Presentatie van Wim Sinke, van ECN, over zonne-energiesystemen op MJA workshop over duurzame energietechnieken in de utiliteitsbouw.

1. www.ecn.nl
Zonne-energie van niche naar impact
Kansen en uitdagingen van grootschalige zonnestroom
Wim Sinke
ECN Solar Energy, TKI Solar Energy &
European Photovoltaic Technology Platform
MJA Workshop Duurzame Energie
Utrecht
20 mei 2014

2. over impact gesproken:
http://www.sma.de/en/company
/pv-electricity-produced-in-
germany.html

3. Inhoud
• Bouwstenen en ingrediënten
– veel keus en meer onderweg
• Hoge ambities; kansen en uitdagingen
– van niche naar impact: wat betekent dat en wat is ervoor nodig?
– drievoudige integratie
• En dit is nog maar het begin…
– de toekomst in vogelvlucht
3

4. Inhoud
• Bouwstenen en ingrediënten
– veel keus en meer onderweg
• Hoge ambities; kansen en uitdagingen
– van niche naar impact: wat betekent dat en wat is ervoor nodig?
– drievoudige integratie
– kansen voor de industrie
• En dit is nog maar het begin…
– de toekomst in vogelvlucht
4

5. First SolarHyET SolarManz Solar
Zonnecellen en -panelen
Commercieel
5
Wafer-silicium (marktaandeel 90%)
- monokristallijn
- multikristallijn + quasi mono
Paneelrendementen 14  22%
Concentrator (marktaandeel <1%)
- gestapelde “III-V” cellen
- wafer-silicium
Paneelrendementen 25  33%
Abengoa/ConcentrixFhG-ISE
Dunne films (marktaandeel 10%)
- cadmiumtelluride (CdTe)
- koper-indium/gallium-diselenide/sulfide (CIGS)
- silicium
Paneelrendementen 7  14%
Texelenergie

6. Nieuwe ontwikkelingen
Laboratorium en proefproductie
• super-hoog-rendement concepten
(nanotechnologie aan de km2)
• super-lage-kosten concepten
& technologieën voor nieuwe toepassingen
6
Voorbeeld:
“cutting” & “pasting” van licht (UvA)
Voorbeeld:
organische zonnecel
(Solliance)

8. Modulerendementen
wat verwachten we voor de komende jaren?
8
0
5
10
15
20
25
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
2016
2018
2020
Rendement(%)
Jaar
Wafer silicium - high
end mono
Wafer silicium -
mainstream mono
Wafer silicium -
mainstream multi
Dunne-film CIGS
Dunne-film CdTe
Dunne-film aSi/µcSi
Dunne-film aSi
Bron: Mariska de Wild-Scholten
(SmartGreenScans) en eigen schattingen
silicium
dunne films

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
9

10. Inhoud
• Bouwstenen en ingrediënten
– veel keus en meer onderweg
• Hoge ambities; kansen en uitdagingen
– van niche naar impact: wat betekent dat en wat is ervoor nodig?
– drievoudige integratie
• En dit is nog maar het begin…
– de toekomst in vogelvlucht
10

11. Zonnestroom mondiaal
Cumulatief geïnstalleerd vermogen
11

12. Zonnestroom in Nederland
Cumulatief geïnstalleerd vermogen
12
2013:
700 MWp?
(0.5% van
totaal
elektriciteits-
gebruik)

13. Zonnestroom in Nederland
Waar gaan we naartoe?
13

14. Zonnestroom in Nederland
Waar gaan we naartoe?
14
Nationaal Actieplan: 4 GWp in 2020
 2,5-3% van NL e-gebruik
Op dit moment: Italië 8%, Duitsland 6%,
EU 3%, wereld 1%, Nederland 0,5%
Energieakkoord: 1 miljoen zonnedaken
TKI ambitie: 4-8 GWp in 2020 (20 GWp in 2030)
 5-6% e-gebruik (10-12% in 2030)
Plaatsingspotentieel NL: >100 GWp (>80 TWh)

