Lidt om priser på energilagring
I sidste uge bragte Ingeniøren en artikel om et nyt koncept for lagring af elektricitet fra vedvarende energi. Når vinden blæser og solen skinner, og der er overskud af strøm, sendes elektrisk drevne togvogne op ad et bjerg i Californien. De er lastet med store betonklodser, som efterlades for enden af sporet. Her står de pænt og venter på, at vinden holder op med at blæse eller en sky går for solen, så er bliver underskud af strøm. På det tidspunkt sættes klodserne tilbage på togvognene, så de kan trille ned af bjerget igen, mens de elektriske motorer i togvognene producerer strøm.
Artiklen gav anledning til en del ping-pong på Ingeniørens debatsider, og jeg skrev om et overslag på, hvad elektricitet fra sådan et anlæg ville koste. Jeg lovede i den forbindelse at fremlægge min simple beregningsmodel – og den kan man finde på linket nedenfor.
Jeg har lavet modellen for nogen tid siden for hurtigt at kunne få et overslag på, om en ny, foreslået metode til energilagring giver mening rent økonomisk. Når det ene eller det andet universitet i USA fortæller med store armbevægelser om en ny type batteri, spejder jeg efter oplysninger om, hvad det koster, og hvad virkningsgraden er. Med disse oplysninger kan modellen give et bud på, hvad strøm leveret tilbage til nettet vil koste, når man skal købe den til lageret til en bestemt pris. Og når Tesla lancerer sin ”Powerwall” i form af et 10 kWh batteri til 3500 dollars plus omkostningerne til ladesystem, inverter og montage, bruger jeg modellen til at se, om sådan et batteri giver mening til ”rigtig” energilagring, dvs. op- og afladning for at udglatte variationer i elproduktionen, eller om det primært er til sikring mod strømafbrydelse.
Modellen er lavet i ”børne-Excel”, dvs. uden nogen form for makroer eller andre avancerede detaljer.
Modellen har naturligvis en masse antagelser. Man skal give et bud på, hvor meget et lager i gennemsnit vil blive udnyttet pr. dag, hvor stort det skal være, hvad levetiden bliver, hvor meget service koster, hvordan lageret bliver financieret, osv. De vigtigste oplysninger er dog stadig investeringerne i selve lageret, op- og afladning, og virkningsgraden.
For at gøre det muligt at sammenligne forskellige lagertyper, fastholder jeg de fleste input og varierer kun på investeringerne, virkningsgraderne og levetiderne.
I den udgave af modellen, som er vedhæftet her, sammenligner jeg fire forskellige typer energilagring. Følgende input er fælles (men kan ændres efter behag):
Energiprisen for strøm købt til lageret – her bruger jeg 18 EUR/MWh. Det er den laveste 10% fraktil af elprisen på det europæiske elmarked, og tanken er naturligvis, at man kun køber strøm til lageret, når prisen er lav
Kapaciteten – her bruger jeg 4800 MWh, svarende til Danmarks forbrug i én time
Lade-effekten – her bruger jeg 400 MW, svarende til fuld opladning på 12 timer
Virkningsgraden ved ladning – afhænger af lagertypen
Aflade-effekten – her bruger jeg igen 400 MW
Virkningsgraden ved afladning – afhænger af lagertypen
Gennemsnitlig udnyttelse pr. dag – jeg regner med, at man har 50% af én fuld op- og afladecyklus pr. dag. Det er konservativt i forhold til, hvad andre regner med. Man ser ofte, at folk regner med en eller flere cykler pr. dag. Men jeg tror, at man i det lange løb vil blive skuffet, hvis man sætter dette tal for højt.
Specifik investering i selve lageret - afhænger af lagertypen
Specifik investering i opladning - afhænger af lagertypen
Specifik investering i afladning - afhænger af lagertypen
Ekstra for infrastruktur, overheads m.v. – den sætter jeg normalt til 50%
Levetid af selve lageret – afhænger af lagertypen
Levetid af opladningssystemet – afhænger af lagertypen
Levetid af afladningssystemet – afhænger af lagertypen
Omkostninger til O&M – den sætter jeg normalt til 4%, det er nok lidt konservativt for batterierne
Andel af egenkapital – ved store kraftværker skal man normalt stille med 30% i egenkapital
Krav til afkast af egenkapital – man kan sjældent få at vide, hvilken forrentning der ønskes på egenkapital, men 12% er nok ikke helt ved siden af
Tilbagebetaling af egenkapital – denne betales tilbage efter, at lånet er betalt ud
Lånerenten – den del af finansieringen, der ikke er egenkapital, etableres som et lån. Jeg sætter normalt renten til 7%, det er nok lidt højt for tiden, men næppe helt ved siden af set over en 25-års periode
Lånets løbetid – her kan man normalt regne med 12 år
Modellen findes på
https://docs.google.com/spreadsheets/d/17GSgnGc2hry4NOoY8dGzedkvNeQF8T-BZAn3MWaTFfY/edit#gid=629135993
Man kan ikke direkte ændre i modellen, som den åbner på nettet, for så ville der lynhurtigt gå kage i det, når flere justerer på én gang. I stedet skal man vælge Filer, Download som, Microsoft Excel (xlsx), og så vælge Open. Og så kan man uforstyrret pusle med tallene i Excel.
I modellen skal man kun justere på de tal, som er angivet med rødt – det er indgangsparametrene. De tal, som er angivet med sort, er beregnede værdier, og dem skal man ikke pille ved.
Jeg har lavet fire eksempler – pumped hydro, den med jernbanevognene fra artiklen i Ingeniøren, blybatterier og Tesla Powerwall.
For pumped hydro er op- og afladningssystemet det samme, så det angives med en fælles pris. For jernbanevognene beregnede jeg kun en samlet pris for det hele, og den indgår så i prisen pr. kWh. For de to batterier er alle værdier angivet.
De fire lagerformer giver med mine indgangsparametre følgende energipriser:
Pumped Hydro: 134 €/MWh = 1.00 kr/kWh
Jernbanevogne: 1002 €/MWh = 7.50 kr/kWh
Blybatterier: 398 €/MWh = 2.97 kr/kWh
Tesla Powerwall: 758 €/MWh = 5.65 kr/kWh
Som en afsluttende bemærkning – modellen skal ses for, hvad den er – en rimeligt funderet metode til overslagsberegning og sammenligning af teknologier. Ikke en model til eksakt bestemmelse af økonomien i et projekt, det er den slet ikke detaljeret nok til.
God fornøjelse!
