Magazynowanie energii, w szczególności za pomocą akumulatorów, staje się kluczowym filarem bardziej zrównoważonej i niezależnej przyszłości energetycznej. Niezależnie od tego, czy przechowujemy energię wyprodukowaną przez panele słoneczne, czy też korzystamy z godzinowych stawek za energię elektryczną, akumulatory dają nam większą kontrolę nad naszą energią.

Ale jaki jest “rzeczywisty koszt” tej zmagazynowanej energii? Nie wystarczy tylko spojrzeć na cenę zakupu akumulatora. Musimy rozważyć, ile energii dostarczy ona przez cały okres eksploatacji. To właśnie tutaj Wyrównany koszt akumulacji (LCOS).

Co to jest LCOS (wyrównany koszt magazynowania)?

Wyobraź sobie LCOS jako średni koszt za kilowatogodzinę (kWh) energii, którą akumulator jest w stanie dostarczyć w całym okresie eksploatacji. Przypomina to trochę obliczanie kosztu litra paliwa zużywanego przez samochód w całym okresie jego eksploatacji, biorąc pod uwagę nie tylko początkową cenę samochodu, ale także ilość benzyny, której będzie potrzebował.

LCOS pozwala nam porównać różne rozwiązania akumulacyjne na uczciwych zasadach i naprawdę zrozumieć długoterminową inwestycję.

Posiadane przez nas dane dotyczące baterii

Na potrzeby naszych obliczeń dysponujemy następującymi kluczowymi informacjami na temat konkretnej baterii:

1. Koszt zakupu: €4.900
2. Pojemność nominalna: 10 kWh (jest to ilość energii, jaką akumulator może zmagazynować, gdy jest nowy i w pełni naładowany)
3. Deklarowane cykle życia: 6500 cykli (cykl występuje za każdym razem, gdy akumulator jest ładowany, a następnie całkowicie rozładowywany. Częściowe użycie liczy się jako ułamek cyklu).
4. Pozostała pojemność pod koniec okresu eksploatacji: 60% (Oznacza to, że po 6500 cyklach akumulator nadal będzie w stanie przechowywać i dostarczać około 60% swojej początkowej pojemności 10 kWh. Punkt ten jest często uważany za “koniec żywotności” w wielu zastosowaniach, chociaż akumulator może nadal działać ze zmniejszoną wydajnością).

Pojęcia naukowe i techniczne wyjaśnione w prosty sposób

Przed dokonaniem obliczeń lepiej zrozummy te terminy:

• Kilowatogodziny (kWh): Jest to jednostka miary energii elektrycznej. Potraktuj kWh jako “benzynę” dla urządzeń elektrycznych. Żarówka o mocy 100 W włączona przez 10 godzin zużywa 1 kWh. Pojemność akumulatora wynosząca 10 kWh oznacza, że nowy akumulator może zasilać piekarnik o mocy 1 kW przez 10 godzin (lub urządzenie o mocy 1 kW przez 10 godzin).
• Cykl ładowania/rozładowania: Bateria litowa nie działa w nieskończoność. Za każdym razem, gdy jest używana (ładowana i rozładowywana), ulega niewielkiej degradacji. Jeden pełny cykl to odpowiednik całkowitego rozładowania baterii, a następnie jej pełnego naładowania. Żywotność baterii jest często wyrażana liczbą pełnych cykli, które może ona wytrzymać, zanim jej wydajność znacznie spadnie.
• Degradacja baterii (zanikanie): Użytkowanie (cykle) i czas prowadzą do stopniowego zmniejszania maksymalnej pojemności akumulatora. Akumulator o pojemności 10 kWh po kilku cyklach może pomieścić tylko 9 kWh, a następnie 8 kWh i tak dalej, aż osiągnie określoną pojemność początkową 60%. Jest to normalne i oczekiwane zjawisko.
• Całkowita wydajność energetyczna: To jest liczba niezbędny dla LCOS. Nie jest to po prostu pojemność nominalna pomnożona przez liczbę cykli (10 kWh * 6500 cykli = 65 000 kWh). Wynika to z faktu, że pojemność spadki w czasie. Musimy wziąć pod uwagę energię dostarczaną w każdy wiedząc, że energia na cykl spada wraz ze spadkiem pojemności.

Uproszczone obliczenie całkowitej dostarczanej energii

Aby uzyskać proste, ale rozsądne obliczenie całkowitej dostarczanej energii, możemy uśrednić użyteczną pojemność przez cały okres eksploatacji akumulatora. Bateria zaczyna z 10 kWh i kończy z 6 kWh (60% z 10 kWh).

