​Die Nettonachfrage (Net Load) von CAISO kann innerhalb einer Stunde um mehr als 20 GW schwanken. Diese extreme Variabilität, angetrieben durch den massiven Ausbau der Solarenergie in Kalifornien, hat den Marktbetreiber dazu veranlasst, das Flexible Ramping Product (FRP) zu entwickeln. Dieser neuartige Marktmechanismus vergütet Ressourcen für ihre Fähigkeit, ihre Energieabgabe schnell an die Nachfrage oder erneuerbare-bedingte Unsicherheiten anzupassen.

Kaliforniens erneuerbare Stromerzeugung schafft beispiellose Anforderungen an Netzflexibilität und Rampenfähigkeit

Im Jahr 2024 lieferten Solar- und Windkraft zusammen 32 % des innerhalb von CAISO verbrauchten Stroms. Damit übertrafen sie den Anteil von Erdgas, der bei 28 % lag.

Die 610 GWh Solar- und 268 GWh Windenergie haben die Betriebsweise des kalifornischen Stromnetzes grundlegend verändert. Diese Ressourcen bringen jedoch auch neue Herausforderungen mit sich, die CAISOs traditionelle Werkzeuge wie Regel- und Reserveleistungen nicht vollständig bewältigen können.

​Kaliforniens erneuerbare Energieträger können einen erheblichen Teil des Strombedarfs im Großhandelsmarkt von CAISO zu nahezu null Grenzkosten decken. Ihr Marktanteil wird weiter steigen: In der CAISO-Anschlusswarteschlange sind 1,5 GW zusätzliche Solarressourcen geplant, die noch vor Jahresende ans Netz gehen sollen. Trotz der jüngsten Verabschiedung des OBBBA wird der Anteil erneuerbarer Erzeuger im CAISO weiterhin wachsen.

Die Nettonachfrage ist der Haupttreiber der Marktdynamik

Der hohe Anteil erneuerbarer Energien ist der Grund, warum die Nettonachfrage – also die Gesamtnachfrage abzüglich der Solar- und Windproduktion – entscheidend für das Verständnis der CAISO-Märkte ist.

Im Tagesverlauf schwankt die Nettonachfrage von CAISO im Jahr 2025 typischerweise um 25 GW und fällt nachmittags sogar kurzzeitig unter null. Im Durchschnitt steigt sie in der Stunde ab 18 Uhr um 6,5 GW an. In dieser Zeit geht die Sonne unter, die Solarproduktion nimmt rapide ab, während die Nachfrage noch nahe am Tagesmaximum bleibt.

Der abendliche Anstieg der Nettonachfrage ist in den letzten Jahren mit zunehmender Solarkapazität immer steiler geworden.

Der größte jemals verzeichnete Anstieg der Nettonachfrage innerhalb einer Stunde lag 2025 bei über 20 GW. Dieser Sprung entsprach 80 % der üblichen täglichen Nettonachfrageänderung – und das in nur 60 Minuten.

Solch starke Nachfrageschwankungen sind für CAISO problematisch, da regelbare thermische Kraftwerke Zeit zum Hoch- oder Runterfahren benötigen.

Das Problem der mangelnden Flexibilität verschärft sich, wenn sich Prognosefehler im Laufe der Zeit aufsummieren – insbesondere während der Rampenphasen, in denen die Prognose der Solarleistung am schwierigsten ist. Das Flexible Ramping Product von CAISO soll helfen, diese Unsicherheiten zu bewältigen.

Zusammenfassung für Entscheider

• ​Batteriespeicher bieten einzigartige Vorteile in Flexibilitätsmärkten: Anders als thermische Kraftwerke, die Zeit zum Hoch- oder Runterfahren benötigen, können Batterien ihre Leistung in beide Richtungen sofort anpassen und sind daher prädestiniert, vom innovativen FRP-Programm von CAISO zu profitieren.
• ​FRP schafft Einnahmen ohne Energieumschlag: Die Dienstleistung vergütet Ressourcen allein dafür, dass sie die Fähigkeit zum schnellen Hoch- oder Runterfahren vorhalten – richtig positionierte Anlagen können so während Zeiten hoher Netzunsicherheit Flexibilitätsprämien erzielen.
• CAISO steht vor beispiellosen Herausforderungen bei der Netzflexibilität: Die Nettonachfrage in Kalifornien kann sich innerhalb einer Stunde um 20 GW ändern. Diese Schwankungen werden mit dem weiteren Zubau erneuerbarer Energien zunehmen – und damit auch der Wert des FRP.

​Was ist das Flexible Ramping Product?

​CAISO weist im Western Energy Imbalance Market jeder Balancing Area Authority (BAA) Flexible Ramping-Anforderungen zu. In Echtzeit verteilt CAISO diese Anforderungen auf einzelne Ressourcen und vergütet sie für ihre Fähigkeit, ihre Leistung schnell zu erhöhen oder zu senken.

