Zwei italienische Experten für Wärmepumpen und Photovoltaik-Anlagen sprachen kürzlich mit pv magazine über Skaleneffekte, den europäischen Markt und die Reife der Heiztechnik. Die Eurac-Forscher erklärten, dass derzeit verfügbare Wärmepumpen bei -20 Grad Celsius laufen können und effizient Warmwasser bis zu 65 Grad Celsius liefern.

Einige Hersteller von Wärmepumpen gehen jetzt dazu über, Photovoltaik-getriebene Lösungen auf dem Markt zu demonstrieren und zu fördern. Normalerweise werden Photovoltaik-Dachanlagen und Wärmepumpen aber getrennt verkauft. Sie werden auch getrennt oder in einer gemeinsamen Installation aufgebaut, ohne ein spezielles Energiemanagementsystem, um die Eigenproduktion von thermischer Energie mit Photovoltaik-Erzeugung zu maximieren.

„Während diese Installationen heutzutage der Standard in Wohn- und Gewerbegebäuden sind, gewinnen die Nachrüstungen in Gebäuden an Marktanteil, sowohl gezogen durch Energieeffizienzvorschriften als auch durch freiwillige Zertifizierungssysteme“, sagte Roberto Fedrizzi, Koordinator der Forschungsgruppe für nachhaltige Heiz- und Kühlsysteme am italienischen Forschungsinstitut Eurac, im Gespräch mit pv magazine.

Obwohl Wärmepumpensysteme mittlerweile eine marktreife Technologie sind, sind sie immer noch von Natur aus teurer als konventionelle Gaskesselanlagen, die den Marktstandard darstellen. Folglich sind die Produktionsmengen nicht vergleichbar. „Die Strompreise sind in den meisten EU-Mitgliedsstaaten relevant höher – zwei- bis viermal – als die Gaspreise“, erklärt Fedrizzi. „Das ist der Grund, warum es Energieeffizienz-Vorschriften und öffentliche Anreize gibt, die versuchen, gleiche Bedingungen für Technologien mit unterschiedlichem industriellen Reifegrad zu schaffen und so den Übergang von fossilen Lösungen zu erleichtern und zu beschleunigen.“

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Interview: Mit ihrem Paket “Fit for 55” will die EU-Kommission ihre verschärften Klimaziele realisieren. Schon vor der Vorstellung der Pläne zog der CO2-Preis in Europe kräftig an. Wie diese Entwicklung weitergeht und welche Auswirkungen sie auf den Strommarkt in Deutschland und anderen europäischen Ländern hat, erklärt Lukas Bunsen, Head of Research, Central Europe von Aurora Energy Research.

pv magazine: Bereits bevor die EU-Kommission ihr „Fit for 55“-Paket vorgestellt hat, sind die CO2-Preise in den vergangenen Monaten deutlich nach oben gegangenen. Woran lag das Ihrer Meinung nach?

Lukas Bunsen : Betrachtet man nur die aktuelle Lage, gibt es eigentlich keinen Grund für den Anstieg der CO2-Preise: Es werden jedes Jahr immer noch mehr Zertifikate ausgegeben als für die tatsächlichen Emissionen nötig wären und zudem sind 1,5 Milliarden freie Zertifikate im Umlauf – allein damit wären schon die dem Europäischen Emissionshandel ETS unterliegenden Emissionen von über einem Jahr abgedeckt. Doch die Zertifikate haben kein Verfallsdatum und können somit auch erst in einigen Jahren genutzt werden. Damit kommt bei der heutigen Preisfindung die Erwartung an die zukünftige Entwicklung ins Spiel. Und hier gehen inzwischen praktisch alle Marktteilnehmer davon aus, dass es zu einer weiteren Verknappung kommt: Die im April beschlossene Verschärfung des europäischen Klimaschutzziels von 40 auf 55 Prozent Einsparung bis 2030 wurde bereits seit über einem Jahr diskutiert. Die Wahrscheinlichkeit, dass das tatsächlich so kommt, stieg immer weiter an – und der CO2-Preis logischerweise ebenfalls. Immerhin bedeutet das neue Ziel eine zusätzliche Reduktion der Emissionen um 633 Millionen Tonnen in nur neun Jahren, und da das ETS das wichtigste Werkzeug der EU zur Emissionssenkung ist, dürfte die Zahl der Zertifikate entsprechend stark und schnell sinken.

