Photovoltaik – neue Strategien
Dezentrale Stromerzeugung und Speicherung – Aktuelle Entwicklungen
29. April 2014
Referent: Martin Reiner
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Phase 1: Solare Pioniere
Quelle: Wattner AG / EuPD Research
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PV Anlage aus dem 1000 Dächer Programm
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Ertragreichste PV Anlage aus dem 1000 Dächer Programm
Quelle: Rindelhardt / SAENA
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Ertragreichste Anlagen pro Modultyp
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Quelle: Gerhard Mester
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Seit 2012 ist Solarstrom billiger als Haushaltsstrom
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Eigenverbrauchsquote? Autarkiegrad?
Eigenverbrauchsquote = Eigenverbrauch / PV-Erzeugung Autarkiegrad = Eigenverbrauch / Verbrauch
Quelle: SMA
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014 Eigenverbrauchsquote in einem Supermarkt
Eigenverbrauchsquote größer 90% bei einer Anlage mit 50 kWp
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Eigenverbrauchsquote in Haushalten
typische Werte liegen bei 10 – 30% Eigenverbrauchsquote
Quelle: Quaschning
kWp
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014 Smart demand in Haushalten?
Quelle: ISE
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Technische Optionen
DC-DC Anbindung
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014 Technische Optionen
DC-AC / AC-DC Anbindung
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Stromspeicher - Bleisysteme
Energiespeicherung durch
Umladevorgänge an den Elektroden Technisch ausgereift
Wirkungsgrad typisch 70-80%
Entladungstiefe ca. 50%
Zyklenfestigkeit ca. 1000- 3000 Bauform offen mit wässirgem Elektrolyt (Achtung Knallgas- Entwicklung),
oder verschlossen als Gel oder
Glasfaser-Vlies (AGM)
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014 Stromspeicher - Lithiumsysteme
Wanderung von Li-Ionen durch einen nichtwässrigen Elektrolyten und
reversible Einlagerung im Wirtsgitter.
Bei Wassereinbruch hohe Reaktivität!
Hohe Vielfalt beim Elektrodenmaterial:
Graphit, Aluminium, Eisenphosphat,Titan
mit z.T. sehr unterschiedlichen Eigenschaften
Wirkungsgrad typisch 90% bis 97%
Entladungstiefe zwischen 70% bis 100%
Zyklenfestigkeit 5.000 bis 7.000 Zyklen
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Stromspeicher - Redox Flow
Leistungs- und Energieteil
„getrennt“. Speicherinhalt durch Vergrößerung der Tanks erweiterbar.
Mechanische Komponenten (Pumpen)
Derzeit auf Vanadium Basis, daher kein Preisvorteil.
Nur wenige Anbieter
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014 Stromspeicher - Schwungrad
Über supraleitende
Magnetlager gelagert und Rotor im Vakuum, daher nahezu reibungsfrei.
Derzeit in der Entwicklung (als Tagesspeicher z.B. für Solarstromanwendungen) Prinzipiell sehr hohe
Zyklenzahl denkbar.
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Bleiakku Transport
- Kein Gefahrgut. (Sicherung gegen Umfallen, Verrutschen und Kurzschluss sowie Austreten von Säure)
- Kann von Installateuren selbst transportiert werden
Bleiakku Explosionsgefahr
- Bei Überladung Elektrolyse von Wasser Knallgas - Wasserstoffkonzentration muss kleiner 4% sein
- Berechnung des Mindestluftvolumenstroms nach DIN EN 50272-2
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Lithium-Ionen-Akku
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Lithium-Ionen-Akku Transport
- Lithium-Ionen-Akkus / Lithiumbatterien sind als Gefahrgut kassifiziert und kennzeichnungspflichtig
Sondervorschrift 188 das ADR:
• Freigrenzregelung: Transportgewicht <333kg und/oder Transportvolumen <450 Liter
• UN-T Zertifikat
• Gefahrgutverpackung
- Falls Freigrenze nicht zutrifft Transport nur mit Gefahrguttransportschein
http://www.zvei.org/Verband/Fachverbaende/Batterien/Seiten/Merkblaetter.aspx
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Preise für Batteriesysteme (Marktübersicht Solarstromspeicher)
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Erhöhung des Eigenverbrauchs durch Speicher Finanzieller Vorteil derzeit ca. 10 ct/kWh Blei-Akkumulatoren:
30% Verlust im Speichersystem
30% von 1 kWh EEG-Vergütung
(ca. 12-14 ct/kWh) = ca. 4 ct/kWh
Speicherkosten von Blei-Akkus: 62 ct/kWh
(10 Jahre, 1000 €/kWh, 4% Zins, 2.000 Zyklen)
idR nicht wirtschaftlich
Quelle: SMA
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014 Erhöhung des Eigenverbrauchs durch Speicher
Finanzieller Vorteil derzeit ca. 10 ct/kWh
Lithium-Ionen-Akkumulatoren:
10% Verlust im Speichersystem
10% von 1 kWh EEG-Vergütung
(ca. 12-14 ct/kWh) = 1,2-1,4 ct/kWh
Speicherkosten von Li-Ionen-Akkus: 67 ct/kWh
(15 Jahre, 2000 €/kWh, 4% Zins, 4.000 Zyklen)
Kosten senken, (Zyklen-)Lebensdauer erhöhen
und Sekundärnutzen finden!
