Gewinnmaximierung durch virtuelle Ladezyklen mit Batteriespeichern 4.7 (27)

virtuelle Ladezyklen

In der dynamischen Welt des Energiehandels stellen virtuelle Ladezyklen eine entscheidende Erlösquelle dar. Durch den Einsatz von Algorithmen können Batteriespeicher optimiert werden, um die Volatilität der Strommarktpreise auszunutzen, ohne die Batterie tatsächlich zu laden oder zu entladen. 

In diesem Blogbeitrag untersuchen wir, wie dieser Ansatz den Handel effizienter macht und welche Auswirkungen er auf die Energieversorgung der Zukunft hat.

Grundlagen: Die Rolle des Großhandels

Großhandel oder Wholesale Trading (z.B. Day-Ahead und Intraday) bezeichnet den Kauf und Verkauf von standardisierten Energieprodukten, z. B. 1 MW Strom für eine bestimmte Viertelstunde eines Tages. Der Handel erfolgt für den nächsten Tag und fortlaufend innerhalb eines Tages. Dadurch ergeben sich vielfältige Möglichkeiten, auf sich ändernde Marktbedingungen zu reagieren. Der kontinuierliche Intraday-Markt ermöglicht den Handel bis zu 5 Minuten vor dem Lieferzeitpunkt, d. h. dem physikalischen Laden/Entladen einer Batterie. Dieser kurzfristige Handel gewinnt aufgrund der fluktuierenden Einspeisung erneuerbarer Energien zunehmend an Bedeutung. Die Handelsteilnehmer nutzen den Markt, um ihre Handelspositionen aufgrund neuer Prognosen für die Erzeugung erneuerbarer Energien anzupassen.

Einsatz von Batteriespeichern

In einem Umfeld, das durch die zunehmende Integration erneuerbarer Energien und deren fluktuierenden Charakter geprägt ist, spielen Batteriespeicher eine entscheidende Rolle. Einerseits durch die Möglichkeit, Strom physikalisch zu speichern, andererseits durch den finanziellen Handel. Beide Funktionen erlauben einen effizienteren Markt – zum einen durch die Verschiebung von Angebot und Nachfrage (physikalische Nutzung der Batterie), zum anderen durch erhöhte Handelsaktivität und Liquidität und damit effizientere Märkte (finanzieller Handel).

Wie funktionieren virtuelle Ladezyklen mit Batteriespeichern?

Virtuelle Ladezyklen, auch bekannt als Virtual Cycling, können als rein finanzieller Handel beschrieben werden. Dies umfasst den Kauf und Verkauf der gleichen Energiemenge für einen Lieferzeitraum. Dazu muss man in der Lage sein, dynamisch auf Marktpreisschwankungen zu reagieren und Preisunterschiede innerhalb einzelner Lieferzeiträume geschickt zum eigenen Vorteil zu nutzen, ohne die Energie physisch liefern zu müssen. So kann die Volatilität des Marktes genutzt werden, um finanzielle Gewinne zu erzielen, ohne eine Batterie physikalisch be- oder entladen zu müssen.

Um diese virtuellen Ladezyklen gewinnmaximierend umzusetzen, sind komplexe Handelsalgorithmen notwendig. Diese Algorithmen überwachen und analysieren kontinuierlich das sogenannte Orderbuch. Das Orderbuch zeigt in Echtzeit, welche Kauf- und Verkaufsaufträge für Strom innerhalb bestimmter Lieferzeiträume (in Deutschland 15-Minuten-Intervalle) vorliegen. Der Algorithmus eröffnet neue Positionen oder schließt bestehende. 

Beispiel Lade- und Entladeplan Batterie in 15-Minuten-Intervallen
Beispiel Lade- und Entladeplan Batterie in 15-Minuten-Intervallen

Die Abbildung zeigt den Lade- und Entladeplan einer Batterie in 15-Minuten-Schritten. Wenn die Linie nach oben geht, wird die Batterie geladen, wenn sie nach unten geht, wird die Batterie entladen. Natürlich kann die Batterie „in echt“ in einer Viertelstunde nur entweder geladen oder entladen werden. Das heißt, es gibt einen tatsächlich realisierten Fahrplan „in echt“. Es werden aber sehr viele Fahrpläne dargestellt, da vor jeder bestimmten Viertelstunde (z. B. zwischen 12:00 und 12:15) beliebig oft neu entschieden werden kann, ob die Batterie in dieser Zeit geladen oder entladen werden soll. Jede Entscheidung bedeutet auch, dass entweder Strom gekauft oder verkauft wird. Mit dem Speicher werden dann Gewinne durch billigen Einkauf und teuren Verkauf erzielt.

