In unserem neuesten Beitrag zur Kollokation von Batteriespeichern untersuchen wir, wie die am Standort bestehenden Einschränkungen die Einnahmen von gemeinsam betriebenen Batteriespeichern beeinflussen. Dadurch unterscheiden sich Optimierungsstrategien für kollokierte Batteriespeicher von denen für eigenständige Systeme.

Falls Sie den vorherigen Artikel zur Kollokation verpasst haben, finden Sie ihn hier. Dieser Beitrag führt in AC- und DC-Kopplung ein und erklärt, wie Kollokation zu Einschränkungen im Betrieb von Batteriespeichern führen kann.

Spoiler-Alarm

• Werden Batteriespeicher hinter derselben Netzanschlussstelle wie eine Solaranlage betrieben, schränkt dies die gleichzeitige Einspeisung beider Anlagen ein.
• Die Einnahmen aus dem Großhandelsstromhandel werden durch die Kollokation mit einer Solarfarm kaum beeinflusst, da die Spitzenzeiten für den Stromverkauf meist außerhalb der Solarproduktion liegen.
• Die Fähigkeit, Frequenzregelungsdienste bereitzustellen, wird durch die Kollokation mit einer Solaranlage deutlich beeinträchtigt.
• Die Auswirkungen auf die Einnahmen sind geringer, wenn die Batterie im Verhältnis zur Solaranlage und zum Netzanschluss kleiner dimensioniert ist.

Einschränkungen? Welche Einschränkungen?

Die Kollokation von Batteriespeichern hinter demselben Netzanschluss wie eine Erzeugungsanlage kann die Nutzung der Batterie beschränken. Grund dafür ist, dass der gemeinsame Exportanschluss die gleichzeitige Volleinspeisung beider Anlagen limitiert. Üblicherweise passt die Batterie ihren Betrieb an die Erzeugung an und trägt so die Hauptlast dieser Einschränkung.

Wir nutzen das im vorherigen Beitrag vorgestellte Beispiel, um zu zeigen, wie sich diese Einschränkungen auf die Batterie auswirken. Die Anlage ist AC-gekoppelt, mit einem 50 MW-Exportanschluss, einer 50 MW-Batterie und einer 50 MWp-Solaranlage (DC-seitig überdimensioniert mit 70 MWp).

Abbildung 1 zeigt, wie mit steigender Solarproduktion auf 50 MW zur Mittagszeit der Spielraum für die Batterie zur Ausspeisung auf null sinkt.

Der durchschnittliche jährliche Auslastungsfaktor der Solaranlage im Beispielprofil beträgt 14 %. Somit verbleiben der Batterie im Jahresverlauf 86 % der vollen Exportkapazität des Standorts.

Allerdings erwirtschaftet ein Batteriespeicher seinen Wert nicht gleichmäßig über das Jahr und den Tag. Wie wirkt sich also diese reduzierte Exportverfügbarkeit auf die Einnahmen der Batterie aus?

Auswirkungen der Kollokation auf den Großhandelsstromhandel

Die Solaranlage reduziert die Exportkapazität der Batterie im Durchschnitt um 14 %. Für den Handel ist jedoch entscheidend, wann die Preise am höchsten sind. Üblicherweise verkauft die Batterie Strom nur ein- oder zweimal am Tag.

Abbildung 2 zeigt das Solarerzeugungsprofil für typische Sommer- und Wintertage. Die Zeiten mit den höchsten Preisen am Morgen und Abend sind hervorgehoben.

• Die Solaranlage erzeugt nur zur Mittagszeit annähernd volle Leistung.
• Das Erzeugungsprofil der Solaranlage ist im Sommer deutlich breiter als im Winter.
• Spitzenzeiten ändern sich im Jahresverlauf. Im Winter liegt die morgendliche Spitze später und die abendliche früher als im Sommer.
• Die Solarproduktion sinkt während der abendlichen Preisspitze fast auf null. Die Batterie hat während dieses Zeitfensters im Jahresmittel eine Verfügbarkeit von 95 % zur Ausspeisung.
• Während der morgendlichen Preisspitze erzeugt die Solaranlage mehr. Die Batterie hat in diesem Zeitfenster eine Verfügbarkeit von 80 % zur Ausspeisung.

Handelserlöse werden durch Kollokation kaum beeinflusst

Eine Batterie mit einer 1-Zyklus-Handelsstrategie (einmal täglich aufladen und entladen) erreicht zu Spitzenzeiten eine Ausspeiseverfügbarkeit von 95 %. Die Auswirkungen auf die Einnahmen sind jedoch aus zwei Gründen gering:

Erstens kann die Batterie nicht genutzte Energie zu einem anderen Zeitpunkt verkaufen. So kann beispielsweise, wenn die Batterie nur 80 % ihrer Energie im wertvollsten 17-Uhr-Fenster entladen kann, der Rest um 18 Uhr verkauft werden, was ebenfalls einen hohen Preis erzielt.

Zweitens sind Großhandelspreise nicht gleichmäßig über das Jahr verteilt. Die höchsten Wertchancen liegen stark in den Wintermonaten, wenn die Solarproduktion gering oder null ist.

Abbildung 3 zeigt, wie diese Faktoren zusammenwirken und die Auswirkungen auf die Handelserlöse auf nur 3 % reduzieren.

