Kostenanalyse Wärmespeicher bis 10.000 l Speichergröße - Stand Dezember 2016

Veröffentlicht am 10.01.2017

Motivation – Kostengünstige Wärmespeicher als Grundlage für Power2Heat

Bisher werden Wärmespeicher im Wohnbereich vor allem für einen Ausgleich von Nachfragespitzen eingesetzt. Eine Auslegung auf das Energieangebot bzw. auf Preissignale erfolgt nur vereinzelt beispielsweise bei Solarthermie und bei Nachtstromtarifen. Zahlreiche Studien zeigen, dass durch den zunehmenden Ausbau Erneuerbarer Energien der Ausbau von Power2Heat sinnvoll sein kann.

In diesem Zusammenhang eröffnen sich neue Nutzungsmöglichkeiten für richtig dimensionierte Wärmespeicher. Diese können dann beispielsweise in Ein- und Mehrfamilienhäusern zu einer zeitlich flexiblen Integration von Erneuerbaren Energien genutzt werden und einen Beitrag zur Entlastung der Stromnetze leisten.

Für die Bewertung des tatsächlichen Potenzials von Wärmespeichern (und somit von Power2Heat) ist eine fundierte wirtschaftliche Systemanalyse notwendig. Dies kann vor allem durch einen umfangreichen Vergleich von unterschiedlichen Speichertypen und -größen zur Identifizierung der optimalen Systemkonfiguration erreicht werden. Die Grundlage hierzu ist ein bildet ein aktueller Marktüberblick, welcher die Grundlage einer Potenzialbewertung von Power2Heat darstellen kann.

Preis pro Liter Speichervolumen in Abhängigkeit von Speichergröße und Speicherart

Entscheidend für eine Potenzialbewertung von Wärmespeichern sind die Nettokosten pro Liter Speichervolumen bzw. pro kWh Speicherkapazität in Abhängigkeit von der Speichergröße und Speicherart. Diese sind in der nachfolgenden Grafik dargestellt. Es wird eine Reduktion der spezifischen Wärmespeicherkosten mit steigendem Speichervolumen ersichtlich. Dies gilt für alle drei berücksichtigten Speicherarten (reine Trinkwarmwasserspeicher, Heizwasserspeicher und Kombispeicher). Die Wärmespeicherkapazität wurde mit einer angenommen Temperaturdifferenz zwischen Wärmespeicher und Umgebung von 40 K und einer spezifischen Wärmekapazität und Dichte von Wasser für 60°C berechnet.

Spezifische Waermespeicherkosten1

Abbildung: Spezifische Wärmespeicherkosten

Die entwickelten Kostenfunktionen für Kombi- und Heizwasserspeicher signalisieren, dass bei Größen bis ca. 6.000 l reinen Heizwasserspeichern deutlich geringere spezifische Wärmespeicherkosten zugeordnet werden.

KKOM=3,126 * exp(-0,001144 * V) + 0,7402 * exp⁡(-2,22 * 10-6 * V)

KHW=2,556 * exp⁡(-0,002483 * V) + 0,7348 * exp⁡(-1,383 * 10-5 * V)

Auf eine Modellierung der Kostenfunktion für Trinkwasserspeicher wurde aufgrund der sehr geringen Anzahl an Speichersystemen mit einer Größe über 1.500 l verzichtet. Der starke Einfluss des Speichertyps auf die spezifischen Speicherkosten wird bei der Betrachtung der durchschnittlichen spezifischen Kosten für Speichersysteme zwischen 200 l und 1.500 l deutlich.

Während für Trinkwasser- und Kombispeicher die spezifischen Kosten bei 2,39 €/l bzw. 2,03 €/l liegen, ist der durchschnittliche Preis pro Liter Speichervolumen für Heizwasserspeicher mit 1,19 €/l deutlich geringer. Dies zeigt die hohe Relevanz zur Spezifizierung des Wärmespeichertyps, wenn die Speicherkosten mittels einer Kostenfunktion ermittelt werden sollen.

Anmerkungen zu den ermittelten Nettokosten

Bei den berücksichtigten Wärmespeichern handelt es sich ausschließlich um Angebote für den deutschen Markt. Bei der Feststellung unterschiedlicher Kosten für einen Wärmespeicher auf verschiedenen Vertriebswegen wurde der günstigste Wert berücksichtigt. Die ermittelten Kosten enthalten bereits Ausgaben für Versand und Transport sowie für eine notwendige Isolierung (standen für einen Wärmespeicher mehrere Isolierungen zur Auswahl, wurde die günstigste Variante berücksichtigt). Des Weiteren ist bereits ein Wärmetauscher in den Kosten enthalten.

Nicht berücksichtigt sind Ausgaben für das Aufstellen und die Installation, da diese Dienstleistung in den meisten Fällen nicht vom Wärmespeicherhersteller angeboten wird und die Kosten stark in Abhängigkeit von den lokalen Gegebenheiten (Art der Baustelle, Wärmequelle für den Speicher etc.) schwanken. Generell ist ab einer Speichergröße von ca. 3.000 l mit einem Kostensprung beim Aufstellen zu rechnen, da ab dieser Größe (aufgrund des hohen Gewichts) der Einsatz eines Kranes erforderlich wird. Alle Wärmespeicherkosten wurden exklusive der Umsatzsteuer ermittelt.

Literatur und Datenquellen:

Im Gesamten wurden 47 Trinkwasser-, 88 Heizungswasser- und 65 Kombispeicher erfasst. Es wurden Wärmespeicher von folgenden Herstellern berücksichtigt:

  • STG Thermie
  • Viessmann
  • Wolf Heiztechnik
  • Junkers
  • IBC Heiztechnik
  • Buderus
  • ENERPIPE
  • Huch Behälterbau
  • Solarbayer GmbH
  • Pre Halle
  • Schindler+Hofmann
  • Lorenz Behälterbau
  • TWL Technologie
  • Reflex Winkelmann