Nun sind die Entwürfe für das Gesetzespaket bekannt, wie wird sich dies auf die weitere CO2-Preisentwickung in den nächsten Jahren auswirken?

Kurzfristig erwarten wir keine starken Auswirkungen, denn der Vorschlag entspricht den Erwartungen, die bereits in den vergangenen Wochen durch Leaks zunehmend bestätigt wurden, und ist somit schon eingepreist. Dazu kommt, dass die Europäische Kommission auch mit Blick auf den starken Preisanstieg, vorsichtig agiert und zum Beispiel die Marktstabilitätsreserve nicht deutlich verschärft. Mittelfristig wird der CO2-Preis aber weiter steigen: Die EU rechnet für 2030 mit 50 bis 80 Euro pro Tonne, was auch nach unseren Analysen realistisch erscheint.

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Im vergangenen Jahr hat der europäische Photovoltaik-Verband ein Wachstum der weltweit neu installierten Photovoltaik-Leistung um 18 Prozent auf 138,2 Gigawatt. Bis 2025 könnten nach den Prognosen 1,8 Terawatt Photovoltaik installiert sein.

Im vergangenen Jahr lag der weltweite Photovoltaik-Zubau bei 138,2 Gigawatt, wie es bei der digitalen Präsentation des „Global Market Outlooks for Solar Power 2021-2025“ von Solarpower Europe hat im Zuge der The Smarter E Industry Days hieß. Führend bei den Neuinstallationen seien dabei China mit einem Zubau von 48,2 Gigawatt, was ein Anteil von mehr als einem Drittel des Weltmarktes bedeutet. Auf den weiteren Plätzen folgten Solarpower Europe zufolge die USA mit 19,2 Gigawatt, Vietnam mit 11,6 Gigawatt, Japan mit 8,2 Gigawatt und Australien mit 5,1 Gigawatt. Auf Platz sechs liegt Deutschland mit seinen 4,9 Gigawatt Zubau 2020. Mit Spanien, wo vergangenes Jahr 3,5 Gigawatt neu installiert wurden, findet sich auf Platz neun ein weiteres europäisches Land in den Top 10. In allen führenden Märkten zog der Photovoltaik-Zubau trotz Corona-Pandemie 2020 teilweise stark an. Einzige Ausnahme war Indien mit einem Rückgang von 8,8 auf 3,9 Gigawatt neu installierte Photovoltaik-Leistung im vergangenen Jahr.

Die Steigerung des Zubaus um 18 Prozent gegenüber 2020 bezeichnete der Verband angesichts der anhaltenden Auswirkungen der Corona-Pandemie als gewaltig. „Ein weiterer bedeutender Meilenstein aus dem Jahr 2020 war die Tatsache, dass die globale kumulative Photovoltaik-Kapazität 773,2 Gigawatt erreichte und damit zum ersten Mal ein dreiviertel Terawatt überschritt“, hieß es von Solarpower Europe weiter. Nach seinen Prognosen sollte die global installierte Photovoltaik-Leistung damit 2022 die Marke von einem Terawatt erreichen und überschreiten. Auch verschiedene Preissteigerungen entlang der solaren Wertschöpfungskette würden die steigende Nachfrage nicht ausbremsen. Solarpower Europe geht von einer weiteren deutlichen Steigerung des Photovoltaik-Zubaus weltweit in den kommenden Jahren aus. Für dieses Jahr wird eine neu installierte Leistung von 163 Gigawatt erwartet. Im nächsten Jahr könnte dann mit 203 Gigawatt erstmals die Marke von 200 Gigawatt überschritten werden. Die Prognosen für 2023 bis 2025 liegen bei Solarpower Europe auf sukzessivem Wachstum des Photovoltaik-Weltmarkts über 225 Gigawatt auf 239 Gigawatt bis hin zu 266 Gigawatt im Jahr 2025. Gemäß dieses mittleren Szenarios würde die global installiert Photovoltaik-Leistung damit Mitte des Jahrzehnts bei 1,8 Terawatt liegen – unter optimalen Bedingungen könnten es auch bis zu 2,1 Terawatt sein.

