13. Nationale Photovoltaik-Tagung 2015 … Projektteam Basler und Hofmann AG Peter Toggweiler, Projektleitung [email protected] ZHAW School of Engineering Prof. Dr

13. Nationale Photovoltaik-Tagung 2015

BETRIEBSKOSTEN von PV-ANLAGENZwischenergebnisse per 1. März 2015Franz Baumgartner | Peter Toggweiler | Diego Sanchez | Olaf Maier | Daniel Schär

Betriebskosten von PV-Anlagen, PV-Tagung 2015, Basel

Kontext

Vor rund 7 Jahren gab es die erste Untersuchung zu den Betriebskosten (BK)von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen, damals mit etwa 5 – 10 Rp./kWh.

Die Marktveränderungen der letzten Jahre erfordern jedoch eine vollständige Neubearbeitung der damaligen Untersuchung. Schon damals wurde aufgezeigt, dass tiefere Anlagekosten auch die BK reduzieren. Dazu wurden weitere Verbesserungen im Bereich Anlagenüberwachung und WR-Zuverlässigkeit vorgeschlagen. Wo stehen wir heute?

Betriebskosten von PV-Anlagen, PV-Tagung 2015, Basel2

Das Projektteam

Basler und Hofmann AG Peter Toggweiler, [email protected]

ZHAW School of Engineering Prof. Dr. Franz Baumgartner, Diego Sanchez, Olaf Maier, Daniel Schär

plus Zusammenarbeit mit Swissolar, BE Netz AG und Interviewpartnern

Bearbeitungszeitraum: Juli 2014 – April 2015Allfällige Rückmeldungen können noch berücksichtigt werden.

Die Arbeiten sind durch die finanzielle Mithilfe des BFE ermöglicht worden.


Urheberrecht, Dank

Der Hauptteil der Aufwandes wurde von den beteiligten Organisationen übernommen, entsprechend liegen die Urheberrechte bei der ZHAW und Basler & Hofmann AG.

Nachdruck oder die Übernahme in eigene Publikationen ist mit folgendem Verweis gestattet:«Resultat der Studie von der ZHAW und Basler & Hofmann AG zu den Betriebskosten bei PV-Anlagen, Stand März 2015, mit finanzieller Mithilfe des BFE».

Besonderer Dank geht an das BFE für die Unterstützung und an die Interviewpartner für die sehr aufschlussreichen und offenen Gespräche.


Die Projektziele

Als Folge der stark verminderten Investitionskosten für Solaranlagen wird der Anteil an Betriebskosten zunehmend relevant und liegt mittlerweile etwa bei einem Drittel der Gestehungskosten von PV-Strom. Das Thema ist somit relevant, damit Solarstrom noch günstiger wird. Die Arbeit fokussiert auf die folgenden vier Schwerpunkte:

_ Betriebskosten kennen und analysieren

_ Strategien und Empfehlungen zur Reduktion der BK

_ Darstellung von realistischen Ist- und Zielwerten

_ Veröffentlichung und Information


Definition: Was gehört zu Betriebskosten (BK, OPEX)

_ Unterhalt, Reparatur und Ersatz von Komponenten und Installationen(Wechselrichter, Sicherungen, Module, etc.)

_ Gebühren für Zähler, Netzanschluss, HKN-Erfassung_ Reinigung_ Service- und Kontrollgänge_ Betriebsüberwachung_ Versicherungen: nur Haftpflicht und Elementarschaden_ Administration, Verwaltung_ Diverses (MWST, Dachmiete, Rückbaukosten, Unterhalt MS-Trafo und

Schaltanlagen)


Definition: Was gehört nicht zu den BK?

_ Kapital- und Gewinnsteuern

_ Zinsen und Abschreibungen resp. Kapitalamortisation, entspricht den Kapitalkosten (KK, CAPEX)

_ Garantieleistungen nach der Inbetriebnahme, geht in die KK

_ Nachträgliche, wertvermehrende Investitionen oder Erneuerungen, welche die Nutzungsdauer nachweislich verlängern

_ Übrige Risikoversicherungen (das kann den Zins beeinflussen)

?


Umstrittene Punkte

_ Rückbau Ja oder Nein? Eher Nein, weil PV-Anlagen an Gebäuden gleich behandelt werden können wie die Gebäude selber. Anstatt Rückbau werden laufend Instandhaltungen und Erneuerungen ausgeführt.

_ Module und Wechselrichter werden inkl. vorgezogener Entsorgungs-gebühr (VRG) verkauft, damit ist die Entsorgung in den KK enthalten.

_ Dachunterhalt ist vor allem bei Flachdächern immer notwendig, insbesondere bei begrünten Dächern. Es ist deshalb ist nur der – wegen wegen der PV-Anlage – zusätzliche Aufwand als Unterhalt anzurechnen.

_ Ersatz von Komponenten als BK oder wertvermehrend als Investition?


Festlegung Umrechnung von Rp./kWp zur Rp./kWh

Die Umfrageergebnisse beziehen sich entweder auf Kosten pro kWh produzierte Nettoenergie oder Kosten pro kWp-installierter Leistung (STC).

