Wir vergleichen die Preise wirtschaftlicher Stromspeicher. PV-Anlagen werden günstiger und größer, die Lastspitzen höher und die Netze können den Strom nicht mehr gebrauchen. Immer mehr Photovoltaikanlagen Besitzer müssen Ihre Stromproduktion unwirtschaftlich verschleudern, drosseln oder sogar abschalten.
Wir betrachten in folgendem Beitrag am Beispiel eines Nichtwohngebäudes mit großen Dachflächen für Sonnenstrom den besten Einsatz wirtschaftlicher Stromspeicher.
Gibt es alternativen zu chinesischen Batterien in form wirtschaftlicher Stromspeicher aus Deutschland für Gewerbeimmobilien?
Bei dem Gebäudekomplex stehen unverschattete 452 m² für 90 kW Peak Photovoltaik zur Verfügung. 500.000 kWh Energie können dank der Sonne pro Jahr in Strom gewandelt werden, wenn ein Energiespeicher den Versatz zwischen Bedarf und Produktion füllt.
Der Photovoltaikstrom könnte ohne Batterie zu über 50 % im Gewerbe-Gebäude genutzt werden. Damit die andere Hälfte nicht verloren geht sollte über einen großen Speicher nachgedacht werden.
Abbildung 3 Solarsimulation der vereinfachten Dachflächen
Die optimale Neigung für Photovoltaik am Standort ist 40°.
Die PV-Anlage würde sich in erster Näherung in unter 10 Jahren amortisieren.
Wie wird eine 0 Einspeisung mit wirtschaftlichen Stromspeichern geregelt?
Um das Netz rund um das Gebäude vor Überlastung von Energieerzeugungsanlagen wie Photovoltaik zu Schützen wird ein Energieflussrichtungssensor, kurz EnFluRi eingesetzt. Dieser verhindert das Einspeisen und drosselt die Solare Leistung entsprechend des momentanen Strombedarfs des Gebäudes.
Es gibt zwei Möglichkeiten wie eine 0-Einspeise PV-Anlage wirtschaftlich betrieben werden kann.
- Die PV-Anlage ist so klein, dass die Spitzenleistung der Grundlast des Hauses entspricht. <3kW
- Die PV-Anlage primär und zu Spitzenzeiten eine Batterie lädt, um die Lastkurve der Bürogebäude flexibel zu bedienen. Eine Überdimensionierung zu den Sommermonaten ist möglich, um dem schwachen winterlichen Sonnendargebot gerecht zu werden.
Lastganganalyse für die Dimensionierung wirtschaftlicher Stromspeicher
Auch ein wirtschaftlicher Stromspeicher hat seinen Preis, weswegen er genau dimensioniert werden muss. Eine Lastganganalyse misst den Momentan verbrauch des Gebäudes und zeichnet eine sogenannte Lastkurve auf.
Messprotokoll:
Aufzeichnungsdauer: 48 Stunden
Aufzeichnung:
Strom [A], Spannung [U], Wirk [VA]- und Scheinleistung [VAS]
Aufzeichnungsintervall:
1min
Messung:
Die Versorgung erfolgt über eine Einspeisung im Werkstattgebäude.
Die Einspeisung versorgt den Werkstattbereich sowie die Werkstatt des Fuhrparks, die Waschanlage und Lagerhalle.
Messgerät Gossen Metrawatt Mavowatt30
Abbildung 13 Lastgang für eine Werkstatt mit Waschanlage, Schlosserei und Büroräume
Am Lastgang kann eine Grundlast von 3 kW abgelesen werden. Durch stündliches Zuschalten eines Aggregates wird für 2 h die Leistung auf 5 kW angehoben. Die Last verändert sich im Zeitraum zwischen 7:00 – 16:00 dauerhaft auf durchschnittlich 9 kW. Die mittlere Leistungserhöhung wird durch die Beleuchtung, Bürotechnik und Werkzeuge verursacht. Auffällig sind die sporadischen Leistungsspitzen von 20 kW die im Laufe des Arbeitstages auftreten. In nächster Näherung kann von 10 Stunden 10 kW gleich 100 kWh tagsüber und 3 KW für 14 Stunden nachts zu 42 kWh, also 142 kWh pro Tag ausgegangen werden.