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Im ersten Quartal des Jahres war die Auftragslage der Photovoltaik-Maschinen- und Anlagenbauer leicht rückläufig. Dies ist auf anhaltende Schwierigkeiten wegen der Corona-Pandemie zurückzuführen, doch für den weiteren Jahresverlauf herrscht leichte Zuversicht.

Die Umsätze der deutschen Unternehmen im Bereich Photovoltaik-Produktionsmittel haben sich im ersten Quartal 2021 kaum gegenüber dem Vorquartal verändert. Die Auftragslage der Maschinen- und Anlagenbauer sei jedoch leicht rückläufig gewesen, wie der Verband VDMA am Dienstag mitteilte. Dies sei vor allem auf die anhaltenden Schwierigkeiten weltweit wegen der Corona-Pandemie zurückzuführen. Allerdings rechneten die Photovoltaik-Unternehmen ab dem zweiten Halbjahr mit einer Erhöhung der Auftragseingänge und einer verbesserten Umsatzentwicklung. „Für die Maschinen- und Anlagenbauer der Photovoltaik sind die Aussichten für das dritte und vierte Quartal 2021 gut. Wir erwarten, dass sowohl im In- als auch im Ausland wieder mehr Projekte realisiert werden. Hierzu trägt die Entwicklung zu größeren Waferformaten bei“, erklärte Jutta Trubbe, Leiterin VDMA Photovoltaik-Produktionsmittel.

Dabei spielt die Nachfrage aus Asien und speziell aus China eine große Rolle. Im ersten Quartal sei der Anteil des gesamtasiatischen Marktes an den Umsätzen der Photovoltaik-Zulieferer gegenüber dem Vorquartal von 80 auf 85 Prozent gestiegen. Die Inlandsumsätze seien im Vergleich um vier auf fünf Prozent gesunken. Diese leichten Schwankungen ließen sich auf die unterschiedliche Entwicklung der Pandemiebedingungen in den Ländern zurückführen, hieß es vom VDMA weiter. Für China erwartete der Verband im dritten und vierten Quartal eine deutliche Zunahme der Nachfrage. Zudem würden vermehrt Projekte in Malaysia realisiert. „Aufgrund der großen Dynamik im In- und Ausland werden steigende Auftragseingänge erwartet“, gibt sich Peter Fath, Geschäftsführer der RCT Solutions GmbH und Vorsitzender des Vorstands von VDMA Photovoltaik Produktionsmittel, leicht optimistisch für die weitere Entwicklung im Jahresverlauf.

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Die Spanne bei den Zuschlägen reichte von 5,35 bis 7,89 Cent pro Kilowattstunde. Bei der parallel stattfindenden Ausschreibung für Photovoltaik-Freiflächenanlagen, deren Ergebnisse die Bundesnetzagentur ebenfalls veröffentlichte, lagen die Zuschlagswerte zwischen 4,59 und 5,09 Cent pro Kilowattsunde. Der Bundesverband Solarwirtschaft begrüßt zwar die getrennten Ausschreibungen von Freiflächen- und Dachanlagen, dennoch sollte die Ausschreibungspflicht bei Dachanlagen erst ab einer Leistung von einem Megawatt greifen.

Gespannt hat die Solarbranche in Deutschland auf die Ergebnisse der ersten Photovoltaik-Ausschreibung für Dachanlagen, auch zweites Segment genannt, gewartet. Sechs Wochen nach dem Stichtag veröffentlichte die Bundesnetzagentur am Donnerstag die Ergebnisse. So seien 168 Gebote mit einem Gesamtvolumen von 213 Megawatt abgegeben worden. Das Ausschreibungsvolumen von 150 Megawatt war damit überzeichnet und die Bundesnetzagentur vergab letztendlich 114 Zuschläge für Photovoltaik-Dachanlagen mit 152 Megawatt Gesamtleistung. Die Zuschlagswerte bewegten sich nach Angaben der Behörde zwischen 5,35 bis 7,89 Cent pro Kilowattstunde. Den mengengewichteten durchschnittlichen Zuschlagswert gab sie mit 6,88 Cent pro Kilowattstunde an.