Weil sich die Studie auf die Schweiz beschränkt, wurde mittels einem Standardertrag von 950 kWh/kWp die einheitliche Darstellung nach Kosten pro kWh gewählt.

In der Literatur gibt es oft noch die Angabe in Prozent von den Investitionskosten, zum Beispiel 2 % pro Jahr. Das entspricht im nachstehenden Beispiel rund 4.2 Rp./kWh.


Kostensituation, aktuelles Beispiel EFH10 kW-Anlage, IK = CHF 20’000.-, Zins = 2 %, Amortisation = 25 Jahre BK = 6 Rp./kWh, Vergütung = 0.18 CHF/kWh

Verlauf der jährlichen Kosten in CHF Summen der Kosten über 25 Jahre in CHF


Wege zur Erfassung der aktuellen Daten

_ Webbasiertes Umfragetool mit 31 verwertbaren Antworten

_ Gespräche mit Experten und Betreibern von Anlagenparks, insgesamt konnten dadurch Betriebskosten von 247 Anlagen gesammelt werden.

_ Literaturrecherche

_ Eigene Erfahrungen von den beteiligten Organisationen

_ Quervergleiche zu anderen Technologien und Betriebsstrategien, insbesondere Wasser- und Windkraftwerke sowie Daten aus dem Betrieb von technischen Anlagen in Gebäuden.


Antworten nach Leistungsklasse, total 278 Anlagen

Umfrageergebnisse nach Leistungsklassen geordnet,die Farbe repräsentiert die Herkunft der Daten.


Antworten nach Leistung kumuliert, total 47,8 MWp

0

5000

10000

15000

20000

25000

< 10 < 30 < 100 < 300 < 1000 > 1000

KumulierteKa

pazität[kW

p]

kWp

380 838

6'1438'218

12'420

19'840

Tabelle mit kumulierten Kapazitäten [kWp] nach Interview und nach Leistungskategorie. 48 MWp entspricht ca. 4.4% des PV-Marktes per Ende 2014.


Antworten nach Region


Antworten nach Betriebsdauer der Anlage

100

222234

08

621

1234

3051

57

0 10 20 30 40 50 60

181716151413121110987654321

Anzahl Anlagen

Alter d

er Anlagen

[Jah

re]


Umfrageergebnisse(1): Infos & Feststellungen

_ Zuverlässige Antworten, gute Beteiligung, Zeitpunkt von 2014 und früher

_ Grosse Varianz wie die Kosten erfasst/nicht erfasst werden.

_ Fehlende Angaben wurden durch Werte von anderen, ähnlichen Anlagen ersetzt, was nicht bedeutet, dass diese Kosten effektiv angefallen sind, Beispiel Miete.

_ Ein grosser Teil sind relativ neue Anlagen mit wenig Langzeiterfahrung und noch wenig Reparaturen.

_ Für Wechselrichterersatz werden Rückstellungen gemacht, für Solarmodule nicht!


Umfrageergebnisse(2): Tätigkeit der Teilnehmer

KomponentenHersteller, 1

GewerblicheAnlagen‐betreiber, Contractors,

144

Planung und Bau, 118

Private Anlagen‐

betreiber, 9


Umfrageergebnisse(3): Verteilung der Kosten


Umfrageergebnisse(4): Zusammenfassung

2.1 1.5 1.8 1.7 1.8 1.1

10.68.0

4.3 2.5 1.5 1.7

12.79.6

6.1 4.2 3.3 2.7

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

< 10 < 30 < 100 < 300 < 1000 > 1000

Betriebskosten

[Rp. / kWh]

Leistungskategorien [kWp]

Austausch von Wechselrichtern (median)

Summe aller anderen Kostentreibern (median)

Total der Betriebskosten (10th perc. ‐ median ‐ 90th perc.)


Diskussion Wechselrichter

_ 80% der technischen Probleme beziehen sich auf Wechselrichter.

_ Zwei Hauptursachen fallen auf: Lüfter und thermische Überlast verbunden mit ungünstigem Montageort (Staub, Wärmestau).

_ Wechselrichter bei Störungen oft nicht repariert, sondern ausgetauscht weil, damit positive Nebeneffekte entstehen wie neue Funktionalitäten und bessere Wirkungsgrade.

_ Bei korrektem Einsatz ist die Betriebsdauer von 20 Jahren und mehr ohne Geräteaustausch möglich.

_ Für die Kalkulation der BK wird ein Austausch nach 13 Jahren eingerechnet.


Diskussion Reinigung

_ 8 von den 278 gemeldeten Anlagen wurden seit 2010 einmal gereinigt.

_ Viele wurden kürzlich in Betrieb genommen, und die Betreiber planen, später zu reinigen.

_ Die Kostenschätzung beruht vorwiegend auf Offerten.

_ Mittlere Reinigungskosten: 23 CHF/kWp pro Reinigung, bei Reinigung alle 5 Jahre resultiert 0.57 Rp./kWh.