Quelle: photovoltaik.eu, IWESPhotovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014
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Simulationsparameter
Energiebedarf für Vier-Personen-Haushalt in Sachsen
• Elektrische: 4000 kWh/a (Nach VDI 4655 7000 kWh/a)
• Heizwärme: 8250 kWh/a (Entspricht 75 kWh/(m²*a) bei 110 m²)
• Warmwasser: 2000 kWh (Entspricht 4 Personen nach VDI 4655)
Weitere mögliche Parameter:
• Wärmespeicherdämmung
• Temperaturniveau für Warmwasser/Heizung
• Wirkungsgrade für Primärheizsystem/PV-Heizung
• …
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014 Erzeugtes Lastprofil nach VDI 4655
Visualisierung Lastprofil
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Technische Analyse – Steigerung der Eigenverbrauchsquote
Eigenverbrauchsquoten ohne Speicher
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Technische Analyse – Steigerung der Eigenverbrauchsquote
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Technische Analyse – Steigerung der Eigenverbrauchsquote
Eigenverbrauchsquoten mit Batterie-, Warmwasser- und Heizwärmespeicher
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014 Gestehungskosten sind nicht EEG Vergütungskosten!
pessimistisch standard optimistisch
Jährl. Betriebskosten: 20€/kWp 15€/kWp 10€/kWp Spez. Ertrag: 850kWh/kWp 950kWh/kWp 1050kWh/kWp
Zinssatz: 4% 3% 2%
Abschreibungszeitraum 20 Jahre 25 Jahre 30 Jahre
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Gestehungskosten von Solarstrom – drei Szenarien
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014 Kosten abzgl. des Substitutionswertes für Eigenverbrauch
Annahme: substituierter Netzstrombezug hat einen Wert von 23ct/kWh
Reduzierte Kosten für den „Reststrom“
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Veränderung des Aufstellwinkels
Monatliche Verteilung PV-Energie bei variablem Aufstellwinkel
PV-Anlage auf maximale
Eigenverbrauchsquote optimieren
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Förderung dezentrale Stromspeicherung und –Erzeugung (INES) Speicher - Teil A (Standard)
EEG PV Anlage: existiert oder wird neu gebaut
Drosselung der Einspeiseleistung auf max. 40% der PV Nennleistung (Summe der STC Leistung der Solarmodule) für mind. 3 Jahre
Achtung bei wenig Verbrauch!
15 Minuten Datenmonitoring.
Lieferung der Datensätze auf CD an SAB nach 1 und 3 Jahren
50% auf Speicher + (Leistungs-)Elektronik (ohne Installation)
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Förderung dezentrale Stromspeicherung und –erzeugung (INES) 15 Minuten Monitoring (kWh pro 15 Minuten)
Anlagendaten
…
Datum / Zeit PV Netzbezug Einspeisung Speicher ein Speicher aus
Last 1 Last 2 sonstige Erz.01.01.2014 12:00 0,567 0,679 0,000 0,000 0,056
0,000 0,000 0,00001.01.2014 12:15 0,986 1,005 0,000 0,000 0,000
0,000 0,000 0,00001.01.2014 12:30 1,456 0,233 0,000 0,000 0,000
0,000 0,000 0,00001.01.2014 12:45 1,207 0,000 0,000 0,345 0,000
0,000 0,000 0,00001.01.2014 13:00 1,111 0,000 0,000 0,567 0,000
0,000 0,521 0,00001.01.2014 13:15 1,456 0,000 0,000 0,888 0,000
0,000 0,467 0,00001.01.2014 13:30 1,789 0,000 0,000 0,234 0,000
0,000 0,000 0,00001.01.2014 13:45 1,884 0,000 0,234 0,109 0,000
0,000 0,000 0,00001.01.2014 14:00 1,945 0,045 0,000 0,000 1,001
0,000 0,000 0,00001.01.2014 14:15 …
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Förderung dezentrale Stromspeicherung und –Erzeugung (INES) Speicher - Teil A (Boni)
Zusätzliches(!) Live Monitoring
Mind. 5 Minuten Auflösung, URL + Passwort wird veröffentlicht
+10%
Steuerbare Lasten
Mind. 10% des Gesamtstrombedarfs, intelligente Steuerung, Kurzkonzept
+10%
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Innovationsbonus 1: Steuerbare Lasten
Notwendig ist die Einreichung eines „Konzeptes“
1. Nachweis des Stromverbrauchs
(z.B. Mittelwert aus den Abrechnungsunterlagen der letzten 3 Jahre) 2. Berechnung der steuerbaren Lasten
z.B. Leistungsaufnahme x Laufzeit oder Fahrstrecken E-Auto oder Warmwasserbedarf x solare Deckungsrate (plausibel muss es sein) 3. Beschreibung der Technik und der Steuerung
keine Zeitschaltuhren, keine manuelles An- und Ausschalten,
keine „geplanten zukünftigen“ Verbraucher. Alle Verbraucher müssen bei Abrechnung vorhanden und im Datenmonitoring erfasst sein.
