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Dienstag, 20. November 2012

Batterien als Stromspeicher

Batterien sind echte Stromspeicher

Die Diskussion um die Veränderungen bei der Einspeisung von Solarstrom ins Stromnetz, insbesondere die günstige Möglichkeit, Solarstrom selbst zu verbrauchen, lassen Batterien attraktiv erscheinen. Können Batterien auch wirtschaftlich das Speicherproblem für die Erneuerbaren Energien lösen? Das will ich mal näher für den Privatbereich betrachten.
Bleibatterie mit 0,3 kWh Kapazität (Bild: Wikipedia)

Was macht eigentlich eine Batterie

Vorab, eine Batterie ist ein chemisches System das Spannung liefert, sogar das Älteste (1800: erste Batterie), das man kennt. Letztendlich funktionieren Batterien, indem sie die Differenz im elektrochemischen Potential nutzen. Das bedeutet, jedes Element hat so einen Spannungswert, verbindet man zwei Elemente mit unterschiedlichen Spannungswert mit einer Flüssigkeit (Elektrolyt) so kommt es zu einer chemischen Reaktion und Strom fliest. Ist dieser Vorgang umkehrbar hat man einen Akkumulator, den man laden und entladen kann.
In der Praxis gibt es einige Einschränkungen, die Spannung, die man zum Aufladen anlegen muss ist immer größer als die Spannung die die Batterie abgibt, dadurch vermindert sich der Wirkungsgrad.
Weiterhin sind viele geeignete Elemente, insbesondere Blei, selten, giftig schwer und teuer.

Wann lohnt sich ein Batteriespeicher?

Für viele stellt sich die Frage, soll ich meinen Solarstrom mit einer Batterie speichern?
Dazu gibt es keine eindeutige Antwort. Es gibt Menschen, die wollen nie etwas wegwerfen und speichern daher den Strom auch wenn es nicht direkt wirtschaftlich ist. Diese Situation will ich nicht näher betrachten.

Damit sich ein Speicher lohnt, muss es eine ausreichende Differenz im Strompreis geben!

Rechenbeispiel:

Bezieht man etwa den "normalen" Strom aus dem Netz zu einem Preis von 25ct/kWh und kann selbst Strom aus Solarenergie für 15ct/kWh erzeugen, dann hat man bereits eine Voraussetzung erfüllt: Eine Differenz (10ct/kWh) im Strompreis. 

Produziert man Mittags eine Kilowattstunde, speichert diese Energie ab und nutzt Abends die Energie um zu kochen, hat man 10ct eingespart. Wiederholt man dies jeden Tag, hat man am Ende eines Jahres bei gutem Wetter, 300 Tage an dem man diesen Effekt nutzen kann. Damit hat man 30€ eingespart. Funktioniert die Batterie fünf Jahre, das sind 1500 Zyklen, dann hat man 150€ eingespart, die man für die Finanzierung der Batterie verwenden kann. Mehr als 3000 Zyklen erreichen nur wenige Batterien, genau genommen beginnen Batterien ab den ersten Zyklus immer etwas an Kapazität zu verlieren.

Schaut man auf den Markt, findet man nur Bleiakkumulatoren, die etwa 150€ pro Kilowattstunde kosten, also für das obige Beispiel geeignet wären. Allerdings muss man noch einige weitere Kosten  berücksichtigen:
  • Wechselrichter, da Batterien nur Gleichstrom benötigen, muss der Wechselstrom umgewandelt werden, diese Wandler können ähnlich viel wie die Batterien kosten.
  • Der Wechselrichter senkt den Wirkungsgrad um etwa 4% (2% pro Umwandlung)
  • Wirkungsgrad: Je nach Batterie werden nur 90% Wirkungsgrad erreicht, das bedeutet, man bekommt von einer eingespeicherten Kilowattstunde nur 0,9kWh zurück. Damit kostet das Laden 15ct, entnehmen kann man nur 0,9*25ct=22,5ct. Damit hat man nur 7,5ct eingenommen!
  • Alte Batterien muss man entsorgen.
Damit wird die zunächst sehr optimistische Rechnung erheblich schlechter, nach 1500 Zyklen hat man nur 1500*7,5ct =  112,5€ eingenommen (Oder eingespart).
Das System kostet aber mit Wechselrichter 300€, mit Installation oft auch das Doppelte (600€-1000€).
Offensichtlich ist ein Batteriespeicher in diesem Fall nicht lohnend.

Erstes Resultat

Bei den üblichen Strompreisdifferenzen ist ein Batteriespeicher völlig unwirtschaftlich!

