Die Energiewende – das zentrale Projekt unserer Zeit – zielt darauf ab, die Energieversorgung auf nachhaltige und umweltfreundliche Quellen umzustellen. Neben der Erzeugung von Strom und Wärme braucht es stationäre Energiespeicher, um die Energienetze zu stabilisieren und Engpässe zu überbrücken. In einer Zeit, in der die Integration von PV- und Windenergie im Energiemix stetig zunimmt, bringen stationäre Batterie-Energiespeichersysteme („BESS“) die notwendige Flexibilität und Zuverlässigkeit, um die schwankende Energieerzeugung auszugleichen. Wird überschüssige Energie gespeichert und bei Bedarf wieder abgegeben, reduziert das die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und erhöht die Versorgungssicherheit. Diese Entwicklung ist noch am Anfang, doch in wenigen Jahren werden BESS unverzichtbare Treiber der Energiewende sein und einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung der Klimaziele leisten.
Zuletzt konnten im Bereich der Energiespeicher rasante Entwicklungen beobachtet werden. Noch sind Lithium-Ionen-Batterien die dominierende Technologie aufgrund ihrer hohen Energiedichte, Effizienz und der Kostensenkungen in den letzten Jahren. Doch die Technologie hat auch einige Nachteile, die sich grob in die Bereiche Rohstoffverfügbarkeit und Umweltauswirkungen (1), Sicherheitsbedenken und Lebensdauer bzw. Investitionskosten einteilen lassen (2). Deshalb werden zusätzlich zu Lithium-Ionen-Batterien auch alternative Technologien wie Natrium-Ionen-Batterien, Zink-Bromid- und Redox-Flow-Batterien erforscht und entwickelt, die potenziell kostengünstiger und nachhaltiger sein könnten, insbesondere im stationären Sektor.
Damit BESS ein selbstverständlicher Teil der Energienetze werden, müssen sich Investitionen und der Betrieb auch finanziell lohnen. Aktuell gibt es für BESS mehrere Vermarktungsmöglichkeiten, auf die nachfolgend ebenfalls eingegangen werden soll.
Eine weitere Herausforderung bei der Integration von Batteriespeichern ergibt sich aus der zögerlichen Bereitschaft von Banken, diese Systeme zu finanzieren (3). Banken, die Projekte im Bereich der Erneuerbaren Energien („EE“) finanzieren, können ein Motor für die Energiewende sein. Finanzierungen von PV- oder Windprojekten sind üblicherweise Projektfinanzierungen, deren Umfang und Rahmenbedingungen sich an der Wirtschaftlichkeit des finanzierten Projekts orientieren.
Die BESS-Finanzierung stellt eine besondere Herausforderung dar, die sich vor allem aus der Unsicherheit der Erträge ergibt. Diese Unsicherheit resultiert vor allem aus der Volatilität der Energiepreise, der technologischen Entwicklungen und der regulatorischen Rahmenbedingungen. Im Gegensatz zu traditionellen Energieprojekten, bei denen sich das Risiko der zukünftigen Ertragsströme gut kalkulieren lässt, können die Einnahmen aus Batteriespeicherprojekten schwieriger vorher-gesagt werden. Dies macht es für Banken schwieriger, das Risiko einzuschätzen und entsprechende Finanzierungsmodelle anzubieten.
Um diesen Sachverhalt zu verdeutlichen, werden nachfolgend gängige Vermarktungsarten für BESS und die Finanzierungsmodalitäten beschrieben.
Einführung in die Vermarktung von Batteriespeichern
Batteriespeicher bieten eine Vielzahl von Vermarktungsmöglichkeiten und grundsätzlich lassen sich drei Optionen unterscheiden: Die Teilnahme an Ausschreibungen für Regel-energiemärkte (Primärregelleistung und Sekundärregelleistung und -arbeit), der Handel am Spotmarkt (Day-ahead und Intraday-Handel) oder die kombinierte Vermarktung zusammen mit einer anderen EE-Anlage, in einem Hybrid-Projekt, über die geförderte Direktvermarktung. Während der Markt für die Primärregelleistung als weitestgehend gesättigt gilt, gelten Sekundärregelleistung und Spotmarkthandel als interessante Alternativen für Stand-Alone-Projekte. Aufgrund der zunehmenden Anzahl an Stunden mit negativen Preisen auf dem Day-Ahead Markt gewinnt der Spotmarkt immer stärker an Bedeutung.