Hauptmerkmale des FRP:

• Echtzeit-Beschaffung: FRP-Zuweisungen erfolgen sowohl im Real-Time Unit Commitment (RTUC) als auch im Real-Time Dispatch (RTD).
• Richtungsabhängige Anforderungen: Ressourcen können sowohl Flexible Ramping Up (FRU) als auch Flexible Ramping Down (FRD) erhalten.
• Fähigkeitsbasiert: Die Vergabe erfolgt auf Basis der Fähigkeit einer Ressource, ihre Leistung zu verändern – nicht auf Grundlage des tatsächlichen Energieumschlags.
• Lokale Preisbildung: Das FRP-Programm startete CAISO 2016, nodale Preise wurden im Februar 2023 eingeführt.
• Keine explizite Gebotsabgabe: Ressourcen reichen keine separaten FRP-Gebote ein. Die Vergabe basiert auf Energiegeboten und den physikalischen Fähigkeiten der Anlagen.

Wie wird eine FRP-Zuweisung bestimmt?

Der Kostenminimierungsalgorithmus von CAISO optimiert gleichzeitig Energiedispatch, Systemdienstleistungen und Flexible Ramping-Pläne. Dieser Co-Optimierungsprozess bestimmt die Menge an FRP-Verantwortung, die eine Ressource erhält, sowie den Preis für die Bereitstellung dieser Dienstleistung.

Das Verfahren läuft in zwei Schritten ab:

1. Festlegung der Anforderungen. Für jedes RTUC- und RTD-Intervall weist CAISO jeder BAA eine FRU- und FRD-Anforderung zu.
1. Das statistische Modell „Mosaic“ von CAISO legt die Anforderungsgrößen fest und berücksichtigt aktuelle Solar-, Wind- und Nachfrageprognosen sowie historische Prognosefehler.
2. Jede Richtungsanforderung wird in einen Teil „prognostizierte Bewegung“ und einen Teil „Unsicherheit“ unterteilt.
2. Ressourcenzuweisung. CAISO betreibt seine Echtzeit-Optimierungsmaschine.
1. ​Erzeugungsressourcen erhalten von CAISO ihre Dispatch-Anweisung: ihre individuelle „prognostizierte Bewegung“ für das jeweilige 5-Minuten-Intervall.
2. Für jede BAA weist CAISO den Erzeugern ihre FRU/FRD-Verantwortung für den „Unsicherheits“-Anteil basierend auf verfügbarem Spielraum und Rampenfähigkeit zu.
3. Die Enge der BAA-weiten Flexible Ramping-Bedingung bestimmt die FRP-Preise, während Engpässe und Übertragungsfaktoren lokale Prämien verursachen.

Dieses Design verschafft Batteriespeichern (BESS) besondere Vorteile beim FRP. Im Gegensatz zu thermischen Kraftwerken, die Zeit zum Ändern ihrer Leistung benötigen, können Batterien sofort hoch- oder runterregeln und sind daher besonders gut für die FRU- und FRD-Beschaffung geeignet.

Sobald eine Ressource eine FRP-Zuweisung erhält, wird kein tatsächlicher Energieumschlag erwartet. Stattdessen dient das FRP dazu, flexible Ressourcen für das Vorhalten von Spielraum oder Ladezustand zu vergüten, falls diese Flexibilität aufgrund von Unsicherheiten später benötigt wird.

Das Flexible Ramping Product bietet im CAISO nur selten Erlösmöglichkeiten

Ressourcen geben keine expliziten Gebote für die Bereitstellung von Flexible Ramping-Diensten ab, sodass sich keine gezielten Handelsstrategien entwickeln lassen. Zudem liegt der Preis in den meisten Marktintervallen bei null, da ausreichend Flexibilitätskapazität vorhanden ist.

An mehr als 90 % der Knotenpunkte, an denen Batterien im CAISO installiert sind, liegen die FRP-Preise fast ausschließlich bei 0 $/MWh. Auch in den wenigen Fällen mit positiven Preisen sind die Erlösmöglichkeiten meist begrenzt – also niedrige Preise – und schwer vorhersehbar.

Für einige wenige Knotenpunkte hingegen liegen die FRP-Preise regelmäßig deutlich über 0 $/MWh und zeigen ein konsistentes Muster.

Wie können ausgewählte Ressourcen von FRP-Chancen profitieren?

Batterien wie Mordor 1 und das Ressourcenpaar am Standort Resurgence BESS sind Ausnahmen vom typischen FRP-Preisprofil. Alle drei Batterien sind mit anderen Ressourcen gekoppelt. Mordor 1 teilt sich eine Leitung mit dem Geothermieprojekt Coso, während die beiden Resurgence-Batterien Hybridanlagen mit Solar sind.

Alle diese Ressourcen befinden sich zudem in der Mojave-Wüste. Dadurch werden die lokalen Energiepreisdynamiken maßgeblich von der Solarproduktion der Region bestimmt.

Dies hat im Jahr 2025 zu konsistenten täglichen FRP-Preisprofilen geführt.

Der FRU-Preis von Mordor 1 erreichte morgens im Durchschnitt 20 $/MWh, während die Preise für Resurgence BESS häufig über 5 $/MWh stiegen. Die erhöhten Preise hielten oft bis zu sechs Stunden am Stück an.