Wirtschaftlicher Stromspeicher aus Deutschland schlägt chinesische Lithiumbatterien.
Die Wertschöpfung und den Service nahe der Anlage zu haben ist sehr wertvoll, insbesondere wenn große summen Geld davon abhängen. Fällt der selbstproduzierte Strom einen Monat aus, so kostet der Stillstand der PV-Anlage den Betreiber 1.500 €. Auf chinesischen Ersatz für defekte Stromspeicher können Sie lange warten.
Deswegen suchen wir in diesem Abschnitt Technologien für große wirtschaftliche Stromspeicher aus Deutschland. Die RVFB-Technologie ist dabei nichts neues. Fluss-Batterien werden in Deutschland schon Jahrzehnte erfolgreich betrieben. Ihre Stärke ist die Langlebigkeit.
In diesem Abschnitt werden „State of the art“ Batterietechnologien wirtschaftlich verglichen.
Abbildung 39 https://voltstorage.com/technologie/die-flow-speichertechnologie
Abbildung 38 https://www.prolux-solutions.com/media/0_Deutschland/documents/PRO_6926757_Storac_AC_4_10_2024-05_web.pdf
Die Redox Flow Batterie von Voltstorage kommt mit einem internen Wechselrichter. Der PV-Gleichstrom kann somit direkt an die Batterie angeschlossen werden. Bei Storac RVF und bei Lithium Batterien ist nur das Batteriemanagementsystem enthalten. Für die Spannungsversorgung sind also zusätzliche Komponenten erforderlich. Zudem unterscheiden sich die Batterietechnologien in Ihren Zyklenzahlen. Für die Vergleichbarkeit wird, die Arbeit der Batterie bezogen auf Ihre Nutzungsdauer in €/kWh umgerechnet. In folgender Tabelle können Vanadium Redox Flow Batterien mit Lithium Batterien auf dem Markt verglichen werden.
Preisvergleich wirtschaftlicher Stromspeicher aus Deutschlang mit chinesischen Lithium-Zellen
| Lithium | Lithium | Lithium | Vanadium | Vanadium | Vanadium | 2 Speicher | ||
| E3DCpro | Sungrow | FM Solar | Everflow | Storac | Voltstorage | Voltstorage | ||
| Garantie | Jahre | 5 | 1 | 1 | 10 | |||
| Photovoltaik peak Leistung | kW | 20 | 15 | 1,5 | 3 | |||
| mittlerer Leistungsausgang | kW | 7,5 | 30 | 5 | 0,8 | 1,6 | ||
| Batteriekapazität | kWh | 17,55 | 40 | 40 | 120 | 10 | 6,2 | 12,4 |
| Entladungstiefe | % | 90 | 0,9 | 0,9 | 1 | 0,95 | 100 | 200 |
| Lebensdauer | Jahre | 10 | 10 | 10 | 20 | 10 | 20 | |
| Restleistung End of Life | % | 80 | 80 | 80 | 100 | 100 | 100 | |
| Ladezyklen | 7020 | 4000 | 4000 | 10000 | 15000 | 10000 | ||
| Energiedurchsatz (Quelle LG) | kWh | 123200 | 129600 | 129600 | 1080000 | 128250 | 62000 | 124000 |
| Brandgefahr | Ja | Ja | Ja | Nein | Nein | Nein | ||
| Gefährliche Substanzen | Cobalt / Nickel | Vanadium unbedenklich | ||||||
| Materialursprung | Afrika / Nicaragua | Produkt der Eisenindustrie | ||||||
| Rücknahme | kostenlos | keine | keine | keine | keine | vom Hersteller + 100 € | ||
| Produktionsstandort | Deutschl. Asien (LG) | China | China | Deutschland | Deutschland | Deutschland | ||
