Ein Kostenvergleich von Batteriespeichern im Überblick

Was kostet eine Kilowattstunde von Lithium-Ionen, Blei- oder Salzwasser Batterien?

Kostenvergleich Batteriespeicher was ist zu beachten?

Die Kosten für eine Batterie/einen Stromspeicher zu vergleichen ist eine Wissenschaft für sich. Zum einen müssen viele Parameter berücksichtigt werden, zum anderen müssen viele Annahmen getroffen werden, wie zum Beispiel die Umgebungstemperatur. Dann kommt noch das Thema hinzu, dass auf dem ersten Blick jeder Stromspeicher phantastische Werte auf auf dem Datenblatt ausweist. Ob diese Werte aus den Datenblättern in sich stimmig sind, das heißt die Annahmen passen, ist eine andere Sache. Dazu zählt auch die Thematik, ob die Werte im Datenblatt auch mit den Garantie- und Gewährleistungsbestimmungen übereinstimmen? Denn, was nützen schon 6.000 Zyklen am Datenblatt, wenn man dafür keine Garantie bekommt? Ein Kostenvergleich Batteriespeicher ist also eine umfangreiche Angelegenheit.

Kostenvergleich Batteriespeicher auf einfache Weise: Kosten/kWh

Die vielen Faktoren machen es für Kunden schwierig einen objektiven Kostenvergleich zu machen. Daher kann man es niemanden verübeln, wenn man auf die alte und einfache Formel Kosten/kWh zurückgreift und sich nicht die Arbeit macht, sich durch den Wulst an Datenblättern und Garantiebestimmungen zu ackern. Wir von BlueSky Energy haben uns die Arbeit gemacht und haben 4 Praxisbeispiele im Detail analysiert. Diese Analyse haben wir durchgeführt, um besser zu verstehen wo wir Stand heute (August 2018) mit den Kosten in Relation zu unseren Marktbegleitern stehen. Wir haben uns zwei gängige Bleibatterien und ein gängiges Lithium Produkt im Detail angesehen und mit unserem Salzwasser Stromspeicher verglichen. Ziel der Analyse ist es herauszufinden, wie hoch sind die Kosten pro Kilowattstunde eines jeden der 4 angeführten Produkte unter Berücksichtigung von Datenblättern und Garantiebestimmungen.

Ergebnis zum Kostenvergleich Batteriespeicher einfache Berechnung

Vorweg zum Ergebnis: Auf dem ersten schnellen Blick gewinnt das Lithium Produkt mit 0,099 Euro/kWh vor Salzwasser mit 0,11 Euro/kWh und den beiden Blei Produkten mit 0,14 und 0,17 Euro/kWh jeweils. Wer detaillierter in die Analyse einsteigt, erkennt, dass der Preisvorteil des Lithium Produktes primär durch die hohe Zyklenzahl von 6.000 angegebenen Zyklen entsteht. Diese Zyklen werden aber nicht in den Garantiebestimmungen garantiert. So stellt sich die Frage, was bringen diese 6.000 Zyklen, wenn der Hersteller diese nicht garantiert? Ein von cleanergyreviews durchgeführten Analyse bewertet das Lithiumprodukt auf 3.650 Zyklen. Hier der Link zum cleanergyreviews. Neue Datenblätter wiederum sprechen von 4.500 Zyklen für dieses Produkt. Nur damit man ein Gefühl zur Komplexibilität zum Kostenvergleich Batteriespeicher zu bekommen, wären die Kosten desselben Lithium Stromspeichers bei 3.650 Zyklen bei 0,16 Euro/kWh und bei 4.500 Zyklen bei 0,12 Euro/kWh.