Vermarktung von Batteriespeichern auf dem Regelenergiemarkt
Der Regelenergiemarkt spielt eine zentrale Rolle bei der Stabilisierung des Stromnetzes. Regelenergie ist notwendig, um die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten und die Netzfrequenz konstant bei 50 Hertz zu halten. Schwankungen in der Stromerzeugung und -nachfrage können zu Abweichungen in der Netzfrequenz führen, die ohne Ausgleichsmaßnahmen die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Stromnetzes gefährden würden. Regelenergie dient dazu, diese Schwankungen auszugleichen, indem sie bei Bedarf zusätzlichen Strom ins Netz einspeist (positive Regelenergie) oder überschüssigen Strom aus dem Netz nimmt (negative Regelenergie). Durch den Einsatz von Regelenergie und die Bereitstellung von Ausgleichsleistungen können Marktteilnehmer auch finanziell belohnt werden. Sie profitieren von den Mechanismen des Regelenergiemarktes, indem sie Energie zu günstigen Zeiten kaufen oder verkaufen und so zur Stabilisierung des Netzes beitragen, während sie gleichzeitig wirtschaftliche Vorteile erzielen.
Batteriespeicher können hier durch die Bereitstellung von Primärregelleistung (FCR) und Sekundärregelleistung und -arbeit (aFRR) signifikante Einnahmen generieren (4).
Primärregelleistung (FCR):
Diese Form der Regelenergie muss innerhalb von Sekunden aktiviert werden, um kurzfristige Schwankungen im Netz auszugleichen. Batteriespeicher sind aufgrund ihrer schnellen Reaktionszeit ideal für die Bereitstellung von FCR geeignet. Sie können innerhalb von Millisekunden auf Frequenzabweichungen reagieren und so zur Netzstabilität beitragen. Die Beschaffung von Regelleistung für FCR erfolgt in einer gemeinsamen Ausschreibung mit vielen Nachbarländern. Die Ausschreibung findet für jeden Liefertag in Vier-Stunden-Produkten, beginnend mit dem Zeitraum von 00:00 bis 04:00 Uhr statt. Präqualifizierte Regelenergieanbieter können auf der Plattform für Regelenergie der vier Übertragungsnetzbetreiber an den Auktionen teilnehmen. Die Auktion für alle Zeitscheiben eines Tages startet sieben Tage vor dem Liefertag und schließt um 08:00 Uhr morgens vor dem Liefertag (5).
Sekundärreserve (aFRR):
Diese Reserve wird innerhalb von Minuten aktiviert und dient dazu, die Primärregelleistung abzulösen und längerfristige Ungleichgewichte im Netz auszugleichen. Insbesondere Batteriespeicher mit hohen Kapazitäten können hier effektiv eingesetzt werden, da sie schnell und präzise auf Abrufe reagieren können. Auf der Plattform für Regelenergie der vier Übertragungsnetzbetreiber können präqualifizierte Regelenergieanbieter positive und negative Regelleistung und Regelenergie in vier-Stunden-Blöcken, bis 09:00 Uhr am Vortag anbieten. Die Mindestangebotsgröße liegt bei 1 MW, die Preisobergrenze bei 9.999,99 €/MWh (5).
Vermarktung einer Batterie am Day-Ahead- und Intraday-Markt
Neben dem Regelenergiemarkt bieten auch der Day-Ahead- und der Intraday-Markt attraktive Vermarktungsmöglichkeiten für Batteriespeicher. Diese Märkte ermöglichen es, Strom zu unterschiedlichen Zeiten zu kaufen und zu verkaufen, um von Preisschwankungen zu profitieren.