| Preis | € | 19763,9 | 17656,9 | 12656,9 | 102858,7 | 20358,7 | 10200 | 18200 |
| Jahr der Anfrage | 2021 | 2024 | 2024 | 2024 | 2024 | 2021 | 2021 | |
| Batterie | € | 16107 | 14000 | 9000 | 100000 | 17500 | 8300 | 8000 |
| Zusatzwechselrichter | € | 2859 | 2859 | 2859 | 2859 | 2859 | 1900 | |
| Ausbau Interner Leistungsmesser | € | 92 | 92 | 92 | ||||
| Motorschalter | € | 324 | 324 | 324 | ||||
| Can Repeater | € | 85 | 85 | 85 | ||||
| Externe PV Wechselrichter Leistungsmesser 40 A ID 104 | € | 298 | 298 | 298 | ||||
| €/kWh invest | 1126 | 441 | 316 | 857 | 2036 | 1645 | 1468 | |
| Lebenszykluskosten | €/kWh | 0,160 | 0,136 | 0,098 | 0,095 | 0,159 | 0,165 | 0,147 |
Everflow Energy bietet eine Flow Batterie mit 120 kWh Speicherkapazität an, die zu den 142 kWh täglichen Stromverbrauch des Gebäudes passt.
Bei hohen Batteriekapazitäten ist die Redox Flow Batterie günstiger als chinesische Lithium Batterien.
Ein weiterer Vorteil für die Redox Technologie ist das geringe Brandrisiko und die Ressourcen Schonung.
Herausfordernd ist die geringe Ladeleistung von 15 kW. Dadurch eignet sich das System nur bedingt für sogenannte Lastspitzenkappung – Wikipedia oder „Peak Shaving“. Wenn um 12 Uhr 90 kW peak vom Dach kommen, 10 kW für die Geräte gebracht werden und 15 kW in den Speicher fließen gehen 55 kW verloren.
Abbildung 42 Off Grid Berechnung PV-Gis
Die in der Abbildung dargestellte Berechnung von genutzten und ungenutzter Energie, geht davon aus, dass der PV-Strom immer gespeichert werden kann. Tatsächlich kann der 120 kWh Redox Speicher nur 15 kW aufnehmen. Deswegen ist eine Kombination aus Lithium Ionen erforderlich die dynamisch mit Simulink berechnet werden kann.
Erstaunlich ist der Preisverfall für chinesische Batterien seit 2021 bis 2024 um 30%.
Fazit aus dem Preisvergleich verschiedener wirtschaftliche Stromspeicher
Lithium kann hohe Leistungen bieten und somit, hohe Strombedarfe bis 100 kW leicht bedienen. Nach ungefähr 10 Jahren müssen die chinesischen Zellen getauscht werden. Entsorgungskosten sollten in Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen eingehen.
Redox-Flow Stromspeicher sind auf Lebenszyklusebene wirtschaftlicher als die Lithium-Technologie. Um hohe Lastspitzen im 100 kW Bereich von z.B. Elektrofahrzeugen bieten zu können, sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich. Unser Apell an die Hersteller von Redox-Flow-Batterien wären Gleichstromspeicher. Die RF-Batterien werden meist mit Wechselstrom gespeist. Der Kunde bezahlt die Wechsel- und Gleichrichter obwohl vom Dach der Gleichstrom abgestimmt auf die Stack Spannung kommen könnte und somit enorme Wandlungsverluste und kosten vermieden werden könnten.
Wir würden unseren Kunden vorrangig lokale Unternehmen und somit die Redox-Vanadium-Flow Batterie für wirtschaftliche Stromspeicher größer 100 kWh empfehlen.
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