Bei dem Betrieb eines BHKW (HKA) oder einer Fotovoltaik-Solaranlage, ist die Eigennutzung des
produzierten Stroms die sinnvollste Verwendung. In diesem Fall kann der
normale Bezugspreis vom EVU (Elektrizitäts-Versorgungs-Unternehmen)
als Preis in die Kostenkalkulation übernommen werden. Seitens der
EVUs wird niemals (auch mit dem HKA Zuschlag) der Preis erstattet,
welchen die EVUs von Ihren Kunden haben wollen.
Bei der Eigenstromnutzung ist bei einem BHKW immer zu berücksichtigen, daß der
BHKW-Zuschlag derzeit mit 4 ct/kWh (aber nur für eine begrenzte Zeit)
auf die PRODUZIERTE kWh gerechnet wird, egal wofür diese hinterher verwendet wird!
Die Einspeisung wird (derzeit) nochmal mit 4 ct/kWh belohnt, aber auch nur für
einen begrenzten Zeitraum.
Die eigentliche Einspeisevergütung ist der kleinste gemeinsame Nenner; der mittlere Preis der Strombörse im letzten Quartal. Dies ist eine ungünstige Konstellation für Betreiber kleiner Anlagen, welche bevorzugt in der kalten Jahreszeit laufen. Im vorhergehenden Quartal, war der KWK Strom im (Über-)Angebot, so daß er wenig kostetete. Dieser niedrige Preis wird dann für die große Menge im Winter bezahlt …
Die aktuelle gesetzliche Situation verbessert die Rahmenbedingungen zum Betrieb eines BHKWs ein klein wenig. Dafür sind ausreichend neue Lasten in Kraft bzw. in Vorbereitung.
Vor obigem Hintergrund ist bereits vor der Anschaffung eines BHKWs die Überlegung zur maximalen Nutzung des selbstproduzierten Stroms notwendig. Ausgenommen sind nur die Fälle, in denen kontinuierlich sowieso ein hoher Strombedarf existiert (Gastronomie, Serverbetrieb, Gewerbe …) hier stellt sich diese Problematik normalerweise nicht.
Dazu sind, bei dem Einsatz als Wohnhausheizung, prinzipiell zwei
Betriebsarten zu unterscheiden: Im Winter läuft das BHKW fast
immer, im Sommer nur relativ (sehr) selten.
Zum Glück ist der Stromverbrauch im Winter höher als im
Sommer, von daher kann per se ein höherer Anteil des eigenen Stroms
verbraucht werden …
Typischerweise sind die BHKWs auf der
elektrischen Seite aber deutlich leistungsfähiger als für den
durchschnittlichen Strombedarf erforderlich. Der durchschnittliche
Strombedarf eines Wohnobjektes ist sehr gering, leider wird der Strom
meist in Form von sehr hohen Verbrauchsspitzen (Verhältnis von
Spitzenbedarf zu mittlerer Leistung) entnommen. Das BHKW deckt dann u.U.
nur den unteren (kleinsten) Teil der Last, ein signifikanter Teil der
benötigten Leistung wird also eingekauft obwohl das BHKW
läuft.
Optimierungsüberlegungen gehen also zwangsläufig dahin, die
Spitzen zu beschneiden und die Leistung über einen längeren
Zeitraum abzurufen! Dies ist auch im Sinne unserer Netzinfrastruktur: es
ist bedeutend billiger eine kleine Leistung länger zu liefern, als
eine große Leistung nur mal kurz!
Typische Optimierungen innerhalb eines Haushaltes sind z.B.:
Zur einfachen Kopplung zwischen BHKW und Verbraucher kann das Signal herangezogen werden, welches anzeigt ob das BHKW läuft. Mittels dieses Signals können dann diverse Geräte automatisch mit Strom versorgt werden (Trockner, Spül- oder Waschmaschine …) bzw. in einen anderen Mode umgeschaltet werden (Kühltruhe, Entfeuchter …). Dies verhindert leider nicht, daß dann u.U. zu viele Verbraucher zeitgleich eingeschaltet werden. Um auch hier eine automatische Lösung zu realisieren ist ein Steuergerät mit einer Energiebilanzierung am EVU Einspeiseknoten (Zählerschrank) notwendig.
