Die Energiespeicherung, insbesondere mit Batterien, entwickelt sich zu einer wichtigen Säule für eine nachhaltigere und unabhängigere Energiezukunft. Ob wir die von Sonnenkollektoren erzeugte Energie speichern oder die Vorteile stündlicher Stromtarife nutzen, Batterien geben uns mehr Kontrolle über unsere Energie.

Doch was sind die “wahren Kosten” dieser gespeicherten Energie? Es reicht nicht aus, nur den Anschaffungspreis der Batterie zu betrachten. Wir müssen uns überlegen, wie viel Energie sie über ihre gesamte Lebensdauer liefert. Dies ist der Punkt, an dem die Levelisierte Kosten der Kumulierung (LCOS).

Was bedeutet LCOS (Levelised Cost of Storage)?

Stellen Sie sich die LCOS als die durchschnittlichen Kosten pro Kilowattstunde (kWh) Energie vor, die die Batterie während ihrer Lebensdauer liefern kann. Das ist in etwa so, als würde man die Kosten pro Liter Kraftstoff berechnen, den ein Auto während seiner Lebensdauer verbraucht, wobei man nicht nur den Anschaffungspreis des Autos, sondern auch den Benzinverbrauch berücksichtigt.

Der LCOS ermöglicht es uns, verschiedene Akkumulationslösungen auf einer fairen Basis zu vergleichen und die langfristige Investition wirklich zu verstehen.

Die Daten, die wir für Ihre Batterie haben

Für unsere Berechnung benötigen wir die folgenden wichtigen Informationen über Ihre spezifische Batterie:

1. Anschaffungskosten: €4.900
2. Nennkapazität: 10 kWh (Dies ist die Energiemenge, die die Batterie im Neuzustand und bei voller Ladung speichern kann)
3. Deklarierte Lebenszyklen: 6.500 Zyklen (Ein “Zyklus” findet jedes Mal statt, wenn die Batterie geladen und dann vollständig entladen wird. Teilweise Nutzung zählt als ein Bruchteil eines Zyklus).
4. Restkapazität am Ende des Lebens: 60% (Das bedeutet, dass die Batterie nach 6.500 Zyklen noch etwa 60% ihrer ursprünglichen Kapazität von 10 kWh speichern und abgeben kann. Dieser Punkt wird für viele Anwendungen oft als “Ende der Lebensdauer” angesehen, obwohl die Batterie mit reduzierter Leistung weiter betrieben werden kann).

Wissenschaftliche und technische Konzepte einfach erklärt

Bevor wir rechnen, sollten wir die Begriffe besser verstehen:

• Kilowattstunden (kWh): Sie ist die Maßeinheit für elektrische Energie. Stellen Sie sich die kWh als das “Benzin” für elektrische Geräte vor. Eine 100-Watt-Glühbirne, die 10 Stunden lang eingeschaltet ist, verbraucht 1 kWh. Die 10-kWh-Kapazität Ihrer Batterie bedeutet, dass sie im Neuzustand z. B. einen 1-kW-Backofen 10 Stunden lang betreiben kann (oder ein 1-kW-Gerät 10 Stunden lang).
• Lade-/Entladezyklus: Eine Lithiumbatterie hält nicht ewig. Jedes Mal, wenn sie verwendet wird (geladen und entladen), wird sie etwas schwächer. Ein vollständiger Zyklus entspricht einer vollständigen Entladung der Batterie und einer anschließenden vollständigen Wiederaufladung. Die Lebensdauer einer Batterie wird häufig in der Anzahl der vollständigen Zyklen ausgedrückt, die sie überstehen kann, bevor ihre Leistung deutlich nachlässt.
• Batterieverschleiß (Fading): Nutzung (Zyklen) und Zeit führen zu einer allmählichen Verringerung der maximalen Kapazität der Batterie. Die 10-kWh-Batterie fasst nach einigen Zyklen möglicherweise nur noch 9 kWh, dann 8 kWh und so weiter, bis sie die angegebene Anfangskapazität von 60% erreicht. Dies ist normal und zu erwarten.
• Gesamter Energiedurchsatz: Dies ist die Zahl Wesentlich für das LCOS. Es handelt sich nicht einfach um die Nennkapazität multipliziert mit den Zyklen (10 kWh * 6500 Zyklen = 65.000 kWh). Das liegt daran, dass die Kapazität vermindert im Laufe der Zeit. Wir müssen die Energie berücksichtigen, die in jede Zyklus, da die Energie pro Zyklus mit abnehmender Kapazität abnimmt.

Vereinfachte Berechnung der gesamten lieferbaren Energie

Um eine einfache, aber vernünftige Berechnung der insgesamt lieferbaren Energie zu erhalten, können wir die Nutzkapazität über die Lebensdauer der Batterie mitteln. Die Batterie beginnt mit 10 kWh und endet mit 6 kWh (die 60% mit 10 kWh).

