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Circular Solar Living

Project Idea Metadata

Project Idea Description

Welches Problem möchtet ihr lösen?​ Welche systemischen Problemhypothesen sind Ausgangspunkt für die Idee?

Die Nutzung der Solar-Photovoltaik (PV) entwickelt sich immer mehr zu einem Standard. Wir sehen auch immer mehr Anwendungsarten wie integrierte Dachanlagen, Dachziegel oder Balkon-Anwendungen. Auf politischer Ebene drückt man auf Tempo: Die Zürcher Regierung beschloss am 23.08.2024 die Einführung einer Solar-Pflicht für Dächer über 300m2. In der gegenwärtigen Energiewirtschaft sind PV Systeme zwar eine vielversprechende Technologie zur nachhaltigen Energieerzeugung, jedoch gibt es Herausforderungen im Bereich der effizienten Nutzung, Finanzierung und langfristigen Nachhaltigkeit. Ein Wurzelproblem in der Solarwirtschaft besteht darin, dass PV-Anlagen oft nicht optimal genutzt werden, und ihre Lebensdauer nicht ausreichend verlängert wird, was zu einem unnötigen Abfall von Ressourcen und höherem CO2-Ausstoß führt. Die Lebensdauer von Panels beträgt bis zu 40 Jahre, Einspeiseverträge werden aber üblicherweise nur über 20 Jahre abgeschlossen (Bechara Nehme, 2021). Danach werden sie im Normalfall demontiert und recycelt. Das ist unnötig und nicht klimagerecht. 

Ein weiteres Problem ist, dass die Anfangsinvestition oft für viele zu hoch ist und der Prozess zu kompliziert. Gerade letzteres steht wiederholt auch der Formierung von privaten «Zusammenschlüssen zum Eigenverbrauch (ZEV)», wie sie im neuen Stromgesetz definiert sind, im Weg. Diese sind speziell in städtischen Gebieten wie Zürich von entscheidender Bedeutung für klimagerechtes Wohnen, da sie erfahrungsgemäss zu besonders hohen Eigenverbrauchsquoten führen. Das steht jedoch im Konflikt mit der degradierenden Effizienz der Panels. Auch dem wollen wir mit unserem Modell, wie bei der nächsten Frage beschrieben, Abhilfe schaffen.

Auch im neuen Energiegesetz ist eine Solarpflicht für Dachflächen über 300m2 vorgesehen (Art. 45a, Bundesgesetz über eine sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Energien). Eine sehr lobenswerte Regelung, deren sinnvolle Umsetzung aber neue Geschäftsmodelle braucht. Ein solches möchten wir entwickeln.

Wie trägt die Idee zur Lösung des Problems bei?

Um all diese Probleme an der Wurzel zu packen, schlagen wir ein zirkuläres One-Stop-Shop (OSS) Business Modell vor, das Solar Contracting in Zürich neu denkt. "OSS" bedeutet, dass sich die Kund:innen (z.B. ZEVs oder Privatpersonen) nur mit einem einzigen Ansprechpartner auseinandersetzen müssen. Der OSS fungiert als zentrale Plattform, die PV-Anlagen beschafft, installiert, betreibt, überwacht und ihre Lebensdauer durch gezielte Massnahmen verlängert. Zudem verlängert er die Lebensdauer von Panels, indem diese nach ihrem primären Einsatz im Solar Contracting in einer Second-life Anwendung weiterverwendet werden. Was genau diese Anwendungen sind, gilt es im Rahmen der Förderung zu prüfen. Eine vielversprechende Möglichkeit ist eine lokale Second-Hand-Plattform für PV-Systeme. Dadurch wird nicht nur die Lebensdauer der PV-Anlagen verlängert, sondern es wird auch eine zusätzliche Energiequelle geschaffen, die zu einer nachhaltigen Energieversorgung beiträgt.

Um die Effizienz in der Stromproduktion auf den städtischen Dachflächen zu maximieren, können Panels bereits vor den üblichen 20 Jahren ausgetauscht werden (Repowering). Dank der Second Life Anwendungen geschieht dies ohne Kompromisse bei der Nachhaltigkeit einzugehen. Dadurch können zusätzlich Power Purchase Agreements über eine flexiblere Zeit abgeschlossen werden und werden somit inklusiver.

