Profitabilität von Batteriespeichern im deutschen Energiemarkt

Batteriespeicher sind ein wichtiger Schritt in Richtung sauberer Energie. Es gibt zwar auch andere Optionen wie Wasserstoff, aber Batterien sind heute die gängigste Wahl. Allerdings können Batterien teuer sein, und es ist unklar, ob sich die Investition lohnt. In diesem Artikel schauen wir uns an, wie man Batteriespeicher rentabel gestalten kann, indem wir untersuchen, wie Batterien im deutschen Energiemarkt funktionieren. Wir analysieren zwei unterschiedliche Jahre: 2020, das stabile Preise hatte, und 2023, das Preisschwankungen erlebte. Unsere Erkenntnisse zeigen, dass selbst wenn die Batteriekosten niedrig sind, die ruhige Preissituation in 2020 eine profitable Nutzung der Batterien nicht unterstützt. Im Gegensatz dazu bietet der aktuelle Markt in 2023 bessere Chancen auf Gewinne.

Bis 2024 sind in Deutschland erneuerbare Energien verfügbarer und günstiger. Allerdings bedeutet die unberechenbare Natur dieser Energiequellen, dass traditionelle Kraftwerke zu Zeiten immer noch am Laufen sein müssen, um die konstante Nachfrage zu decken, was zu höheren Kosten und steigenden CO2-Emissionen führen kann. Energie zu speichern kann helfen, diese Probleme anzugehen, und aktuelle Forschungen konzentrieren sich auf dieses Thema. Es gibt drei Hauptoptionen für die Energiespeicherung: Wärme, Pumpspeicher und elektrische Batterien. Während Wärme oft in Haushalten genutzt wird, sieht man Pumpspeicher häufig in grösseren Anlagen. Dieser Artikel konzentriert sich hauptsächlich auf die Rentabilität von Batteriespeichern, die trotz fallender Preise nach wie vor teuer bleiben. Eine effektive Betriebsstrategie ist entscheidend, um sicherzustellen, dass genügend Batteriespeicher für eine kosteneffiziente und saubere Nutzung erneuerbarer Energien aufgebaut wird.

Wir schlagen eine Strategie zur Verwaltung eines Batteriespeichersystems vor, wobei wir Deutschland als Beispiel nehmen. Eine Batterie kann man als eine Option betrachten, und die Optimierung ihres Betriebs wurde gründlich untersucht. Andere Forscher haben verschiedene Methoden genutzt, um die Wirtschaftlichkeit von Energiespeicherung zu verstehen. Batterien funktionieren anders als andere Arten der Energiespeicherung, da sie viel schneller laden und entladen können. Daher konzentrieren wir uns auf einen einwöchigen Betriebszeitraum und betrachten dabei die Stundenpreise in unserer Analyse. Dadurch vereinfachen wir das Problem und entwickeln ein Modell, das Tages- und Stundennutzung trennt.

Der Gewinn aus Intraday-Operationen folgt tendenziell einem linearen Trend, was es uns ermöglicht, den Tagesplanungsprozess zu straffen. Mit Vorhersagen aus einem statistischen Modell können wir das beste Speicherlevel für den folgenden Tag ermitteln, was hilft, die besten Operationen während des Tages zu bestimmen. Wir bewerten unsere Strategie anhand der beiden unterschiedlichen Jahre 2020 und 2023, um zu vergleichen, wie die Batterie unter verschiedenen Preisbedingungen abgeschnitten hat. Wir haben festgestellt, dass der Gewinn mit höherer Preisvolatilität und grösseren Batterien zunimmt, da sie es einfacher machen, von Preisänderungen zu profitieren.

Unser Ansatz bietet ein effizienteres Modell für das Management von Batteriespeichern. Wir konzentrieren uns nur auf eine Variable – das Speicherlevel am Ende des Tages – während viele bestehende Methoden zahlreiche Faktoren betrachten. Ausserdem analysieren wir nicht nur den Cashflow, sondern auch, wie lange es dauert, die Investitionskosten zu decken.

#Preisprognosemodell für Strom

Die Batterie arbeitet nach einem wöchentlichen Zeitplan, und wir konzentrieren uns auf die Stundenpreise im deutschen Markt. Freitags werden die Preise für Samstag, Sonntag und Montag im Voraus festgelegt. Dies berücksichtigen wir nicht in unseren ursprünglichen Preismodellen. Allerdings fliesst es in die Entwicklung unserer Betriebsstrategie ein. Wir nutzen ein einfaches statistisches Modell, das die Stundenpreise mit den Preisen des Vortages verknüpft.

Das Modell ist einfach und leicht umzusetzen. Während einige fortgeschrittene Ansätze die Prognosegenauigkeit verbessern können, erfüllt unser einfaches Modell dennoch unsere Bedürfnisse ganz gut. Andere Forscher haben dieses Modell erweitert, indem sie komplexere Elemente wie gleitende Durchschnitte einbezogen haben.

#Optimale Steuerung des Batteriespeichers

Es wurde viel Forschung betrieben, wie man Energiespeichersysteme am besten verwaltet. Artikel decken ein breites Spektrum ab, von technischer Gestaltung bis hin zur Bewältigung der Unvorhersehbarkeit erneuerbarer Energiequellen. Dieser Artikel konzentriert sich jedoch auf die finanziellen Vorteile von Batteriespeichern im Kontext von Handelsstrategien.

In Deutschland werden die Tagespreise im Voraus festgelegt, was bedeutet, dass wir die Intraday-Preistruktur im Voraus kennen. Das ermöglicht es uns, unsere Gewinnmaximierung als ein lineares Optimierungsproblem zu formulieren, wobei wir die Anfangs- und Endspeicherstände über den Tag hinweg berücksichtigen.

