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Applied Solar Expertise
Dr. Winfried Hoffmann – ASE Chairman of Supervisory Board Solarfabrik AG Member of Supervisory Board SMA Solar Technology AG and ISFH Member of Board of Trustees at FhG-ISE, ZSW and NEXT
„Effektive“ PV-Preise –
Inklusive Batteriespeicherung
13. Workshop Photovoltaik-Modultechnik
Köln, 28./29. November, 2016
Applied Solar Expertise
Dr. Winfried Hoffmann – ASE President EPIA SMA Management Board Representative to the EPIA Member of Scientific Board of FhG-ISE and Supervisory Board of ISFH and Helmholtz
Dr. Winfried Hoffmann
o Unabhängiger Industrieberater
o Business Angel für start up‘s
o Mitglied des Aufsichtsrates beim ISFH (Hameln)
o Mitglied des wissenschaftlichen Beirats beim ZSW (Stuttgart) und NEXT Institut (EWE, Oldenburg)
o Vorlesung an den Universitäten in Konstanz und Freiburg
o Erfahrung: seit 1979 in PV Industrie – viele Jahre CEO in Produktionsfirmen (RWE Solar, Applied Materials) – Board of Directors/president EPIA (EU) und BSW Solar (Deutschland)
Source:
Agenda
• Wo kommen wir her - Historie des PV Marktes
• Wo stehen wir heute - Status der Preis- und
Wirkungsgradverteilung für PV Module
• ppa‘s (power purchase agreements) für PV – Strom (und Vergleich
mit neuen Kernkraftwerken)
• Wo geht es hin – (Historie und) künftige Entwicklung der Kosten
(LCOS, Levelized Cost of Storage) für Batteriespeicherung
• Preisentwicklung für PV – Strom inklusive Speicherung in künftigen
„ „smart homes“ und weitere PV - Marktentwicklung
161128 3 Winfried Hoffmann
Source:
Erwartetes PV Marktwachstum
EPIA, SolarBuzz, Navigant, Sarasin, IHS
161121 4 Winfried Hoffmann_VDMA
PV
Mar
kt [
GW
]
Source:
Erwartetes PV Marktwachstum
EPIA, SolarBuzz, Navigant, Sarasin, IHS, Winfried Hoffmann
161121 5 Winfried Hoffmann_VDMA
PV
Mar
kt [
GW
]
… falls die Finanzwelt den Inhalt
dieses Beitrages
versteht …
Source:
Historische PV Marktentwicklung – global & jährlich
161128 6 Winfried Hoffmann
Source:
Preisentwicklung für 10-100 kW PV Systeme in Deutschland
(ohne Steuer, mit Installation)
EuPD, BSW Solar
161128 7 Winfried Hoffmann
0
1
2
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
BOS (incl.DC/AC)
module
Pre
is [
€/W
]
2006 2008 2010 2012 2014
Source:
Strompreis (Haushalt & Industrie) & EEG (~>Kosten) in Deutschland: „Wasserfall“
BMWi, FhG-ISE
161128 8 Winfried Hoffmann
Source:
Preis-Erfahrungs-Kurve
für PV Module
161121 9 Winfried Hoffmann_VDMA
ITRPV 2016, beyond 230 GW cum volume Winfried Hoffmann (green stars and line)
• High module demand • undercapacity • poly Si shortage
• Substantial overcapacity
Source:
Entwicklung der Verteilung von PV - Modulpreisen
pvXchange
161128 10 Winfried Hoffmann
Mo
du
l Pre
is [
€/W
]
Q2
-14
Q2
-15
High-efficiency c-Si (Panasonic HIT, SunPower IBC
Standard c-Si Low-efficiency c-Si & Thin-Film (a-Si, a-Si/µc-Si, CdS/CdTe, CIGS
Source:
Preis- und Effizienz- Verteilung für PV Module
Winfried Hoffmann (11/2016)
161128 11 Winfried Hoffmann
average +10% -10% -20% +20%
Effizienz Verteilung
average +15% -15% -30% +30%
Preis Verteilung bei Modulen
Hig
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Source:
…heutige Situation
161128 12 Winfried Hoffmann
Trotz der großen Erfolge für PV (und Wind) in den vergangenen Jahren besteht immer noch eine deutliche Tendenz, die Wettbewerbsfähigkeit für PV im Vergleich zu neuen KKW‘s (und sauberen fossilen KW) zu unterschätzen
Die Trägheit konventioneller Energieunternehmen und konservativer Politiker ist einer der Hauptgründe für dieses Dilemma