15 Gebote für Photovoltaik-Dachanlagen seien wegen Formfehlern ausgeschlossen worden. Bei der regionalen Verteilung zeigte sich ein etwas anderes Bild als von den Freiflächen-Auktionen bislang bekannt. Demnach entfielen 34 Megawatt und 21 Zuschläge auf Projekte in Sachsen-Anhalt, Brandenburg kam auf 29 Zuschläge für Photovoltaik-Anlagen mit 30 Megawatt und nach Niedersachsen gingen 22 Zuschläge mit insgesamt 29 Megawatt. Nach dem EEG 2021 müssen sich alle Betreiber von Photovoltaik-Dachanlagen ab 300 Kilowatt Leistung an den Ausschreibungen beteiligen, sofern sie eine volle Vergütung für ihren eingespeisten Solarstrom erhalten wollen. Optional können sie 50 Prozent EEG-Förderung in Anspruch nehmen und müssen die restliche Menge Solarstrom direkt vor Ort verbrauchen.

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Einer schwedisch-österreichischen Gruppe von Wissenschaftlern zufolge kann die kombinierte Nutzung von Wärmepumpen und Photovoltaik-Dachanlagen in Europa mit einem Ersatz der derzeitigen Subventionen durch eine CO2-Steuerpolitik beflügelt werden. Ihre Analyse zeigt, dass die Rentabilität dieser Kombination stark von den Gaspreisen abhängt und dass eine leichte Erhöhung der Gaspreise entscheidend für eine größere Nachfrage wäre.

Eine schwedisch-österreichische Forschungsgruppe behauptet, gezeigt zu haben, dass die kombinierte Nutzung von Wärmepumpen und Photovoltaik-Dachanlagen in ihren Ländern und ganz Europa ausgeweitet werden kann, wenn die derzeitigen Subventionen durch eine CO2-Steuerpolitik ersetzt werden. Die Forschungsgruppe setzt sich aus Wissenschaftlern des KTH Königlichen Instituts für Technologie des schwedischen Ministeriums für Energietechnologie und dem österreichischen Austrian Institute of Technology (AIT) zusammen.

Ihrer Meinung nach könnte der Wechsel von Subventionen zur Besteuerung eine praktikable und einfachere Lösung sein als die zahlreichen Anreizsysteme, die derzeit in Österreich existieren. „Das österreichische Fördersystem für Wärmepumpen- und Photovoltaik-Systeme ist in jedem Bundesland anders, was zu Verwirrung und Ungewissheit bei potenziellen Anwendern führt“, heißt es in ihrem Papier „Techno-economic analysis of combined heat pump and solar PV system for multi-family houses: An Austrian case study„. Sie haben es in Energy Strategy Reviews veröffentlicht.

In ihrer Analyse, die die Lebenszyklus-Kosteneffizienz der beiden Technologien bewertet, versuchen die Forscher, die kritischsten techno-ökonomischen Parameter für die Rentabilität zu identifizieren, die durch die Betrachtung des Nettogegenwartswertes (NPV), des Nutzen-Kosten-Verhältnisses (BCR), das durch die Kapitalkosten, Förderungen und Erdgaspreise gegeben ist, und den internen Zinsfuß (IRR) bestimmt wurde. Die Bewertung berücksichtigt sowohl Luft-Wasser-Wärmepumpen als auch Erdwärmepumpen, die für die Warmwasserbereitung und Raumheizung eingesetzt werden.

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Der Müncher Konzern hat eine Absichtserklärung mit der politischen Vertretung des Landes und einem privaten Schienenverkehrsanbieter unterzeichnt. Bis die Passagiere den Zug für den täglich Weg zur Arbeit nutzen, können wird es allerdings noch etwas dauern.