ALLE steuerbaren Lasten sind über das Datenmonitoring (15 min, ggf. live) zu erfassen.
+10%
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Welche Unterlagen braucht die SAB?
http://www.sab.sachsen.de/de/p_immobilien/detailfp_ib_54529.jsp (oder Suchfunktion: „Stromspeicher“)
EuK_Antrag (61328)
Datenschutz_ EFRE_ELER_ESF (60451)
Datenübermittlung_ Einwilligungserklärung (64009) Personalausweiskopie (Vorder- und Rückseite)
Antrag_Erklärung_ kein Unternehmen in Schwierigkeiten i.S.
Gruppenfreistellungsverordnung und der De-minimis-Verordnung (61394) De-minimis_Antrag_Erklärung (60381)
KMU-Bewertung (60314) + Anlage 1 + Anlage 2
Wirtschaftlichkeitsprüfung_freihänd. Vergabe (64029-1)
Angebot(e) mit klarer Gliederung der Kosten (förderfähig, nicht förderfähig)
Kontakt SAB: 0351-4910-5648 (Anträge)
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Wirtschaftlichkeitsberechnung – Muster für neue PV Anlage
Leistung der Photovoltaikanlage 5,0 kWp
Jährlicher Solarstromertrag 4500 kWh Prognosewerte
Spezifischer Ertrag 900,0 kWh/kWp
Jährliche Degradation (Ertragsrückgang) 0,5% Standardwert 0,5%
Jährlicher Stromverbrauch am Standort 6000 kWh Dient nur zur Plausibilitätsprüfung
Eigenverbrauchsquote mit Stromspeicher 70% in Bezug auf den Solarstromertrag
dies entspricht 3150 kWh
Verluste im Stromspeicher 10% Bezogen auf die gesamte Solarstromerzeugung (Richtwert: Li-Ionen=5%, Blei=10%)
Nicht nutzbare Strommengen 0 kWh Verluste z.B. wegen der 40% Kappung
(Überschuss-)Stromeinspeisung nach EEG 900 kWh Strombezugspreis netto (aktuell) 0,2400 €/kWh
Strompreissteigerung pro Jahr 4%
EEG Vergütung 0,1341 €/kWh Beispiel für Anlage <10kWp bei Inbetreibnahme im März 2014
Nennkapazität Stromspeicher 6,0 kWh Nutzbare Kapazität (Angabe dient nur der Plausibilitätsprüfung)
Lebensdauer der Batteriezellen 10 Jahre Richtwert für Blei 5-10 Jahre, für Li-Ionen 10-20 Jahre, andere Angaben begründen
Kosten für Ersatz der Batteriezellen 3000 € Richtwert: ca. 30-50% der Investkosten für Batteriespeicher gemäß Antrag
Investitionskosten inkl. PV gemäß Antrag 15000 € Alle anfallenden (Netto-)Kosten, also Speicher und PV Anlage inkl. Installation
Davon beantragte Förderung 5000 €
Investitionskosten abzgl. Förderung 10000 €
Zinssatz für Kapitalkosten 2,0% Standardwert 2,0%
Jährliche Betriebskosten 0,5% Standardwert 0,5% der Investitionskosten
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014 Wirtschaftlichkeitsberechnung – Muster für neue PV Anlagen
Einsparung EEG
Betriebsjahr Kapitalkosten Betriebskosten Strombezug Vergütung Bilanz
0 -10000