Day-Ahead-Markt:
In der Regel wird auf diesem Markt Strom einen Tag im Voraus in 1-h-Blöcken gehandelt. Batteriespeicher können hier durch Arbitrage Gewinne erzielen. Arbitrage ist eine Handelsstrategie, die darauf abzielt, Preisunterschiede desselben oder ähnlicher Vermögenswerte in verschiedenen Märkten auszunutzen, um einen Gewinn aus diesen kleinen Preisunterschieden zu erzielen. Bei schwankenden Strompreisen kann Strom zu Zeiten niedriger Preise gekauft und zu Zeiten hoher Preise verkauft werden. Damit werden die täglichen Preis-Unterschiede („Preis-Spreads“) ausgenutzt (6). Ein Beispiel hierfür ist das Laden der Batterie während der Mittagsstunden, wenn die Preise aufgrund hoher PV-Stromproduktion niedrig sind, und das Entladen am Abend, wenn die Preise aufgrund hoher Nachfrage steigen.
Abbildung 1: Tägliche maximale Spreads in 2023 (Day-Ahead)
Die Abbildung 1 zeigt beispielhaft die Preis-Spreads im Day-Ahead Handel für das Jahr 2023. Die rote Linie markiert den getrimmten Durchschnitt, welcher bei knapp 100 €/MWh liegt. Durch die untere Grenze von -500 €/MWh und die obere Grenze von +3.000 €/MWh auf dem Day-Ahead-Markt sind die täglichen maximalen Preis-Spreads in gewisser Weise begrenzt.
Intraday-Markt:
Dieser Markt ermöglicht den Handel von Strom von 15:00 Uhr des Vortages bis fünf Minuten vor der Lieferung (siehe Abbildung 2). Die Preise können hier stark schwanken, was zusätzliche Arbitragemöglichkeiten bietet. Zudem ist der Preisrahmen mit -9.999 €/MWh bis +9.999 €/MWh deutlich weniger begrenzt als auf dem Day-Ahead-Markt. Batteriespeicher können von diesen Preisschwankungen profitieren, indem sie schnell auf Preisänderungen reagieren und so zusätzliche Einnahmen generieren (7).
Abbildung 2: Zeitlicher Ablauf Spotmarkt (eigene Darstellung)
Zudem lassen sich die zuvor genannten Vermarktungswege kombinieren, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit entscheidend verbessern lässt. Man spricht in diesem Fall auch von Revenuestacking (8).
Fortsetzung folgt…
Autoren: Max Tutte und Jakob Döring
QUELLEN:
(1) Greenly (o. J.). The harmful effects of our lithium batteries. Verfügbar unter: https://greenly.earth/en-us/blog/ecology-news/the-harmful-effects-of-our-lithium-batteries (abgerufen am: 29. Mai 2024).
(2) Polinovel Group (o. J.). Energy density of lithium-ion battery. Verfügbar unter: https://www.polinovelgroup.com/energy-density-of-lithium-ion-battery/ (abgerufen am: 29. Mai 2024).
(3) Herbert Smith Freehills (2023). Financing the energy transition – funding battery storage projects. Verfügbar unter: https://www.herbertsmithfreehills.com/insights/2023-06/financing-the-energy-transition-%E2%80%93-funding-battery-storage-projects (abgerufen am: 29. Mai 2024).
(4) EASE (o. J.). Ancillary services. Verfügbar unter: https://ease-storage.eu/publication/ancillary-services/ (abgerufen am: 29. Mai 2024).
(5) Regelleistung (o. J.). Verfügbar unter: https://www.regelleistung.net/de-de/ (abgerufen am: 29. Mai 2024).
(6) Flex Power (o. J.). Energy arbitrage battery storage. Verfügbar unter: https://flex-power.energy/energyblog/energy-arbitrage-battery-storage/ (abgerufen am: 29. Mai 2024).
(7) EPEX SPOT (o. J.). Verfügbar unter: https://www.epexspot.com/en/basicspowermarket (abgerufen am: 29. Mai 2024).
(8) MuGrid (o. J.). Battery storage stacking. Verfügbar unter: https://www.mugrid.com/blog/batterystoragestacking (abgerufen am: 29. Mai 2024).
