Η αποθήκευση ενέργειας, ιδίως με μπαταρίες, καθίσταται βασικός πυλώνας για ένα πιο βιώσιμο και ανεξάρτητο ενεργειακό μέλλον. Είτε αποθηκεύοντας την ενέργεια που παράγεται από ηλιακούς συλλέκτες είτε εκμεταλλευόμενοι τις ωριαίες τιμές ηλεκτρικής ενέργειας, οι μπαταρίες μας δίνουν περισσότερο έλεγχο της ενέργειάς μας.

Ποιο είναι όμως το “πραγματικό κόστος” αυτής της αποθηκευμένης ενέργειας; Δεν αρκεί να εξετάσουμε μόνο την τιμή αγοράς της μπαταρίας. Πρέπει να εξετάσουμε πόση ενέργεια θα παρέχει καθ' όλη τη διάρκεια της λειτουργικής της ζωής. Σε αυτό το σημείο η Επίπεδο κόστος συσσώρευσης (LCOS).

Τι είναι το LCOS (Levelised Cost of Storage);

Φανταστείτε το LCOS ως το μέσο κόστος ανά κιλοβατώρα (kWh) ενέργειας που μπορεί να αποδώσει η μπαταρία κατά τη διάρκεια της ζωής της. Είναι λίγο σαν να υπολογίζετε το κόστος ανά λίτρο καυσίμου που θα καταναλώνει ένα αυτοκίνητο κατά τη διάρκεια της ζωής του, λαμβάνοντας υπόψη όχι μόνο την αρχική τιμή του αυτοκινήτου αλλά και την ποσότητα βενζίνης που θα χρειαστεί.

Το LCOS μας επιτρέπει να συγκρίνουμε τις διάφορες λύσεις συσσώρευσης σε δίκαιη βάση και να κατανοήσουμε πραγματικά τη μακροπρόθεσμη επένδυση.

Τα δεδομένα που έχουμε για την μπαταρία σας

Για τον υπολογισμό μας, έχουμε τις ακόλουθες κρίσιμες πληροφορίες σχετικά με τη συγκεκριμένη μπαταρία σας:

1. Κόστος αγοράς: €4.900
2. Ονομαστική χωρητικότητα: 10 kWh (Αυτή είναι η ποσότητα ενέργειας που μπορεί να αποθηκεύσει η μπαταρία όταν είναι καινούργια και πλήρως φορτισμένη)
3. Δηλωμένοι κύκλοι ζωής: 6.500 κύκλοι (Ένας “κύκλος” πραγματοποιείται κάθε φορά που η μπαταρία φορτίζεται και στη συνέχεια εκφορτίζεται πλήρως. Η μερική χρήση μετράει ως κλάσμα ενός κύκλου).
4. Υπολειμματική χωρητικότητα στο τέλος της ζωής: 60% (Αυτό σημαίνει ότι μετά από 6.500 κύκλους, η μπαταρία θα εξακολουθεί να είναι σε θέση να αποθηκεύει και να αποδίδει περίπου 60% της αρχικής χωρητικότητάς της των 10 kWh. Αυτό το σημείο θεωρείται συχνά το “τέλος της ζωής” για πολλές εφαρμογές, αν και η μπαταρία μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί με μειωμένη απόδοση).

Επιστημονικές και τεχνικές έννοιες εξηγούνται απλά

Πριν από τον υπολογισμό, ας κατανοήσουμε καλύτερα τους όρους:

