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Das Vorhaben „PV2City“ wird im Berliner Programm für Nachhaltige Entwicklung (BENE) gefördert aus Mitteln des EFRE und des Landes Berlin (F.Nr. 1048-B5-0 )
Auf dem Weg zu 100 % Erneuerbaren -
Wie gestalten wir die Energiewende?
Bernhard Siegel
Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin
Forschungsgruppe Solarspeichersysteme
1. Sunposium
Berlin, 27.06.2019
...in Berlin
2
Überblick
Hintergrund: Das Berliner Solarpotenzial (Studie der HTW Berlin) mit Fragen im Anschluss (20 Minuten)
Offene Diskussionsrunde: Welche Schritte sind notwendig? (40 Minuten)
Thesenpapier zusammenstellen: Ergebnisse sortieren und gewichten.„10 Schritte für Privatpersonen, 5 Schritte für die Politik‟(20-30 Minuten)
Vorschlag für heutigen Ablauf
3
Notwendigkeit des Handelns
https://www.climate-lab-book.ac.uk/2018/warming-stripes/Annual temperatures in Germany from 1881-2017The colour scale goes from 6.6°C (dark blue) to 10.3°C (dark red)
4
Worüber reden wir in Berlin?
> 25%
Solarstrom-Anteil
ca. 3%
Bestand Strom-verbrauch
Stro
mm
enge
in T
Wh
14
12
10
8
6
4
2
0
Berliner Stromverbrauch: Jährlich 13,6 TWh(13.600 GWh oder 13,6 Mrd kWh)
Das sind etwa 20% des gesamten Energie-verbrauchs in Berlin:Primärenergie-Verbrauch: 73,1 TWhEndenergie-Verbrauch: 63,5 TWhdavon Verkehr: 20,6 TWh
Zielsetzung im BEK: „Solarstromanteil von mindestens 25%“
Das erfordert mindestens 3,4 TWh Solarenergie bzw. etwa 4 GW PV-Leistung
Aktuell: Jährlich etwa 0,09 TWh an Solarenergie (0,1 GW PV-Leistung).
Modellbeschreibung zur Studie
Datengrundlage Simulation Auswertung in Szenarien
7
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%
Gebäudebestandinsgesamt in Berlin
davon Gebäudemit PV-Potenzial
durchschnittlicheLeistung pro Anlage
PV-Potenzial0
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
Öffentliche Gebäude
Gewerbe-Immobilieninkl. Garagen etc.
Mehrfamilienhäuser
Ein- und Zweifamilienh.
8 kW
29 kW
90 kW
7.300
91.400
103.100
600 MW
2.300 MW
2.600 MW
800 MW
Gebäudebestand und PV-Potenzial in Berlin
87 kW26.000
Rel
ativ
er A
nte
il am
Pote
nzi
al
Solarpotenzialstudie der HTW Berlin
Wo liegt das Potenzial? (Gebäude und Anlagengröße)
7.300
26.000
91.400
103.100
600 MW
2.300 MW
2.600 MW
800 MW
Polizei
Super
Öffentliche Gebäude
Mehrfamilienhäuser
Gewerbe-Immobilien
inkl. Garagen etc.
Ein- und Zweifamilienhäuser
8
Wo liegt das Potenzial? (Gebäudetypen und Ertrag)
Polizei
Super
6,3 GW PV-Potenzial= 6 TWh Solarstrom bei 950 kWh/kW pro Jahr
→ Wie decken wir die anderen 60% des Stromverbrauchs? Wie entwickelt sich der Stromverbrauch in der Zukunft?→ Was passiert mit Wärme, Kälte und Verkehr?→
Jahr 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 20340
50
100
150
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300
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450
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Wie erreichen wir das Ziel von 25% Solarstromanteil?
Jahr 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 20340
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Jahr 2015 2020 2025 2030 2035
MW
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150
0
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300
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Baugenehmigung
Neubauten
Öffentliche Geb.
Trend: +15 MW
Trend: +5 MW
Bestand
Jahr 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 20340
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Jahr 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 20340
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Wie erreichen wir das Ziel von 25% Solarstromanteil?
Jahr 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 20340
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Jahr 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 20340
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Jahr 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 20340
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Jahr 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 20340
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1.000
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3.000
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4.000Zielmarke: 4 GW
Deckungslücke:
mehr als 2 GW
MW
Baugenehmigung
Neubauten
Öffentliche Geb.
Trend: +15 MW
Trend: +5 MW
Bestand
Jahr 2015 2020 2025 2030 2035
2.000
1.500
1.000
0
500
4.000
3.500
3.000
2.500
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
Für Rückfragen und Diskussionen stehen wir gerne zur Verfügung.