Kostenvergleich Batteriespeicher Zyklenzahl laut Garantiebestimmungen einbeziehen

Wenn man es genau nimmt, dann dürfte man für den Kostenvergleich nur die Zyklenzahl verwenden, welche auch durch die Garantiebestimmungen abgedeckt sind. Das war bei den beiden Bleibatterien sauber gelöst und auch klar, auch beim Salzwasser Stromspeicher waren die Garantiebedingungen klar. Das Lithiumprodukt hat sehr spezielle Garantiebedingungen. Es werden 5 Jahr garantiert, welche frei von defekten sind. Das sind – mit der Annahme 1 Zyklus am Tag – 1.825 Zyklen. Es gibt zwar eine 15 Jahres Garantie, diese stellt jedoch nur auf Selbstentladungs-Degradation ab. Es werden keinez Zyklenzahlen garantiert. Der Ersatz von defekten Produkten wird darüber hinaus bis 10 Jahre, jedoch mit einer degressiven Zeitwertstaffel garantiert. Also genau genommen werden 1.825 Zyklen mit Zeitwert garantiert und dann weitere 1.825 Zyklen mit einem verminderten Zeitwert. Obwohl es nicht ganz richtig ist, haben wir für den Kostenvergleich Batteriespeicher für das Lithium-Ionen-Produkt 4.500 Zyklen angenommen. Bei strenger Beurteilung, müssten wir von nur 1.825 Zyklen ausgehen. Nachfolgende Übersicht zeigt einen Kostenvergleich/kWh Stromspeicher ohne Wechselrichter inkl. Installation.

Kostenvergleich Batterien

Berechnung der Kosten/kWh des Stromspeichers für effektiven Kostenvergleich Batteriespeicher

Wichtige Parameter zum Kostenvergleich Batteriespeicher

  1. Nutzbare Kapazität. Wie viele kWh pro Zyklus können vom Stromspeicher genutzt werden? Das heißt wie viele kWh können vom Speicher auch wieder entladen werden. Die nutzbare Kapazität des Stromspeichers degradiert (nimmt ab) je öfter der Stromspeicher benutzt wird. Die Degradation beläuft sich, abhängig von der Zyklenzahl, zwischen 2% und 4% pro Jahr. Die nutzbare Kapazität unterscheidet sich von der Nennkapazität oder Bruttokapazität. Durch die Entladetiefe (Depth of Discharge = DoD) wird die Nennkapazität limitiert. Durch die Multiplikation von Nennkapazität und Entladetiefe (in %) wird die nutzbare Kapazität errechnet.
  2. Zyklenzahl. Wie oft kann der Stromspeicher verwendet werden bis er eine nutzbare Rest-Kapazität (siehe Punkt 1 oben) von 70% erreicht ist?
  3. Wirkungsgrad. Wie viel der in den Stromspeicher geladenen Energie kann dann als nutzbare Energie wieder entnommen werden. Der Wirkungsgrad wird in % angegeben.

Berechnung effektiver Kostenvergleich Batteriespeicher

Mit den Parametern, nutzbare Kapazität, Zyklenzahl und Wirkungsgrad, wird im ersten Schritt der Energiedurchsatz in kWh berechnet.

Nutzbare Kapazität x Zyklenzahl x Wirkungsgrad = Energiedurchsatz in kWh

Im zweiter Schritt werden dann die Initialkosten bzw. Investitionskosten (für den Stromspeicher, Transport, Installation) in Relation zum Energiedurchsatz gesetzt.

Initialkosten,Investition in EUR / Energiedurchsatz in kWh = Kosten Stromspeicher /kWh

Falls der Stromspeicher eine laufende Betreuung oder Wartung benötigt, sind diese Kosten über die Zyklenzahl (Laufzeit) zu summieren und zu den Investitionskosten zu addieren.

Energiedurchsatz

Obenstehende Tabelle zeigt die Berechnung zum Energiedurchsatz in kWh basierend auf den Daten der Produktdatenblätter.

Nun können die Kosten/kWh pro Stromspeicher berechnet werden, indem die Initialkosten in Relation zum Energiedurchsatz gesetzt werden.