• Κιλοβατώρες (kWh): Είναι η μονάδα μέτρησης της ηλεκτρικής ενέργειας. Σκεφτείτε την kWh ως “βενζίνη” για τις ηλεκτρικές συσκευές. Ένας λαμπτήρας 100 Watt αναμμένος για 10 ώρες καταναλώνει 1 kWh. Η χωρητικότητα 10 kWh της μπαταρίας σας σημαίνει ότι, όταν είναι καινούργια, μπορεί να τροφοδοτήσει, ας πούμε, έναν φούρνο 1 kW για 10 ώρες (ή μια συσκευή 1 kW για 10 ώρες).
• Κύκλος φόρτισης/εκφόρτισης: Μια μπαταρία λιθίου δεν διαρκεί απεριόριστα. Κάθε φορά που χρησιμοποιείται (φορτίζεται και εκφορτίζεται), υφίσταται μια μικρή υποβάθμιση. Ένας πλήρης κύκλος ισοδυναμεί με πλήρη εκφόρτιση της μπαταρίας και στη συνέχεια με πλήρη επαναφόρτιση. Η διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας εκφράζεται συχνά με τον αριθμό των πλήρων κύκλων που μπορεί να αντέξει πριν η απόδοσή της μειωθεί σημαντικά.
• Υποβάθμιση μπαταρίας (εξασθένιση): Η χρήση (κύκλοι) και ο χρόνος οδηγούν σε σταδιακή μείωση της μέγιστης χωρητικότητας της μπαταρίας. Η μπαταρία των 10 kWh, μετά από μερικούς κύκλους, μπορεί να χωράει μόνο 9 kWh, στη συνέχεια 8 kWh κ.ο.κ., μέχρι να φτάσει στο 60% της αρχικής χωρητικότητας, όπως ορίζεται. Αυτό είναι φυσιολογικό και αναμενόμενο.
• Συνολική απόδοση ενέργειας: Αυτή είναι η εικόνα βασικό για το LCOS. Δεν είναι απλώς η ονομαστική χωρητικότητα πολλαπλασιασμένη επί τους κύκλους (10 kWh * 6500 κύκλοι = 65.000 kWh). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η χωρητικότητα μειώνει το με την πάροδο του χρόνου. Πρέπει να λάβουμε υπόψη την ενέργεια που παρέχεται σε κάθε κύκλου, γνωρίζοντας ότι η ενέργεια ανά κύκλο μειώνεται καθώς μειώνεται η χωρητικότητα.

Απλοποιημένος υπολογισμός της συνολικής παραδοτέας ενέργειας

Για να έχουμε έναν απλό αλλά λογικό υπολογισμό της συνολικής αποδιδόμενης ενέργειας, μπορούμε να υπολογίσουμε το μέσο όρο της ωφέλιμης χωρητικότητας κατά τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Η μπαταρία ξεκινά με 10 kWh και τελειώνει με 6 kWh (η 60% με 10 kWh).

• Αρχική χωρητικότητα: 10 kWh
• Χωρητικότητα στο τέλος του κύκλου ζωής: 10 kWh * 60% = 6 kWh
• Εκτιμώμενη μέση χωρητικότητα διάρκειας ζωής: (10 kWh + 6 kWh) / 2 = 8 kWh

Τώρα, μπορούμε να εκτιμήσουμε τη συνολική ενέργεια που θα αποδώσει η μπαταρία στους 6.500 κύκλους της χρησιμοποιώντας αυτή τη μέση χωρητικότητα:

• Συνολική Παραδοτέα Ενέργεια ≈ Μέση Ισχύς * Αριθμός Κύκλων
• Συνολική Παραδοτέα Ενέργεια ≈ 8 kWh/κύκλο * 6.500 κύκλοι = 52.000 kWh

Αυτή η εκτίμηση (52.000 kWh) αντιπροσωπεύει τη συνολική ποσότητα “βενζίνης” που μπορείτε να πάρετε από αυτή τη μπαταρία κατά τη διάρκεια της ζωής της, λαμβάνοντας υπόψη την υποβάθμιση.

Ο υπολογισμός LCOS

Τώρα που έχουμε τη συνολική αποδιδόμενη ενέργεια και το αρχικό κόστος, μπορούμε να υπολογίσουμε το βασικό LCOS:

LCOS=Συνολική διανεμητέα ενέργειαΣυνολικό κόστος​

Στην απλούστερη περίπτωσή μας, θεωρούμε μόνο το κόστος αγοράς ως “Συνολικό κόστος”:

LCOS=52.000 kWh€4.900​

$$LCOS\approx €0,094\text{ ανά kWh}$$

Έτσι, με βάση μόνο το αρχικό κόστος και την εκτιμώμενη διάρκεια ζωής, κάθε κιλοβατώρα ενέργειας που χρησιμοποιείτε από αυτή τη μπαταρία σας “κοστίζει” περίπου 9,4 λεπτά του ευρώ.

