PV-basierte Inselnetze zur Elektrifizierung in Entwicklungsländern

Präsentation zum Thema: "PV-basierte Inselnetze zur Elektrifizierung in Entwicklungsländern"—  Präsentation transkript:

1 PV-basierte Inselnetze zur Elektrifizierung in Entwicklungsländern

2 Was ist der Hintergrund dieser Präsentation?
Vorbemerkung Die SMA Stiftungsverbund gemeinnützige GmbH verfolgt als einen Schwerpunkt die Entwicklung und Förderung von Konzepten und Geschäftsmodellen zur Verbreitung von PV-basierten Inselnetzen Im Rahmen der ersten Projektphase „Analyse der Marktpotentiale“ wurde das Reiner Lemoine Institut mit der Erstellung einer Studie beauftragt Untersuchungszeitraum: Februar-August 2012 Im Verlaufe der Studie wurde auch eine Vielzahl an Experteninterviews geführt (insb. Erfahrungswerte, Geschäftsmodelle etc.) Vorliegendes Dokument ist als Präsentation zur Studie „PV-basierte Inselnetze: Ein Überblick zu Marktpotentialen und Geschäftsmodellen“ zu verstehen Was ist der Hintergrund dieser Präsentation?

3 Gliederung 1 Einleitung 2 Potentialanalyse 3 Geschäftsmodelle 4 Fazit

4 Status Quo Elektrifizierung
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Status Quo Elektrifizierung Weltweit leben 1,3 Milliarden* Menschen ohne Strom. Insbesondere ländliche Regionen ohne Netzanbindung davon betroffen Netzausbau ist dort oft unwirtschaftlich. * Quelle: IEA, World Energy Outlook 2011 Die Erde bei Nacht. Image and data processing by NOAA's National Geophysical Data Center. DMSP data collected by US Air Force Weather Agency. Elektrizität ist eine zentrale Voraussetzung für wirtschaftliche Entwicklung und Grundlage zur Verbesserung elementarer Bedürfnisse, wie z.B. Bildung, Gesundheit, Sicherheit und Kommunikation. Autarke Inselnetze sind oft die einzige Möglichkeit, Menschen in ländlichen Gebieten den flexiblen Zugang zu elektrischer Energie zu ermöglichen und die lokale Wertschöpfung zu steigern.

5 Warum PV als Basis für die dezentrale Energieversorgung?
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Photovoltaik Vorteil der PV für dezentrale Standorte kosteneffizient modular erweiterbar verschleißfreie Technik überall verfügbare Sonnenenergie einfache Installation Warum PV als Basis für die dezentrale Energieversorgung? Mögliche Systeme: Solar Home Systems eignen sich bei sehr geringem Energiebedarf sind mit geringen Investitionen verbunden Inselnetze sind flexibel erweiterbar höhere Leistung ermöglicht Versorgung von Gewerbe, Krankenhäusern, Dörfern etc. Bild: Sunlabob Renewable Energy Ltd.

6 1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | 3. Geschäftsmodelle | 4. Fazit
Inselnetze Inselnetze bestehen aus mindestens einer Erzeugungseinheit, einem Energiespeicher, einer Regelungseinheit, einem Verbraucher im Leistungsbereich von kW bis MW Inselnetze bieten ideale Voraussetzungen für eine netzunabhängige Stromversorgung

7 1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | 3. Geschäftsmodelle | 4. Fazit
Inselnetze Wechselstromkopplung ermöglicht eine flexible Erweiterung um weitere Erzeuger und Verbraucher Drehstromverbraucher zur gewerblichen Nutzung können ebenfalls integriert werden Bild: SMA Solar Technology AG Systeme sind erweiterbar und können leicht einem wachsenden Bedarf angepasst werden PV-basierte Inselnetze ermöglichen eine zuverlässige Grundversorgung und lokale Wertschöpfung

