Der SeV Bayern förderte die FH Kufstein bei folgenden Projekten:
Marktübersicht innovativer und integrierter Photovoltaikanwendungen zur Erreichung der österreichischen Klima- und Energiestrategieziele (2020/21)
Im Zuge dieses vom SeV Bayern geförderten Praxisprojekts an der FH Kufstein untersucht eine Gruppe von Studierenden aus dem Bachelorstudiengang „Energiewirtschaft“ unter Anleitung von Deniz Aksel, MA, das Thema innovative Photovoltaikanwendungen. Im Laufe der Ausarbeitung wurde ein breiter Einblick in unterschiedliche Integrationsmöglichkeiten der PV-Technologie in bestehende Flächen gegeben. Diese reichen von der Integration auf Gebäuden, auf Gewässeroberflächen bis hin zu Agrarflächen.
Der angehängte Bericht schafft zu Beginn einen Überblick über die Photovoltaik und gibt die wesentlichen Funktionen, die Grundlagen der Technologie, verschiedener Module und Zellen und des Wechselrichters wieder. Die #mission2030 beschreibt die Notwendigkeit, den derzeitigen Stand, die Ziele und Chancen der PV in Österreich und dient als Ausgangslage für die Relevanz dieses Themas. Anschließend folgt eine Übersicht mit verschiedenen Arten der integrierten Photovoltaik, welche dann in den weiteren Kapiteln einzeln mit Vor- und Nachteilen und den jeweiligen Anwendungsmöglichkeiten beleuchtet werden. Es folgt eine detaillierte Beschreibung von gebäudeintegrierten Photovoltaikanlagen mit dem Fokus auf das hohe Potential, gefolgt von schwimmenden Photovoltaikanlagen und der Agrar-Photovoltaik.
Danach folgt ein Überblick über die Stromgestehungskosten erneuerbarer Energien und über die Einspeisevergütung und Direktvermarktung von PV-Strom. Nachfolgend werden die Länder Österreich und Schweiz anhand ihrer Förderungen und Normen und Richtlinien für Photovoltaik verglichen. Der Vergleich der beiden Länder dient dazu, den viel schnelleren Ausbau von gebäudeintegrierten PV-Lösungen in der Schweiz zu erklären. In den weiteren Kapiteln folgen Kriterien und Anschauungsbeispiele der GIPV-Anwendungen anhand ausgewählter aktueller Projekte und anhand von realisierten Praxisbeispielen.
Zur Abrundung des Themas wurde mit Fokus auf die gebäudeintegrierte PV-Technologie die österreichweite Verbreitung anhand einer Umfrage an verschiedene Unternehmen ermittelt und ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Anwendung bisher zwar sehr gering ist, aber eine klare Tendenz vorhanden ist, das GIPV-Thema zukünftig voranzutreiben unter Berücksichtigung weiterer Forschung und der aktuell noch hohen Kosten. Als Abschluss dieses Themas wird eine europaweite Übersicht von PV-Modulen anhand einer Online-Recherche der Produktdatenblätter durch die Studierenden veranschaulicht.
Die Studierendengruppe möchte sich auf diesem Wege recht herzlich beim Solarenergieförderverein Bayern e.V als Auftraggeber für die Möglichkeit bedanken, dieses spannende Thema integrierter PV-Anwendungen im Zuge des Praxisprojektes zu untersuchen und auszuarbeiten. Mit diesem Projekt wurde es der Gruppe ermöglicht, in der PV-Thematik über den Tellerrand hinaus zu blicken und bisher noch wenig untersuchte Themen im Rahmen des Studiums selbstständig zu erarbeiten. Die Ausarbeitungen als Team dienten dazu, ein Bewusstsein für das wichtige Thema zu schaffen und das hohe Potential speziell der gebäudeintegrierten Photovoltaik zum Ausdruck zu bringen. Zudem dient dieser Endbericht als wichtige Ausgangslage, das Thema der GIPV im Zuge von Forschungstätigkeiten an der FH Kufstein Tirol im Studiengang Energie- & Nachhaltigkeitsmanagement zukünftig zu untersuchen.
