Heim-Elektro-Energiespeicher-Teaser

Vergleich zwischen Tesla Powerwall und anderen Mitbewerbern

by Paul Balzer on 14. Mai 2015

9 Comments

WiWo Green hat dieser Tage einen Vergleich zwischen verschiedenen elektrischen Heim-Energiespeichern heraus gebracht. Diese benötigt man z.B., wenn man sein Elektrofahrzeug zu Haus laden möchte und dabei die Energie, die die Photovoltaikmodule auf dem Dach tagsüber produziert haben, dafür nutzen möchte an statt das konventionelle Stromnetz. Dazu sei auch noch mal auf folgenden Artikel verwiesen: Kann man sein Elektrofahrzeug mit Solarmodulen laden?

Tesla Gründer Elon Musk hatte für bereits am Markt befindliche Lösungen nicht viel übrig:

They suck. They’re really horrible.

Der deutsche Mittelstand reagierte allergisch auf die Arroganz: „Teslas Batterie ist technisch nicht beeindruckend“ schreibt das Manager-Magazin.

Nungut, schauen wir doch mal auf ein paar technischen Fakten.

Preis pro kWh

Leider ist es so, dass den Endkunden zu viele technische Details nicht interessieren. Der entscheidende Faktor ist der Preis, dass es funktioniert wird grundsätzlich bei jedem Produkt voraus gesetzt. Und da man Energie speichern möchte (also kWh) ist entscheidend, wie viel Euro man pro kWh ausgeben muss.

Kosten pro speicherbarer Kilowattstunde Energie (Daten: WiWo Green)

Kosten pro speicherbarer Kilowattstunde Energie (Daten: WiWo Green)

Ziemlich eindeutig unterbietet Tesla als einziger Hersteller die 1000€ pro kWh Marke (Preis ist plus DC/AC Wandler, welcher bei der Powerwall nicht inclusive ist). Dies ist allerdings nur die halbe Wahrheit, denn ein Blick auf die erreichbaren (garantierten) Zyklen, also wie oft der Akku leer und wieder voll geladen werden kann, bis er eine bestimmte Nennkapazität unterschreitet, ist mindestens genauso entscheidend.

Ladezyklen

Erreichbare Ladezyklen (garantierte), bis der Akku eine bestimmte Nennkapazität unterschreitet. (Daten: Wiwo Green)

Erreichbare Ladezyklen (garantierte), bis der Akku eine bestimmte Nennkapazität unterschreitet. (Daten: WiWo Green)

Geht man davon aus, dass tagsüber voll und abends immer leer geladen wird, so ergeben sich ca. 365, also gerundet 400 Zyklen pro Jahr (theoretisch, rein praktisch sind es mehr!). [Update: Siehe Kommentare: Hier sollte lieber von 250 Volllade-Äquivalenten ausgegangen werden!]. Die 5000 Zyklen entsprechen also ca. 12 Jahren, das ist für einen Akku eine sehr gute Lebensdauer.

Für ein Haus allerdings eher ein überschaubarer Zeitraum. Daher ist es eigentlich interessant, wieviel kWh man insgesamt, d.h. kumuliert über die Lebenszeit, aus dem Akku entnehmen kann und wie sich dann der Preis pro kumulierter kWh ergibt.

Gesamtkosten pro kWh auf gesamte Zyklenzahl (Lifetime-Cost)

Kosten pro Gesamt-kWh, also auf gesamte Lebenszeit (Zyklen) hoch gerechnet. (Daten: WiWo Green)

Kosten pro Gesamt-kWh, also auf gesamte Lebenszeit (Zyklen) hoch gerechnet. (Daten: WiWo Green)

Da sieht man, dass der Varta-Käufer, auf Grund der hohen garantierten Zyklenzahl, über die gesamte Lebensdauer des Akkus einen geringeren Preis zahlt.

Maximaler Strom

Eine weitere interessante Größe ist der maximal entnehmbare Strom (Ampere). Denn wenn abends das E-Fahrzeug lädt, die Waschmaschine läuft und der E-Herd mit 4 Platten sowie die Konsolen und die Mikrowelle ihre Arbeit verrichten, dann kommen alle Stromspeicher an ihre Grenzen und können den Bedarf nicht bedienen.

Die Tesla Powerwall kann 5.8 Ampere abgeben (entspricht bei 350Volt der Dauerleitung von 2kW), als Spitzenlast kurzzeitig  auch 8,6 A. Mehr Informationen auf der Tesla Powerwall Webseite.

Die benötigte Differenz Strom kommt aus dem Stromnetz, welches das alles abfangen muss. Die Powerwall ist Einphasen- und Dreiphasen-Netzstrom Kompatibel. Doch ein Anfang ist gemacht, die Puffer stehen zur Verfügung und entlasten damit das Stromnetz! Sehr gute Arbeit.