In Bayern wird zwischen Augsburg und Füssen bald ein mit Wasserstoffbetriebener Zug rollen. Das geht aus einer Meldung des Konzern Siemens hervor. Das Tochterunternehmen Siemens Mobility unterzeichnete mit dem bayrischen Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger, der Verkehrsministerin Kerstin Schreyer und hochrangingen Vertretern der Bayrischen Regiobahn eine entsprechende Absichtserklärung. „Wir haben uns dazu bereiterklärt, die Wasserstofftechnologie zu testen und den Zug der Firma Siemens Mobility im Fahrgastbetrieb zu erproben, weil wir neugierig und offen für alternative Antriebsformen auch im Eisenbahnbereich sind“, sagte Arnulf Schuchmann, technischer Geschäftsführer der Bayrischen Regiobahn.

Die Bayrische Regiobahn gehört zum privaten Mobilitätsanbieter Transdev-Gruppe. Diese habe zwar schon vorher Erfahrungen mit alternativen Antrieben gesammelt. Jedoch waren diese auf Busse fokussiert. Mit dem jetzigen Schritt geht die Gruppe erstmalig auch auf der Schiene in Richtung Wasserstoff. Schuchmann berichtet weiter, dass es nicht damit getan sei, Wasserstoffzüge auf die Gleise zu setzen. Es müssen Sicherheitsauflagen umgesetzt und Schulungen für das Personal durchgeführt werden. Diese Vorbereitungen und auch die Anpassung des laufenden Betriebs entlang der Strecke würde schon jetzt beginnen.

Ziel sei es, einen zweiteiligen Zug ab dem Jahr 2023 für einen Zeitraum von 30 Monaten im Pilotbetrieb zu testen. Bereits im kommenden Frühjahr soll der Zug der Öffentlichkeit vorgestellt werden, und für 2023 sind auch die ersten Sonderfahrten geplant. Normale Passagiere müssen sich noch etwas gedulden, denn der Verkehrsbetrieb werde erst im Januar 2024 aufgenommen.

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Mit mehr als 4,7 Milliarden Euro liegt das Konto im Plus, aus dem die Übertragungsnetzbetreiber die EEG-Vergütungen zahlen. Der Marktwert Solar erreicht mit 6,684 Cent pro Kilowattstunde einen absoluten Höchststand.

Im Juni war die Photovoltaik die wichtigste Stromerzeugungsquelle. Die in Deutschland installierten Photovoltaik-Anlagen erzeugten 7,99 Terawattstunden Solarstrom – so viel wie noch nie in einem Monat. Nach Auswertung von Energy Charts vom Fraunhofer ISE trugen sie damit 20,6 Prozent zur Nettostromerzeugung bei. Auf dem EEG-Konto hinterlässt der neue Rekordwert nur wenig Spuren. Der Überschuss sank im Juni um gut 350 Millionen Euro. Nichts Ungewöhnliches, da in den Frühjahr- und Sommermonaten das Plus jedes Jahr etwas abschmilzt. Unter dem Strich beträgt der Überschuss auf dem EEG-Konto noch knapp 4,72 Milliarden Euro, wie die Übertragungsnetzbetreiber am Freitag veröffentlichten. Eine neue Finanzspritze aus dem Bundeshaushalt – wie im Januar und Mai – gab es dabei nicht.

Außergewöhnlich hoch für einen Juni war der Marktwert Solar. Er lag bei 6,684 Cent pro Kilowattstunde – deutlich höher als in den Vormonaten dieses Jahres. Auf der Seite der Übertragungsnetzbetreiber lässt sich der Marktwert Solar bis ins Jahr 2012 zurückverfolgen. In den ganzen zurückliegenden Jahren erreichte er bislang nicht diesen Wert. Zugleich entlastet der hohe Marktwert Solar auch das EEG-Konto. Erfolgreiche Bieter aus den Photovoltaik-Ausschreibungen, die sich einen Zuschlag unter diesem Wert gesichert haben, muss so keine Vergütung gezahlt werden. Gleichzeitig profitieren aber auch die Anlagenbetreiber, da sie höhere Erlöse für die Einspeisung ihres Solarstroms erhalten. Zudem gab es im Juni trotz der hohen Einspeisung der Photovoltaik-Anlagen keine Stunden mit negativen Preisen an der Strombörse.

