Anstelle von 6 c/kWh für die Eispeisung oder Abschaltung, lassen sich zum richtigen Zeitpunkt mit 5 MWh Batterien am Regelmarkt mehr als 1,5 €/kWh verdienen. Wir beantworten folgende Fragen:
Ist es wirtschaftlich sinnvoll einen Lithium Batterie Großspeicher am Regelenergiemarkt einzusetzen?
Welche Amortisationszeit kann die Investition in Batteriegroßspeicher für Regelenergie erreichen?
Welche technischen Herausforderungen entstehen durch chemische Speicher im Viertelstunden Takt?
Die zunehmende Dynamik in Stromnetzen mit hohem Anteil erneuerbaren Energiequellen erfordert schnelle und leistungsstarke Lasten und Senken (Regelenergie) um die Netzfrequenz stabil zu halten. Während in der Vergangenheit Schwungmassenspeicher, Pumpspeicher und ähnliche mechanische Technologien zur Regelung verwendet wurden, stellen die sinkenden Preise für Lithium Batterien die Frage nach deren Einsatzmöglichkeiten auf.
Lesen Sie den ganzen Artikel mit Bildern unter:
https://1drv.ms/b/c/10c4fc93e2a0533f/EQp7iatpANdPjhl7VhEA8PYBDbyKmI2niFZzCsAPoC1dQA?e=kIeBO9
Kurzfassung zu 5 MWh Batterien am Regelenergiemarkt
In dieser Ausarbeitung wird eine Wirtschaftlichkeitsberechnung eines 5 MWh Lithium Batteriespeichers zum Handel an der Börse für Regelenergie durchgeführt.
Mit großer Wahrscheinlichkeit führen die hohen Leistungs- sowie Arbeitspreise zu einer Amortisation von 2-4 Jahren Betriebszeit.
Die hohe Zyklenzahl führt zu einem ständigen Massenstrom an Leistungselektronik und degradierten Zellen, dessen Restwert oder Recyclingkosten betrachtet werden muss.
Grundlagen zum Regelenergiemarkt
Regel- vs. Ausgleichsenergie:
Regelenergie ist die physisch eingesetzte Energie zur Stabilisierung der Netzfrequenz, während Ausgleichsenergie die finanzielle Abrechnung von Bilanzkreisabweichungen zwischen BKV und BIKO darstellt. Bilanzkreisungleichgewichte summieren sich zum Regelzonensaldo, der durch Regelenergie ausgeglichen wird. „Die finanziell ausgeglichene Ausgleichsenergie ist also immer größer als die physisch benötigte Regelenergie“ [1]
Preisbildung:
Der Ausgleichsenergiepreis hängt v. a. von den Kosten für eingesetzte Regelenergie und dem Strommarktpreis vor Gate Closure ab. Ziel ist es, strategisches Verhalten zu vermeiden: „Die Ausgleichsenergie darf nicht zu einer günstigeren Beschaffungs- oder Vermarktungsform werden“ (Consentis, 2019). Daher erfolgt eine Preisbildung mit Mindestabweichung, Knappheitskomponente und Preisdeckelung.
Begriffe an der Strombörse
Regelenergie
Regelenergie umfasst die Reservierung von Kapazitäten zur Netzstabilisierung (Regelleistung) sowie den tatsächlichen Ausgleich von Abweichungen im Stromnetz (Regelarbeit) zur Aufrechterhaltung der Netzfrequenz.
Regelenergiebedarf
Der Regelenergiebedarf bezeichnet die erforderliche Menge an Regelenergie zur Stabilisierung des Stromnetzes. Er ist abhängig von Faktoren wie der Größe des größten Kraftwerks, dem Verhalten der Netznutzer, der Qualität der Einspeiseprognosen und dem gewünschten Niveau der Versorgungssicherheit.
Regelarbeitsmärkte
Regelarbeitsmärkte sind Plattformen zur getrennten Ausschreibung und Vergütung von Regelarbeit, unabhängig von der Regelleistung. Sie ermöglichen eine effizientere und transparentere Marktstruktur und vermeiden Probleme durch kombinierte Ausschreibungen.
Energy Market
Anglizismus der Börse für Arbeitsmarkt für Arbeitspreise
Capacity Market
Anglizismus der Börse Leistungsmarkt für Leistungspreise
Bess
battery energy storage system, Batterie Energie Speicher System
Datengrundlage und Analysegegenstand
Für die Untersuchung wurde als Datengrundlage das Datencenter für Regelenergie herangezogen. Daraus ergeben sich potentiale Gebotspreise, mit denen man in Prognosen den Verkaufswert der Regelarbeit ermessen kann.