Konzeption einer PV-Anlage zum Vergleich gebäudeintegriert vs. ertragsoptimiert (2019/2020)
Zusammenfassung:
Photovoltaikanlagen auf Freiflächen und Gebäudedächern sind eine eingeführte und bewährte Technologie. Die Verfügbarkeit geeigneter Standorte stößt aber an ihre Grenzen. Eine wichtige Alternative sind gebäudeintegrierte PV-Anlagen, die auch die Fassadenflächen mit einbeziehen. Für die Umsetzung der Tiroler Entwicklungsziele in Bezug auf die Erzeugung mit erneuerbaren Energien sind gebäudeintegrierte PV-Anlagen unumgänglich. Sowohl die Vision Tirol 2050 als auch die österreichische Klima- und Energiestrategie bringen den Ausbau erneuerbarer Energien deutlich zum Ausdruck. Gebäudeintegrierte PV-Anlagen werden planerisch stärker an die örtlichen Gegebenheiten angepasst und erfordern daher weitaus mehr Know-How als Freiflächen- und Aufdachanlagen.
Im Zuge eines Praxisprojekts untersucht eine Gruppe von Studierenden aus dem Bachelorstudiengang „Energiewirtschaft“ unter Anleitung von Prof. (FH) Dr.-Ing. Wolfgang Woyke und Deniz Aksel, BA, das Thema „Konzeption einer PV-Anlage zum Vergleich gebäudeintegriert vs. ertragsoptimiert“. Im Laufe der Ausarbeitung soll ein Konzept entwickelt werden, wie zum einen eine erzeugungsoptimierte, zum anderen typische Effekte gebäudeintegrierter PV-Anlagen nachgebildet und verglichen werden können.
Das Projekt wurde durch wöchentliche Meetings der Studierenden aus dem 3. Semester ausgearbeitet. Im ersten Teil der Arbeit zeigen die Ergebnisse einer Recherche von Internet-Datenbanken und Fachliteratur eine allgemeine Übersicht über den Stand der Technik und den aktuellen Markt von aufgeständerten und insbesondere von gebäudeintegrierten PV-Anlagen. Dabei wird spezifisch auf die Multifunktionalität und Einflussfaktoren der BIPV eingegangen. Zudem werden die Wirtschaftlichkeit und unterschiedliche Befestigungssysteme der BIPV näher betrachtet. Den zweiten Teil der Arbeit runden eine Konzeptentwicklung für eine Testanlage und mehrere Simulationsberechnungen ab.
Am Beispiel der FH Kufstein Tirol wird ein Konzept für eine Testanlage der Form eines Kubus entwickelt und relevante Flächen zur möglichen Installation auf dem Gebäudedach der FH untersucht. Mit der Idee einer solchen Testanlage könnten die Ertragsstärken von PV-Modulen und die Einflussfaktoren aus der Umgebung erprobt werden, die an Gebäudefassaden und auf Flachdächern installiert sind. Das Konzept sieht vor, dass die Mantelflächen des Kubus mit PV-Modulen bestückt werden. Es werden alle vier Seiten der Anlage für die jeweilige Himmelsrichtung in Betracht gezogen, um gebäudeintegrierte PV-Anlagen zu simulieren. Zum Vergleich dient eine Simulation einer optimal ausgerichteten und aufgeständerte Aufdachanlage auf der oberen Fläche des Kubus.
Mehrere Simulationsberechnungen anhand des Simulationsprogrammes „PV-Sol online“ zeigen am Standort der FH Kufstein Tirol die Erträge einer ideal ausgerichteten PV-Aufdachanlage und von gebäudeintegrierten Anlagen in die vier Himmelsrichtungen. Diese fallen zwar bei BIPV etwas geringer aus, aber die BIPV weist zudem einen hohen Imagefaktor und eine architektonisch ästhetische Wirkung auf. Anhand des Praxisprojekts wurde das Nischenthema der gebäudeintegrierten Photovoltaik untersucht und diente dazu, ein Bewusstsein für das wichtige Thema zu schaffen und soll das hohe Potential der BIPV zum Ausdruck bringen.
E-Berg – Ladestationen für den Bergtourismus (2017/2018)
Elektromobilität ist eine der Grundelemente einer klimafreundlichen Zukunft. Dabei gilt es auch, die Infrastruktur für das Laden von Elektrofahrzeugen zu entwickeln. Viele energiewirtschaftliche Fragestellungen sind dabei noch offen.