In der Vergangenheit war es sehr schwer, einen fairen Vergleich für die Kosten und Preise für PV (und Wind) mit nuklearen (und fossilen) KWen vor zu nehmen
Dank der heutigen ppa‘s (power purchasing agreements) sowohl für PV (und Wind) als auch für neue KKW‘s ist es heute möglich, diesen Vergleich auf fairer Basis zu machen
Source:
ppa für neue KKW‘s
BBC News 21.10.2013, Daily Telegraph 21.10.2013
161128 13 Winfried Hoffmann
New nuclear „Hinkley point C1 and C2 o Two Areva EPR 1600 MW reactors, planned investment 26.5 bn € (8.3 €/W) o EdF would only build these reactors if GB would accept a guaranteed price
with the following conditions: o 92.5 £/MWh (=~ 12 €ct/kWh) o Duration 35 years after start of operation o Adjustment according to inflation, starting with the basis year 2012 o Expected completion 9.5 years after start of work
New Nuclear Power Stations in Hungary o For comparison: as described in Handelsblatt 26.11.2015 there are two
nuclear power stations (1200 MW each) planned in Hungary and built by a Russian consortium at a planned investment of 5.2 €/W)
Source:
ppa für neue PV-KW‘e in Deutschland und Dubai
(1) Bundesnetzagentur, 4. Ausschreibungsrunde April 2016 (2) bloomberg 03.05.2016
161128 14 Winfried Hoffmann
PV green field in Germany (1) ~1,0 kWh/WPV
o Lowest bid 6.94 €ct/kWh for a ~100 MW system (highest 7.68 €ct/kWh) o Duration 20 years with no inflation adjustment o Expected completion ~1 year after start of work o With module warranties of 25 up to 30 years it is conservatively expected
that the PV plant will work at least for another 10 years with a maintenance and repair cost of ~1 €ct/kWh)
PV green field in Dubai (2) ~1,8 kWh/WPV
o Lowest bid 2.99 $ct/kWh (=~ 2.7 €ct/kWh) (investment <1€/W) o Duration 20 years with no inflation adjustment o Expected completion ~1 year after start of work o Same assumptions for additional 10 years as in
PV green field Chile (3) ~2,3 kWh/WPV
o Lowest bid by Solarpack at 2,91 $ct/kWh (=~ 2.6 €ct/kWh) Duration 20 years with no inflation adjustment
Source:
Preis für PV und neue KKW‘s einschließlich Inflation
Winfried Hoffmann, 2016
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17.4
29.1
~5 €ct/kWh
~2.3 €ct/kWh
„effective“ price
~17 €ct/kWh
~30 €ct/kWh
Source:
Deutschland‘s Lastkurve und Restlast mit Erneuerbaren Energien (EE)
Hartmann (2012) and Jülch (FhG-ISE, 2014)
161128 Winfried Hoffmann
Last
(P
) &
Re
stla
st [
GW
]
Zeit [Stunden] für ein Jahr (8,760 h)
e – Lastkurve Deutschland
Restlast @ 50% EE
Restlast @ 80% EE
Restlast @ 100% EE
ƩPi x Δti ~ 600 TWh per annum
~100 TWh
Produzierte, aber nicht „benötigte“ EE
~150 TWh
16
~200 GW wind 400TWh ~250 GW PV 250TWh
Source:
Preis-Erfahrungs-Kurve für Li-ion-Batterien (automotive kWh)
raw data from personal communication C. Pillot, Avicenne
161128 17 Winfried Hoffmann
10
100
1000
10000
1,E+01 1,E+02 1,E+03 1,E+04 1,E+05 1,E+06
Pre
is [
$/k
Wh
]
kumulative LIB Kapazität [MWh]
Source:
161128 18 Winfried Hoffmann
LIB Zell- and Batteriepreise und resultierende Speicherpreise
LIB cost 2012, 2015 and 2020 from C. Pillot (2014), avicenne; 2030/35 LIB cost, storage cost and conclusions are own estimates
Simplified calculation for the cost of a stored kWh by a LIB battery: Lifetime 5,000 cycles Financing cost ~ same as
investment Usable capacity per cycle ~80%
Cost per kWh = (I x 2)/(5,000 x 0.8)
Bat
teri
ep
reis
e [
$/k
Wh
] Sp
eic
he
rpre
ise
[€
c/kW
h]
Source:
Privathaus mit ~4,500 kWh (+1,500 kWh for e-car) Stromverbrauch p.a.