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Agora Energiewende und Guidehouse haben die wichtigsten Politikinstrumente für die Markteinführung von grünem Wasserstoff in Europa sowie die Kosten dafür in ihrer neuen Analyse aufgezeigt. Carbon Contracts for Difference, eine Quote für strombasierte synthetische Kraftstoffe im Luftverkehr, Ausschreibungen zur Förderung von mit Wasserstoff betriebenen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, gezielte Marktanreize für CO₂-freie Materialien sowie Lieferverträge für erneuerbaren Wasserstoff halten sie für geeignet, um grünen Wasserstoff wettbewerbsfähig zu machen.

Bis zum Ende des Jahrzehnts fallen jährlich Fördersummen von 10 bis 24 Milliarden Euro an, damit grüner Wasserstoff in der EU wettbewerbsfähig wird. Dies haben Agora Energiewende und Guidehouse in ihrer gemeinsamen Studie „Making renewable hydrogen cost-competitive: Policy instruments for supporting green H2” ermittelt, die sie am Donnerstag präsentierten. Die Fördermittel sollten zunächst in die Bereiche fließen, wo künftig unumstrittenen und unerlässlich Bedarf an erneuerbarem Wasserstoff entsteht – etwa in der Industrie als Ersatz für Erdgas oder für Flugzeugtreibstoffe. Dies sei „ökonomisch sinnvoll“. Als geeignete Politikinstrumente für die erfolgreiche Einführung von erneuerbarem Wasserstoff haben Agora Energiewende und Guidehose für diese Bereiche unter anderem Klimaschutzverträge, sogenannte Carbon Contracts for Difference, eine Quote für strombasierte synthetische Kraftstoffe im Luftverkehr, Ausschreibungen zur Förderung von mit Wasserstoff betriebenen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, gezielte Marktanreize für CO₂-freie Materialien sowie Lieferverträge für erneuerbaren Wasserstoff.

„Die Unterstützung für den Hochlauf von erneuerbarem Wasserstoff wird in der Anfangsphase nicht billig werden. Denn selbst bei einem CO₂-Preis von 100 bis 200 Euro pro Tonne ist grüner Wasserstoff noch nicht wettbewerbsfähig“, erklärte Patrick Graichen, Direktor von Agora Energiewende. Daher die Empfehlung, bei der Förderung Prioritäten zu setzen und die Mittel vorrangig dort bereitzustellen, wo es einen unumstrittenen Bedarf an erneuerbarem Wasserstoff geben werde. Dazu gehörten die Produktion von Stahl, Ammoniak und chemischen Grundstoffen in der Industrie, die Langstreckenluftfahrt und die Hochseeschifffahrt, aber auch die langfristige Stromspeicherung im Energiebereich und als Residuallast bei der Wärmeerzeugung in bestehenden Fernwärmesystemen.

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Eine Analyse von EUPD Research zeigt, dass sich ohne Speicher bereits 39 Prozent des Bedarfs eines Elektroautos durch eine Photovoltaik-Anlage decken lassen. Photovoltaik-Speicher-Systeme können die Ladekosten drastisch reduzieren.

Bei einem durchschnittlichen Fahrprofil mit 14.000 Kilometern Laufleistung im Jahr – das entspricht 2.500 Kilowattstunden Stromverbrauch – reichen eine Photovoltaik-Anlage mit sieben Kilowatt Leistung und ein Heimspeicher mit sieben Kilowattstunden Nettokapazität aus, um ein Elektroauto auf das Jahr gerechnet zu gut 80 Prozent mit eigenem Solarstrom betreiben zu können. Das zeigt eine Analyse von EUPD Research. Dabei gehen die Analysten davon aus, dass das Auto wochentags ab 17:00 Uhr, samstags am Nachmittag und sonntags am Vormittag an der Ladestation angeschlossen ist.

Ein Wenigfahrer mit 5.000 km Fahrleistung und einem Strombedarf von 900 Kilowattstunden kommt bereits mit einer 6-Kilowatt-Anlage in Kombination mit einem 6-Kilowattstunden-Speicher auf einen ähnlichen Solarstromanteil. Ein Vielfahrer mit 5.000 Kilowattstunden Strombedarf benötigt eine 12-Kilowatt-Anlage mit entsprechender Speicherdimensionierung, um einen solchen Wert erzielen zu können, hat EUPD Research berechnet.

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