• Pojemność początkowa: 10 kWh
• Pojemność na koniec okresu użytkowania: 10 kWh * 60% = 6 kWh
• Szacowana średnia pojemność w całym okresie użytkowania: (10 kWh + 6 kWh) / 2 = 8 kWh

Teraz możemy oszacować całkowitą energię, jaką akumulator dostarczy w ciągu 6500 cykli, wykorzystując tę średnią pojemność:

• Całkowita dostarczana energia ≈ Średnia wydajność * Liczba cykli
• Całkowita dostarczana energia ≈ 8 kWh/cykl * 6500 cykli = 52 000 kWh

Ta szacunkowa wartość (52 000 kWh) reprezentuje całkowitą ilość “benzyny”, jaką można uzyskać z tego akumulatora w całym okresie jego eksploatacji, biorąc pod uwagę degradację.

Obliczenia LCOS

Teraz, gdy mamy całkowitą dostarczalną energię i koszt początkowy, możemy obliczyć podstawowy LCOS:

LCOS=Całkowita energia dyspozycyjnaCałkowity koszt​

W naszym najprostszym przypadku bierzemy pod uwagę tylko koszt zakupu jako “koszt całkowity”:

LCOS=52.000 kWh€4.900​

$$LCOS\approx €0,094\text{ za kWh}$$

Tak więc, opierając się tylko na początkowym koszcie i szacowanej żywotności, każda kilowatogodzina energii zużytej z tej baterii “kosztuje” około 9,4 eurocenta.

Czego brakuje do pełniejszego obliczenia? (Dodatkowe czynniki)

Dokonane przez nas obliczenia stanowią doskonałą podstawę, ale LCOS naprawdę Należy wziąć pod uwagę inne czynniki, które mają wpływ na rzeczywisty koszt:

1. Koszty operacyjne i utrzymania (O&M): Istnieją koszty monitorowania, oprogramowania, wszelkich drobnych interwencji technicznych, czyszczenia (w razie potrzeby). Koszty te, choć często niskie w przypadku baterii domowych, należy dodać do całkowitego kosztu.
2. Efektywność podróży w obie strony (RTE): Żaden system magazynowania nie jest wydajny przy 100%. Podczas ładowania i rozładowywania część energii jest tracona (rozpraszana w postaci ciepła). Typowy współczynnik RTE dla akumulatorów litowych wynosi od 85% do 98%. Jeśli RTE wynosi 90%, oznacza to, że aby pobrać 1 kWh z akumulatora, trzeba włożyć około 1,11 kWh. Zmniejsza to ilość energii faktycznie użyteczny niż dostarczona energia, co skutecznie zwiększa koszt za dostarczoną kWh. Aby uzyskać bardziej precyzyjne obliczenia, dostarczaną energię (52 000 kWh) należy pomnożyć przez RTE (np. 52 000 * 0,90).
3. Koszty lub wartość pod koniec życia: Co dzieje się z baterią po osiągnięciu pojemności 60%? Czy istnieją koszty utylizacji lub recyklingu? Czy istnieje jakaś wartość rezydualna (być może w przypadku mniej wymagającego użytkowania, tak zwanego “drugiego życia”)? Te czynniki również wpływają na ostateczny koszt całkowity.
4. Współczynnik dyskontowy (stopa dyskontowa): W kompletnej analizie finansowej należy wziąć pod uwagę wartość pieniądza w czasie. Jedno euro wydane dzisiaj jest warte więcej niż jedno euro wydane za 10 lat. Ten czynnik, typowy dla analizy finansowej, sprawiłby, że obliczenia byłyby bardziej złożone, ale bardziej dokładne z ekonomicznego punktu widzenia.

Wnioski

Obliczenie wyrównanego kosztu magazynowania (LCOS) jest potężnym narzędziem do oceny opłacalności systemu akumulatorów. Korzystając z dostarczonych danych (koszt zakupu, pojemność, cykl życia i pojemność na koniec okresu eksploatacji), oszacowaliśmy podstawowy LCOS na poziomie ok. 0,094 euro za kWh dla akumulatora.

Wartość ta daje jasne wyobrażenie o wewnętrznym koszcie energii, którą będziesz przechowywać i wykorzystywać z akumulatora przez cały okres jego eksploatacji. Należy pamiętać, że jest to wartość szacunkowa, a czynniki takie jak wydajność, koszty operacyjne i zarządzanie po zakończeniu eksploatacji będą miały wpływ na ostateczny LCOS w bardziej dogłębnej analizie.

Zrozumienie LCOS umożliwia dokonywanie świadomych wyborów dotyczących magazynowania energii, maksymalizując długoterminową wartość inwestycji.