Speicher für Deutschland’s Energiewende: Eine kritische Einschätzung der Kosten

Das Thema Akku als Batteriespeicher für Deutschland und seiner Energiewende ist fast täglich auf Linkedin, und so ist es kürzlich auf LinkedIn wieder zu einer Diskussion kam, basierend auf meinen Beitrag von einem Youtube Video von Vattenfall, dass die Pumpspeicher in Deutschland nur 30 Minuten Deutschland versorgen können, kam wieder mal das Thema Batteriespeicher, und dass man damit dann Deutschland bei Dunkelflaute betreiben könne.

Ich hab da mal nachgerechnet:

Die Berechnung

150g Lithium pro kWh (Quelle)
150g Kobalt pro kWh

1000kg Kobalt = 33.582 USD

1000kg Lithium = 37.000 USD

1GWh = 1000000 kWh

150g x 1.000.000 (kWh) = 150.000.000 g Lithium = 150 Tonnen Lithium pro GWh
150g x 1.000.000 (kWh) = 150.000.000 g Kobalt = 150 Tonnen Kobalt pro GWh

1GWh = 300 Tonnen Lithium und Kobalt

150 Tonnen Lithium x 37.000 USD / Tonne Lithium = 5.550.000 USD
150 Tonnen Kobalt x 33.582 USD / Tonne Kobalt = 5.037.300 USD

1GWh Kosten nur für die Rohstoffe = 10.587.300 USD

53,5GW pro Stunde, die im Durchschnitt abgedeckt werden müsste.

Preis für Akku
53,5 GWh x 10.587.300 USD / GWh = 566.420.550 USD

Materialbedarf für Akku pro GWh, 1 GWh = 300 Tonnen Lithium und Kobalt
53,5 GWh x 300 Tonnen(je 150 Tonnen Lithium und Kobalt) = 16.050 Tonnen

08.05.2023 (energy-charts.info)
Mindestlast: 35.711,40 MW ~ 36 GW
Maximallast: 70.845,70 MW ~ 71 GW
Durchschnittliche Last: 53,5 GW ((Mindestlast + Maximallast) / 2 = Durchschnittliche Last)

Um diese ganzen Formeln und Berechnungen in Worte zu gießen, habe ich ChatGPT (GPT-3.5) beauftragt das für mich zu tun (Ich werde ja für das Schreiben nicht bezahlt^^)

ChatGPT Auswertung

Basierend auf den gegebenen Daten und Formeln können wir eine Erklärung und Analyse durchführen:

Um eine Kilowattstunde (kWh) zu produzieren, werden 150 Gramm Lithium und 150 Gramm Kobalt benötigt. Angenommen, wir haben eine Menge von 1 Gigawattstunde (GWh), was einer Million Kilowattstunden entspricht, dann würden wir für diese Menge 150 Tonnen Lithium und 150 Tonnen Kobalt benötigen.

Angenommen, der Preis für 1.000 Kilogramm (eine Tonne) Kobalt beträgt 33.582 US-Dollar und für 1.000 Kilogramm Lithium beträgt er 37.000 US-Dollar. Dann würden die reinen Rohstoffkosten für 150 Tonnen Lithium 5.550.000 US-Dollar betragen und für 150 Tonnen Kobalt wären es 5.037.300 US-Dollar. Insgesamt belaufen sich die Rohstoffkosten für die Batterie einer GWh auf 10.587.300 US-Dollar.

Angenommen, wir müssen im Durchschnitt eine Last von 53,5 Gigawatt (GW) pro Stunde abdecken. Die Kosten für die Batterie basierend auf den Rohstoffkosten würden dann wie folgt berechnet: 53,5 GWh multipliziert mit 10.587.300 US-Dollar pro GWh ergibt 566.420.550 US-Dollar.

Darüber hinaus würden für die Herstellung der Batterie für diese Menge an Energie 16.050 Tonnen Material (jeweils 150 Tonnen Lithium und Kobalt) benötigt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die reinen Rohstoffkosten für eine GWh Batterie 10.587.300 US-Dollar betragen würden. Bei einer durchschnittlichen Last von 53,5 GW müsste die Batterie 566.420.550 US-Dollar kosten. Der Materialbedarf für die Batterie würde 16.050 Tonnen betragen. Diese Berechnungen beruhen auf den gegebenen Daten und Formeln und dienen dazu, die Kosten und den Materialbedarf für die Batterieproduktion zu analysieren.