8 PV-basierte Inselnetze als Schlüssel zur Elektrifizierung
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit PV-basierte Inselnetze als Schlüssel zur Elektrifizierung 1. Globale Potentialanalyse für PV-basierte Inselnetze in Hinsicht auf Geografische Bedingungen Politische Bedingungen Wirtschaftliche Bedingungen 2. Erfahrungswerte und Geschäftsmodelle Auf Basis von Experteninterviews und Literaturauswertungen Erfolgskritische Kernelemente nachhaltiger Projekte Vielversprechende existierende Geschäftsmodelle Wo ist PV-basierte Elektrifizierung mit welchen Geschäftsmodellen nachhaltig umsetzbar? Studie soll Herausforderungen und Möglichkeiten von PV-basierten Inselnetzen zur Energieversorgung in bislang nicht elektrifizierten Regionen aufzeigen

9 Gliederung 1 Einleitung 2 Potentialanalyse 3 Geschäftsmodelle 4 Fazit

10 + + = Kostenanalyse weltweit (Georeferenzierung)
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Kostenanalyse weltweit (Georeferenzierung) Analyse des nationalen Dieselpreises + Analyse der vorhandenen Infrastruktur + Erfassung der solaren Einstrahlung = Günstigste lokale Energiequelle (PV vs. Diesel) PV-Inselnetze konkurrieren mit Netzausbau und reinen Dieselnetzen. Steigende Entfernung zum nationalen Netz und geringe Verbraucherdichte machen Netzausbau unwirtschaftlich. Hohe nationale Dieselpreise machen reine Dieselnetze unwirtschaftlich. Steigende Entfernung zu großen Straßen führt zu höheren Transportkosten für Diesel. Bei hohen lokalen Dieselpreisen und guter Einstrahlung in netzfernen Regionen wird Sonnenenergie zur günstigsten Energiequelle.

11 Stromerzeugungskosten von reinen Dieselnetzen
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Stromerzeugungskosten von reinen Dieselnetzen Kosten [€/kWhel] * 0,02 – 0,10 0,10 – 0,15 0,15 – 0,20 0,20 – 0,25 0,25 – 0,30 0,30 – 0,35 0,35 – 0,40 0,40 – 0,45 0,45 – 0,50 0,50 – 0,75 0,75 – 1,00 1,00 – 1,25 1,25 – 1,50 1,50 – 1,75 1,75 – 2,00 2,00 – 2,25 ab hier ist PV konkurrenzfähig Kosten der lokalen Stromerzeugung sind stark abhängig vom lokalen Dieselpreis Dieselpreis wird in hohem Maße von Subventionierung und Besteuerung beeinflusst * 1 l Diesel entspricht ca. 3 kWhel Dieselpreis ist entscheidend für die Konkurrenzfähigkeit PV-basierter Inselnetze

12 Kostenvorteil hybrider PV-Batterie-Diesel Systeme
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Kostenvorteil hybrider PV-Batterie-Diesel Systeme Kostenvorteil Energieerzeugung PV-Batterie-Diesel vs. Diesel [€/kWhel] 0 – 0,01 0,01 – 0,05 0,05 – 0,10 0,10 – 0,15 0,15 – 0,20 0,20 – 0,25 0,25 – 0,30 0,30 – 0,35 0,35 – 0,40 0,40 – 0,45 0,45 – 0,50 0,50 – 0,75 0,75 – 1,00 1,00 – 1,25 1,25 – 1,50 1,50 – 2,50 Abgelegene Gebiete profitieren stark von dezentraler Versorgung Subventionierung von Diesel macht PV unwirtschaftlich In vielen Gebieten haben PV-Batterie-Diesel Systeme bereits einen klaren Kostenvorteil

