.2
0
300
→ Elektrizität
500
700
900
1100
1300
1500
Wavelength [nm]
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Absorbiert
1700
1900
2100
2300
Aktuelle Forschung an PV-T-Kollektoren
 Kombination der Zellentechnik, des Modulbaus und der
Solarthermienutzung
 Ziele
 Erhöhung der thermischen und der elektrischen Effizienz
 Entwicklung von Konzepten zur Vermeidung von Übertemperaturen
 Entwicklung von Systemkonzepten zum
1
Kommerzieller PV-T Koll. (mpp)
Optimierter PV-T Koll. (mpp)
Modellierte WKL für ε = 0.5
Modellierte WKL für ε = 0.1
0,9
Thermische Wirkungsgrad [-]
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
0,02
0,04
0,06
(Tm - Tamb) / G [m²K/W]
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0,08
0,1
PV-T Prototyp Fraunhofer ISE 2011
Zusammenfassung
 Markt für Solarthermie wächst seit Jahren weltweit
 Kosten solarthermischer Kraftwerke werden weiter fallen
 Photovoltaik im Stromnetz fest etabliert
 Hybrid-Solarsysteme befinden sich in der Entwicklung
=> Hohes Potenzial für diese Technologien in Australien vorhanden
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Aktivitäten des ISE in Australien
 Bestehende Kooperation mit der Australian National University
 Effizienzsteigerung von Silicium Solarzellen
 Entwicklung neuer Laser-Prozesse zur Solarzellenherstellung
 Memorandum of Understanding mit dem Australian Solar Institute im Bereich
Solarforschung
 Gemeinsame Forschungsaktivitäten
 Gemeinsame Veröffentlichungen oder peer-Review
 Austauschprogramme
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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[email protected]
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