Mit Unterstützung des Solarenergieförderverein Bayern und der Tiroler Wasserkraft AG untersuchte unter Anleitung von Prof. Wolfgang Woyke eine Gruppe von Studierenden des Bachelorstudiengangs „Europäische Energiewirtschaft“ die Situation für die Talstationen von Bergbahnen.
Eine Reihe von Gründen spricht dafür, dass gerade diese ein hohes Potenzial aufweisen. Talstationen sind in der Regel mit einem Netzanschluss erheblicher Leistung ausgerüstet, die Nutzer von Bergbahnen haben einen längeren Anfahrtsweg und die Nutzer von Bergbahnen parken ihre Fahrzeuge über mehrere Stunden hinweg. Die Fahrer von Elektrofahrzeugen haben also einen Bedarf zur Ladung der Fahrzeuge und es ist auch die Zeit vorhanden, die Fahrzeuge aufzuladen.
Eine Recherche der damaligen Situation im Tiroler Unterland anhand mehrerer Internet-Datenbanken zeigte, dass erst an drei Bergbahnen Ladestationen errichtet und registriert waren. Segmentiert man die Nutzer von Elektrofahrzeugen in verschiedene Kundengruppen, so bestätigen sich die Argumente für einen Bedarf von Ladesäulen speziell an Talstationen von Bergbahnen. Es lassen sich daraus auch Hinweise für einen moderaten Leistungsbedarf und einen Energiebedarf im Bereich von bis zu 22 kWh als Basis für eine Abschätzung der Wirtschaftlichkeit ableiten. Die Untersuchung der Wirtschaftlichkeit aus Sicht des Betreibers von Ladesäulen zeigt, dass sowohl Preismodelle basierend auf erhöhten Parkgebühren als auch Preismodelle basierend auf Gebühren für die bezogenen Strommengen kostendeckend sind.
Insbesondere die Abschätzung der Wirtschaftlichkeit geht davon aus, dass Elektromobilität einen erkennbaren Marktanteil erringt. Für die Talstationen von Bergbahnen bedeutet dies konkret, dass die vier von einer Ladesäule bedienbaren Parkplätze auch regelmäßig bestimmungsgemäß genutzt werden (Aus dem Abschlussbericht der studentischen Fallstudiengruppe zum Projekt).
Analyse ausgewählter Standorte von „Solarschulen“ (2016)
Der SeV Bayern hat Studierenden der FH Kufstein Tirol die Möglichkeit gegeben, eine „Integrative Fallstudie“ auszuarbeiten.
Am 17.03.2016 fand in der Fachhochschule Kufstein das Kick-Off-Meeting mit Herr Fabian Flade und Herrn Prof. Dr. Gerd Becker, den Studierenden der Fallstudie „Solar-Schulen“ und Herrn Prof. (FH) Dr. Georg Konrad statt.
Die Studenten wurden hierbei mit der Aufgabenstellung vertraut gemacht und die ausgewählten Schulen im Detail vorgestellt.
Die Teilnehmerschulen sollten vor Ort besucht und die PV-Anlage analysiert werden. Besonderer Augenschein sollte auf mögliche Beschädigungen sowie altersbedingte Verschleißerscheinungen geworfen werden. Außerdem sollte die PV-Anlage fotografiert und besondere Vorfälle dokumentiert werden. Das weitere Ziel war die Betrachtung des Eigenstromverbrauchs der jeweiligen Schule und mit welchen Erweiterungen der PV-Anlage eine Erhöhung der Stromautonomie am Standort erreicht werden kann. Dabei spielt nicht das wirtschaftliche, sondern das technische Potential die entscheidende Rolle.
Smart PV – Technische Ausführung und Gebäudeenergiebilanz von Beispielobjekten gebäudeintegrierter Solartechnik in Österreich aus den Architekturwettbewerben des Solarenergieförderverein Bayern (2015)
Der Solarenergieförderverein Bayern lobt regelmäßig den Wettbewerb „Architekturpreis Gebäudeintegrierte Solartechnik“ aus. Hierbei werden Einreichungen ausgezeichnet, die eine herausragende Leistung im Bereich der Planung und Umsetzung von regenerativen Konzepten verwirklichen.
In der Fallstudie der FH Kufstein werden Projekte aus dem 2014er Wettbewerb aus Österreich näher beleuchtet.