In einzelnen Monaten können diese Preise auch mit den LMPs gleichziehen. Beispielsweise lag an einem typischen Tag im April 2025 der Spread zwischen FRU und Energy für Mordor 1 bei bis zu 32 $/MWh.

Indem sie sicherstellen, dass sie bis zum späten Vormittag einen ausreichenden Ladezustand und eine gut gestaltete Energieangebot-Kurve haben, können diese Batterien ihre Chancen auf eine FRU-Zuweisung erhöhen. „Gut gestaltet“ bedeutet hier ein Preis, der über dem LMP liegt – so dass die Ressourcen für eine Echtzeit-Energieabgabe nicht wirtschaftlich sind – aber nicht so hoch, dass ihr Angebot zu weit unten im FRU-Angebotsstapel landet.

FRP-Chancen sind selten, können aber bedeutende Einnahmequellen sein

Es ist schwierig vorherzusagen, wann diese FRU-Energy-Dynamiken auftreten, da die Bedingungen selten sind. Wenn sie jedoch auftreten, können flexible Betreiber Einnahmen erzielen, die mit denen aus Energiearbitrage vergleichbar sind – und das ganz ohne tatsächlichen Energieumschlag.

​Wenn Mordor 1 beispielsweise 10 MW FRU – die Hälfte seiner Nennleistung – für die Stunden zwischen 9:30 Uhr und 0:30 Uhr zugeteilt bekäme, hätte es 2025 bis zum 31. Juli täglich 48,9 $/MW verdienen können. Wenn es diese Verpflichtungen nur jeden zweiten Tag im gleichen Zeitraum sichern konnte, würde das einen Einnahmenanstieg von 5,8 $/kW bedeuten.

Das entspräche einem Anstieg von 21 % gegenüber dem Modo Energy BESS CAISO-Index bis Ende Juli, da die durchschnittliche Batterie in den ersten sieben Monaten 2025 rund 27 $/kW erzielte.

Natürlich ist dieses Potenzial im Vergleich zur großen Mehrheit der Batterien im CAISO eine Ausnahme, und die Sicherung solcher Verpflichtungen ist keineswegs garantiert. Sollten sich die Rampenprobleme im CAISO in den kommenden Jahren jedoch weiter verschärfen, könnte das FRP für mehr Batterien einen alternativen Einnahmepfad eröffnen.

Warum gibt es in anderen ISOs kein vergleichbares FRP?

​Jeder Netzbetreiber steht vor Unsicherheiten bei der Lastprognose, aber der starke Solaranteil bei CAISO führt zu besonders ausgeprägten Schwankungen der Nettonachfrage.

Unter den sechs größten ISOs in den USA hatte CAISO 2024 sowohl den größten durchschnittlichen Rückgang der Nettonachfrage innerhalb einer Stunde – wenn morgens die Solarproduktion einsetzt – als auch den stärksten Anstieg – wenn abends die Sonne untergeht. Diese Werte lagen bei -6 GW bzw. 4,57 GW.

​Die Schwankungen der Nettonachfrage in PJM und ERCOT sind in absoluten Zahlen ähnlich hoch wie bei CAISO, aber diese Systeme haben auch eine höhere durchschnittliche Last. Kein anderes US-ISO steht vor Nettonachfrage-Rampen in vergleichbarer Größenordnung im Verhältnis zur Systemgröße.

Und alles deutet darauf hin, dass die Nettonachfrage-Rampe bei CAISO künftig noch steiler wird. Damit werden das Flexible Ramping Product und andere Instrumente zur Unsicherheitsminderung an Bedeutung gewinnen.

Die Unsicherheit ist der Grund für das FRP

Wenn sich die Nettonachfrage bei CAISO jeden Tag im gleichen Tempo ändern würde, könnten die Netzbetreiber regelbare Kraftwerke zuverlässig einplanen, um diese Nachfrage zu decken.

In Wirklichkeit kann sich die Nettonachfrage jedoch von Minute zu Minute drastisch ändern. Deshalb sind präzise Prognosen von Last und erneuerbarer Erzeugung entscheidend für ein stabiles Netz. Zeitlich und räumlich konzentrierte, intermittierende Erzeuger führen zu korrelierten Prognosefehlern und erschweren die Vorhersage von Angebot und Nachfrage zusätzlich.

Mit seiner Nord-Süd-Ausrichtung erreicht die Solarproduktion im CAISO-Gebiet etwa zur gleichen Tageszeit ihr Maximum. Dadurch konzentrieren sich die Phasen extremer Veränderungen auf enge Zeitfenster.

Mit zunehmender Durchdringung erneuerbarer Energien steigt auch die Prognoseunsicherheit – und damit der Bedarf an Flexibilitätsdiensten. Diese Unsicherheit nimmt rasch zu, wenn der Anteil erneuerbarer Energien am Erzeugungsmix wächst. Schon kleine prozentuale Prognosefehler bei den Erneuerbaren führen dann zu größeren absoluten Megawatt-Abweichungen, die flexible Ressourcen zum Ausgleich erfordern. Dies unterstreicht auch den wachsenden Nutzen von Flexible Ramping-Diensten für das Netz in der Zukunft.