Für die Wirtschaftlichkeitsberechnung wurden die aktivierten (aufgerufenen) Regelleistungen des Bilanzkreises Transnet von 2024 benutzt. [2]
Netztransparenz > Regelenergie > Daten Regelreserve > Aktivierte Regelleistung
Beispielhafte Datenanalyse – aFRR
Zur Veranschaulichung wurden exemplarisch Frequenzreserve-Daten aus einem vollständigen Kalenderjahr analysiert, um Einblicke in die Marktmechanismen und die Entwicklung der abgerufenen Regelenergie im Bereich der automatisierten Frequenzregulierung (aFRR) zu gewinnen.
Jedes am RLM bezuschlagte Angebot wird mit dem angebotenen Regelleistungspreis vergütet. Ein Arbeitspreis kann, muss aber nicht, am RLM angegeben werden. Dieser wird dann vom ÜNB in den RAM überführt, sodass eine zusätzliche aktive Teilnahme am RAM nicht mehr notwendig wäre. Der freiwillig abgegebene Arbeitspreis kann jedoch bis zum Gate Closure für jede Viertelstunde angepasst werden. Denn während die Produktlänge für den RLM vier Stunden beträgt, kann im RAM auf jede Viertelstunde eines Tages einzeln geboten werden.
Regelarbeit (aFRR und mFRR)
Nach Abschluss des RLM eröffnet der Regelarbeitsmarkt (RAM) für den aktuellen Liefertag. Am RAM werden alle Viertelstunden des Liefertages einzeln beschafft. Für jede Viertelstunde schließt der RAM 25 Minuten vor Beginn der Lieferviertelstunde. Am RAM werden alle angebotenen Regelarbeitsgebote bezuschlagt, unabhängig davon, ob sie verpflichtend aufgrund eines Zuschlags am RLM abzugeben waren oder freiwillig.
Abbildung 1 Regelreserven nach Zuschaltgeschwindigkeit und Dauer [3]
Abbildung 1 Durchschnittliche aFFR-Leistungspreise [3]
Die Arbeitspreise werden an der Börse in 4tel Stunden vergeben. Zur Berechnung der Summen werden Viertelstundenwerte zu Stundenwerten gemittelt.
Abbildung 2 Summenstunden durchschnittliche aFFR-Arbeitspreise mit hoher Zuschlagswahrscheinlichkeit [3]
2024 war ein Schaltjahr mit 8784 h. 1000 €/MWh sind 100 c/kWh oder 1 €/kWh. In dem Datensatz der Internetseite werden Lasten für die Netzstabilisierung mit einem negativen Vorzeichen gekennzeichnet, obwohl der Cashflow zugunsten des Anbieters ist.
Abbildung 3 Arbeitspreise der positiven Regelarbeit über das Jahr 2024 Viertelstunden auf Stundenwerte gemittelt [3]
Der Bedarf an Regelarbeit hat offensichtlich wenig saisonalen Zusammenhang.
Abbildung 4 Arbeitspreise der negativen Regelarbeit über das Jahr 2024 Viertelstunden auf Stundenwerte gemittelt [3]
Die Leistung wird im 4tel Stunden Takt angegeben. Ca. 372 4tel h im Monat müssen auf Stundenwerte umgerechnet werden, um aufaddiert zu werden.
Der Batteriespeicher sollte die Mindestleistung von 1 MW erreichen.
Abbildung 5 Leistungspreis am Regelenergiemarkt 2024 Viertelstundenwerte auf Stunden gemittelt [3]
Die Häufigkeit nimmt zum Sommer hin zu und die höchsten Preise werden in den Herbststürmen erreicht.