Damit das funktioniert, wird immer ein Viertelstundenpaar benötigt. Durch das Bilden und Auflösen der Paare kann Geld verdient werden. Wiederholt man diesen Vorgang mehrmals, wobei einige Be- und Entladevorgänge rückgängig gemacht werden und neue hinzukommen, ergeben sich die verschiedenen dargestellten Fahrpläne – „Pläne“, die immer wieder angepasst werden, bis schließlich ein endgültiger, realisierter Fahrplan entsteht.

Insbesondere in Märkten, die einen hohen Anteil an erneuerbaren Energien aufweisen, eröffnen sich kontinuierlich neue Möglichkeiten. Grund dafür sind die starken Schwankungen von Angebot und Nachfrage sowie das hohe Handelsvolumen an den Großhandelsmärkten.

 

Durch Bilden und Auflösen von „Viertelstunden-Pärchen“ Umsätze maximieren
Durch Bilden und Auflösen von „Viertelstunden-Pärchen“ Umsätze maximieren

Warum virtuelle Ladezyklen für Batteriespeicher sinnvoll sind:

Virtuelle Ladezyklen mit Batteriespeichern sind nicht nur eine innovative Antwort auf die Herausforderungen eines dynamischen Energiemarktes, sondern eröffnen auch neue Perspektiven für eine nachhaltige und wirtschaftlichere Gestaltung des Energiehandels. Diese Technologie spielt eine entscheidende Rolle, um die Lücke zwischen Energieerzeugung und -verbrauch zu schließen. Dies trägt nicht nur zur Stabilität des Stromnetzes bei, sondern bringt auch wirtschaftliche Vorteile. Nach dem Motto „Tue Gutes und verdiene daran“ können Betreiber von Batteriespeichern einen aktiven Beitrag zur Energiewende und zur Netzstabilisierung leisten und gleichzeitig Einnahmen generieren. Darüber hinaus ermöglicht die Echtzeitoptimierung ein effektives Risikomanagement, das gerade im Hinblick auf die Volatilität der erneuerbaren Energien von großer Bedeutung ist.

Die Mythen der Batterievermarktung – wir klären Sie auf 4.6 (34)

Mythen Batterievermarktung

Batteriespeicher sind aus der modernen Energieinfrastruktur nicht mehr wegzudenken. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Integration erneuerbarer Energien, der Stabilisierung der Stromnetze und der Unterstützung eines nachhaltigen Energiemodells. Das schnelle Wachstum des Marktes und die technische Komplexität haben jedoch auch zu zahlreichen Mythen und Missverständnissen rund um die Vermarktung von Batteriespeichern geführt. In diesem Blogartikel nehmen wir einige der gängigsten Mythen unter die Lupe und erklären, was wirklich dahintersteckt.

Verhältnis virtuelles Trade-Volumen zu physikalischen Energiemengen

Mythos: Der Optimierungsalgorithmus des Batterievermarkters ist umso besser, je größer das Verhältnis zwischen der rein virtuell am Markt gehandelten Energiemenge und der im Speicher physikalisch tatsächlichen bewegten Energiemenge ist.

Auflösung: Es ist richtig, dass durch kontinuierliches Handeln und Anpassen des vorgesehenen Batteriefahrplans Mehrwert geschaffen werden kann. Wenn jedoch der Punkt erreicht ist, an dem die Transaktionskosten höher sind als der Ertrag aus einem zusätzlichen Kauf-Verkauf-Paar, sind die Handelsaktivitäten nicht mehr wertbringend.

Umsatz vs. PnL (Profit & Loss)

Mythos: Ein hohes am Markt gehandeltes Volumen (Umsatz) ist immer auch ein Indikator für einen guten Optimierungsalgorithmus des Batterievermarkters.

Auflösung: Das am Markt gehandelte Volumen kann problemlos gesteigert werden, ohne dass damit gleichzeitig auch ein Gewinn, d. h. ein positiver PnL (Profit & Loss) erzielt wird, indem auch Käufe und Verkäufe von 15-Minuten-Produkten zu nahezu gleichen Preisen getätigt werden. Entscheidend für den PnL ist nämlich die Preisdifferenz bzw. der Ertrag, der durch einen Kauf und Verkauf erzielt werden kann.

Backtest vs. Realisierte PnL in der Vergangenheit

Mythos: Die Backtest-Ergebnisse zeigen mir, was ich mit dem Optimierungsalgorithmus des Batterievermarkters in einem vergangenen Zeitraum verdient hätte.

