Zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit verschiedener Speicherformen wurden die LCOE mehrerer typischer Speichertechnologien berechnet, darunter Pumpspeicher, Druckluftspeicher, Blei-Säure-, Natrium-Schwefel-, Redox-Flow- und Lithium-Ionen-Batterien. Die grundlegenden Parameter sind in Tabelle 1 angegeben.

Als Referenz dient ein ausgereiftes Pumpspeicherkraftwerk mit einer installierten Leistung von 1.200 MW und einer Speicherdauer von 6 h. Für die Berechnung wurde bei Batterien eine Lebensdauer auf Basis von 80 % Entladetiefe, 300 Zyklen pro Jahr und bei Redox-Flow-Systemen über 12.000 Zyklen angenommen, wobei generell eine Nutzungsdauer von 20 Jahren berücksichtigt wurde. Die Schlussfolgerungen sind folgende:

(1) Unter den betrachteten Parametern weisen Pumpspeicherkraftwerke die niedrigsten LCOE auf, gefolgt von Druckluftspeichern.

Die höchsten LCOE haben batteriebasierte Speicher, deren Kosten von niedrig nach hoch wie folgt steigen:

1. Lithium-Ionen-Batterie

2. Redox-Flow-Batterie

3. Natrium-Schwefel-Batterie

4. Blei-Säure-Batterie

(2) Bei jährlicher Nutzung von 1.000 h:

• Pumpspeicher: ≈ 0,93 RMB/(kWh)

• Druckluftspeicher: ≈ 1,85 RMB/(kWh)

• Lithium-Ionen-Batterie: ≈ 2,04 RMB/(kWh)

Bei 2.000 h Nutzungsdauer:

• Pumpspeicher: ≈ 0,46 RMB/(kWh)

• Druckluftspeicher: ≈ 0,92 RMB/(kWh)

• Lithium-Ionen-Batterie: ≈ 1,02 RMB/(kWh)

Sensitivitätsanalyse

Für Speichertechnologien außer Pumpspeicher wurden weitere Parameteränderungen analysiert.
Unter der Annahme, dass:

• die Investitionskosten von Druckluftspeichern auf das Niveau von Pumpspeichern sinken,

• der Wirkungsgrad auf 65 % steigt,

• die Investitionskosten von Batteriespeichern um 50 % sinken,

• die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien 5.000 Zyklen erreicht,

werden die LCOE in Tabelle 4 und Abbildung 2 dargestellt.

Die Ergebnisse zeigen:

(1) Unter diesen verbesserten Parametern sind die LCOE von Pumpspeicher und Druckluftspeicher nahezu identisch.

Batteriespeicher bleiben dennoch am teuersten – wieder in der Reihenfolge:
Lithium-Ionen < Redox-Flow < Natrium-Schwefel < Blei-Säure.

(2) Bei jährlicher Nutzung von 1.000 h:

• Druckluftspeicher: ≈ 0,88 RMB/(kWh)

• Lithium-Ionen-Batterie: ≈ 0,79 RMB/(kWh)

Bei 2.000 h jährlich:

• Druckluftspeicher: ≈ 0,44 RMB/(kWh)

• Lithium-Ionen-Batterie: ≈ 0,39 RMB/(kWh)

Hinweis zu verschiedenen Anwendungsszenarien

Der Nutzen von Energiespeichern hängt stark vom Einsatzszenario ab:

Nutzerseitige Speicher (User-Side Storage)

• konstante Lastprofile

• klar definierte Betriebsstrategie

• hohe Nutzungseffizienz

• in Ost-China teils ≈ 2.000 h/Jahr

• LCOE relativ niedrig

• große Gewinne durch hohe Peak-to-Valley-Preisunterschiede

wirtschaftlich attraktiv

Erzeugungsseitige Speicher (Generation-Side Storage)

• Einsatz zur Verringerung von Abregelung erneuerbarer Energien

• unregelmäßiges Auftreten von Curtailment

• niedrigere Nutzung, etwa ≈ 1.000 h/Jahr in West-China

• dadurch deutlich höhere LCOE

• Geschäftsmodell und Erlösmechanismen sind noch nicht ausgereift

wirtschaftlich herausfordernd, weiterer Forschungsbedarf