Da immer mehr erneuerbare Energien mit schwankender Einspeisung ans Netz gehen – und das schneller, als das Übertragungsnetz ausgebaut werden kann – entsteht eine erhebliche Belastung für das Stromnetz in Form von Netzengpässen. Batteriespeichersysteme können helfen, dieses Problem zu lösen – und von Preisschwankungen profitieren, die durch Engpässe entstehen.
Doch was sind Netzengpässe? Warum treten sie in den letzten Jahren häufiger auf? Und was bedeutet das für Batteriespeichersysteme?
Netzengpässe werden in den letzten Jahren zum größeren Problem
Netzengpässe entstehen, wenn ein Element des Stromsystems überlastet ist oder das Risiko einer Überlastung besteht – häufig als Folge des Ausfalls eines anderen Elements.
Typischerweise treten Engpässe auf, wenn nicht genügend Übertragungskapazität vorhanden ist, um Strom dorthin zu transportieren, wo er gebraucht wird. Batteriespeicher, die sowohl Strom aufnehmen als auch abgeben können, tragen dazu bei, diese Engpässe zu verringern.
In den letzten Jahren haben sich die Engpässe aus verschiedenen Gründen verschärft:
- Der Ausbau der Übertragungsinfrastruktur hält nicht mit dem Zubau neuer Erzeugungskapazitäten Schritt.
- Neue erneuerbare Anlagen stehen oft weit entfernt von den Regionen mit dem höchsten Bedarf.
- Wind- und Solarenergie sind naturgemäß wetterabhängig und schwankend.
- Der Strombedarf ist im gesamten Bundesstaat gestiegen.
Von Region zu Region beeinflussen Engpässe die lokalen Strompreise
Wenn große Mengen an Erzeugung (z.B. mehrere Hundert Megawatt) umdisponiert werden müssen, um Engpässe zu beheben, führt das zu stärkeren Preisunterschieden im System.
Beispielsweise lagen zwischen 19 und 20 Uhr die durchschnittlichen Abrechnungspreise 2023 in der Load Zone West 42 % höher als in der Load Zone South.
Zwei Hauptfaktoren führten zu diesen Preisunterschieden:
- Ein Mangel an Übertragungskapazität verhinderte, dass überschüssige Windenergie in Südtexas exportiert werden konnte. Bei Abregelung der Erzeugung sanken die Preise.
- Mit Sonnenuntergang konnte die Solarenergie die hohe industrielle Nachfrage in Westtexas nicht mehr decken. Dadurch stiegen die Preise, da die Region mehr Strom importieren musste.
Bei wiederkehrenden Engpässen wie diesen können die Preise an einem Standort dauerhaft höher oder niedriger als anderswo sein. Das wirkt sich direkt auf die Einnahmen von Batteriespeichern aus.
Chronische Engpässe führen zu höheren Preisspannen in bestimmten Regionen
Im gesamten ERCOT-Gebiet waren die Preisspannen 2023 hoch. Dies lag vor allem an der gestiegenen Volatilität im Jahresverlauf. (Die Standardabweichung der Hub Bus Durchschnittspreise lag 46 % höher als 2022.) Die wichtigsten Treiber dieser Volatilität waren:
- Extremwetterlagen, die zu einer höheren Gesamtnachfrage führten.
- Schnelle und starke Lastanstiege (wenn die Nachfrage steigt und die wetterabhängige Erzeugung sinkt).
Auch Engpässe tragen zur Volatilität bei – insbesondere, wenn sie regelmäßig auftreten und wirtschaftlich schwer zu lösen sind.
Mehr Volatilität bedeutete, dass die mittleren täglichen Preisspannen in den meisten großen Lastzonen 75–85 $/MWh im Jahr 2023 betrugen.
In der Load Zone West lagen die Preise jedoch etwa doppelt so hoch wie in anderen Regionen, da dort mehrere chronische Engpässe auftreten. Die mittlere tägliche Preisspanne betrug 158 $/MWh.
Die Flexibilität von Batteriespeichern hilft, Engpässe zu lösen – und schafft Arbitragemöglichkeiten
Wenn in einer Region ein Überangebot besteht (im Verhältnis zur Nachfrage), aber nicht genug Übertragungskapazität vorhanden ist, um dieses Angebot zu exportieren, sinken die Preise. In diesem Fall bietet sich für Batteriespeicher eine gute Gelegenheit zum Laden. Das überschüssige Angebot an erneuerbarer Energie kann so später am Tag genutzt werden.