Angenommen, wir haben eine Menge von 1 Gigawattstunde (GWh), dann entspricht dies 0,001 Terrawattstunden (TWh). Um die Gesamtmenge in Terrawattstunden zu berechnen, multiplizieren wir die gegebene Menge von 53,5 Gigawattstunden mit 0,001. Das ergibt:

53,5 GWh x 0,001 = 0,0535 TWh

Daher entspricht die gegebene Menge von 53,5 Gigawattstunden etwa 0,0535 Terrawattstunden.

Auswertung der Berechnung durch ChatGPT (GPT3.5)

Also allein um Deutschland für 1 Tag nur die durchschnittliche Last abdecken zu können, würde der Akku 566.420.550 US-Dollar, Stand 14. Mai 2023, entspreche dies 517.765.024 Euro. Um Deutschland mit 0,053 TWh pro Tag zu versorgen, müssten wir in Deutschland 517 Millionen Euro ausgeben.

TWh Speicher

Nun sprechen manche sogar davon, dass man für Deutschland eine Speicherkapazität von 2-stelligen TWh benötigen würde. 53,5 GWh entsprechen 0,053 TWh, das bedeutet, wir brauchen, 53500 GWh, um auf 53,5 TWh zu kommen, und weil ChatGPT das so schön in Worte und Struktur bringen kann, gibt es hier die Antwort:

Um die Kosten und den Materialbedarf zu berechnen, um 53 Terrawattstunden (TWh) abzudecken, können wir die zuvor gegebenen Informationen verwenden.

Angenommen, der Preis für eine Gigawattstunde (GWh) Batterie beträgt 10.587.300 US-Dollar. Um die Kosten für 53 TWh zu berechnen, multiplizieren wir den Preis pro GWh mit der Menge an Energie:

10.587.300 USD/GWh x 53.000 GWh = 561.126.900.000 USD ~ 512.926.099.290 Euro ~ 512 Milliarden 926 Millionen 99 Tausend 290 Euro

Die Kosten für die Batterie, um 53 TWh abzudecken, würden sich also auf etwa 512.926.099.290 US-Dollar belaufen.

Für den Materialbedarf nehmen wir an, dass für jede GWh Batterie 16.050 Tonnen Material (jeweils 150 Tonnen Lithium und Kobalt) benötigt werden. Um den Materialbedarf für 53 TWh zu berechnen, multiplizieren wir die Menge an Material pro GWh mit der Menge an Energie:

16.050 Tonnen/GWh x 53.000 GWh = 850.650.000 Tonnen

Um 53 TWh abzudecken, wären also etwa 850.650.000 Tonnen Lithium und Kobalt als Material erforderlich.

Zusammenfassend würden die Kosten für die Batterie, um 53 TWh abzudecken, etwa 561.126.900.000 USD ~ 512.926.099.290 Euro betragen. Der Materialbedarf für diese Menge an Energie würde etwa 850.650.000 Tonnen betragen. Bitte beachten Sie, dass dies auf den gegebenen Informationen und Annahmen basiert.

Diese Berechnungen beruhen auf der Annahme, dass sich die Kosten und der Materialbedarf proportional zur abgedeckten Energiemenge verändern. Bitte beachten Sie, dass dies theoretische Berechnungen sind und andere Faktoren wie Produktionskapazitäten, technologische Fortschritte und Marktdynamiken ebenfalls eine Rolle spielen können.