13 Optimaler PV Anteil in PV-Batterie-Diesel Systemen
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Optimaler PV Anteil in PV-Batterie-Diesel Systemen Optimaler PV Anteil [%] 0 – 0,01 0,01 – 0,10 0,10 – 0,15 0,15 – 0,25 0,25 – 0,30 0,30 – 0,35 0,35 – 0,40 0,40 – 0,45 0,45 – 0,50 0,50 – 0,55 0,55 – 0,60 0,60 – 0,65 0,65 – 0,70 0,70 – 0,75 0,75 – 0,80 0,80 – 0,85 0,85 – 0,90 0,90 – 0,95 0,95 – 1 In Gebieten mit wirtschaftlichem Einsatz von Batterien sind meist auch die Abend- und Nachtstunden mit PV abdeckbar, d.h. ca. 85 % PV Anteil 100 % PV Anteil ist möglich, liegt aber durch die benötigten Batteriekapazitäten nicht im wirtschaftlichen Optimum PV Anteil von % an der Energiebilanz ist wirtschaftlich optimal

14 Amortisation von PV-Batterie-Diesel Systemen vs. Diesel
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Amortisation von PV-Batterie-Diesel Systemen vs. Diesel Amortisationszeit [Monate] 12 – 24 24 – 36 36 – 48 48 – 60 60 – 72 72 – 84 84 – 96 96 – 108 108 – 120 120 – 132 132 – 144 144 – 156 156 – 168 168 – 180 weniger als 7 Jahre In weiten Teilen Afrikas und Südamerikas sind Amortisationszeiten von nur 5 – 7 Jahren realisierbar In besonders abgelegenen Gebieten ergeben sich äußerst lukrative Amortisationen für PV- basierte Inselnetze von weniger als 4 Jahren. In vielen Regionen werden bereits attraktive Amortisationszeiten für PV-basierte Inselnetze erreicht

15 1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | 3. Geschäftsmodelle | 4. Fazit
Länderranking Vergleichende Bewertung von Ländern auf Basis statistischer Daten in Hinblick auf Marktpotential und politische sowie ökonomische Rahmenbedingungen Verwendete Kriterien und Gewichtungsfaktoren: A: Marktpotential Elektrifizierungsrate [Weltbank, IEA, UNDP] ländliche Bevölkerung ohne Zugang zu Elektrizität [berechnet] Dieselpreis [Weltbank] B: politische und ökonomische Rahmenbedingungen politische Stabilität [Weltbank] Korruptionsindex [Transparency Int.] Inflation [Weltbank] Geschäftsmöglichkeitenindex (ease of doing business index) [Weltbank] 50 % 30 % 15 % 20 % 40 % 60 %

16 Ergebnisse des Länderrankings
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Ergebnisse des Länderrankings Ausschlusskriterien: politische Instabilität, Reisewarnung des Auswärtigen Amts, Dieselpreis (≤ 0,25 USD/l) nicht berücksichtigt: Elektrifizierungsrate > 95% und < Menschen in ländlichen Gebieten ohne Elektrizität Zielländer: Rang 1 bis 89 keine Daten Top 20 von 89 19 15 14 11 12 13 7 16 18 8 20 6 1 10 9 17 5 4 3 2 Gute politische und ökonomische Rahmenbedingungen bei gleichzeitig hohem Elektrifizierungsbedarf finden sich vor allem in Süd- und Ostafrika

17 Gliederung 1 Einleitung 2 Potentialanalyse 3 Geschäftsmodelle 4 Fazit

18 Ebenen und Beteiligte von Elektrifizierungsprojekten
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Ebenen und Beteiligte von Elektrifizierungsprojekten Projektentwicklung Prämissenebene Politik für erneuerbare Energien Genehmigungen Investitionssicherheit Staat Investor, Finanzier Genehmigungen einholen Investor suchen (kann auch Betreiber, Investor oder Staat sein) umfassende Planung mit den Menschen vor Ort System-integrator Operative Ebene Energie muss zuverlässig und vorhersehbar sein Betreiber Energie Kunde Tarif Tarif muss kostendeckend und bezahlbar sein