Bernhard Siegel
Forschungsprojekt PV2City
030/5019-3516
HTW Berlin
Wilhelminenhofstr. 75A
12459 Berlin
pvspeicher.htw-berlin.de
12
Überblick
Hintergrund: Das Berliner Solarpotenzial (Studie der HTW Berlin) mit Fragen im Anschluss (20 Minuten)
Offene Diskussionsrunde: Welche Schritte sind notwendig? (40 Minuten)
Thesenpapier zusammenstellen: Ergebnisse sortieren und gewichten.„10 Schritte für Privatpersonen, 5 Schritte für die Politik‟(20-30 Minuten)
Vorschlag für heutigen Ablauf
erledigt
Literaturhinweise
Literaturhinweise als Aufschlag zur Diskussion
dgs-berlin.de
solarwende-berlin.de
Literaturhinweise
Referent · 01.07.201916 von xx Seiten
= Solaratlas
= Solaratlas
https://stromrechner.ibc-solar.de/
Unabhängigkeitsrechner der HTW Berlin
https://pvspeicher.htw-berlin.de/unabhaengigkeitsrechner/
https://www.pv-now-easy.de
buerger-energie-berlin.de
https://eingutertag.org/
www.co2online.de/
www.fussabdruck.de „Die Einheit ... ist die biologisch produktive Fläche – → dargestellt in der Maßeinheit „globale Hektar“ (gha)“
2,7 gha = 1,6 Planeten Erde,
davon 1 gha alleine für die Nutzung
von Infrastruktur in Deutschland
www.fussabdruck.de „Die Einheit ... ist die biologisch produktive Fläche – → dargestellt in der Maßeinheit „globale Hektar“ (gha)“
2,7 gha = 1,6 Planeten Erde,
davon 1 gha alleine für die Nutzung
von Infrastruktur in Deutschland
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Überblick
Hintergrund: Das Berliner Solarpotenzial (Studie der HTW Berlin) mit Fragen im Anschluss (20 Minuten)
Offene Diskussionsrunde: Welche Schritte sind notwendig? (40 Minuten)
Thesenpapier zusammenstellen: Ergebnisse sortieren und gewichten.„10 Schritte für Privatpersonen, 5 Schritte für die Politik‟(20-30 Minuten)
Vorschlag für heutigen Ablauf
erledigt
Literaturhinweiseerledigt
Zusätzliche Folien.
Wegweiser des BUND zur ökologischen Bauleitplanung
Link
BauGB:
§ 9, Abs 1, Nr 23 b
bei der Errichtung von Gebäuden oder bestimmten sonstigen baulichen Anlagen
bestimmte bauliche und sonstige technische Maßnahmen für die Erzeugung, Nutzung
oder Speicherung von Strom, Wärme oder Kälte aus erneuerbaren Energien oder Kraft-
Wärme-Kopplung getroffen werden müssen,
https://www.bund-berlin.de/
service/publikationen/detail/
publication/wegweiser-zur-
oekologischen-
bauleitplanung/
Bauordnung Berlin
§ 3 BauO Bln – Allgemeine Anforderungen
Anlagen sind so anzuordnen, zu errichten, zu ändern und instand zu halten,
dass die öffentliche Sicherheit und Ordnung, insbesondere Leben,
Gesundheit und die natürlichen Lebensgrundlagen, nicht gefährdet werden,
die natürlichen Ressourcen nachhaltig genutzt werden, umweltverträgliche
Rohstoffe und Sekundärstoffe verwendet werden, und sie die allgemeinen
Anforderungen ihrem Zweck entsprechend dauerhaft erfüllen und die
Nutzbarkeit für alle Menschen gewährleistet ist; dabei sind die
Grundanforderungen an Bauwerke gemäß Anhang I der Verordnung (EU) Nr.
305/2011 zu beachten. Dies gilt auch für die Beseitigung von Anlagen und
bei der Änderung ihrer Nutzung. Verwendete Baustoffe und Teile des
Bauwerks müssen weitestmöglich nach dem Abbruch wiederverwendet
oder recycelt werden können.
0,1
26,0
10,7
14,2
13,4
1,1
Endenergieverbrauch in Berlin in TWh
Braunkohle Mineralöl Fernwärme
Gas Strom Erneuerbare
https://www.statistik-berlin-brandenburg.de/publikationen/stat_berichte/2019/SB_E04-04-00_2016j01_BE.pdf
3,3
41,6
20,6
Endenergieverbrauch nach Sektoren
in Berlin, in TWh
Industrie HH+GHD Verkehr
https://www.statistik-berlin-brandenburg.de/publikationen/stat_berichte/2019/SB_E04-04-00_2016j01_BE.pdf
Aktualisierung des Solaratlas zur Datengrundlage der HTW Berlin
HTWMaximal
HTWrealistisch
Solaratlas PV
NeubauηPV+ (*)
𝜂PV++ (**)
Wirkungsgrad: * 16,67%,
Flachdach-Belegung
Solaratlas Solarthermie
PV-P
oten
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GW
** 20%
0
6
2
8
4
10
PV lohnt sich immer?!
5% Rendite-Erwartung = Reduzierung des Potenzials auf 70%.
Optimierung der Anlagen auf Rendite = erneute Reduzierung auf die Hälfte.
Wie sieht die Rendite aus?
