Modellprojekt „Energiehaus“ Aken (Elbe): Zusammenhang zwischen technischem Wirkungsgrad von Stromspeichern und den Strompreisen für Aufladen und Entladen

Abb. 1: Schema der Stromspeicherung
Einführung
In diesem Beitrag werden allgemeine Grundlagen als Größengleichungen vermittelt, die später bei umfassenderen Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen benötigt werden. Besonders soll der Zusammenhang zwischen Strompreisen und dem technischen Wirkungsgrad von Stromspeichern aufgezeigt werden. Derartige Betrachtungen sind für Investoren relevant, wenn sie mit gespeichertem Strom Handel betreiben wollen.

Kennwerte von Akkumulatoren
Um Stromspeicher vergleichen zu können, bedient man sich Kenngrößen. Der technische Wirkungsgrad ist ja nur ein charakteristischer Kennwert. Weitere Kenngrößen sind: Leistung, Kapazität, Masse, Energiedichte, Lebensdauer, Platzbedarf, Preis, Rückflussdauer u.a. Kenngrößen.

Schema der Stromspeicherung
In Abb. 1 wird das Prinzip gezeigt. WAufladen ist der zu speichernde Strom und WEntladen ist der zu entnehmende Strom. Bei den elektro-chemischen Prozessen wird Wärmeenergie freigesetzt. Das sind Verluste, die den Wirkungsgrad des Speichers mindern.

Technischer Wirkungsgrad des Stromspeichers

Dieser Wirkungsgrad gibt an, wie viel des eingespeisten Stromes nach Durchlauf durch den Speicher noch zur Verfügung steht. Somit kann man ihn definieren als Verhältnis der elektrischen Arbeit, die beim Entladen entnommen wird, zur elektrischen Arbeit, die beim Aufladen zugeführt wird. Den entsprechenden Ansatz zeigt Gleichung 1 in Abb. 2.

Herleitung des Zusammenhanges zwischen Wirkungsgrad und Strompreisen für Aufladen und Entladen
„Die Wirtschaftlichkeit von Stromspeichern hängt einerseits erheblich vom Investitionsaufwand und andererseits von den Verdienstmöglichkeiten ab. Vereinfacht man die Einnahmen von Stromspeichern auf den gewinnbringenden Ein- und Verkauf von Strom zu unterschiedlichen Preisen, dann gilt Gleichung 2 in Abb. 3“ [F. Kaiser]. In dieser Abb. wird die weitere Ableitung des Endergebnisses mit den Gleichungen 7 und 8 gezeigt. Die verwenden Symbole sind in Abb. 2 definiert. Als gesuchtes Endergebnis erhält man:

Der Preis des entnommenen Stromes muss höher sein als der Quotient aus dem Preis des eingespeisten Stromes dividiert durch den Wirkungsgrad des Speichers.
Oder anders ausgedrückt:
Der Preis des entnommenen Stromes muss höher sein als das Produkt mit dem Preis des eingespeisten Stromes und dem reziproken Wirkungsgrad des Speichers.

Dieser Zusammenhang wird für weiterführende Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen benötigt, die zu gegebener Zeit fortgesetzt werden.

Prof. Dr. Dr. h.c. Johannes Kardos
Dipl.-Wirtschaftsing.(FH) Sören Wölk, MSc.
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