Initialkosten

Obenstehende Tabelle zeigt den Kostenvergleich Batteriespeicher bei Initialkosten in EURO für jeweilig gleichwertig nutzbare Kapazität in kWh. Die Initialkosten werden in Relation zu den nutzbaren kWh gesetzt.

In den Vergleichen wird deutlich, Bleiprodukte haben die geringsten Initialkosten. Aufgrund geringer Zyklenzahl und geringer Entladetiefe weisen Bleibatterien über die Zeit erhöhte Kosten pro kWh auf.  Im Test sind Lithium-Ionen-Batterien und Salzwasser Stromspeicher gegenüber Bleibatterien im Vorteil.

Erhöhte Umgebungstemperaturen und Auswirkungen auf den Kostenvergleich für Stromspeicher 

Temperatur ist eine sehr wichtige Einflussgröße bezüglich der Leistung von Batterien oder Stromspeichern. Speziell bei Bleibatterien, welche im Zuge dieser Analyse unter die Lupe genommen wurden schränkt das enge Temperaturfenster (+15° bis +25° Celsius) bzw. (+10° bis +30° Celsius) ein. Wenn die Temperaturen kühler werden, dann nimmt die Kapazität des Stromspeichers ab. Das ist allgemein bekannt. Was passiert jedoch, wenn die Temperaturen erhöht sind? Eine Studie von PowerThru zeigt, dass die Lebensdauer von Bleibatterien um 50% reduziert werden, wenn die Temperatur 8,3° Celsius über dem Spezifikationsniveau liegt. Hier der Link zur Studie PowerTrhu. Die Auswirkungen auf die Kosten sind bei einem solchen Temperaturanstieg gravierend. Die Kosten pro Kilowattstunde in EUR steigen für die beiden Bleiprodukte auf 0,29 Euro/kWh bzw. 0,23 Euro/kWh. Man kann also festhalten, wenn erhöhte Temperaturen zu erwarten sind, dann sind Bleibatterien in Relation zu Lithium bzw. zu Salzwasser Stromspeicher teurer. Dies, obwohl auf dem ersten Blick die Initialkosten niedrig sind.

Generell sind auch Lithium Produkte sensibel in Sachen Temperatur. Das analysierte Lithium Produkt hat eine aktive Kühlung und ist somit auf 0° Celsius bis 50° Celsius spezifiziert. Wenn mit einer aktiven Kühlung gearbeitet wird, dann sind die im Datenblatt angegebenen Werte in Sachen Wirkungsgrad (94%) wahrscheinlich nicht zu halten. Die Kühlung benötigt auch Energie.

Hiermit ist erneut bewiesen, wie schwer es ist Batterien zu bewerten und vergleichen und vor allem die richtigen Kosten zu berechnen.

Zusammenfassung Kostenvergleich Batteriespeicher

Eines ist klar, den perfekten Stromspeicher für alle Applikationen gibt es nicht! In dem durchgeführten Kostenvergleich von Stromspeicher Technologien gewinnt Salzwasser vor Lithium. Bewertet man die Gewährleistungsbestimmungen des Lithium Produktes hart, gewinnt Salzwasser vor Blei und Lithium.

Ist die Salzwasser Stromspeicher Technologie das neue Non-Plus-Ultra am Speichermarkt? Nein, es kommt auf das Anwendungsgebiete an. Doch wenn die Schwächen der Salzwasser Technologie (Platzbedarf und C-Rate) keine kritische Rolle in der Entscheidung spielen bietet die Salzwasser Stromspeicher Technologie eine kosten-technisch interessante Alternative. Damit punkten Salzwasser Stromspeicher auch neben den Kernvorteilen in Sachen Sicherheit, Wartungsfreiheit und Umweltfreundlichkeit. Mehr über die Salzwassertechnologie und GREENROCK Salzwasser Stromspeicher erfahren.