Τι λείπει για έναν πληρέστερο υπολογισμό; (Πρόσθετοι παράγοντες)

Ο υπολογισμός που κάναμε είναι μια εξαιρετική βάση, αλλά μια LCOS πραγματικά πλήρης θα πρέπει να λάβει υπόψη άλλους παράγοντες που επηρεάζουν το πραγματικό κόστος:

1. Κόστος λειτουργίας και συντήρησης (O&M): Υπάρχουν δαπάνες για παρακολούθηση, λογισμικό, τυχόν μικρές τεχνικές παρεμβάσεις, καθαρισμό (εάν είναι απαραίτητο). Αυτά, αν και συχνά είναι χαμηλά για τις οικιακές μπαταρίες, θα πρέπει να προστεθούν στο συνολικό κόστος.
2. Αποδοτικότητα μετ' επιστροφής (RTE): Κανένα σύστημα αποθήκευσης δεν είναι αποδοτικό στο 100%. Κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση, χάνεται κάποια ενέργεια (που διαχέεται ως θερμότητα). Το τυπικό RTE για τις μπαταρίες λιθίου είναι μεταξύ 85% και 98%. Εάν η RTE είναι της τάξης των 90%, αυτό σημαίνει ότι για να αντλήσετε 1 kWh από τη μπαταρία, πρέπει να έχετε εισάγει περίπου 1,11 kWh. Αυτό μειώνει την ενέργεια πραγματικά χρησιμοποιήσιμο από την παρεχόμενη ενέργεια, αυξάνοντας ουσιαστικά το κόστος ανά παραδιδόμενη kWh. Για έναν ακριβέστερο υπολογισμό, η παραδοτέα ενέργεια (52.000 kWh) πρέπει να πολλαπλασιαστεί με το RTE (π.χ. 52.000 * 0,90).
3. Κόστος ή αξία στο τέλος της ζωής: Τι συμβαίνει στην μπαταρία όταν φτάσει τη χωρητικότητα 60%; Υπάρχει κόστος διάθεσης ή ανακύκλωσης; Υπάρχει υπολειμματική αξία (ίσως για λιγότερο απαιτητική χρήση, η λεγόμενη “δεύτερη ζωή”); Αυτοί οι παράγοντες επηρεάζουν επίσης το τελικό συνολικό κόστος.
4. Συντελεστής προεξόφλησης (προεξοφλητικό επιτόκιο): Σε μια πλήρη χρηματοοικονομική ανάλυση, θα πρέπει να εξετάζεται η αξία του χρήματος σε βάθος χρόνου. Ένα ευρώ που δαπανάται σήμερα αξίζει περισσότερο από ένα ευρώ που δαπανάται σε 10 χρόνια από τώρα. Αυτός ο παράγοντας, που είναι χαρακτηριστικός της χρηματοοικονομικής ανάλυσης, θα έκανε τον υπολογισμό πιο πολύπλοκο αλλά πιο ακριβή από οικονομική άποψη.

Συμπέρασμα

Ο υπολογισμός του ισοσταθμισμένου κόστους αποθήκευσης (LCOS) είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την αξιολόγηση της σχέσης κόστους-αποτελεσματικότητας ενός συστήματος μπαταριών. Χρησιμοποιώντας τα παρεχόμενα δεδομένα (κόστος αγοράς, χωρητικότητα, κύκλος ζωής και χωρητικότητα στο τέλος του κύκλου ζωής), υπολογίσαμε ένα βασικό LCOS περίπου €0,094 ανά kWh για την μπαταρία σας.

Αυτή η τιμή σας δίνει μια σαφή ιδέα για το εγγενές κόστος της ενέργειας που θα αποθηκεύσετε και θα χρησιμοποιήσετε από τη μπαταρία σας κατά τη διάρκεια της ζωής της. Να θυμάστε ότι πρόκειται για μια εκτιμώμενη τιμή και ότι παράγοντες όπως η αποδοτικότητα, το κόστος λειτουργίας και η διαχείριση στο τέλος του κύκλου ζωής θα επηρεάσουν το τελικό LCOS σε μια πιο εμπεριστατωμένη ανάλυση.

Η κατανόηση του LCOS σας δίνει τη δυνατότητα να κάνετε τεκμηριωμένες επιλογές σχετικά με την αποθήκευση ενέργειας, μεγιστοποιώντας τη μακροπρόθεσμη αξία της επένδυσής σας.