One size fits all? Ontwikkeling zonnestroomtechnologie. Wim Sinke ECN Zonne-energie, TKI Solar Energy & European Photovoltaic Technology Platform

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

722

1025

2050

13

0.82

<0.51

0.100.30

0.080.20

<0.050.10

Energieterugverdientijd NL (jr)

12

0.51

0.250.5

Opgesteld vermogen wereld (TWp)

0.1

0.51

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

520 / 2530

1025 / 3035

2040+

(Si: 1220)

(Si: 1624)

(Si: 2030+)

1.25

0.83

0.61.5

0.060.50

0.040.30

0.030.15

0.52

0.251

0.250.5

0.1

0.51

10-50

x 23

x ½⅓

x 100+ 25

Stad van de Zon, Gemeente Heerhugowaard, NL (foto KuiperCompagnons)

26