19 Politische und Ökonomische Prämissen
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Politische und Ökonomische Prämissen Staat Investor, Finanzier Voraussetzungen Voraussetzungen muss bereit sein, Tarife für Inselnetze zu genehmigen, die oft höher sind, als im übrigen Land muss gesetzliche Rahmenbedingungen schaffen Investor muss große Risiken eingehen Finanzier muss bereit sein, ausreichend Kapital (für Investor) zur Verfügung zu stellen Häufige Probleme/Erfahrungswerte Häufige Probleme/Erfahrungswerte Gesetzlicher Rahmen fehlt Aufwändige Genehmigungsverfahren Skepsis gegenüber erneuerbaren Energien Hohe Einfuhrzölle Monopol auf Energieversorgung Finanzieller Sektor ist unterentwickelt Hohe anfängliche Investitionskosten Währungsrisiken Mangelnde Kreditverfügbarkeit Hohe Transaktionskosten Unzureichendes Vertrauen in Projektentwicklung Mangelnde Sicherheit über die Laufzeit Lokale Erwartungen an Investitionskosten und Rücklaufzeiten

20 Projektentwicklung Systemintegrator Voraussetzungen Betrieb
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Projektentwicklung Systemintegrator Voraussetzungen Betrieb muss Genehmigungen einholen muss Investor und Finanzier finden muss derzeit häufig erst Rahmenbedingungen schaffen muss auf kulturelle Bedürfnisse eingehen muss für langfristigen Betrieb planen muss lokale Beteiligte einbinden und schulen muss nachhaltige Tarifstruktur gestalten muss dafür sorgen, dass Verantwortlichkeiten klar definiert sind Häufige Probleme/Erfahrungswerte Mangelnde lokale Kenntnisse Projekt nicht an lokale Begebenheiten angepasst Mangelnde Kommunikation mit Gemeinschaft und Einbindung lokaler Player

21 Tarif muss kostendeckend und bezahlbar sein
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Operative Ebene Kassierer muss anerkannt sein muss Geld verdienen Bezahlung der Tarife Energie Betreiber z.B. Unternehmer, Kommune, Genossenschaft Kunde Haushalte, Gewerbe Tarif muss Wartung und Qualität sicherstellen muss ansprechbar sein und schnell reagieren muss Rücklagen tätigen und Gewinn machen Tarif muss kostendeckend und bezahlbar sein muss System verstehen muss bereit sein zu bezahlen muss technische Expertise haben muss Geld verdienen Techniker Installation, Service, Wartung Häufige Probleme/Erfahrungswerte Wartung und Verantwortung für Betrieb wird vernachlässigt Kontinuierliche Bedarfsanpassung nicht berücksichtigt Schlechte Zahlungsmoral der Kunden

22 Best Practice: Ansätze existierender Geschäftsmodelle
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Best Practice: Ansätze existierender Geschäftsmodelle Finanzierung Investitionskosten subventioniert und Betriebskosten über Tarife abgedeckt Tarif subventioniert, um national gleiche Strompreise zu gewährleisten Sozialfonds oder Family Offices als Investor Betreiber nationaler Energieversorger Ein-Betreibermodell – Betreiber hat viel Macht Genossenschaftsmodell – Dorfgemeinschaft muss Zugriff auf technische Expertise haben Tarife kein Prepaid – mehr Nichtbezahler; Gefahr von Schulden Prepaid ohne Zeitbegrenzung – weniger Planungssicherheit Intelligente Tarife – technisch sinnvoll, aber komplex; fördert Verständnis für System Bilder: o. Namibia, 200 kWp Solarkraftwerk; u. Ruanda, Technikertraining [© Juwi Solar GmbH] Es existieren bereits gute Ansätze für Geschäftsmodelle, aber nur wenige erfolgreiche Umsetzungen