15. Bijdrage zonnestroom op lange
termijn (scenario’s Duitsland)
15
15-30% PV
Bron:
Fraunhofer ISE
(2013)

16. Zonnestroom mondiaal
Impact op lange termijn – IEA scenario “Testing the limits”
= 40.000 km2 moduleoppervlak @ 30% rendement

17. Zonne-energie mondiaal
Impact op lange termijn – Shell Lens Scenario “Oceans”

18. Impact met zonnestroom
Wat zijn de uitdagingen?
• Concurrerende prijzen (0,5 -1 €/Wp turn-key systeemprijzen met
duurzame marges)
• Volume met behoud van maatschappelijk draagvlak:
“volume door verleiding” (>20 GWp in NL)
• Integratie in elektriciteitsnet, economie, omgeving en
maatschappij
• Integrale kwaliteitsborging
• Van hernieuwbaar naar volledig duurzaam

19. Leercurve zonnepanelen
Effecten van volume en innovatie
19Fraunhofer ISE (2013)

20. 20Fraunhofer ISE (2013)
2020
Leercurve zonnepanelen
De markt is zijn tijd vooruit

21. Ontwikkeling systeemprijzen
(Duitsland)
21

22. Concurrentiepositie zonnestroom
Kleine en grote systemen (instraling 1000-1200 kWh/m2/jaar)
22

23. Grid parity zonnestroom
Huishoudens NL (verbruik  3500 kWh/jaar)
23

24. Grid parity zonnestroom
Klein commercieel NL (verbruik  50.000 kWh/jaar)
24

25. Inhoud
• Bouwstenen en ingrediënten
– veel keus en meer onderweg
• Hoge ambities; kansen en uitdagingen
– van niche naar impact: wat betekent dat en wat is ervoor nodig?
– drievoudige integratie
• En dit is nog maar het begin…
– de toekomst in vogelvlucht
25

26. Netintegratie
(+ economische integratie)
Duitsland verkent (en verschuift) de grenzen
26
M. Lippert,
SAFT
Bron:
Fraunhofer ISE
(2013)

27. Integratie in de omgeving
Esthetiek: alleen technologie
2727

28. Integratie in de omgeving
Esthetiek: technologie ontmoet ontwerp
2828
RidderSolar

29. Integratie in de omgeving
Draagvlak is geen vanzelfsprekendheid
Not in my backyard / Not on my roof / Not in my nature
29

30. Maatschappelijke integratie
Draagvlak is geen vanzelfsprekendheid
3030
Oh my God, please help our country and send us
a terrific and destructive hailstorm!
Bron:
Michael
Marčák

31. Kwaliteit op alle niveaus
Voorwaarde voor grootschaligheid
• Alle niveaus en aspecten:
componenten, systemen, install
ateurs, productieprocessen, etc.
• Behoefte aan
informatie, coördinatie en
communicatie
(certificaten, labels, garanties, e
tc.)
• Hoge prioriteit in onderzoek en
bedrijven
31

32. Duurzaamheid: materialen
Nog geen consensus
3232

33. De toekomst in vogelvlucht
(afgeronde getallen)
33
Nu 2020 Langetermijn
potentieel
Paneelrendement (%)
722 1025 2050
Turn-key systeemprijs
(€/Wp) 13 0.82 <0.51
Opwekkosten NL
(LCoE, €/kWh) 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

34. De toekomst in vogelvlucht
(afgeronde getallen)
34
Nu 2020 Langetermijn
potentieel
Paneelrendement (%) 520 / 2530
(Si: 1220)
1025 / 3035
(Si: 1624)
2040+
(Si: 2030+)
Turn-key systeemprijs
(€/Wp) 1.25 0.83 0.61.5
Opwekkosten NL
(LCoE, €/kWh) 0.060.50 0.040.30 0.030.15
Energieterugverdientijd NL (jr) 0.52 0.251 0.250.5
Opgesteld vermogen wereld (TWp) 0.1 0.51 10-50
x 23
x ½⅓
x 100+

35. Meer weten?
www.tkisolarenergy.nl
en heel veel meer
35

36. 36
Stad van de Zon, Gemeente Heerhugowaard, NL (foto KuiperCompagnons)