Die effiziente Koordination des ganzen Ökosystems wird durch laufende Überwachung der Effizienz der Panels, die sich in der Anwendung im städtischen Gebiet befinden, erzielt. Erreichen diese eine gewisse Effizienzeibusse (ca. 10%), könnte die Anlage demontiert werden, ersetzt und in eine Second-life Anwendung überführt werden. Dadurch garantieren wir, dass die hohen Eigenverbrauchsquoten der ZEV gedeckt werden können und verlängern den Lebenszyklus der Panels. Ein lokaler Markt von Second-Hand-PV-Modulen könnte lokalen PV-Installateuren die Möglichkeit geben, die Module nochmals anzubieten und Transportwege sparen. 

Das OSS-Modell bietet eine flexible und skalierbare Lösung, die bei Erfolgreicher Anwendung in Zürich auch in anderen städtischen Gebieten der Schweiz und sogar international angewendet werden kann. Die zirkuläre Nutzung von PV-Anlagen und die Einbindung lokaler Märkte kann an die lokalen Bedingungen und Gesetzgebungen angepasst werden. Durch die Schaffung eines standardisierten Modells für Solar Contracting und die Verlängerung der Lebensdauer von Panels kann das Projekt eine breite Wirkung erzielen und als Blaupause für weitere Städte dienen.

Zusammenfassend kann man sagen, der OSS möchte Wachstum und Zirkularität von Solarenergie durch Vernetzung erreichen. Die Vernetzung von Solarunternehmen, ZEV Gemeinschaften und Energiegenossenschaften helfen, das Wachstumspotenzial und die Verbreitung zu steigern. Förderliche Rahmenbedingungen wie Solarpflichten unterstützen die Umsetzung. Durch die radikale Veränderung des Solar Contracting Modells und die Einführung von Second Life Programmen für PV Systeme (rel. kleiner Hebel) wird eine grosse Wirkung erzielt, da zugleich Zirkularität gefördert wird und das Solar Contracting für eine breitere Kund:innenbasis attraktiv wird.

Wer wird von der Lösung profitieren und wie?

Von dieser Lösung profitieren sowohl Endkund:innen als auch die beteiligten Unternehmen und die Umwelt. Kund:innen (beispielsweise ZEVs und LEGs), die ihre Dachflächen für PV-Anlagen zur Verfügung stellen, erhalten Zugang zu günstigeren und umweltfreundlichen Energielösungen, ohne sich um die technischen und organisatorischen Details kümmern zu müssen. Da die Netzgebühren entfallen, die sonst bis zu 40% des Strompreises ausmachen können, sinken für Kund:innen die Strompreise. Durch die längere Nutzungsdauer der Panels vermuten wir den Strom sogar noch günstiger anbieten zu können, als das herkömmliche Solar Contractors bereits können. Diese Hypothese gilt es im Rahmen der Förderung zu verifizieren. Darüber hinaus differenzieren wir uns von herkömmlichen Contractors dadurch, dass wir die Zirkularität der Panels bereits von vornherein mitdenken und daher noch nachhaltiger wirtschaften. Durch rechtzeitige Überführung in eine Second-Life Anwendung können die Panels am Ende nämlich einige Jahre länger gebraucht werden, da die Effizienz in der Second-Life Anwendung etwas weniger zentral ist. Zudem leisten wir einen Beitrag zur Resilienz der städtischen Energieversorgung, da Panels länger lokal im Umlauf bleiben und grosse Stromlieferanten entlasten können.

Durch den tieferen Strompreis sowie die erleichterte Organisation der ZEV und individuelle Angebote können wir einer breiten Bevölkerung Zugang zu erneuerbarer Energie bieten und damit einen Beitrag zum klimagerechten Wohnen leisten. Längerfristig besteht auch das Potential, das Modell auf lokale Elektrizitäts Gemeinschaften (LEG), virtuelle ZEVs und Unternehmen zu expandieren. Es wäre vermutlich sogar auf andere Energieprodukte wie Speichermöglichkeiten übertragbar.