• Anfangskapazität: 10 kWh
• Kapazität am Ende der Lebensdauer: 10 kWh * 60% = 6 kWh
• Geschätzte durchschnittliche Kapazität über die gesamte Lebensdauer: (10 kWh + 6 kWh) / 2 = 8 kWh

Anhand dieser durchschnittlichen Kapazität können wir nun die Gesamtenergie abschätzen, die die Batterie in ihren 6.500 Zyklen liefern wird:

• Gesamte lieferbare Energie ≈ Durchschnittliche Kapazität * Anzahl der Zyklen
• Insgesamt lieferbare Energie ≈ 8 kWh/Zyklus * 6.500 Zyklen = 52.000 kWh

Diese Schätzung (52.000 kWh) stellt die Gesamtmenge an “Benzin” dar, die Sie während der Lebensdauer dieser Batterie erhalten werden, wobei die Degradation berücksichtigt wird.

Die LCOS-Berechnung

Da wir nun die gesamte lieferbare Energie und die Anfangskosten kennen, können wir die grundlegenden LCOS berechnen:

LCOS=Disponierbare Energie insgesamtGesamtkosten​

In unserem einfachsten Fall betrachten wir nur die Anschaffungskosten als “Gesamtkosten”:

LCOS=52.000 kWh€4.900​

$$LCOS\approx €0,094\text{ pro kWh}$$

Ausgehend von den Anschaffungskosten und der geschätzten Lebensdauer “kostet” Sie also jede Kilowattstunde Energie, die Sie aus dieser Batterie verbrauchen, etwa 9,4 Cent.

Was fehlt noch für eine vollständige Berechnung? (Zusätzliche Faktoren)

Die von uns durchgeführte Berechnung ist eine hervorragende Grundlage, aber ein LCOS wirklich sollten auch andere Faktoren berücksichtigt werden, die die tatsächlichen Kosten beeinflussen:

1. Betriebs- und Wartungskosten (O&M): Es fallen Kosten für Überwachung, Software, kleinere technische Eingriffe und Reinigung (falls erforderlich) an. Diese sind zwar bei Batterien für den Hausgebrauch oft gering, sollten aber zu den Gesamtkosten hinzugerechnet werden.
2. Effizienz der Hin- und Rückfahrt (RTE): Kein Speichersystem ist bei 100% effizient. Während des Ladens und Entladens geht ein Teil der Energie verloren (in Form von Wärmeabgabe). Der typische RTE für Lithiumbatterien liegt zwischen 85% und 98%. Wenn der RTE bei 90% liegt, bedeutet dies, dass man etwa 1,11 kWh eingeben muss, um 1 kWh aus der Batterie zu entnehmen. Dies reduziert die Energie tatsächlich nutzbar als die eingespeiste Energie, wodurch sich die Kosten pro gelieferter kWh effektiv erhöhen. Für eine genauere Berechnung sollte die lieferbare Energie (52.000 kWh) mit dem RTE multipliziert werden (z. B. 52.000 * 0,90).
3. Kosten oder Wert am Ende des Lebens: Was passiert mit der Batterie, wenn sie die Kapazität von 60% erreicht hat? Fallen Entsorgungs- oder Recyclingkosten an? Gibt es einen Restwert (vielleicht für eine weniger anspruchsvolle Nutzung, die so genannte “zweite Lebensdauer”)? Diese Faktoren wirken sich auch auf die endgültigen Gesamtkosten aus.
4. Abzinsungsfaktor (Diskontsatz): Bei einer vollständigen Finanzanalyse würde man den Wert des Geldes im Laufe der Zeit betrachten. Ein heute ausgegebener Euro ist mehr wert als ein in 10 Jahren ausgegebener Euro. Dieser für die Finanzanalyse typische Faktor würde die Berechnung komplexer, aber wirtschaftlich genauer machen.

Schlussfolgerung

Die Berechnung der Stromgestehungskosten (Levelised Cost of Storage, LCOS) ist ein leistungsfähiges Instrument zur Bewertung der Kostenwirksamkeit eines Batteriesystems. Anhand der zur Verfügung gestellten Daten (Anschaffungskosten, Kapazität, Lebenszyklus- und End-of-Life-Kapazität) schätzten wir einen Basis-LCOS von etwa 0,094 € pro kWh für Ihre Batterie.

Dieser Wert gibt Ihnen eine klare Vorstellung von den intrinsischen Kosten der Energie, die Sie über die Lebensdauer Ihrer Batterie speichern und nutzen werden. Denken Sie daran, dass es sich hierbei um einen geschätzten Wert handelt und dass Faktoren wie Effizienz, Betriebskosten und End-of-Life-Management den endgültigen LCOS-Wert bei einer eingehenderen Analyse beeinflussen werden.

Das Verständnis der LCOS ermöglicht Ihnen, fundierte Entscheidungen über die Energiespeicherung zu treffen und den langfristigen Wert Ihrer Investition zu maximieren.