Auswertung der Berechnung durch ChatGPT (GPT3.5)

Und da reden wir bei so einer Akku Größe noch nicht mal vom Flächenverbrauch bzw. bei dieser Größe eher der Volumenverbrauch:

300 kWh Lithium Ion Akku hat einen Volumenbedarf von 1 Kubikmeter m³.
1 kWh Lithium Ion Akku wäre somit 0,003 m³
1TWh = 1.000.000.000 kWh
0,003 m³ x 1.000.000.000 kWh = 3.333.333,33 m³ ~ 3 Millionen 333 Tausend 333,33 Kubikmeter pro Terawattstunde

0,003 m³ x 53,5 TWh (53.000.000.000 kWh) = 159.000.000 m³ (Hier eine Liste zur Einordnung der Größe)

Berechnung der Fläche

Und zum Vergleich, der Lithium Akku in Australien, welcher von Elon Musk´s Unternehmen gebaut wurde, hat eine Kapazität von 120 MWh, das sind 0,12 GWh. Um 53,5 GWh abdecken zu können, würden wir 53,5 GWh / 0,12 GWh = 445,8 ~ 446 Akkus wie in Australien brauchen. In Japan wurde ein 300 MWh Speicher installiert, wo eine Fläche angegeben wurde, mit diesen Daten rechne ich hier:

14.000 m² für 300 MWh = 14000 m² / 300 MWh = 46,66 m²/MWh

Der Speicher in Australien hat also nach diesen Zahlen, grob und aufgrund Bautypischer Abweichungen, schätzungsweise:

46,66 m² / MWh x 120 MWh = 5.600 m² Flächenbedarf.

Für Deutschland brauchen wir, 446 x die Fläche des Akkus in Australien.

5.600 m² x 446 = 2.497.600 m² ~ 2,49 km² (Hier Flächenvergleiche) um einen Tag Deutschlands durchschnitt Last zu halten.

 

Wenn wir 53,5 TWh halten wollen, also 53.500 GWh:

53.5000 GWh / 0,12 GWh (Akku Größe Australien) = 445.833 Akkus Australiens.

5.600 m² (grober Flächenbedarf Akku Australien) x 445.833 = 2.496.666.666 m² ~ 2496,66 km² (Also flächenmäßig zwischen Teneriffa und Moskau)

Zusammenfassung

Man sieht, wir bräuchten soviel Geld und so viel Material, wo man sich fragen muss, wollen wir das wirklich? Braucht man soviel Geld, das weg geht? Und dann muss der Akku auch wieder aufgeladen werden, nur womit? Bereits ist Deutschland seit Mitte April, nach der Abschaltung der letzten 3 Atomkraftwerke, auf Stromimporte angewiesen. Womit soll dann ein so großer Akku geladen werden? Und wie viele Zyklen hält dieser, bis er ersetzt werden muss, also jährlich dann getauscht werden muss.

Der Bundeshaushalt 2023 gibt 412,73 Milliarden Euro an Ausgaben aus an verschiedene Bereiche, ohne die Deutschland nur ein Brachland wäre. Allein der Bereich Arbeit und Soziales verbraucht 163 Milliarden Euro. Selbst wenn wir also nur diesen Bereich streichen würden, würden wir 512.926.099.290 Euro / 163 Milliarden Euro = 3,14 Jahre brauchen, um den Akku zu finanzieren, und das sind NUR die Rohstoffkosten, hier steht noch nicht mal die Frage ob die Minen auf der ganzen Welt das überhaupt extrahieren können, wie hoch die Herstellungskosten sind, wie hoch der Personalbedarf sein wird etc.

Und wenn man die Zahlen so sieht, muss man sich nicht wundern, wenn Grüne Träumereien nur eins bleiben, Träumereien. Ohne Kernkraft wird Deutschlands Energieversorgung weiter am Limit laufen und weiter wird man Braunkohle verbrennen müssen.

 

Wenn also jemand dir sagt, das wir nur ein paar Akkus in Deutschland brauchen, dann schick der Person bitte diesen Artikel.

Sollten sich deiner Meinung nach Fehler im Artikel befinden, dann bitte per Kommentar an mich wenden.

Die Rechnung hier basiert auf Lithium Ion Akkus, da hier die meisten Daten verfügbar sind und dieser günstiger ist. Lithium, Eisenphosphat und co. sind entweder leistungstechnisch schwächer oder sind teurer.

 

Weiterführende Quellen:

Mit Megapacks: Tesla baut in Australien den nächsten Rekord-Akku

 

 

 

 

 

Geschrieben von Petr Kirpeit

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