Auf den ersten Blick wirkt die Idee, die Pufferung der Energiespitze durch eine
Batterie erledigen zu lassen einleuchtend. Aktuell ist aber zu bedenken, daß
Batterien sehr teuer sind. Dies liegt u.A. daran, daß die Entwicklung chemischer
Energiespeicher jahrzehntelang vernachlässigt wurde. Derzeit werden Batterien
bevorzugt für den Markt der Elektroautos neu entwickelt. Die an ein Auto gestellten
Forderungen sind aber für stationäre Batteriesysteme weitgehend irrelevant.
Beispiel:
Bei einem Auto ist es wichtig,:
Diese und weitere Forderungen existieren für den Einsatz in stationärer Umgebung
nur eingeschränkt.
Beispiel:
Solange Batterien mit der Zielsetzung Auto entwickelt werden, sind diese für den stationären Einsatz erst sekundär interessant. Wahrscheinlich eher als Zweitnutzer, wenn das Auto die Batterie nicht mehr brauchen kann. Sonst ist es zu teuer! Aber auch bei dieser (zweit) Anwendung ist nicht klar, ob die Erstnutzung der Batterie im Auto, diese nicht so weit geschädit hat, daß der Einsatz im Haus nicht mehr lohnt.
Eine Batterie für den stationären Einsatz hat ein paar andere Schwerpunkte als eine 'Autobatterie'.
Als erstes will ich hier die Forderung nach der Langlebigkeit postulieren. Im Rahmen von
Immobilien wird immer in längeren Zeiträumen gedacht als im Maschinenbau und der Autoindustrie!
Vor diesem Hintergrund ist verständlich, warum klassische Bleisysteme derzeit noch am Markt der Solarbatterien so stark präsent sind.
Die Kosten einer Batterie werden in EUR/gespeicherter kWh ausgedrückt.
Dieser Wert muß dann noch mit den Kosten für die einzuspeichernde kWh addiert werden.
Nach aktueller Gesetzeslage ist zu prüfen, ob für den entnommenen Strom nicht auch noch EEG Abgabe fällig wird.
Nur mit der so gewonnen Zahl kann man die Kosten einer Batterie vernünftig in Relation zu anderen
Lösungen setzen. Bei einer Kostenbetrachtung der Batterien, ist es wichtig auf die Eckdaten der
Batterien zu sehen. Dies sind: die Kapazität (kWh), die prognostizierte Lebensdauer (unabhängig
von der Nutzung) und die spezifizierte Anzahl der Lade / Entladezyklen. In erster Näherung darf davon
ausgegangen werden, daß keiner dieser herstellerseitig angegebenen Werte in der Praxis überschritten
wird. Ansonsten würde ja jemand sein Produkt schlecht machen.
Zur Ermittlung der Kosten pro gespeicherte kWh sind folgende Überlegungen anzustellen:
Hier die weitere Betrachtung für eine Solarbatterie:
Die niedrigsten Kosten für die Batterie ergeben sich, wenn die
Batterie nur so groß ist, daß sie möglichst oft geladen und
wieder entladen wird. Nur dann haben wir die Möglichkeit die Lade /
Entladezyklen zu nutzen. Bei Verwendung als Solarbatterie ist ein
Lade / Entladezyklus pro Tag als Ziel zu setzen. Hier kommen wir an den
ersten Optimierungspunkt. Wenn der Hersteller uns 12 Jahre Lebensdauer
verspricht (nicht der Garantiewert!), brauchen wird maximal 12 * 365 = 4380 Lade / Entladezyklen.
Mehr können wir schon theoretisch garnicht nutzen.
Bei einer Solaranlage werden wir allerdings auch nicht jeden Tag einen
vollständigen Lade / Entladezyklus schaffen. Wahrscheinlich wird die
Batterie an einigen Tagen im Jahr nicht geladen, da aller anfallender
Strom direkt genutzt wird. Von daher sind 3500 Zyklen in diesem Zeitraum
wahrscheinlich genug für diese Anwendung. Diesen Wert muß uns der Hersteller dann
aber auch garantieren (nicht nur versprechen).
Die Kosten der Batterie sind in diesem Beispiel also: Investitionskosten(mit Verzinsung …) / (3500 * Wirkungsgrad)!
Dieser Wert ist, bei den hier getroffenen Annahmen, nicht zu unterbieten!
Zum Vergleich eine Rückwärtsbetrachtung in Euro:
Wenn unsere Solaranlage 12 ct/kWh kostet (die
vereinbarte Vergütung ist hier die Kostenbasis) und wir Strom
für 25 ct/kWh beziehen können, darf die Batterie maximal
(unter Vernachlässigung des Wirkungsgrades):
(25-12)*35 EUR /kWh Kosten. In diesem Beispiel also 455,00 EUR pro speicherbarer kWh!