• Haus mit 6 kW PV System (=~ 6,000 kWh/a)
• Eigenverbrauch p.a. <~ 20% = 1,200 kWh x 0.13 €/kWh = 156 €
• Verkauf ins Netz 4,800 kWh x 0.127 €/kWh = +610 € (EEG)
• Differenzkosten 4,800 kWh x 0.3 €ct/kWh = 14 €
• @30€ct/kWh vom EVU 4,800kWh x 0.3 €/kWh = 1,440 €
• Total 1,000 €
• Smart home mit 6 kW PV und Batteriespeicher
• Eigenverbrauch p.a. ~80% = 4,800 kWh x 0.13 €/kWh = 624 € + 3,600 kWh x 0.15 €/kWh = 540 € Speicherkosten
• Ins Netz: 1,200x0.127 = +152 €
• Differenzkosten 4 €
• Vom EVU 1,200 kWh x 0.3 €/kWh = 360 €
• Total 1,376 € Winfried Hoffmann (11/2016)
161121 19 Winfried Hoffmann_VDMA
Source:
Jahreskosten für 6.000 kWh Haushalt (a) nur EVU, (b) +PV und (c) +PV+Batt
Winfried Hoffmann (11/2016)
161128 20 Winfried Hoffmann
o mit EEG (2016) o Netzeinspeisung
3 €ct/kWh o 2015: 30 €ct/kWh
vom EVU o PV Kosten
13 €ct/kWh o Speicherkosten
15 €ct/kWh
~2015
0
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1500
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0% pa 1,5% pa 3,0% pa
Mit
tle
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ste
n @
20
a
@ Strompreiserhöhung p.a.
PV + Batt
Netzbezug
nur PV
Source:
Jahreskosten für 6.000 kWh Haushalt (a) nur EVU, (b) +PV und (c) +PV+Batt
Winfried Hoffmann (11/2016)
161128 21 Winfried Hoffmann
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0% pa 1,5% pa 3,0% pa
mit
tle
re J
ahre
sko
ste
n @
20
a
Strompreiserhöhung p.a.
PV + Batt
Netzbezug
nur PV
o Ohne EEG o Netzeinspeisung
3 €ct/kWh o 2020: 35 €ct/kWh
vom EVU o PV Kosten
10 €ct/kWh o Speicherkosten
10 €ct/kWh
2020+
Source:
Potentielle PV Marktentwicklung (@ 14% Wachstum pro Jahr)
Winfried Hoffmann (2016)
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0
50
100
150
200
250
2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026
p.a. [GW]
cum [GW]
year
0
500
1000
1500
An
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al P
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W]
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lative P
V m
arket [GW
]
Source:
• Der „effektive“ Preis für PV – Strom ist schon heute substantiell niedriger im Vergleich zu neuen Kernkraftwerken und sauberer Kohle (~Faktor 5 in Nord - Europa und ~ Faktor 10 in sonnenreichen Regionen wie im mittleren Osten und Chile)
• Die Stromspeicherkosten werden sich in den kommenden 10+ Jahren ähnlich entwickeln wie die Preise für PV – Module in den vergangenen 10 Jahren (realistisch von heute 15 – 25 €ct/kWh Richtung 5 – 10 €ct/kWh gespeicherter Strom)
• Die über 20 Jahre gemittelten Strompreise für einen Haushalt in Deutschland (4.500 kWh + 1.500 kWh e-Auto) betragen mit den genannten Annahmen:
Zusammenfassung
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Gemittelte Strompreise [€ct/kWh]
2015/16 Mit EEG (12,7 €ct/kWh)
2020/21+ Ohne EEG, 3€ct Vergütung
Strompreiserhöhung p.a. [%] 0 1,5 3 0 1,5 3
Nur Netzbezug 30 37 43 35 43 50
Plus 6 kW PV 16 22 27 36 42 48
Plus 6 kW PV + Batterie 23 24 25 22 24 25
Applied Solar Expertise
Dr. Winfried Hoffmann – ASE SMA Management Board Representative to and president of the EPIA Member of Scientific Board of FhG-ISE , NEXT and ZSW, Supervisory Board member of ISFH, Helmholtz (HZB) , Solarfabrik AG and SMA Solar Technology AG
… und für alle, die mehr zu diesen Themen lesen wollen: • Book by Wiley (author Winfried Hoffmann)
„The Economic Competitiveness of Renewable Energy – Pathways to 100% Global Coverage“ (ISBN: 978-1-118-23790-8)
• http://www.AppliedSolarExpertise.de