Energiewirtschaftliche Studie zur Modellspezifikation Pumpspeicherwerk Einöden (2014)
Die Kommunikation spielt in der Energiewirtschaft eine zunehmend wichtige Rolle, da die Öffentlichkeit energiewirtschaftlichen Projekten interessiert und kritisch gegenübersteht. Neben einer sachgerechten Information zu Projektdaten geht es aber auch um das Verständnis komplexer Zusammenhänge. Animationen und Surface-Tische sind ein geeignetes Mittel, um das Informationsbedürfnis der Öffentlichkeit aber auch die Interessen der Industrie transparent darzustellen.
Im Rahmen der Fallstudie „Energiewirtschaftliche Studie zur Modellspezifikation Pumpspeicherkraftwerk Einöden – der Einfluss von Speichern auf die Energieversorgung im Zuge der Energiewende“ wird eine Modell zur Animation von Funktion und Wirkung eines Pumpspeicherkraftwerks konzipiert, ausgelegt und dokumentiert. Es werden Argumentationslinien zur Nutzung des Pumpspeicherwerks in der elektrischen Energiewirtschaft formuliert und Bilder zur Visualisierung vorgeschlagen. Zielsystem ist die Animation auf einem Surface-Tisch. Es werden geeignete energiewirtschaftliche Rahmendaten recherchiert, und eine Dokumentation angefertigt, damit die Animation programmiert werden kann.
Zielsetzung dieses Projekts ist es, die Diskussion zur Akzeptanz des Projekts Pumpspeicherwerk Einöden zu unterstützen. Es handelt sich dabei um ein Pumpspeicherkraftwerk, das in die obere Spannungsebene einer Regionalversorgung eingebunden werden soll. In der regionalen Perspektive, die hier betrachtet werden soll, geht es um die Sicherheit der Technik, den regionalen Nutzen und die wirtschaftliche Perspektive des Projekts.
Nutzung der PV-Anlage Solardach Messe München nach Ablauf der Förderdauer (2013)
Die Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) auf den Hallen der Messe München wurde am 19. November 1997 in Betrieb genommen. Es war vertraglich vereinbart, dass der damalige Eigentümer die Anlage nach 20 Jahren zurückbaut oder die Messe München die Anlage zum Buchwert übernimmt. Damit ergab sich für diesen Zeitpunkt eine Reihe von Handlungsoptionen, die im Rahmen dieser Arbeit betriebs- und energiewirtschaftlich einander gegenübergestellt werden.
Sehr naheliegend ist die Option, dass die Erzeugung der PV-Anlage nach Ablauf der EEG-Förderdauer direkt in das Verbrauchsnetz der Messe München einspeist. Die Daten des Jahres 2011 zeigen, dass dies ohne weitere Maßnahmen möglich ist. Diese Option, hier Szenario 1, erzielt die höchste Rendite, da sie den Zukauf von Energie seitens der Messe München ersetzt.
Eine alternative Option ist es, die Erzeugung weiterhin ins Netz einzuspeisen. Dies erfordert nach Ablauf des EEG einen Kunden, der die Energie erwirbt. Für diese Direktvermarktung, Szenario 2, werden drei Typen von Kunden untersucht, der Netzbetreiber (Szenario 2A), die Energiehandelsbörse (Szenario 2B) und Kunden in unmittelbarer örtlicher Nähe (Szenario 2C). Unter Abschätzung der Interessenlage dieser Kundengruppen ergibt sich ein deutlich gestuftes Bild der zu erwartenden Erlöse.
Die dritte Option verwirft die Photovoltaikanlage nach Ablauf der EEG- Förderung und ersetzt sie durch eine Anlage nach Stand der Technik. In Szenario 4, Ertüchtigung, wird im Wesentlichen nur der von der Ressourcenlage her günstige Standort weiter genutzt. Die dafür erforderlichen Investitionen lassen dies aber nicht geraten erscheinen.
Als Basisszenario dient das vierte Szenario, nämlich der Rückbau. Es nutzt weder die Anlage noch den dreijährigen Zeitraum einer sehr hohen EEG-Vergütung und ist daher wirtschaftlich sehr schlecht gestellt.
Ein Vergleich der Szenarios anhand der Barwertmethode belegt, dass das erste Szenario, die Nutzung der Erzeugung durch die Messe München deutlich die höchste Wertschöpfung bietet.