_ Häufigkeit wird unterschiedlich vorgesehen:_ An staubigen Orten alle 3-6 Jahre, _ andernorts bei Ertragseinbussen.


Übersicht zu den relevanten Kostenfaktoren

5 kWp DachPV Anlage

EFH

50 kWp DachPV Anlage MFH

500 kWp Industrie-/ Landwirtschaft

Ersatz der Wechselrichter 2.1 1.7 1.5

Stromzähler/LGM 2/2 2 0.2

Kontrollgänge 0.5 2 0.2

Überwachung und Datenverbindung 1 0.1

Dachmiete 1

vorgeschriebennach BedarfTotal

4.10.54.6

3.73.06.7

1.71.33.0

in Rp./kWh


Nutzung der Ergebnisse

Die Mittelwerte der erfassten Betriebskosten geben kein ausreichendes Bild ab über die zu erwarteten BK von PV-Anlagen. Es wurden darum 7 Referenzfälle wie folgt deklariert:

Grösse Bauart

10 kW 100 kW >1 MW

Schrägdach Flachdach Kies Flachdach begrünt


Kurzbeschreibung der Beispiele

Grösse Bauart

10 kW 100 kW >1 MW

Schrägdach Private Anlage auf EFH, Eigen-verbrauch

Gewerbliche Anlage, mit KEV

PV-Kraftwerk, mit KEV, mit Contracting

Flachdach Kies Private Anlage auf EFH, Eigen-verbrauch

Gewerbliche Anlage, mit KEV

PV-Kraftwerk, mit KEV, mit Contracting

Flachdach begrünt Gewerbliche Anlage, mit KEV


Annahmen für die Referenzbeispiele

SD: SchrägdachFD: Flachdach

Grösse 10 kW 10 kW 100 kW 100 kW 100 kW >1MW >1MW

Typ SD FDKies SD FDKies FD grün SD FDKies

Wechselrichterunterhalt

Reinigung, Dachunterhalt

Service- und Kontrollgänge

Reparaturen & Ersatz, o. WR

Autom. Anlagenüberwachung

Zählerwesen

Versicherung

Administration

Diverses (Miete und MS-Trafo)

Legende entfällt

wird ausgeführt

Ausführung im reduzierten Takt/Aufwand


Erläuterungen zu den Beispielen

_ Zählerkosten entfallen bei kleinen Anlagen, weil der bestehende Bezugszähler auch die Rücklieferung erfasst und der VNB soll auf den Produktionszähler verzichten resp. diesen nicht verrechnen.

_ Das Gründach hat 0.5 Rp/kWh mehr für die zusätzliche Gründachpflege.

_ Diverses: Miete und Kosten für MS-Trafo nur bei Anlagen >1 MW

_ Kosten WR-Ersatz: kW CHF Rp/kWh10 2000.- 1.6

100 16’000.- 1.31000 120’000.- 1.0


Resultate als zukünftige Erwartungswerte

SD: SchrägdachFD: Flachdach

0

1

2

3

4

5

6

7

SD FDKies SD FDKies FD grün SD FDKies

10 kW 10 kW 100 kW 100 kW 100 kW >1MW >1MW

Zielwerte BK in Rp./kWh, ab Baujahr 2015 - 2016

Gewerbliche Anlagen mit KEVPrivate Anlage, EV


Möglichkeiten zur Senkung der BK

_ Datenübertragung für LGM und Anlagen-Monitoring zusammen legen.

_ Keine separate Fernüberwachung bei kleinen Anlagen, stattdessen best. Internet nutzen oder WR mit Display gut sichtbar platzieren.

_ Reinigungsintervalle optimieren

_ Keine oder geringe Dachmieten

_ Versicherung überprüfen

_ PV-Gründächer mit Extensivsubstrat und Sedumpflanzen

_ DC-Leistung/AC-WR-Nennleistung deutlich über 1, ca. 1.2 – 1.4

_ WR-Aufstellungsort sorgfältig wählen, gute Kühlung, wenig Staub

_ Integration in den Gebäudebetrieb


Zusammenfassung

_ Mit geeigneten Massnahmen können die Betriebskosten bei neuen PV-Anlagen zukünftig auf 2 - 6 Rp./kWh gesenkt werden (Kostenbasis 2015).

_ Die Umfrageergebnisse zeigen Betriebskosten von typischerweise 4 - 10 Rp./kWh und eine grosse Streuung darüber hinaus.

_ Beispiele von Massnahmen für niedrige Betriebskosten: _ Zählerkosten senken_ kostengünstiges und einfaches Monitoring _ hohe Qualität bei Komponenten und Installation _ Garantieleistungen ausweiten und sicherstellen_ Reinigungsintervalle optimieren

Weitere Details sind im Schlussbericht enthalten, welcher voraussichtlich ab Ende Juni 2015 verfügbar sein wird.


Danke für Ihre Aufmerksamkeit!Basel, 17. März 2015

Betriebskosten von PV-Anlagen, PV-Tagung 2015, Basel

Peter Toggweiler, Basler & Hofmann [email protected]

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