Auflösung: Alle Backtest-Ergebnisse wurden mit vereinfachenden Berechnungen ermittelt, von daher ist hier immer auch Vorsicht bei der Interpretation dieser Ergebnisse angesagt. Diese Vereinfachungen können auftreten durch:

  • einen Algorithmus, der mit den Preismustern der betrachteten historischen Zeiträume trainiert wurde.
  • die Annahme, dass die getätigten Handelsgeschäfte den Markt nicht beeinflussen – richtig ist aber, dass durch die eigenen Aktivitäten Erlöspotenziale realisiert werden, die sich zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr ergeben hätten.
  • perfekte Preisvorausschau
  • die Annahme, dass es keine Liquiditätsbeschränkungen am Markt gibt, d. h. dass immer die besten Preispaare realisiert werden können – richtig ist, dass insbesondere bei größeren Batterien nicht immer die gesamte Energiemenge zu den günstigsten Preisen eingekauft und zu den teuersten Preisen verkauft werden kann. 

Ein Vergleich von Backtests z. B. verschiedener Batterievermarkter mit jeweils unterschiedlichen Vereinfachungen kommt daher einem Vergleich von Äpfeln mit Birnen gleich. 

Backtest vs. Zukunft

Mythos: Aus den vergangenen Erträgen im Backtest kann auf zukünftige Erträge geschlossen werden.

Auflösung: Die Preisbildung an den Strommärkten hängt von einer Vielzahl an Einflussfaktoren ab (Wetterlage, weltweites Angebot und Nachfrage nach fossilen Energieträgern, Kraftwerksverfügbarkeiten etc.). Da sich das Energiesystem u.a. durch den Ausbau der PV- und Windstromerzeugung sowie der Elektrifizierung von Mobilität und Wärmesektoren in einem starken Wandel befindet, ergeben sich immer wieder neue Situationen und damit Preisstrukturen. Hinzu kommen unvorhersehbare politische Ereignisse sowie mögliche Änderungen in den regulatorischen Rahmenbedingungen und dem Marktdesign, so dass die erzielbaren Erträge von Jahr zu Jahr stark schwanken.

Geographische Übertragbarkeit

Mythos: Die Erkenntnisse aus einem Markt können auf einen anderen Markt übertragen werden (z. B. von Großbritannien auf Deutschland).

Auflösung: Die Märkte in unterschiedlichen geografischen Regionen unterscheiden sich in vielen Aspekten, so dass eine Übertragbarkeit der Ergebnisse nicht pauschal möglich ist. Unterschiede können unter anderem im regulatorisch definierten Marktdesign (z. B. Bestehen von Kapazitätsmärkten), im Kraftwerksportfolio oder in den nachfrageseitigen Lastkurven bestehen. Da die Preisbildung an den Strommärkten von diesen grundlegenden Einflussfaktoren abhängt, können sich für Batterien wesentliche Aspekte wie Preisniveau, Preisvolatilität, nutzbare Märkte und installierte Batteriekapazität stark unterscheiden.

Preisprognosen vs. Realität

Mythos: Detaillierte und umfassende Modelle ermöglichen eine verlässliche Prognose der Strompreise für die Zukunft.

Auflösung: Trotz großer Fortschritte in der Leistungsfähigkeit der Technologie und in der Modellierung komplexer Systeme kann die Zukunft nicht verlässlich vorhergesagt werden. Stattdessen ist es seriöser, verschiedene mögliche Zukünfte, sogenannte Szenarien, zu prognostizieren und auf Basis dieser Bandbreite an zukünftigen Ertragspotenzialen von Batterien bei der Ausgestaltung des Vertragsverhältnisses zwischen Batterieeigentümer und Batterievermarkter und der Wahl des Vergütungsmodelles die Risiken zwischen beiden Parteien fair zu verteilen.

Die technische Komplexität von Batteriespeichern erfordert eine differenzierte Betrachtung und ein tiefes Verständnis, um die tatsächlichen Potenziale und Grenzen zu erkennen. Nach wie vor gibt es Missverständnisse, Falschinformationen oder undurchsichtige Behauptungen, die für Verwirrung sorgen können. Deshalb ist es wichtig, sich über fundierte, aktuelle und seriöse Quellen zu informieren, um die Vorteile der Batterietechnologie voll ausschöpfen zu können. Eine Auseinandersetzung mit den Fakten zeigt, dass Batteriespeicher effizient und verantwortungsvoll in unsere Energieinfrastruktur integriert werden können und somit einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Zukunft leisten.