Wann könnte es sich doch lohnen?

Keine Rechnung ohne Ausnahme. 
Notstrom: Sollte jemand für die Zuverlässigkeit eines Computersystems eine Notstromversorgung auf Batteriebasis planen, wird oft völlig anders gerechnet und der Gewinn besteht in den unverhofften Einnahmen. Allerdings muss die Batterie dann etwas größer ausgelegt werden, da bei einer fast entladenden Batterie natürlich keine Notstromversorgung möglich ist.
Insellösung: An manchen Orten ist der Strom wesentlich teurer als 25ct, dann wird die Rechnung für die Batterie günstiger, und es kann sich wieder lohnen.

Allgemein kann man folgende Rechnung aufstellen (ohne Zinsen):

Kosten Batteriesystem < Preisdifferenz * Wirkungsgrad * Zyklen

Folgende Werte einsetzen:
Kosten Batteriesystem: Alle Kosten, insbesondere Akkumulator (Nutzbare Kapazität), Wechselrichter, Entsorgung, Raumbedarf, ggf. Versicherung, Garantiekosten, Wartungskosten.
Preisdifferenz: Preis den man für Netzstrom zahlt - Vollkosten der Eigenstromerzeugung
Wirkungsgrad: Alles was den Wirkungsgrad reduziert, insbesondere Batterie und Wechselrichter, realistisch sind oft 85% (0,85 einsetzen)
Zyklen: Wie oft kann das System einen vollen Ladezyklus durchlaufen, insbesondere bis die Batterie ersetzt werden muss. Realistisch sind Werte zwischen 2000 (Blei) und 6000 (Lithium)

Und damit kann man leicht selbst entscheiden, ob ein Batteriesystem lohnt.

Allgemeine Wirtschaftlichkeit von Speichern

Kommentare:

  1. Solarpannels erzeugen Gleichstrom, wozu dann einen Wechselrichter? Das System muss eben von vornherein dafür ausgelegt sein. Ich bekomme 29 cent pro kwh, da lohnt es sich leider nicht, aber heute gibt es 18 cent, kosten tut der Strom 25, da schon.
    Für Bastler: ein alter PC der abends 5 h läuft, braucht 5x150Watt, =0,75kwh, ein Notebook mit Akku, das tagsüber lädt, nix. Im Jahr 75 Euro! (Dafür gibts ein neuen Akku;) )
    P.S: die Industrie braucht tagsüber am meisten, bekommt aber den Strom für 9 cent, da lohnt sich Eigenproduktion nicht.Die Grossverbraucher bekommen es noch günstiger. Die PV Anlagen wurden zu 90% von Privatleuten bezahlt, die brauchen aber den Strom zu 80% abends und nachts. Das ganze System ist krank!
    Jede Firma die etwas verkauft, möchte viel verkaufen. Bloss unsere Energieversorger sollen sich ihr eigenen Grab schaufeln? Das kann so nicht gut gehen!
    Der Strom ist um 20 Uhr am teuersten, Batterien könnten diese Spitze kappen. Leider ist der Preis für die Stromerzeugung völlig nebensächlich. Er schwankt zwischen 3 und 6 cent. Preisbestimmend sind Steuern und Abgaben. Die Politik macht billige Preise für Grossverbraucher und Industrie, hohe Preise für Privte Haushalte. Die Gewinne sind deshalb für Braunkohle am höchsten, deshalb wird diese bevorzugt. Es gibt keinen Anreiz für CO2 Einsparung.
    Wenn der Verbraucher die Preise nach Börsenkurs erhält, schwankt der zwischen 22 und 25 cent. Da lohnt sich gar nix!!
    Einzige Lösung: Jeder zahlt gleich, Braunkohle wird extra besteuert und ab geht die Luzie!
    PV auf jeder Industriehalle, Braunkohle stillgelegt, Stromspeicher in jedem Industriebetrieb. Leider nicht mit dieser Regierung.

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  2. Was soll man von diesen Anlagen halten, löhnt sich die Investition beim Bau eines Hauses, worin man ich schätze jetzt mal 30 Jahre leben wird? Besten Dank, Markus S.

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  3. Guten Tag,
    ich habe für Lithium-Speicher die Lebensspeicherkosten schon mit 14ct/kWh berechnet.hängt natürlich von den Preisen und den PV Stromgestehungskosten ab, ob das für jeden individuell wirtschaftlich genug ist. (diesmartebatterie.de)

    Die erste Batterie, hörte ich kürzlich, gab es schon 300 v. Chr. Einfach mal "Bagdad Batterie" suchen ;-

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