One size fits all? Ontwikkeling zonnestroomtechnologie Wim Sinke ECN Zonne-energie, TKI Solar Energy & European Photovoltaic Technology Platform Here comes the SUN Amsterdam 4 juni 2014
www.ecn.nl
One size does not fit all Zonnestroomtechnologie in soorten en maten Wim Sinke ECN Zonne-energie, TKI Solar Energy & European Photovoltaic Technology Platform Here comes the SUN Amsterdam 4 juni 2014
www.ecn.nl
Inhoud • Bouwstenen – veel keus en meer onderweg
• Van niche naar impact – uitdagingen van grootschaligheid
• En dit is nog maar het begin… – de toekomst in vogelvlucht
3
Inhoud • Bouwstenen – veel keus en meer onderweg
• Van niche naar impact – uitdagingen van grootschaligheid
• En dit is nog maar het begin… – de toekomst in vogelvlucht
4
Zonnecellen en -panelen Commercieel Wafer-silicium (marktaandeel 90%) - monokristallijn - multikristallijn + quasi mono
Paneelrendementen 14 22% Dunne films (marktaandeel 10%) - cadmiumtelluride (CdTe) - koper-indium/gallium-diselenide/sulfide (CIGS) - silicium Manz Solar
HyET Solar
Paneelrendementen 7 14%
First Solar FhG-ISE
Abengoa/Concentrix
Concentrator (marktaandeel <1%) - gestapelde “III-V” cellen - wafer-silicium
Paneelrendementen 25 33%
5
Nieuwe ontwikkelingen Laboratorium en proefproductie • super-hoog-rendement concepten (nanotechnologie aan de km2)
• super-lage-kosten concepten & technologieën voor nieuwe toepassingen
Voorbeeld: “knippen & plakken” van licht (UvA) Voorbeeld: “plastic” zonnecel (Solliance)
6
Modulerendementen wat verwachten we voor de komende jaren? 25
silicium
15
dunne films
10
Dunne-film CdTe 5
Dunne-film aSi/µcSi Dunne-film aSi
Jaar
2020
2018
2016
2014
2012
2010
2008
2006
2004
2002
0 2000
Rendement (%)
20
Wafer silicium - high end mono Wafer silicium mainstream mono Wafer silicium mainstream multi Dunne-film CIGS
Bron: Mariska de Wild-Scholten (SmartGreenScans) en eigen schattingen 8
Modulerendementen wat verwachten we voor de komende jaren? 25
silicium siliciu m
15
dunne films
10
Dunne-film CdTe 5
Dunne-film aSi/µcSi Dunne-film aSi
Jaar
2020
2018
2016
2014
2012
2010
2008
2006
2004
2002
0 2000
Rendement (%)
20
Wafer silicium - high end mono Wafer silicium mainstream mono Wafer silicium mainstream multi Dunne-film CIGS
Bron: Mariska de Wild-Scholten (SmartGreenScans) en eigen schattingen 9
Van module naar systeem • @20% rendement: 200 watt-piek/m2 (Wp/m2) • Op A-locaties: 160 190 kWh/m2 per jaar
• Op B- en C-locaties: 120 150 kWh/m2 per jaar (+ schaduwtolerante ontwerpen)
10
Inhoud • Bouwstenen – veel keus en meer onderweg
• Van niche naar impact – uitdagingen van grootschaligheid
• En dit is nog maar het begin… – de toekomst in vogelvlucht
11
Impact met zonnestroom: http://www.sma.de/en/company /pv-electricity-produced-ingermany.html
Zonnestroom in Nederland Cumulatief geïnstalleerd vermogen
2013: 700 MWp (0.5% van totaal elektriciteitsgebruik)
13
Impact met zonnestroom Wat zijn de uitdagingen? • Concurrerende prijzen (0,5 -1 €/Wp compleet systeem) • Volume met behoud van maatschappelijk draagvlak: “volume door verleiding” • Integratie in elektriciteitsnet, economie, omgeving en maatschappij • Integrale kwaliteitsborging
• Van hernieuwbaar naar volledig duurzaam
Ontwikkeling systeemprijzen (Duitsland)
15
Grid parity zonnestroom Huishoudens NL (verbruik 3500 kWh/jaar)
Stefan Luxembourg (ECN)
16
Netintegratie (+ economische integratie) Duitsland verkent (en verschuift) de grenzen
M. Lippert, SAFT
Bron: Fraunhofer ISE (2013) 17
Integratie in de omgeving Esthetiek: alleen technologie
18
Integratie in de omgeving Esthetiek: technologie ontmoet ontwerp
RidderSolar
19
Maatschappelijke integratie Draagvlak is geen vanzelfsprekendheid Not in my backyard / Not on my roof / Not in my nature
20
Maatschappelijke integratie Draagvlak is geen vanzelfsprekendheid Oh my God, please help our country and send us a terrific and destructive hailstorm!
Bron: Michael Marčák 21
Kwaliteit op alle niveaus Voorwaarde voor grootschaligheid • Componenten, systemen, installateurs, productieprocessen, etc. • Behoefte aan informatie, coördinatie en communicatie (certificaten, labels, garanties, etc.) • Hoge prioriteit in onderzoek en bedrijven
22
Inhoud • Bouwstenen – veel keus en meer onderweg
• Van niche naar impact – uitdagingen van grootschaligheid
• En dit is nog maar het begin… – de toekomst in vogelvlucht
23
De toekomst in vogelvlucht (afgeronde getallen) Nu
2020
Langetermijn potentieel
722
1025
2050
13
0.82
<0.51
0.100.30
0.080.20
<0.050.10
Energieterugverdientijd NL (jr)
12
0.51
0.250.5
Opgesteld vermogen wereld (TWp)
0.1
0.51
10-50
Paneelrendement (%)
Turn-key systeemprijs (€/Wp) Opwekkosten NL (LCoE, €/kWh)
24
De toekomst in vogelvlucht (afgeronde getallen)
Paneelrendement (%)
Turn-key systeemprijs (€/Wp) Opwekkosten NL (LCoE, €/kWh)
Energieterugverdientijd NL (jr) Opgesteld vermogen wereld (TWp)
Nu
2020
Langetermijn potentieel
520 / 2530
1025 / 3035
2040+
(Si: 1220)
(Si: 1624)
(Si: 2030+)
1.25
0.83
0.61.5
0.060.50
0.040.30
0.030.15
0.52
0.251
0.250.5
0.1
0.51
10-50
x 23
x ½⅓
x 100+ 25
Stad van de Zon, Gemeente Heerhugowaard, NL (foto KuiperCompagnons)
26