1 -611,57 € -75,00 € 756,00 € 120,69 € 190,12 € 690,122819 2 -611,57 € -75,00 € 782,31 € 120,09 € 215,83 € 715,828169 3 -611,57 € -75,00 € 809,53 € 119,49 € 242,45 € 742,452082 4 -611,57 € -75,00 € 837,70 € 118,89 € 270,03 € 770,026405 5 -611,57 € -75,00 € 866,86 € 118,29 € 298,58 € 798,584092 6 -611,57 € -75,00 € 897,02 € 117,70 € 328,16 € 828,159246 7 -611,57 € -75,00 € 928,24 € 117,11 € 358,79 € 858,787155 8 -611,57 € -75,00 € 960,54 € 116,53 € 390,50 € 890,504338 9 -611,57 € -75,00 € 993,97 € 115,95 € 423,35 € 923,348586 10 -611,57 € -3.075,00 € 1.028,56 € 115,37 € -2.542,64 € -2042,641 11 -611,57 € -75,00 € 1.064,35 € 114,79 € 492,58 € 992,576054 12 -611,57 € -75,00 € 1.101,39 € 114,22 € 529,04 € 1029,04162 13 -611,57 € -75,00 € 1.139,72 € 113,64 € 566,80 € 1066,79902 14 -611,57 € -75,00 € 1.179,38 € 113,08 € 605,89 € 1105,89312 15 -611,57 € -75,00 € 1.220,43 € 112,51 € 646,37 € 1146,3703 16 -611,57 € -75,00 € 1.262,90 € 111,95 € 688,28 € 1188,2786 17 -611,57 € -75,00 € 1.306,85 € 111,39 € 731,67 € 1231,66769 18 -611,57 € -75,00 € 1.352,32 € 110,83 € 776,59 € 1276,589 19 -611,57 € -75,00 € 1.399,39 € 110,28 € 823,10 € 1323,09573 20 -611,57 € -75,00 € 1.448,08 € 109,73 € 871,24 € 1371,24296
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014
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Wirtschaftlichkeitsberechnung – Muster für bestehende PV Anlagen
Leistung der Photovoltaikanlage 5,0 kWp
Jährlicher Solarstromertrag 4500 kWh Prognosewerte oder bisherige Betriebsergebnisse
Spezifischer Ertrag 900 kWh/kWp
Jährliche Degradation (Ertragsrückgang) 0,5% Standardwert 0,5%
Jährlicher Stromverbrauch am Standort 6000 kWh Angabe dient nur der Plausibilitätsprüfung
Eigenverbrauchsquote ohne Stromspeicher 30% bisheriger Eigenverbrauch in Bezug auf den Solarstromertrag
Eigenverbrauchsquote mit Stromspeicher 70% geplanter Eigenverbrauch mit Speicher in Bezug auf den Solarstromertrag
dies entspricht 3150 kWh
Verluste im Stromspeicher 10% Bezogen auf die gesamte Solarstromerzeugung (Richtwert: Li-Ionen=5%, Blei=10%)
Nicht nutzbare Strommengen 0 kWh Nicht nutzbare und nicht einspeisbare Verluste z.B. wegen der 40% Kappung
(Überschuss-)Stromeinspeisung nach EEG 900 kWh Strombezugspreis netto (aktuell) 0,2400 €/kWh
Strompreissteigerung pro Jahr 4%
EEG Vergütung 0,2874 €/kWh Beispiel
EEG Vergütung für Eigenverbrauch alt 0,1236 €/kWh ohne Speicher, Durchschnitt (nur für PV Anlagen mit Inbetriebnahme zwischen 1.1.2010 und 31.3.2012) *
EEG Vergütung für Eigenverbrauch neu 0,1484 €/kWh mit Speicher, Durchschnitt (nur für PV Anlagen mit Inbetriebnahme zwischen 1.1.2010 und 31.3.2012) *
Inbetriebnahmejahr der PV Anlage 2011
Nennkapazität Stromspeicher 6,0 kWh Nutzbare Kapazität (Angabe dient nur der Plausibilitätsprüfung)
Lebensdauer der Batteriezellen 20 Jahre Richtwert für Blei 5-10 Jahre, für Li-Ionen 10-20 Jahre, andere Angaben begründen
Kosten für Ersatz der Batteriezellen 3000 € Richtwert: ca. 25-50% der Investkosten für Batteriespeicher gemäß Antrag
Investitionskosten gemäß Antrag 10000 € Gesamtkosten (netto) für das Vorhaben gem. Antrag, ohne PV Anlage
Davon Förderung 5000 €
Investitionskosten abzgl. Förderung 5000 €
Zinssatz für Kapitalkosten 2,0% Standardwert 2,0%
Jährliche Betriebskosten 0,5% Standardwert 0,5% der Investitionskosten