Dieser Preis bezieht sich auf die Gesamtanlage! Also Batterie +
notwendiger Elektronik zur Ladung / Entladung + Installation!
Diese Rechnung zeigt schon, daß ein Mindestbedarf an täglichem Strom bestehen muß. Allein die notwendige Elektronik und die Installation definieren eine Untergrenze!
Die Überlegungen bis hier hin betrachten eine kleine Batterie die
garantiert täglich genutzt wird.
Wird eine größere Batterie in Erwägung gezogen, ist davon
auszugehen, daß die Anzahl der Lade/Entladezyklen deutlich sinkt!
Damit steigt der Preis pro kWh entsprechend an!
Wird z.B. die Kapazität soweit erhöht, daß sich ein Zyklus
rechnerisch alle zwei Tage ergibt, ist der Preis pro kWh schon doppelt so hoch.
Für JEDE gespeicherte kWh! Dem steht nur gegenüber, daß
eine größere Kapazität pro kWh etwas preiswerter ist. Dies
reicht aber meist nicht!
Sobald die Kosten der Stromgestehung addiert mit denen der Speicherung
die Strombezugskosten erreichen wird die Anlage unwirtschaftlich. Mit
anderen Worten: jede weitere kWh der Batteriekapazität, welche die
Zyklenanzahl drückt, erhöht die Batteriekosten(/kWh)! Die
letzten kWh sind mit Abstand die Teuersten!
Fazit: Eine Batteriespeicherung von Strom über einen längeren Zeitraum lohnt sich
im netzparalleln Betrieb (derzeit) garantiert nicht!
Eine Betrachtung zu Batterien in Kombination mit einem BHKW:
In Kombination mit einem BHKW ist die Betrachtung schwieriger.
Hier muss ein etwas genauerer Blick auf die Anlagenauslegung geworfen werden.
Klassischerweise gilt bei jedem irgendwie sinnvollen BHKW, daß die Anlage
lange Zeiträume (Winter) hindurch läuft. In dieser Zeit besteht
häufig ein lang andauernder Stromüberschuß der sich nicht mehr
vollständig mit einer Batterie abfangen läßt. Soll
die weitere Überschußenergie nicht eingespeist werden gibt es nur
die Alternative der mehr oder weniger intelligenten Wärmewandlung (Power to
heat siehe auch hier (Bilanzpunktregler)).
Auf der anderen Seite besteht bei vielen BHKW Installationen im Sommer nur ein geringer Wärmebedarf.
Die Anlagen laufen also im Sommer u.U. tagelang nicht oder nur sehr kurz.
Aus dieser Betrachtung heraus ist sofort ersichtlich, daß die notwendige Zyklenzahl für
eine Batterie in dieser Konstellation nicht zustande kommt.
Bei den neueren Kleinst-BHKW-Anlagen (Brennstoffzelle …) ist die Betrachtung etwas differenzierter.
Diese Anlagen liefern einen gleichmäßigen geringeren Stromfluß und sind dazu ausgelegt,
das ganze Jahr durchzulaufen. Die gelieferte elektrische Leistung ist immer
noch höher als der Verbrauch im Jahresmittel. Von daher tritt auch bei diesen
Anlagen das Überschußproblem (s.o.) auf. Allerdings liefern diese Anlagen viel zu wenig
Momentanleistung um irgendeinen 'normalen' Spitzenbedarf zu decken. Das heisst: sobald ein etwas
grösserer Verbraucher eingeschaltet wird, wird Strom zugekauft, obwohl die meiste Zeit des Tages
Stromüberschuß besteht. Diese Situation läßt sich mit einer Batterie abfedern. Hier
muß klassischerweise nur im Tageszyklus (oder häufiger!) die Speicherung erfolgen.
Die hier notwendige Batterie ist typischerweise sehr klein was die Kapazität betrifft. Hier sind 1 bis 3 kWh
meistens ausreichend, aber die Anschlussleistung muß trotzdem bei 3 … 5 kW liegen. Dies macht
diese Konstruktionen wieder relativ teuer und von daher wahrscheinlich unwirtschaftlich. Eventuell greifen
hier dann aber auch andere Konzepte als Batterien zur Energiespeicherung.