23 Best Practice: KAÏTO-Phasenkonzept
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Best Practice: KAÏTO-Phasenkonzept Phase 1: Ladestationen (Franchise) Akkubetriebene Leihlampen und Energiekoffer Aufladen von Handys, Lampen, Akkus etc. Leuchtmittel, Ersatzteile, Installationsmaterial Phase 2: Zusätzliche PV-Anlagen zur Miete für öffentliche Einrichtungen und Kleingewerbe Wartung durch Kaïto-Personal Wenn Energiebedarf steigt: Phase 3: Vernetzung zu AC-Netz Neben PV weitere Energieerzeugung durch Pflanzenöl, Biogas, Wind Vernetzung aller installierter Stromversorger Mindestabnahme für Anschluss nötig Phase 4: Vernetzung von Dorfstromanlagen zu regionalen Energieclustern Option für die Zukunft 4-Phasenkonzept [© KAITO Energie AG, München] Einzelne Phasen bauen aufeinander auf und werden in Abhängigkeit von Energiebedarf und Engagement der Bevölkerung realisiert

24 Best Practice: INENSUS Mikroenergiewirtschaft
1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | Geschäftsmodelle | 4. Fazit Best Practice: INENSUS Mikroenergiewirtschaft Public Private Partnership (PPP) Privater Investor besitzt Erzeugungseinheiten (Kraftwerksbetreiber) Gemeinschaft besitzt ortsfeste Komponenten (Inselnetzbetreiber) Mikrofinanzinstitution ermöglicht Investitionen in gewerbliche Tätigkeiten Sechs Monate Vertragslaufzeit Regelmäßige Anpassung an Bedarf Ausreichende Planungssicherheit Zufriedenheit und guter Service durch regelmäßige Verhandlungen Verwendung von „Elektrizitätsblöcken“ Einheiten mit fester Energiemenge und bestimmter Leistung Nur für festgelegten Zeitraum verfügbar Zusätzliche Energie kann zu höheren Preisen bezogen werden Lastmanagement- und Abrechnungseinheit (LAE) Lastabwurf nach festgelegten Prioritäten Prepayment-Zähler und Haushaltsanschluss Handel mit Elektrizitätsblöcken Subventionen für Netz möglich In Zukunft keine Subventionen mehr nötig durch bewährtes Modell und gefestigtes Vertrauen. Bilder: o. Techniker; u. LAE [© INENSUS] Eigentumstrennung ermöglicht gegenseitige Qualitätskontrolle und flexible Beendigung des Geschäftsverhältnisses bei Nichteinhaltung von Verträgen

25 Gliederung 1 Einleitung 2 Potentialanalyse 3 Geschäftsmodelle 4 Fazit

26 1. Einleitung | 2. Potentialanalyse | 3. Geschäftsmodelle | 4. Fazit
Massiver Bedarf an ländlicher Elektrifizierung PV-basierte Inselnetze sind (wirtschaftlich) optimale Lösung Berücksichtigung von lokalen makroökonomischen Bedingungen für Erfolg von Geschäftsmodellen wesentlich Finanzierung stellt enorme Hürde dar, muss früh adressiert werden Viele Voraussetzungen für Implementierung müssen oft erst geschaffen werden Aufklärung über Vorteile u. Möglichkeiten erneuerbarer Energien Abbau von politischen u. wirtschaftlichen Hürden Schulung/Unterstützung lokaler Banken, Projektierer u. Unternehmen Vernetzung aller Bereiche Umsetzung und Präsentation nachhaltiger Projekte Für langfristigen Erfolg sollten sich Interessen von Nutzern, Betreibern, Finanziers und staatlichen Institutionen positiv ergänzen [© KAITO Energie AG, München] Mit erfolgreichen Pilotprojekten können Geschäftsmodelle reproduzierbar und die Elektrifizierung netzferner Regionen vorangetrieben werden

27 PV-basierte Inselnetze zur Elektrifizierung in Entwicklungsländern
[Bild: ARE] Bild Bild: Asantys Systems GmbH PV-basierte Inselnetze zur Elektrifizierung in Entwicklungsländern Danke für Ihre Aufmerksamkeit.