Batteriespeicher: Alles was Sie wissen müssen 4.9 (64)

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Quick Facts Batteriespeicher & Flexibilitätsvermarktung

Funktion

Batteriespeicher ermöglichen die Speicherung von Strom, der in ertragsreichen Stunden erzeugt wurde, sowie das Abrufen dieses Stroms in ertragsärmeren Stunden. Damit wird Flexibilität geboten.

Essentiell für die Energiewende

Sie sind essentiell für die Energiewende, da Erneuerbare Energien (EE) in vielen Fällen stark witterungsabhängig sind und somit Speicherkapazitäten benötigt werden.

Profitabilität

Die Vermarktung von Großbatteriespeichern bietet eine hohe Profitabilität, wenn Strom zu niedrigen Preisen eingespeichert wird und bei einem höheren Marktpreis wieder verkauft wird.

Was sind Batteriespeicher?

Batteriespeicher sind Akkumulatoren, die es ermöglichen Strom, der in ertragsreichen Stunden erzeugt wurde, zwischenzuspeichern und in ertragsarmen Stunden wieder abzurufen. Durch eine Zunahme von Erneuerbaren Energien, deren Produktion in vielen Fällen von den Witterungsverhältnissen abhängig ist, wird sich der Bedarf an Speichermöglichkeiten massiv erhöhen. Batteriespeicher erhöhen die Flexibilität Erneuerbarer Energien enorm. Sie bieten aber auch die Möglichkeit, den Strom flexibel ins Stromnetz einzuspeisen, um auf diese Weise ein Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage herzustellen.
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Welche Eigenschaften und Formen von Batteriespeichern gibt es?

Technologie: Lithium-Ionen Batteriespeicher

Betrachtet man die technische Seite von Batteriespeichern, dominieren mittlerweile Lithium-Ionen-Akkus in verschiedensten Formen den Markt. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass in der gesamten Batterie, also in der Anode, Kathode und Elektrolyt Lithium-Ionen enthalten sind. Besonders vorteilhaft an dieser Form von Stromspeichern sind der hohe Wirkungsgrad, die hohe Energiedichte und die vergleichsweise lange Lebensdauer. Deshalb hat sich diese Form der Batterie weitestgehend durchgesetzt. Sie findet in verschiedenen Bereichen Anwendung. Beispiele sind unter anderem Elektroautos aber auch in Form von Industriespeichern. Es gibt sie in vielen verschiedenen Ausführungen. Aufgrund der höheren Produktionsmenge sinken auch die Preise für die Herstellung und die technische Weiterentwicklung. Neben dieser Batterie gibt es auch viele andere Formen, wie zum Beispiel Natrium-Schwefel-Batterien oder Salzwasserbatterien.

Einteilung nach Größe

Je nach Größe lassen sich Batteriespeicher in drei Kategorien einteilen. Für eine solche Definition gibt es noch keine brancheneinheitliche rechtliche Grundlage. In der Regel spricht man von einem Großspeicher ab einer Größe von etwa einem Megawatt bzw. einer Megawattstunde. Die untergeordneten Größen sind Heimspeicher und Industriespeicher. Batteriespeicher als Hausspeicher dienen hauptsächlich dazu, den eigens produzierten Strom zwischenzuspeichern und die Autarkie der Anlage zu erhöhen. Strom, der sonst ins Stromnetz eingespeichert werden würde, wird gespeichert und ist in ertragsärmeren Stunden für den eigenen Haushalt abrufbar.Für die Flexibilitätsvermarktung sind insbesondere Großspeicher relevant. Diese sind auch Gegenstand von diesem Blogbeitrag.

Einteilung von Großbatteriespeichern nach Assetklassen

Für die Differenzierung von Großbatteriespeichern sind die Assetklassen entscheidend. Bei den Assetklassen unterscheidet man zwischen Stand-alone-Speichern, Batteriespeicher in Kombination mit einer förderfreien onsite EE-Anlage und Anlagenkombinationen im Rahmen einer Innovationsausschreibung. Bei Letzteren liegt eine Förderung durch das EEG vor. Diese Batterien eignen sich für einen Einsatz auf dem Day-Ahead bzw. Intra-Day-Markt sowie für die Bereitstellung von positiver Sekundärregelenergie.Stand-alone-Speicher stehen ohne Erzeugungsanlage und haben keine Förderung. Sie lassen sich auf auf dem Regelenergiemarkt, sowie auf den beiden Spotmärkten einsetzen. Förderfreie Anlagenkombinationen werden ebenso auf dem Regelenergiemarkt, auf dem Day-Ahead & Intra-Day Markt eingesetzt,bieten jedoch zusätzlich oft noch Synergien mit der onsite EE-Anlage wie beispielsweise einem Solarpark. Das bedeutet z.B. bei einem gemeinsamen Netzanschluss kann dieser oft kleiner dimensioniert werden oder es lässt sich zusätzlich der Eigenverbrauch der Wechselrichter & Transformatoren des Solarparks decken.Die einzelnen Märkte werden im Folgenden nochmals genauer erklärt.