• Eine Batterie mit 1-Zyklus-Handelsstrategie sollte 97 % der Einnahmen eines eigenständigen Systems erzielen.
• Bei einer 2-Zyklus-Strategie sinkt dieser Wert aufgrund geringerer Verfügbarkeit am Morgen auf 93 %.

Auswirkungen der Kollokation auf die Frequenzregelung

Für die andere wichtige Einnahmequelle von Batteriespeichern sieht die Lage weniger positiv aus. Die Vertragslaufzeiten für klassische FFR und die neuen dynamischen Regelungsdienste stellen für kollokierte Standorte einige Hürden dar.

Diese Frequenzdienste werden für EFA-Blockfenster angeboten (falls Sie EFA-Blöcke noch nicht kennen, sehen Sie sich unser Energy Academy Video hier an). Um den Service bereitzustellen, muss die Batterie sich an die maximal zu erwartende Solarproduktion während des gesamten EFA-Blocks anpassen. Bei FFR sind diese Gebote monatlich festgelegt, was tägliche Anpassungen an die erwartete Solarproduktion ausschließt.

Abbildung 4 zeigt, wie die Gebote für Dynamic Containment Low für jeden EFA-Block an die Solarproduktion angepasst werden müssten.

• Im Jahresmittel sinkt die Verfügbarkeit zur Teilnahme an Dynamic Containment Low auf 78 %.
• Tagsüber, insbesondere in den EFA-Blöcken 3, 4 und 5, ist die Verfügbarkeit deutlich geringer – hier nur 60 % im Jahresdurchschnitt.
• 2022 wurden die höchsten Preise für Dynamic Containment Low genau in diesen drei Blöcken sowie in Block 6 erzielt.

Frequenzregelungserlöse werden durch Kollokation stark beeinträchtigt

Neben den Auswirkungen der EFA-Blockvergabe lässt sich der Effekt auf die Einnahmen besser beurteilen, wenn die Verfügbarkeit mit den Zeitpunkten höchster Dynamic Containment Low-Preise gewichtet wird. Abbildung 5 zeigt, wie die genannten Faktoren die Einnahmen aus Dynamic Containment Low bei Kollokation um bis zu 25 % senken können.

• Ein kollokierter Batteriespeicher kann möglicherweise nur 75 % des Werts eines nicht eingeschränkten Systems in Dynamic Containment Low erzielen.
• Bei FFR sinkt dieser Wert auf 54 %, da die Monatsverträge die Teilnahme während der Tagesstunden praktisch ausschließen.

Die Situation könnte sich in Zukunft verbessern, wenn die Märkte für diese neuen dynamischen Frequenzdienste weiterentwickelt werden. Denkbar wären dann intraday-Märkte und eine Abdeckung jeder halben Stunde. Dadurch könnten Betreiber von kollokierten Batteriespeichern flexibler agieren und die Auswirkungen auf die Einnahmen minimieren.

Solar versus Speicher: Das richtige Verhältnis

Die obigen Abschnitte beziehen sich auf ein kollokiertes Batteriespeichersystem, das genauso groß wie die Solaranlage und der Netzanschluss dimensioniert ist. Ändern sich die Verhältnisse dieser drei Komponenten, verändern sich auch die Einschränkungen für das System.

Abbildung 6 zeigt, wie sich die Auswirkungen auf die Einnahmen der Batterie verändern, wenn die Größe der Batterie im Verhältnis zur Solarleistung variiert wird (bei gleichbleibender Solar- und Exportkapazität).

• Bei einer Batterie, die nur halb so groß ist wie Solaranlage und Netzanschluss, sind die Auswirkungen der Einschränkungen auf alle Einnahmequellen minimal.
• Ein Batteriesystem mit 1-Zyklus-Handelsstrategie sieht die Auswirkungen der Einschränkungen bei einer Größe von 75 % der Solaranlage praktisch verschwinden.

Das bedeutet jedoch nicht zwangsläufig, dass eine kleinere Batterie die beste Wahl ist, denn eine größere Batterie würde absolut gesehen immer noch mehr Einnahmen erzielen. Die Entscheidung muss letztlich die gesamte Wirtschaftlichkeit des Speichersystems berücksichtigen, einschließlich Skaleneffekten bei den Systemkosten.

Fazit

• Die Kollokation von Solar und Speicher hinter demselben Exportanschluss führt zu einer Einschränkung der gleichzeitigen Einspeisung beider Anlagen.
• Batteriespeicher sind flexibler und tragen meist die Hauptlast dieser Einschränkungen.
• Die Einnahmen aus dem Großhandelsstromhandel werden nur minimal beeinflusst, da die wertvollsten Zeiten für den Energieverkauf außerhalb der Solarspitzen liegen.
• Ein kollokierter Batteriespeicher mit 1-Zyklus-Handelsstrategie könnte einen Einnahmenrückgang von nur 3 % verzeichnen. Bei einer 2-Zyklus-Strategie steigt dies auf 7 %.
• Die Einnahmen aus Frequenzregelungsdiensten sind deutlich stärker betroffen, was vor allem an den Vertragslaufzeiten dieser Dienste liegt.
• Ein kollokierter Batteriespeicher, der Dynamic Containment Low anbietet, würde im Vergleich zu einem eigenständigen System einen Einnahmenrückgang von 25 % verzeichnen.
• Eine Reduzierung der Batterieleistung im Verhältnis zu Solar- und Netzanschluss verringert diese Auswirkungen. Eine kollokierte Batterie, die nur halb so groß wie die Solaranlage ist, hätte minimale Auswirkungen auf die Einnahmen.