Rendite-Optimierung führt praktisch immer zur „möglichst kleinsten Anlagengröße ‟(Stromverbrauch!). Optimierung auf den Barwert führt zu größeren PV-Anlagen!
Reduzierung des Potenzials durch unterschiedliche Faktoren
*Daten des Zensus 2011 wurden zufällig auf die Gebäude verteilt
7
Gesamtp
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l
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0
1
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4
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6
4 GW = 25% Solarstromanteil
Sola
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GW
Reduzierung des Potenzials bei Optimierung auf die Rendite
*Daten des Zensus 2011 wurden zufällig auf die Gebäude verteilt
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Sola
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4 GW = 25% Solarstromanteil3,5
4
These 1: Das Potenzial ist höher als im Solaratlas!
Die Obergrenze des theoretischen Potenzials liegt deutlich über dem Potenzial des Solaratlas (6-10 GW).
Zahlreiche techno-ökonomischen Einschränkungen reduzieren es unter heutigen Gesichtspunkten auf 33-66%.
Mit sinkenden Kosten für Photovoltaik nähert sich das Potenzial den Annahmen in HTW-Max.
Das Potenzial erhöht sich zusätzlich durch Fassaden und „neuartige PV-Installationen“.
These 2: Ökonomische Optimierung nur mit den richtigen Kennzahlen.
Eine individuelle ökonomische Optimierung allein auf Projektrendite ist kritisch zu bewerten.
Der Barwert scheint die geeignetere Größe zur Bewertung von PV-Anlagen, die im Einklang mit dem Klimaschutz steht.
Mit der Mindestrendite von 5,1% (Berliner Betriebe) sind 30% des Potenzials nicht erschließbar.
Insgesamt 60% des Potenzials werden bei der ökonomischen Optimierung auf die Rendite nicht erschlossen.
%
These 3: Sektorkopplung muss bei politischer Zielsetzung berücksichtigt werden.
Mit dem BEK wird ein Solarstromanteil von 25% angestrebt.
Vor dem Hintergrund der Sektorenkopplung kann davon ausgegangen werden, dass sich der Strombedarf verdoppeln wird.
Folglich müssen mindestens 6 TWh Solarstrom anvisiert werden.
These 4: Anlagen, die Berlin nicht baut, müssen in Brandenburg Platz finden.
Jede Kilowattstunde, die in Berlin nicht solar produziert wird, muss im Umland erzeugt werden.
Netzintegration und Akzeptanz werden hier zum Kostentreiber, so dass das Potenzial begrenzt ist.
Die notwendige Leistung würde den geplanten PV-Zubau in Brandenburg vervielfachen.
These 5: Druck auf Bundesebene erhöhen!
EEG entrümpeln, 52 GW-Deckel abschaffen, Umlage auf Eigenverbrauch abschaffen, Vergütungssätze einfrieren, Ausbauziele erhöhen.
Entbürokratisierung von Direktlieferung (Mieterstrom). Regulierung bis zum Zähler (siehe Schweiz).
Wer bekommt die Berliner EEG-Umlage, wenn nicht in Berlin gebaut wird?
These 6: Masterplan Solarcity braucht unterschiedliche Eskalationsstufen
(1) Informieren und Werben:● Imagekampagne Solarhauptstadt. Bei Rücklaufquote der Werbung von 1-3%
ergeben sich maximal 200 MW.
(2) Förderung:● Solare Nachbarschaftsinitiativen (bsp. New York) und Genossenschaften● Verbesserung der Ökonomie (CO2-Abgabe, Dachabgabe auf ungenutzte Flächen,
Zählertausch, Zusammenlegung von Hausanschlüssen, ...)● Solarzentrum
(3) Koordinierte Selbstverpflichtung:● Klimaschutzvereinbarungen mit Privatwirtschaft
(4) Verpflichtung zur Solarenergie im Neubau:● Änderung bzw. Auslegung der Bauordnung, Solarsatzung, Bebauungspläne
(5) Verpflichtung zur Solarenergie im Bestand durch Nachrüstpflicht bei Sanierung.
(6) Sanierungspflicht.
These 7: Wirtschaft vorbereiten und mitnehmen!
Solarhauptstadt setzt Investitionen in Höhe des Flughafenbaus des BER frei und spart dabei beträchtliche Mengen an CO2-Emissionen.
Ab heute müssen jeden Tag 30 PV-Anlagen ans Netz gehen. (In den letzten Jahren waren es im Schnitt 1-2)
„Mieterstrom“ im Gewerbe muss abgesichert werden (Abnahmeverpflichtung Berlin?)
E-Mobilität kann zum Vehikel für die Solarenergie werden.
Wir brauchen dringend Fachkräfte!
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
Für Rückfragen und Diskussionen stehen wir gerne zur Verfügung.
Bernhard Siegel
Forschungsprojekt PV2City
030/5019-3516
HTW Berlin
Wilhelminenhofstr. 75A
12459 Berlin
pvspeicher.htw-berlin.de