Wie werden Batteriespeicher vermarktet?

Mit dem Strom von Batteriespeichern wird auf verschiedenen Märkten gehandelt, die im Folgenden erklärt werden.Auf dem Regelenergiemarkt kaufen Übertragungsnetzbetreiber ihren Bedarf an Primärregelleistung und Sekundärregelleistung sowie ihre Minutenreserve ein. Mit dieser Strombeschaffung können die Übertragungsnetzbetreiber Lastschwankungen am Netz ausgleichen. Die Regelleistung kann sowohl von Anlagenbetreibern als auch von Stromverbrauchern angeboten werden. Batteriespeicher sind prädestiniert für die Primärregelleistung, da sie in der Lage sind, schnell und kurzfristig frequenzbasiert Strom zur Verfügung zu stellen. Die Primärregelleistung ist der ursprüngliche Markt für Batteriespeicher, welche aktuell auch den Großteil der von den Übertragungsnetzbetreibern abgerufenen Leistung ausmachen. Durch den hohen Zubau an Batteriespeichern ist langfristig allerdings auf diesem Markt mit einer Sättigung zu rechnen.Auf dem Spotmarkt unterscheidet man zwischen dem Day-Ahead und dem Intra-Day-Markt. Der Day-Ahead Markt bezieht sich immer auf den Folgetag. Er ermöglicht den Marktteilnehmern Strom für die Lieferung am nächsten Tag zu kaufen und zu verkaufen. Bei dieser Form des Handels von Stundenprodukten wird der Strom über eine Auktion verkauft, bei der man bis 12 Uhr mittags die ein Gebot abgibt. Mit dem Day-Ahead Handel wird der Strom-Markt etwas berechenbarer und flexibler gemacht. Für Stromversorger wird dadurch das Risiko für Preisschwankungen verhindert und Nachfragespitzen können gedeckt werden. Der Day-Ahead-Markt bietet eher moderate Arbitrage-Möglichkeiten für Batteriespeicher.Deutlich höhere Arbitrage-Möglichkeiten bietet hingegen der Intraday-Markt. Hier wird Strom für den gleichen Tag gekauft und verkauft. Dieser Markt ist sehr volatil und bietet dadurch herausragende Arbitrage-Möglichkeiten. Gerade dadurch, dass der Strom auf diesem Markt alle 15 Minuten gehandelt wird, liegen zwischen den Strompreisen hohe Differenzen vor, oft auch innerhalb ein und derselben Stunde. Im Energiesektor ist eine gängige Methode das sogenannte „Scalping“. Dabei wird Strom zu niedrigen Preisen eingekauft und später am Tag verkauft, wenn die Preise wieder gestiegen sind. Aus diesem Grund ist dieser Markt insbesondere für Batteriespeicher besonders lukrativ.Für die Vermarktung von Batterien bietet sich ein Multi-Market-Ansatz an. So kann man die Flexibilität immer genau dort verkaufen, wo gerade ihr Wert am höchsten ist. Die Tendenz geht dabei weg von der Primärregelleistung und zunehmend hin zu den kurzfristigen Spotmärkten. Zukünftig werden Batteriespeicher auf allen Märkten vermarktet werden.

Welche Vorteile bieten Batteriespeicher?

Batteriegroßspeicher bieten vielseitige Vorteile.  

Zukunft von Batteriespeichern

Der Markt von Batteriespeichern ist aktuell noch deutlich weniger entwickelt als z.B. für Erneuerbare Energien. Die Nachfrage nach Flexibilität und der Wert von Flexibilität wird künftig jedoch weiter zunehmen. Das sagen auch Prognosen wie zum Beispiel das Szenario „Nachhaltige Entwicklung“ der Internationalen Energieagentur aus. Dieses besagt, dass bis 2040 weltweit 10.000 Gigawattstunden als Speicherkapazitäten zur Verfügung stehen müssen damit die Energiewende gelingen kann. Das ist ungefähr das 50-fache der bisher vorhandenen Kapazität und zeigt damit den enormen Bedarf auf. Aus diesem Grund lohnt es sich jetzt in diesen Markt zu investieren, der künftig ein entscheidender Treiber der Energiewende sein wird und eine positive Renditeerwartung aufweist.