Marketing + Vertrieb

Zur Kritik des deutschen Mittelstandes ist zu sagen: Es hindert die deutschen Hersteller ja niemand, die Produkte nicht ähnlich schick aussehen zu lassen und mit guter Software ausgestattet an den Markt zu bringen. Wo bleibt die Keynote vom deutschen Mittelständler?

Apple hat ja schon mal vor gemacht, dass der Mix aus Marketing und Software der große Unterschied ist.

Ich freue mich über den Wettbewerb!

  Download Daten & Diagramme (CC-BY2.0 Lizenz)

9 Comments

  1. „In der Praxis über 400 Zyklen pro Jahr“ ist nicht erreichbar.
    Üblicherweise werden 250 Vollzyklen gefahren, bei sehr kleinen Speichern und großen Solargeneratoren sind es maximal 300 Zyklen.

    1. Danke für die Ergänzung! Ich meinte keine Vollzyklen, sondern auch Teil-/Entladung, die dann vielleicht kumuliert ähnliche Effekte haben bezüglich Alterung und Kapazitätsreduktion.
      Habe allerdings tatsächlich keine realistischen Anhaltswerte. Falls du welche hast, also wirklich mal Logdateien von 1-3 Jahren, dann könnte ich das mit aufnehmen. Danke!

  2. Hallo,

    ein paar Dinge, die ich „so“ nicht stehen lassen kann:

    Bezüglich „…ergeben sich ca. 365, also gerundet 400 Zyklen pro Jahr…“

    Theoretisch 365 Voll-Ladezyklen würde heißen, das jeden Tag im Jahr „so viel“
    Sonne scheint, damit die Batterie voll wird. Zum einen dürfte da das Wetter in
    Deutschland (Europa…) nicht so ganz mitspielen, zum anderen wäre diese
    Auslegung der Solaranlage relativ groß –> im Winter ist die solare
    Einstrahlung nicht sehr ergiebig… Aufgrund meiner eigenen Analyse von solaren
    Einstrahlungsdaten und realistisch angenommener Dimensionierung einer
    Solaranlage – passend zum jeweiligen Verbrauch des Haushalts bzw. Speichergröße
    – kann ich meinen Vorrednern nur zustimmen, wenn von etwa 250 (äquivalenten)
    Voll-Ladezyklen pro Jahr gesprochen wird.

    Bezüglich „…(theoretisch, rein praktisch sind es mehr!)…“ und dem Kommentar
    „…sondern auch Teil-/Entladung…“

    Eine teilweise Aufladung des Speicher – im Winter sicher, im Frühjahr/Herbst
    höchstwahrscheinlich und im Sommer manchmal – dem stimme ich zu. Daher schrieb
    ich oben auch von „äquivalenten“ Voll-Ladezyklen – welche zur
    „Schadensbestimmung“ hergezogen werden sollten. Wenn man sich
    Batteriedatenblätter anschaut sieht man, dass Teilentladungen typischerweise
    weniger Schaden anrichten, als Vollentladungen – von der Anzahl sowieso, aber
    auch dann, wenn man sich den Energieumsatz ansieht. Das extremste Beispiel
    hierzu (welches mir bekannt ist), habe ich bei Altair-Nano gefunden (Bild
    „Typical Cycle Life“ unter http://www.altairnano.com/products/powerrack/) – dort
    behaupten sie, das der mögliche Energieumsatz verkehrt proportional zur
    Entladetiefe ansteigt. Also z.B. bei 10 % DoD schaffen sie die 100 fache
    Zyklenanzahl und damit eine 10-fach höheren Energieumsatz. –> Summa Summarum:
    Der Energieumsatz durch Teilentladungen schadet weniger als die selbe
    Energiemenge durch eine Voll-Entladung. Die oben angenommenen 250 äquivalenten
    Voll-‚Ladezyklen‘ sind also als realistische Basis anzusehen.

    Nun kommt mein „Hauptkritikpunkt“ – die „Gesamtkosten pro kWh auf gesamte
    Zyklenzahl (Lifetime-Cost)“

    Sorry für die folgenden „schlimmen“ Worte, aber diese Tabelle ist einfach nur
    falsch. Warum? Zur Berechnung wird die „theoretisch“ mögliche Zyklenanzahl
    herangezogen, ohne zu hinterfragen, wie lange das denn dauert – und somit, ob
    der Speicher überhaupt so lange funktioniert! Beispielsweise der „Gewinner“
    Varta Engion Home –> auch unter Ihrer Annahme von 400 Zyklen pro Jahr, ergeben
    die 14000 Zyklen 35 Jahre (mit den realistischeren 250 sind’s sogar 56…)! Mehr
    brauche ich zu dieser Zahl hoffentlich nicht mehr sagen, oder? Übrigens, Varta
    gibt für die 14000 Zyklen an, dass die Batterie dann nur mehr 60 % Kapazität hat
    – normalerweise wird EoL (End-of-Life) einer Batterie mit 80 % Restkapazität
    festgelegt. Unter Annahme eines linearen Zusammenhangs (in erster Näherung
    durchaus ok) hat man sich hier also einen Faktor zwei gegenüber den Mitbewerbern
    herausgeholt…