#Intraday-Optimierung

In unserem Modell definieren wir, wie viel Energie jede Stunde geladen oder entladen werden kann. Laden bedeutet, Energie aus dem Netz zu nehmen, während Entladen bedeutet, Energie zurückzugeben. Wir setzen Grenzen, wie viel Energie geladen oder entladen werden kann, sowie die maximale Speicherkapazität. Das bildet die Grundlage unseres Optimierungsproblems.

#Interday-Optimierung

Das Ziel der Interday-Optimierung ist es, das Speicherlevel für das Ende jedes Tages basierend auf erwarteten zukünftigen Preisen festzulegen. Unsere Analyse zeigt, dass wir dieses Problem erheblich vereinfachen können. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Beziehung zwischen Anfangs- und Endspeicherständen fast linear ist. Dieses Verständnis erlaubt es uns, uns auf Preisprognosen zu konzentrieren, anstatt uns zu sehr über Verteilungsmuster Sorgen zu machen.

Um das optimale Speicherlevel jeden Tag zu bestimmen, werden wir zuerst die Preise mit den Modellen aus unserem vorherigen Abschnitt prognostizieren und dann dynamische Planung verwenden, um das beste Speicherlevel zu ermitteln, das nötig ist, um Gewinne zu maximieren.

#Fallstudie

Wir führen eine Fallstudie durch, die die Batteriespeicherkapazität einer erheblichen Grösse analysiert, ähnlich wie bei einer neuen Batteriestation eines grossen deutschen Versorgungsunternehmens. Zwei Szenarien werden basierend auf unterschiedlichen Lade- und Entladeleistungen getestet, und wir analysieren die Daten von 2018 bis 2023, um die Leistung zu bewerten.

Die Daten zeigen, dass 2020 die Gewinne im Vergleich zu 2023 niedriger waren. Bei der Analyse der Unterschiede in der Preisvolatilität wird deutlich, dass die schwankenden Preise in 2023 bessere Gewinnmöglichkeiten für Batteriebetreiber boten.

Die Studie verdeutlicht die erheblichen Unterschiede zwischen den beiden Jahren. Im Jahr 2020 waren negative Preise üblich, während 2023 hauptsächlich positive Preise zu verzeichnen waren. Dieser Wandel im Preisverhalten ist signifikant, da er die Rentabilität von Batterien direkt beeinflusst.

#Allgemeine Ergebnisse

Die Erkenntnisse zeigen, dass die Gewinne von Batterien 2020 deutlich niedriger sind als 2023. Zum Beispiel hat eine Batterie mit einer Leistung von 5 MW etwa ein Drittel dessen erzielt, was sie 2023 hätte erreichen können. Die gestiegene Preisvolatilität und die höheren absoluten Preise sind entscheidende Faktoren für diesen Rentabilitätsunterschied.

#Wöchentliche Ertragsanalyse

Die wöchentlichen Einnahmen aus Batterien im Jahr 2023 zeigen keine klaren saisonalen Trends, hängen jedoch stark von der Kapazität der Batterie ab. Batterien, die mit höheren Lade- oder Entladeraten arbeiten können, erzielen tendenziell bessere Gewinne, da sie von den Preisunterschieden im Laufe des Tages profitieren können.

Interessanterweise lagen die beobachteten Gewinne nahe bei denen, die auftreten würden, wenn die zukünftigen Preise perfekt bekannt wären. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass genaue Vorhersagen weniger wichtig sind als eine allgemeine Preisstruktur, die es den Batterien ermöglicht, intraday Preisunterschiede effektiv auszunutzen.

#Investitionskosten

Das Verständnis der Investitions- und Betriebskosten von Batterien ist entscheidend, um ihre Rentabilität zu bewerten. Allerdings machen aktuelle Marktveränderungen diesen Prozess kompliziert. Forschungen zeigen, dass die Kosten für Batterien voraussichtlich sinken werden, was einen Break-Even-Punkt auch bei aktuellen Preisniveaus erreichbarer macht.

#Politische Implikationen

Die Bedeutung der Batteriespeicherung bei der Verwaltung unvorhersehbarer Erzeugung erneuerbarer Energien kann nicht genug betont werden. Die Europäische Union strebt an, die Batterieproduktion zu steigern, um die Klimaziele zu erreichen, aber das wird nicht geschehen, es sei denn, sowohl Unternehmen als auch Einzelpersonen finden es finanziell machbar, in Batterien zu investieren.

Dieser Artikel hebt hervor, wie Batteriespeicher effektiv für den Energiehandel genutzt werden können und deutet darauf hin, dass das Ziel der EU möglicherweise überambitioniert ist, angesichts der heutigen Batteriekosten. Politiken, die sich auf die Senkung dieser Kosten konzentrieren, wie Subventionen oder Steuervergünstigungen, werden entscheidend sein, um eine grössere Akzeptanz von Batteriespeichern zu fördern.

Zusammenfassend haben wir die Batteriespeicherung im deutschen Energiemarkt während zweier unterschiedlicher Perioden analysiert, um zu verstehen, wie sich das Preisverhalten auf die Rentabilität auswirkt. Die Studie zeigt, dass, während 2020 Herausforderungen für Batteriebetreiber mit sich brachte, das Marktumfeld 2023 vielversprechendere Gewinnmöglichkeiten bietet, abhängig von der Verwaltung der Investitionskosten. Zukünftige Forschungen sollten sich darauf konzentrieren, die Batteriespeicherung mit haushaltsbezogenen Energiesystemen zu integrieren und die Auswirkungen der Kombination mehrerer Batterien für grössere Energienetze zu berücksichtigen.