Lokale Installateure von PV-Systemen profitieren durch langfristige Partnerschaften mit dem OSS. Dieser beschafft große Mengen an Anlagen und kann dafür attraktive Konditionen von Produzenten verlangen. Zudem können Hersteller von Panels durch die Zusammenarbeit mit dem OSS besser planen und ihre Produkte auf die Anforderungen der Kreislaufwirtschaft anpassen.

Wie trägt die Idee zum Ziel der Klimagerechtigkeit bei?

Die Umsetzung des OSS-Modells trägt massgeblich zur Klimagerechtigkeit bei, indem es den Zugang zu nachhaltigen Energieressourcen für eine breite Bevölkerungsgruppe sicherstellt. Es fördert lokale Wirtschafts- und Investitionskreisläufe sowie die Ressourceneffizienz im Umgang mit PV-Systemen. Wenn Panels länger in der Stadt in der Nutzung bleiben, sinken auch die Kosten für die öffentliche Hand durch Subventionen, respektive werden diese effizienter eingesetzt. Durch die Verlängerung der Nutzungsdauer der PV-Anlagen und die Integration von Second-life Anwendungen werden die Emissionen, die bei Produktion und Recycling (Scope 1-3) der Panels anfallen, auf einen längeren Lebenszyklus verteilt. Zudem wird die Nachfrage nach neuen Panels und somit der Ressourcenverbrauch gesenkt. Darüber hinaus trägt die zirkuläre Nutzung von Panels zur lokalen Versorgungssicherheit sowie zur Unabhängigkeit von internationalen Lieferanten bei,

Klimagerechtes Wohnen und die Sustainable Development Goals (SDGs) der Vereinten Nationen sind eng miteinander verknüpft, da sie gemeinsame Ziele verfolgen, um eine nachhaltige, gerechte und lebenswerte Zukunft für alle zu schaffen. Unser Vorschlag kann besonders zu den SDGs 7 (Affordable and Clean Energy), 11 (Sustainable Cities and Communities) und 12 (Responsible Consumption and Production) massgeblich beitragen.

Langfristig hat das Modell das Potenzial, auch in anderen urbanen Gebieten in der Schweiz und international angewendet zu werden. Städte mit ähnlichen Herausforderungen in der Energieversorgung und Ressourcennutzung können von der Effizienz und Zirkularität des Modells profitieren. Durch die Zusammenarbeit mit lokalen Installateuren und die Anpassung an regionale Gegebenheiten kann das OSS-Modell eine breite Wirkung entfalten und in verschiedenen Märkten zum klimagerechten Wohnen beitragen.

Welche Personen/Organisationen gibt es in Eurem Team und was ist ihre Rolle?

Projektteam

Das Projektteam umfasst Fachleute aus der Solarenergie und der Kreislaufwirtschaft. 

Vasileios Panagiotidis ist Umweltingenieur und verfügt über einen MBA und einen CAS in Sustainable Smart Cities and Regions. Er ist Eigentümer der e-swissolar AG (Implementierungspartner) und e-greeksolar Ltd. Er befasst sich seit vielen Jahren mit dem Thema Kreislaufwirtschaft in der Energiewirtschaft.

Till Fülscher ist Student im Master Circular Economy Management der ZHAW. Er ist begeistert von Systemic Design und wendet es in seinen Projekten an, um komplexe Probleme anzugehen und Modelle wie das hier vorgelegte zu entwickeln.

Implementierunspartner

eswissolar AG ist ein Unternehmen mit Sitz in Zug. Es ist spezialisiert auf Entwicklung, Finanzierung (PV-Contracting) und Betrieb von PV-Projekten. Das Unternehmen verfügt über Kompetenzen in Innovationsmanagement von transformativen Informationstechnologien, vor allem im Bereich Entwicklung von Applikationen für die Energiewirtschaft mit Blockchain und IoT-Technologie.

Forschungspartner

Das Projektteam wird durch wissenschaftliche Partner von der ZHAW unterstützt.