*) wenn die Eigenverbrauchsquote mit Speicher 30% überschreitet, dann ändert sich die EV-Vergütung für Anlagen, die zwischen dem 1.7.2010 und dem 31.3.2012 installiert wurden
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014 Wirtschaftlichkeitsberechnung - Muster für bestehende PV Anlagen
Betriebsjahr Kapitalkosten Betriebskosten zus. Einsparung Vergütung Verlust bish. EEG
Speicher Speicher Speicher Strombezug Eigenverbrauch Vergütung Bilanz
0 -5000
1 -305,78 € -50,00 € 432,00 € 514,21 € -813,51 € -223,09 € 26,9124094 2015 2 -305,78 € -50,00 € 447,03 € 511,63 € -809,44 € -206,56 € 43,4425294 2016 3 -305,78 € -50,00 € 462,59 € 509,08 € -805,40 € -189,51 € 60,4883361 2017 4 -305,78 € -50,00 € 478,69 € 506,53 € -801,37 € -171,93 € 78,0680731 2018 5 -305,78 € -50,00 € 495,35 € 504,00 € -797,36 € -153,80 € 96,2006177 2019 6 -305,78 € -50,00 € 512,58 € 501,48 € -793,37 € -135,09 € 114,905502 2020 7 -305,78 € -50,00 € 530,42 € 498,97 € -789,41 € -115,80 € 134,202938 2021 8 -305,78 € -50,00 € 548,88 € 496,48 € -785,46 € -95,89 € 154,113836 2022 9 -305,78 € -50,00 € 567,98 € 493,99 € -781,53 € -75,34 € 174,659838 2023 10 -305,78 € -50,00 € 587,75 € 491,52 € -777,63 € -54,14 € 195,863332 2024 11 -305,78 € -50,00 € 608,20 € 489,07 € -773,74 € -32,25 € 217,747488 2025 12 -305,78 € -50,00 € 629,37 € 486,62 € -769,87 € -9,66 € 240,336278 2026 13 -305,78 € -50,00 € 651,27 € 484,19 € -766,02 € 13,65 € 263,654508 2027 14 -305,78 € -50,00 € 673,93 € 481,77 € -762,19 € 37,73 € 287,727846 2028 15 -305,78 € -50,00 € 697,39 € 479,36 € -758,38 € 62,58 € 312,582852 2029 16 -305,78 € -50,00 € 721,66 € 476,96 € -754,59 € 88,25 € 338,247009 2030 17 -305,78 € -50,00 € 746,77 € 474,58 € -750,81 € 114,75 € 364,748753 2031
18 -305,78 € -50,00 € 772,76 € 0,00 € 0,00 € 416,97 € 666,973302 2032
19 -305,78 € -50,00 € 799,65 € 0,00 € 0,00 € 443,87 € 693,865242 2033
20 -305,78 € -50,00 € 827,48 € 0,00 € 0,00 € 471,69 € 721,693021 2034
Summe 186,43 € Ergebnisse sollten positiv sein
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014
Beratertelefon: 0351 - 4910 3179 - info@saena.de - www.saena.de Seite 42
Förderung dezentrale Stromspeicherung und –Erzeugung (INES) Speicher - Teil B (Modellprojekte)
(Neue) PV Anlage, aber keine EEG Anlage
Mind. 50% des Solarstromertrags wird eingespeist (ohne EEG!) Speicher „verbessert Netzintegration“, „innovativer Charakter“.
Angemessenes Datenmonitoring, Öffentlichkeitsarbeit
Umfangreiches Konzept mit Netzbetreiber, Stromliefervertrag
Vorher Abstimmung mit SAENA
Bis zu 75%
Photovoltaik – Neue Strategien 29. April 2014
KfW Förderung 275 - Batteriespeicher Voraussetzung
PV Anlage neu oder nach 31.12.2012 und kleiner 30kWp Drosselung der maximalen Einspeiseleistung auf 60% der
Solargeneratornennleistung
7 Jahre Zeitwertgarantie des Batteriehstellers Förderung:
30% Tilgungszuschuss für Kredit auf Speicherkosten Aber maximal 600€ / 660€ pro kWp PV Leistung
Kosten für PV Anlage werden pauschal vom Gesamtpreis abgezogen und
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