Umgekehrt steigen die Preise, wenn eine Region Schwierigkeiten hat, genug Strom zu importieren, um die Nachfrage zu decken. Das motiviert zusätzliche Erzeugung in der Nähe (einschließlich Batterien), Strom bereitzustellen. Das ist nicht nur für die Betreiber vorteilhaft – es entlastet auch das Netz und hilft, die Gesamtsystemkosten zu senken.
Durch ihre Flexibilität können Batterien beide Effekte innerhalb eines Tages ausnutzen. In derselben Region kann es zu unterschiedlichen Tageszeiten sowohl ein Überangebot als auch eine Unterdeckung geben. Mit Speichern kann das überschüssige Angebot genutzt werden, um die spätere Nachfrage zu bedienen.
Die daraus resultierenden größeren Preisspannen im Tagesverlauf ermöglichen es Batteriespeichern, durch Arbitrage Einnahmen zu erzielen. Von Januar bis Oktober 2023 erzielten Batterien in der Load Zone West etwa doppelt so hohe Einnahmen wie Batterien in anderen Regionen.
Batteriespeicher werden gezielt zur Entlastung von Engpässen installiert
Ende 2023 war der Ausbau von Batteriespeichern im ERCOT relativ gleichmäßig verteilt. Es gibt jedoch einige Konzentrationen – meist in der Nähe großer Verbrauchszentren, erneuerbarer Energiequellen oder beidem.
So befinden sich 53 % der Batterien innerhalb von 80 Kilometern der wichtigsten Verbrauchszentren – Dallas-Fort Worth, Austin, San Antonio, Houston und das Permian Basin. Auch wenn räumliche Nähe nicht zwingend elektrische Nähe bedeutet, zeigt dies dennoch den wahrgenommenen Wert, Batterien in der Nähe von Nachfrageschwerpunkten zu platzieren.
Westtexas verfügt nicht nur über ein großes Verbrauchszentrum (die Öl- und Gasindustrie im Permian Basin), sondern auch über große Mengen an Wind- und Solarenergie.
Die teuersten Einzelengpässe können sich von Jahr zu Jahr ändern, aber wiederkehrende Netzprobleme bleiben oft bestehen, bis größere Infrastrukturmaßnahmen umgesetzt werden.
Traditionell geschieht dies durch Netzausbau. Doch Anlagen wie Batteriespeicher und große flexible Verbraucher (z.B. Rechenzentren oder Bitcoin-Minen) bieten alternative Lösungen für Engpässe – vor allem dank ihrer schnellen Reaktionsfähigkeit und Preissensitivität.
Batterien, die beidseits der Westex GTC installiert sind, können beispielsweise chronische Engpässe entschärfen. Die Westex GTC ist eine Gruppe von Übertragungsleitungen, deren Gesamtdurchsatz von ERCOT zur Systemstabilität überwacht wird.
Batterien in Westtexas erleben niedrigere Preise, wenn es aktive Engpässe auf der Westex GTC gibt – meist aufgrund eines Überangebots an Wind- und Solarstrom. Batterien in der Nähe der Verbrauchszentren auf der anderen Seite der Engpassstelle – wie Dallas-Fort Worth und Austin – profitieren in denselben Zeiten von höheren lokalen Preisen.
Engpässe bleiben ein Dauerthema – und Preisvolatilität wird voraussichtlich anhalten
Das Übertragungsnetz im ERCOT wird derzeit rasant ausgebaut. Das hilft, das starke Nachfragewachstum zu bedienen und chronische Engpässe zu beheben. Doch es entsteht ein Wechselspiel: Wird ein Engpass gelöst, kann an anderer Stelle ein neuer entstehen.
Auch die Preisvolatilität im ERCOT wird vermutlich anhalten – denn der Anteil der Nachfrage, der durch wetterabhängige Erzeugung gedeckt wird, wächst weiter. Die natürliche Flexibilität von Batteriespeichern macht sie zu einem wichtigen Stabilisierungsfaktor für das ERCOT-Netz.