Preis für 5 MWh Lithium Batteriespeicher
Es folgen zwei Quellen aus der Literatur, welche die Preise für MWh Speicher quantifizieren
More specifically for Germany, Babrowski et al. [24] integrated battery storage facilities into an optimization model in order to determine the optimal amount of storage capacity up to 2040. They found that it is beneficial to commission about 3.2 GW of batteries until 2040 (provided that investment costs of batteries are at a level of 150 €/kWh)
[4]
Wird nun die Begrenzung der Im- und Exporte variiert, sodass diese durch stündliche Maxima der Im und Exporte des Jahres 2022 vorgegeben werden, führt dies zu einer gesamten BESS-Investition von 116MW. Die Speicherdauer beträgt wiederum 5 Stunden bei
Investitionskosten von 1,49M2022/MW. Auch wenn durch BESS der Anteil erneuerbarer Energie (EE) im Energiesystem nicht nennenswert gesteigert bzw. keine Leitungsinvestition aufgeschoben werden kann, zeigen die Ergebnisse, dass Batteriespeicher zusätzliche Flexibilität in einem Elektrizitätssystem bereitstellen können. [5]
Ein Telefonat mit dem Anbieter FAVEOS hat ergeben, dass sich Skalierungen der Batteriepreise erst oberhalb von 10 MWh einstellen. Es wird empfohlen von Kosten um 500.000 €/MWh auszugehen
Abbildung 6 20 Fuß Container mit 5 MWh und 1MW Wechselrichter [6]
Wechselrichter
- Leistung: 1000 bis 1725 kVA
- Max. Wirkungsgrad: 98,5 %
- Netzanschluss: Bidirektionaler Betrieb für AC- und DC-Energie
- Frequenz: 50 / 60 Hz
- Stromverzerrung (THDi): < 3 % IEEE519
Transformator
- Eingang: Max. 4 LV-AC-Eingänge, 6000 kVA @ 40 °C, Nenneingangsspannung 600 V
- Ausgang: Nennausgangsspannung 20 kV, Frequenz 50 Hz, ölgetauchter Typ (Mineralöl, PCB-frei), Vektorgruppe Dy11-y11
- Effizienz: Min. 99,566 %
- Verluste: Lastverluste 46,895 kW (+15 %), Leerlaufverluste 3,62 kW (+15 %)
- Schutz: IP 54, Störlichtbogenklassifizierung 20 kA/1 Sekunde
- Abmessungen: 6.058 x 2.896 x 2.438 mm, Gewicht < 22 t
- Kommunikation: RS232, RS485, Ethernet, Modbus TCP/RTU
Nachfolgend finden Sie die Spezifikationen für den Batteriespeiche im Detail:
| Abmessungen (B x H x T): | 6058 x 2896 x 2438 mm |
| Batteriekonfiguration: | 12P416S |
| Batteriezellen: | LFP 314Ah |
| Betriebsfeuchtigkeit: | 0-95%, nicht kondensierend |
| Betriebsspannungsbereich: | 1164,8~1497,6 V |
| Betriebstemperatur: | -10°C – +50°C |
| Hilfsstrom-Eingang: | 3P+N 400Vac/50kVA |
| Höhenlage: | ≤2000m |
| Kommunikation: | RS485/Ethernet/CAN |
| Kommunikationsprotokolle: | Modbus RTU/Modbus TCP/CAN |
| Kühlungsmethode: | Flüssigkeitskühlung |
| Max. Leistung: | 2508 kW |
| Nennspannung: | 1331,2 V |
| Pack-Konfiguration: | 1P52S |
| Schutzart: | IP54 |
| Zertifizierungen: | IEC 60730, IEC 61000, IEC 62477, IEC 62619, IEC 63056 |
| 5 MWh Speicher | 2.500.000 | € |
| Grundstück | 25.000 | €/a |
| 40.000 €/m *12 m/a MW-Netzanschluss[1] | 480.000 | €/a |
| Lieferung und Montage | 100.000 | €/a |
| Wartung und Instandhaltung | 50.000 | €/a |
| !B21 Nicht in Tabelle vorhanden |
Zyklenzahlen von Lithiumspeichern
Je tiefer eine Lithium Batterie regelmäßig entladen wird je weniger Zyklen sind anzunehmen. Es folgen historische und aktuelle Zitate, die dieses Verhalten beschreiben.
Abbildung 2 Zyklenzahl von Batterie über die Entladungstiefe 2003 [7]
Auch moderne Lithium Eisen Phosphat Zellen werden mit ähnlicher Zyklen Beständigkeit im Datenblatt beschrieben.
Abbildung 3 Kapazität einer Lithiumbatterie in Abhängigkeit der Be- und Entlade-Zyklen [8]
Faveos ein Anbieter von Großspeichern aus Hannover verwendet Catl314 Zellen. Catl veröffentlich keine qualitativ hochwertigen technische Daten über der Zyklusleben.
Gebotsermittlung 5 MWh Batterien am Regelenergiemarkt
Um herauszufinden, welcher Gebotspreis für Regelenergie angeboten werden kann, um den Zuschlag zu bekommen, wurden die Preise von 2024 analysiert. Es wird ein mittlerer Preis gewählt, der mit großer Wahrscheinlichkeit für ca. 4.000 h positive und 4000 h negative Regelleistung den Zuschlag bekommt.