    Realistisch müsste man die Sache umgekehrt aufziehen, also in etwa:
    Herstellergarantie ist bei (fast) allen Systemen 10 Jahre auf die Batterie,
    macht bei 250 Voll-Ladezyklen pro Jahr 2500 Zyklen insgesamt. Alle Systeme
    erfüllen diese Anzahl, der Skalierungsfaktor für alle Systeme ist daher gleich –
    das Ergebnis sieht somit wie die erste gezeigte Tabelle aus (€ pro kWh), nur
    eben anders skaliert. Die Tesla Powerwall ist damit ca. halb so teuer wie die
    Konkurenz…

    Die Batterielebensdauer (ausserhalb der Garantiezeit) wird typischerweise mit
    15-20 Jahren angegeben, wobei auf so einen langen Zeitraum schwer zu sagen ist,
    ob nur mit einem Kapazitätsverlust gerechnet werden muss – z.B. nur mehr 60 %
    der ursprünglichen Kapazität verfügbar – oder möglicherweise bereits mit einem
    Totalausfall gerechnet werden muss (z.B. weil eine Zelle im Stack inzwischen
    kaputt ist)… Nichtsdestotrotz, würde man 20 Jahre annehmen, würde sich die
    Zyklenzahl auf 5000 erhöhen – auch hier würden wieder alle Hersteller angeben,
    dass ihre Systeme diese Zyklenzahl können. Und noch immer ändert sich an der
    oben gemachten Aussage nichts. Wenngleich die Qualität einer Hochrechnung auf 20
    Jahre Lebensdauer, meiner Meinung nach, vergleichbar mit der Vorhersage aus der
    Glaskugel ist – es gibt einfach noch keine Langzeiterfahrung mit den derzeit
    verwendeten Zellen. Und eine Hochrechnung aus Kurzzeittests bei erhöhter
    Temperatur ist nicht immer Zielführend – diese Tests zeigen z.B. nicht, ob die
    Zelle 100 % gasdicht ist und somit nicht im Laufe der langen Zeit der Elektrolyt
    allmählich verdampft…

    Und eine letzte Anmerkung noch, zu „Eine weitere interessante Größe ist der
    maximal entnehmbare Strom (Ampere).“

    Nun ja, interessant durchaus, der Wert sollte aber auch nicht zu hoch bewertet
    werden. Kühlschrank, Gefrierschrank, Fernseher, usw. führen (in erster Näherung)
    zu einer Grundlast im 200-300 W Bereich. Der Energiespeicher kann nun über Nacht
    von z.B. 18:00 bis 07:00 Uhr diese Grundlast bedienen –> 13 h * 200-300 W –>
    2.6 – 3.9 kWh – das ist bereits ein beträchtlicher Teil der speicherbaren
    Energie bei den betrachteten Systemen. Tesla kann 2 kW dauernd, 3.3 kW Peak und
    bei Varta hab ich auch nachgeschaut – 2 kW Peak (12 Module zu 162 W). Die
    anderen Speicher werden sicher in einer ähnlichen Größenordnung sein. Dies ist
    genug Leistung um mit dem zusätzlichen Leistungsbedarf in den Abendstunden
    (kochen, fernsehen, …) den Speicher leer zu kriegen, damit er am nächsten Tag
    wieder geladen werden kann – so die Sonne denn scheint…

    lg
    Bernhard

    1. Vielen Dank Dr. Schweighofer!! Ich habe den Artikel an der Stelle mit Hinweis auf ihr Kommentar ergänzt. Ich habe ja die Excel zum Download angeboten mit den Zahlen und Diagrammen. Sie können diese gern ändern bzw. erweitern und mir zuschicken, ich werde dann ihre Rechnungen mit als Update in den Artikel aufnehmen.

      1. Das mit den Zyklen ist tatsächlich wichtiger, als es in ihrem Text bewertet wird. Ein Akku von Tesla wird vermutlich 20 Jahre halten und über die Zeit Kosten einsparen.

        Solange man den Ökostrom für 15 cent mehr aus dem Netz zurückkaufen muss als man ihn verkaufen kann, lohnt sich über 20 Jahre also die Powerwall. Je mehr man pro Speicherung spart, desto höher die Rendite.

        Und da liegt das Problem mit der Lösung von Varta Energy home. Hier könnte man zwar vielleicht 14k Zyklen laden, das wären aber über 56 Jahre. Bei 15cent Einsparung pro Zyklus muss man hier aber trotzdem fast 40 Jahre warten, bis man die Anschaffungskosten Abbezahlt.

        Anders ausgedrückt, die Powerwall wird, bei einer Rückeinspeisevergütung von 12 cent und einem Strompreis von 30 cent, in 20 Jahren ca 22% Rendite bringen. Die vermeintlich billigere Lösung(pro kWh) von Varta wird noch 12 Jahre laufen müssen um auf 0 zu kommen.

Leave a Reply

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *

Du kannst folgende HTML-Tags benutzen: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>