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Technische Universität MünchenFakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Graz, 10. - 12. Februar 2010
11 S i E i i ti Alt Zi l N W11. Symposium Energieinnovation – Alte Ziele, Neue Wege
Abschätzung des Photovoltaik-Potentials
auf Dachflächen in Deutschland
Martin Lödl(*)1, Georg Kerber1, Prof. Dr. Rolf Witzmann1,Dr. Clemens Hoffmann2, Dr. Michael Metzger2
1Technische Universität München, Fachgebiet Elektrische [email protected] - Telefon: +49.89.289.220172Siemens AG, Corporate Research and Technologies
[email protected] - Telefon: +49.89.636.49720
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Übersicht
• Photovoltaik-Dachflächenpotential in Netzbezirken– typische Gebäudegrößen – typische Photovoltaik-Anlagenleistungen– Anteil der Landwirtschaften
• Photovoltaik-Dachflächenpotential in Bayern
• Photovoltaik-Dachflächenpotential in Deutschland
• Zusammenfassung
10.-12.02.2010 2Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Dachflächenpotential
in Netzbezirken
10.-12.02.2010 3Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Potential in Netzbezirken
• Datengrundlage– 67 digitalisierte Flurkarten– Siedlungskategorien
Vorstadt, Dorf und ländliches Gebiet
E ittl d G bä d öß• Ermittlung der Gebäudegrößen– Vermessung von ca. 4.500
realen Gebäudegrundrissen– Nachzeichnung der Gebäudeumrisse
einschl. Anbauten und Nebengebäude– Unterscheidung zwischen WohngebäudenUnterscheidung zwischen Wohngebäuden
und Landwirtschaften/Industrie
10.-12.02.2010 4Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Potential in Netzbezirken
• Auswertung der Gebäudegrundflächen
10.-12.02.2010 5Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Potential in Netzbezirken
• Wohngebäude (Steildächer)– Rechteck-Gebäude– Neigungswinkel: α = 35°– Nur südlicher ausgerichtete Dachseiten– Reduktionsfaktor für nicht-nutzbare Dachflächen: ρ = 0,80Reduktionsfaktor für nicht nutzbare Dachflächen: ρ 0,80
Berechnung Dachfläche:
PV,Nutz GGF GGF1 1A A 0,5 A2 cos
ρα
= ⋅ ⋅ ≈ ⋅
• Landwirtschaftliche Gebäude (Flachdächer)– Aufständerung der Module
, 2 cosα
gBerechnung der Dachfläche:
PV,Nutz GGFA 0,5 A≈ ⋅nach Scheffler, Jörg: Bestimmung der maximal zulässigen Netzanschlussleistung
10.-12.02.2010 6Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
photovoltaischer Energiewandlungsanlagen in WohnsiedlungsgebietenTU Chemnitz, 2002
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Potential in Netzbezirken
• Photovoltaik-Anlagenleistung– Spezifische Leistung der Photovoltaik-Module η = 150 Wel/m²
• Mittleres PV-Potential in den Siedlungs-Kategorien
10.-12.02.2010 7Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Potential in Netzbezirken
• Abschlag für solarthermische Nutzung– ca. 34 % der Dachflächen für Kollektoren reserviert
• Anteil der Landwirtschaften
10.-12.02.2010 8Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Potential in Netzbezirken
• Photovoltaik-Potential in Niederspannungs-Verteilnetzen– Anzahl der Hausanschlüsse, Anteil Landwirtschaften/Industrie– Mittleres Photovoltaik-Potential in typischen Netzen:1
Siedlungs-Kategorie Land Dorf Vorstadt
Mittleres Photovoltaik Potential pro Gebäude:
Mittleres PV-Potential pro Netzgebiet in kWp
200 – 330 800 830
– Mittleres Photovoltaik-Potential pro Gebäude:
Siedlungs-Kategorie Land Dorf Vorstadt
Mittleres PV-Potential pro
1Kerber, Georg; Witzmann, Rolf: Statistische Analyse von NS-Verteilungsnetzen und Modellierung von Referenznetzen;
Mittleres PV-Potential pro Hausanschluss in kWp
25,8 13,9 5,7
y g g ;ew, Jg. 107 (2008), Heft 6, S. 22 -26
10.-12.02.2010 9Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Dachflächenpotential
in Bayern
10.-12.02.2010 10Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Potential in Bayern
