Institut Nachhaltigkeit und Energie am Bau

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Electrical vehicle batteries in energy storage systems: an economic analysis for Swiss residentials
(09/2015) Menn, Claudio; Geissler, Achim
Battery energy storage (BES) systems for residential buildings can contribute to power grid stability. The demand for decentralized storage capacity in Switzerland is expected to rise due to political decisions that facilitate renewable energies with power fluctuations such as photovoltaics (PV). Using lithium based BES to meet this demand could have a significant environmental impact as a result of energy intensive production-processes. Furthermore, currently available conventional BES (C-BES) systems are not eco-nomically viable. Within this context, a second use of electric vehicle batteries for 2nd-life-BES (2nd-BES) can be an environmentally sound alternative that facilitates grid integration of residential PV-systems. A model describing the economic viability of 2nd-BES based on the Net Present Value (NPV) method is presented. On the basis of one example building each, results are given for single-family-houses (SFH) and multi-family-houses (MFH), focusing particularly on the market situation found in Switzerland. Results show a cost advantage for 2nd-BES in MFH compared to C-BES systems if a Cycle Life (CL) of 800 and more is available. In SFH, a 2nd-BES shows only a slightly better economic performance than a C-BES system if a CL of 4800 and more can be guaranteed. Notwithstanding the relatively low Levelized Cost of Electricity (LCOE), the NPV for both 2nd-BES and C-BES in both SFH and MFH is negative. Reasons for this are high initial system costs and an electricity tariff scheme with low incentives for con-sumers to store electricity. In this paper, only the current tariff structure in Switzerland is considered. However, alternative tariff schemes, e.g. real time pricing for residential consumers, have become reality in some countries. The impact of such tariff schemes on the economic performance of 2nd-BES is left to future research.
04B - Beitrag Konferenzschrift
Second-Life Stromspeicher - Gebäudeintegration von gebrauchten Batterien
(08.09.2016) Menn, Claudio
Elektromobilität gewinnt seit einigen Jahren an Bedeutung und Elektrofahrzeuge werden immer zahlreicher. In Anbetracht der fortschreitenden Verteuerung von CO2-Emissionen und des steigenden Umweltbewusstseins in der Bevölkerung kann auch in Zukunft mit einem wachsenden Bestand an Elektrofahrzeugen gerechnet werden. In der Schweiz fallen bereits heute jährlich mehrere Tonnen an ausser Verkehr gesetzten Batterien von Elektrofahrrädern, -autos und -scootern an. Das in erster Linie aus Lithium-Ionen (Li-Ion) Akkumulatoren bestehende Material wird derzeit lediglich energetisch verwertet, da eine Rückgewinnung von Sekundärrohstoffen wirtschaftlich uninteressant ist. Die durch diese Batterien entstehende spezifische Umweltbelastung kann mit einer verlängerten Nutzungsdauer reduziert werden. Second-Life-Speicher stellen eine Möglichkeit dar, die Nutzungsdauer zu verlängern. Dazu werden gebrauchte Batterien zu einem Elektrizitätsspeicher zusammengeführt und in Gebäuden mit Photovoltaik-Anlagen integriert. Im Rahmen des Projektes werden die offenen technischen und ökonomischen Fragestellungen zur Realisierung von Second-Life-Speichern angegangen. Zudem wird die Auswirkung einer Stromspeicherung auf die Ökobilanz von Gebäuden untersucht. Im Bereich der Produktentwicklung werden technische Anforderungen für eine sichere Integration von 2nd-Life-Speicher in Gebäuden definiert. Zu diesem Zweck wird ferner Pilotanlagen entwickelt, die im Rahmen eines bestehenden Gebäude-Monitoring-Projektes der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) zum Einsatz kommen.
06 - Präsentation
Wirkungsanalyse von politischen Massnahmen zur Förderung thermischer Solaranlagen: Eine ökonometrische Untersuchung kantonaler Fördersysteme in der Schweiz
(Universität Basel, 19.07.2013) Menn, Claudio
Mit dem Ziel, eine nachhaltige Entwicklung zu fördern, sind in den letzten Jahrzenten verschiedene politische Massnahmen für einen veränderten Energieverbrauch eingeleitet worden. Ein zentrales Anliegen stellt in diesem Zusammenhang die Reduktion des Konsums von fossiler Energie dar. Die endlichen Vorkommnisse dieser Rohstoffe und die Emissionen von klimarelevanten Gasen aus der Nutzung der Energieträger gefährden das Ziel einer nachhaltigen Entwicklung. Der Gebäudebereich birgt das grösste Einsparpotential von fossiler Energie, wobei die Solarthermie eine Schlüsseltechnologie zur Erschliessung darstellt. Die Nutzung der Sonnenenergie für die Bereitstellung von Warmwasser oder Raumwärme führt zu einem reduzierten Verbrauch von fossiler Energie. Mit der Absicht den Anteil erneuerbarer Energien im Gebäudebereich zu erhöhen, wurden in der Schweiz seit dem Jahre 2000 zahlreiche kantonale Massnahmen eingeleitet. Eine umfassende Analyse der Wirkung von den Instrumenten auf die Ausbreitung der solarthermischen Anlagen blieb bis zum heutigen Zeitpunkt aus. Die vorliegende Arbeit zeigt eine erste ökonometrische Wirkungsanalyse von Förderinstrumenten zur Ausbreitung thermischer Solaranlagen anhand des Fallbeispiels Schweiz. Basierend auf Paneldaten wurde die Wirkung kantonaler Förderprogramme auf den jährlichen Flächenzuwachs von Flachkollektoren zum Zeitraum 2000-2012 untersucht. Aus dem Resultat einer FE-Modellschätzung geht hervor, dass die Ausbreitung von solarthermischen Anlagen durch finanzielle Anreize und regulative Massnahmen vorangetrieben wurde. Die Ergebnisse zeigen einen positiven Effekt ausgehend von Steuervergünstigungen und Förderbeiträgen für Investitionen in solarthermische Anlagen. Zudem werden aus der Gesetzeseinführung von einem Mindestanteil an erneuerbaren Energien bei Neubauten Investitionen in solarthermische Anlagen beobachtet, die über den Standards hinaus ausgelöst wurden. Demgegenüber zeigen kantonale Bemühungen in Form von Informations- oder Beratungsdienstleistung und die Einführung vereinfachter Baubewilligungsverfahren für Solaranlagen sowie deren Abschaffung keinen Einfluss auf den jährlichen Zuwachs an Flachkollektoren. Das Resultat der Wirkungsanalyse zu den kantonalen Förderinstrumenten kann als Hilfestellung für zukünftige politische Massnahmen dienen. In Hinblick auf die Reduktionsziele von Treibhausgasemissionen bis 2020 und das ungenutzte Potential an thermischen Solaranlagen in der Schweiz, stellen somit finanzielle Anreize sowie regulative Massnahmen ein wirkungsvolles Mittel dar.
02 - Monographie