Dr. Silvia Ulli-Beer ist am Institut für Nachhaltige Entwicklung (INE) der ZHAW tätig. Ihre Arbeit hat den Forschungsschwerpunkt Nachhaltige Energiesysteme. Sie ist Reviewerin für das Journal of Cleaner Production und ist an diversen Projekten zur Energiewende in der Schweiz beteiligt. Sie wird uns unterstützen bei technischen Fragen zur Solarenergie, Best Practices bei der Implementierung sowie der Methodik der Analyse der Feasibility, Viability und Desirability. 

Bei Bedarf können für Fragen zur Methodik oder Zirkularität auch noch weitere Forschende der ZHAW hinzugezogen werden.

Wurde die Idee (in Varianten) bereits getestet? Wenn ja, mit welchen Erkenntnissen?

Nein

Woran möchtet ihr während des Boosters arbeiten (z. B. Machbarkeitsstudie, Entwicklung eines klimagerechten Geschäftsmodells, Bau eines ersten Prototyps, Test-Mainstreaming usw.)? Was werdet ihr am Ende des Boosters liefern?

Im Rahmen dieser Förderung möchten wir die grundlegende Feasibility, Viability und Desirability des OSS untersuchen. Dazu werden wir Hypothesen prüfen, die unser Projekt leiten: (1) Das OSS-Modell fördert die Ressourceneffizienz durch die Verlängerung der Lebensdauer von PV-Anlagen, (2) es macht PV-Systeme durch zirkuläre Geschäftsmodelle zugänglicher und inklusiver, und (3) es trägt zu einer kostengünstigeren und nachhaltigen Energieversorgung in urbanen Räumen bei. Auch geprüft werden soll das Potential des Modells für die Ermöglichung neuer ZEVs sowie das Potential verschiedener, sozialer Finanzierungsformen für ein solches Solar Contracting und die Rolle des OSS dabei, diese zu ermöglichen.

Um diese Hypothesen zu testen, setzen wir auf die folgenden Aktivitäten:

Am Ende des Boosters möchten wir ein Konzept für den oben beschrieben OSS mit einer Second-Life Plattform für PV Systeme vorlegen. Das Konzept beinhaltet:

Dieses wird in schriftlicher Form geliefert.

Was erhofft ihr Euch von dem Booster (z. B. Suche nach bestimmten Partner:innen, Expert:innenunterstützung usw.)?

Wir erhoffen uns Unterstützung bei Design Thinking Workshops, Vernetzung mit Industriepartner und ZEVs für Austausch sowie allgemeine Vernetzung mit Gleichgesinnten und Personen, die an verwandten Themen arbeiten.

Wen brauchst du als Expert:in, um die Idee weiter voranzutreiben?

Expert:innen für Second Life Anwendungen und Expert:innen für Energiewirtschaft, als Unterstützung bei der Überprüfung der Feasibility des Modells. Bestehende ZEVs und andere potentielle Stakeholder im Raum Zürich zur Überprüfung der Viability und Desirability des Modells. Design Thinking Expert:innen / Moderator:innen für die Co-Creation und Design Thinking Workshops.

Wie viel Budget fordert ihr von uns für was? (maximal CHF 21’000 + CHF 4’000 für Expert:innen-Gutscheine ).

Wir fordern CHF 21'000 sowie CHF 4'000 in Expert:innen-Gutscheine an.

Damit wollen wir vier Arbeitsteams finanzieren.

Darüber hinaus für:

Die Nutzung von Solar-Photovoltaik (PV) nimmt zu, jedoch werden Anlagen oft ineffizient genutzt und frühzeitig recycelt, was zu Ressourcenverschwendung führt. Hohe Anfangsinvestitionen erschweren den Zugang zu klimagerechter Energieproduktion. Das vorgeschlagene One-Stop-Shop-Modell adressiert diese Probleme durch ein disruptives, zirkuläres Solar Contracting Geschäftsmodell, das lokale Second-Life-Anwendungen ermöglicht, und die Realisierung von PV-Anlagen flexibler, attraktiver und inklusiver gestaltet.