Abbildung 4 Angenommene Preise am Regelmarkt [3]
Hochrechnung Bilanzkreis Transnet
Weil der Bilanzkreis von Transnet einem physikalischen Netz am nächsten kommt, werden die Regelenergiebedarfe von 2024 mit einer 5 MWh Batterien am Regelenergiemarkt simuliert.
Abbildung 5 Ladezustand der Batterie über das Jahr
Auf der x-Achse sehen Sie die Megawattstunden. Es wird von einer vollen Batterie am ersten Januar ausgegangen.
Abbildung 6 Batteriesimulation
Abbildung 7 Ermittlung der Zyklenzahl des Batteriegroßspeichers im Jahr
Ca. 3800 Zyklen pro Jahr. Faveos rechnet mit 9000 Zyklen in 15 Jahren.
Durchschnittlich 38 MW wurden über das Jahr benötigt. Ca. 2900 Stunden wurde Last genau wie Leistung eingekauft.
Lade & Entladeleistung = 1 MW
I/E=Amortisationszeit
I = Investition
E = Erlös
Einnahmen E= Entladen (Leistungspreis+ Arbeitspreis) * Zuschlagsfaktor+ Beladen (Leistungspreis+ Arbeitspreis) * Zuschlagsfaktor
E = 500 €/MWh * 2903 h*1MW +2903 h* 15 €/MW/h + 1250 €/MWh * 2902 h + 2902 h* 15 €/MW/h
E = 1.451.875 € + 43.556 € + 3.628.125 € + 43.556 €
E = 1.495.431 + 3.671.663 € = 5.167.093,75 * 0,9
E = 4.650.384,38 €
I/E=Amortisationszeit
Tabelle 1 Wandlungs- und thermische Verluste von BESS
| AC/DC | AC/AC | Charging Efficiency | Management | Liquid Cooling | Airconditioning | ||
| 0,95 | 0,99 | 0,95 | Efficiency | % | |||
| 1000 | 1000 | 1000 | 0,1 | Power | kW | ||
| 5806 | 5806 | 5806 | 8760 | hours | h | ||
| 60 | 40 | kKh | |||||
| 72,5 | 72,5 | Surface | m² | ||||
| 5,3 | 6,3 | Heat coefficient | W/m²*K | ||||
| 290313 | 58063 | 290313 | 876 | 23055 | 18270 | 680889 | kWh |
| 87094 | 17419 | 87094 | 263 | 6917 | 5481 | 204267 | € |
| 43% | 9% | 43% | 0% | 3% | 3% | 4% | |
| Erlöse | 5.167.093,75 | € |
| Abzüglich Zuschlagsfaktor 0,9 | 4.650.384,38 | € |
| Abzüglich Energiebedarf | 4.444.812,83 | € |
| Investitionskosten | 3.155.000,00 | € |
| Einnahmenüberschuss | 1.289.812,83 | |
| Amortisation | 0,71 | a |
| 9 | Monate |
Dynamische Amortisation von Batterien am Regelmarkt
In Anbetracht des Kapazitätsverlust und der maximalen Zyklenzahl von Lithiumbatterien wird bei der dynamischen Amortisation davon ausgegangen, dass jedes Jahr eine neue Batterie gekauft werden muss.
| Einnahmeüberschuss Mio. €/a | 0% | 6,50% | 13% | ||
| Kapitalwert Mio. € | |||||
| 0 | -3,16 | -3,2 | -3,2 | -3,2 | |
| 1 | 1,3 | -1,9 | -2,0 | -2,0 | |
| 2 | 1,3 | -0,6 | -0,8 | -1,0 | |
| 3 | 1,3 | 0,7 | 0,2 | -0,1 | |
| 4 | 1,3 | 2,0 | 1,2 | 0,7 | |
| 5 | 1,3 | 3,2 | 2,2 | 1,3 | |
| 6 | 1,3 | 4,5 | 3,0 | 2,0 | |
| 7 | 1,3 | 5,8 | 3,9 | 2,5 | |
| 8 | 1,3 | 7,1 | 4,6 | 3,0 | |
| 9 | 1,3 | 8,4 | 5,4 | 3,4 | |
| 10 | 1,3 | 9,6 | 6,0 | 3,8 | |
Tabelle 2 dynamische Amortisation von Großbatteriespeichern am Regelenergiemarkt
Abbildung 8 dynamische Amortisation von Großbatteriespeichern am Regelenergiemarkt
Ergebnis zu 5 MWh Batterien am Regelenergiemarkt
Einen Lithium Großspeicher am Regelmarkt einzusetzen ist wirtschaftlich. Schon 3 Jahren hat man die Investitionskosten, bei 6-13 % Zinsen für den Speicher wieder durch Vermarktung an der Regelenergiebörse eingenommen. Nach einem Jahr ist die Batterie bei der hohen Zyklenzahl jedoch auszutauschen. Die Leistungselektronik sollte etwas länger halten.