• Einteilung der bayrischen Städte und Gemeinden anhand statistischer Daten
Einwohnerzahl Einwohnerdichte [EW/km²]
Siedlungsfläche Anteil der Wohnungen pro Wohngebäude
Wohnfläche pro Person
[m²/Person]
Ländliche Regionbis 2.000
Ländliche Regionbis 100
Ländliche Regionbis 40 ha
Ländliche Regionbis 1,4
Ländliche Regionmehr als 48
Dorf Dorf Dorf Dorf DorfDorfbis 5.000
Dorfbis 300
Dorfbis 80 ha
Dorfbis 1,6
Dorfmehr als 45
Kleinstadtbis 20 000 Stadt
Kleinstadtbis 150 ha
Kleinstadtbis 1 8
Kleinstadtmehr als 42
Ei i h b t Üb i ti
bis 20.000 Stadtab 300
bis 150 ha bis 1,8 mehr als 42
Mittel-/Großstadtab 20.000
Mittel-/Großstadtab 150 ha
Mittel-/Großstadtab 1,8
Mittel-/Großstadtweniger als 42
Eingruppierung nach bester Übereinstimmung
10.-12.02.2010 11Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Potential in Bayern
• Skalierung der Dachflächen– Skalierung über Verhältnis der Grund- und Freiflächen – enthält Verhältnis Gebäudezahl / Anzahl der Hausanschlüsse– enthält Anteil der Landwirtschaften und Industrie– anteilige Berücksichtigung PV-Potential in Mittel- und Großstädtenanteilige Berücksichtigung PV Potential in Mittel und Großstädten
Photovoltaik-Dachflächenpotential in Bayern: ca. 25,3 GWp
Siedlungs-Kategorie PV-Potential in GWp
Land 2,8
Dorf 12,0
Kleinstadt 8,3
Mitt l d G ß t dt 2 2
10.-12.02.2010 12Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Mittel- und Großstadt 2,2
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Dachflächenpotential
in Deutschland
10.-12.02.2010 13Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Potential in Deutschland
• Skalierung über Verhältnis der Bauflächen:– Wohngebäude inkl. zugehöriger Freifläche 5,8
– Gewerbebetriebe inkl. Lagerplätze– land- und forstwirtschaftliche Betriebe– Gaststätten, Einkaufszentren, u.ä. 2,4
21,1
5,7
1,8
25,4
1,0
Gaststätten, Einkaufszentren, u.ä.– Erholungsflächen
9,9
9,4
5,6
8,3
9,7
Photovoltaik-Dachflächenpotentialin Deutschland: ca. 161 GWp
25,3
9,9 5,6
9,4
2,2
18,0
10.-12.02.2010 14Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Photovoltaik-Potential in Deutschland
• Unsicherheiten– Annahme der Randbedingungen– Fehler bei der Vermessung der Gebäudegrundrisse– Kategorisierung der Städte und Gemeinden– Unterschiedliche Siedlungsstrukturen in den BundesländernUnterschiedliche Siedlungsstrukturen in den Bundesländern – Kein Potential in Kerngebieten von Mittel- und Großstädten – Wirtschaftlichkeit von Ausrichtungen und Standorte nicht im Detail
berücksichtigtberücksichtigtUnsicherheiten zu < 20 % angenommen
10.-12.02.2010 15Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Zusammenfassung
10.-12.02.2010 16Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFachgebietElektrische Energieversorgungsnetze
Zusammenfassung
• Gebäudegrößen verschiedener Regionen und Siedlungskategorien analysiert
• wirtschaftlich nutzbare Dachflächen für typische Gebäude und Netzgebiete ermittelt
• maximal installierbare Photovoltaik-Anlagenleistungen abgeschätzt
• nutzbares PV-Potential auf Bundesländer und Deutschland skaliert
Typische PV-Anlagengrößen für Aussagen zur Aufnahmefähigkeit von Niederspannungs Verteilnetzen oder Untersuchungen zurvon Niederspannungs-Verteilnetzen oder Untersuchungen zur mittelfristigen Entwicklung von Stromversorgungsnetzen bekannt.
10.-12.02.2010 17Abschätzung des Photovoltaik-Potentials auf Dachflächen in Deutschland, Martin Lödl
Technische Universität MünchenFakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.
Martin Lödl
T h i h U i ität Mü hTechnische Universität MünchenFachgebiet Elektrische EnergieversorgungsnetzeArcisstraße 21, 80333 München, Deutschland
Tel.: +49.89.289.22017Fax: +49.89.289.25089Email: [email protected]: http://www een ei tum deWeb: http://www.een.ei.tum.de