Durch den steigenden Massenstrom an Altbatterien wird das Recycling hoffentlich verbessert.
Der Regelmarkt wird durch mehr Marktteilnehmer um viele Batteriespeicher bereichert und die Erlöse werden ggf. sinken.
Vergleiche der Ergebnisse mit Marktdaten
Im Jahr 2016 hätte man hier mit einem Leistungspreis von 1900 €/MW stets einen Zuschlag erhalten. [9]
Dieses Zitat aus einem Blogbeitrag zum Thema: „Welche Erlöse bietet der Regelenergiemarkt?“
Bestätigt, dass die herangezogenen Werte realistisch sein können.
Folgende Statistiken zeigen bezüglich der Technologien für Regelreserve, dass Wasserkraft immer noch den Großteil der qualifizierten Regelleistung übernimmt.
Doch auch Batteriespeicher erscheinen seit 2017 mit steigender Tendenz auf dem Regelmarkt und seit 2024 auf bei der Viertelstundenreserve.
Ausblicke von 5 MWh Batterien am Regelenergiemarkt
Tatsächlich werden Batterien an allen Energiemärkten bestmöglich eingesetzt, so dass eine Mischung aus Einsatzzeiten und Preisen den Jahresgewinn ausmachen können. So zeigt folgendes Diagramm, dass die Kombination aus Sekundärregelreserve und Spotmarkt höhere Gewinne erzielt. Der pro Jahr erzielte Gewinn ist hier geringer als in der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, weil der Energiespeicher auf 2 Stunden pro Tag und max. 2 Zyklen pro Tag begrenzt ist. Die Berechnungsmethodik sollte also ggf. auf eine Zyklen Begrenzung erweitert werden. Die Wirkungsgrade und Zuschlagsfaktoren sollten für eine genauere Prognose mit in die Berechnung mit aufgenommen werden. Außerdem könnte ein boom von Batteriespeichern am Markt zu verminderten Zuschlägen führen, wodurch ein Preisabfallfaktor dienlich seien könnte.
Abbildung 8 https://www.regelleistung-online.de/german-energy-storage-revenue-index/bess-revenue-index-1h/
Literaturverzeichnis
| [1] | T. Wawer, Elektrizitätswirtschaft, Wiesbaden: Springer Gabler, 2022. |
| [2] | „Netztransparenz,“ 50Hertz Transmission GmbH, 20 06 2025. [Online]. Available: https://www.netztransparenz.de/de-de/Regelenergie/Daten-Regelreserve/Aktivierte-Regelleistung. [Zugriff am 20 06 2025]. |
| [3] | „Regelleistung,“ 50Hertz Transmission GmbH, 20 06 2025. [Online]. Available: https://www.regelleistung.net/de-de/Anbieter-werden/Abrechnung/automatic-Frequency-Restoration-Reserve. [Zugriff am 20 06 2025]. |
| [4] | M. W. H. E. P. Andreas Coester, „Economic analysis of batteries: Impact on security of electricity supply and renewable energy expansion in Germany,“ 03 07 2025. |
| [5] | A. Wenig, „Gesamtlösungsansatz – Wettbewerbsvorteil im dynamischen Batteriespeichermarkt,“ Energiewirtschaftliche Tagesfragen, p. 75, 01 01 2025 . |
| [6] | „faveos,“ faveos, 01 01 2025. [Online]. Available: https://shop.faveos.com/Stromspeicher-5-MWh-mit-Wechselrichter-und-Transformator/100082. [Zugriff am 01 07 2025]. |
| [7] | C. Rosenkranz, „LCA,“ in Plug In Hybrid Batteries, Pres EVS20, 2003. |
| [8] | „Lithiumwerks,“ 2024. [Online]. Available: https://lithiumwerksbatteries.com/content/LithiumWerks%2018650-Energy-Cell-092024.pdf. [Zugriff am 03 07 2025]. |
| [9] | M. Diem, „energiewirtschaft.blog,“ 2016. [Online]. Available: https://energiewirtschaft.blog/regelmarkt-funktionsweise-erloespotentiale/. [Zugriff am 2025]. |
Lesen Sie auch
[1] Die Leistungspreise für den Netzanschluss von Großkunden sind nicht veröffentlich. Aus eigenen Quellen ist ein Leistungspreis von 40 €/kW bekannt.