Batteriealterung: Der übersehene Faktor bei BESS-Handelsstrategien

Die Batteriealterung ist nicht nur ein technisches Problem, sondern eine strategische Herausforderung, die sich direkt auf die Rentabilität eines BESS auswirkt. Jede Lade- und Entladeentscheidung wirkt sich auf die Lebensdauer aus. Ohne ein klares Verständnis der Alterungskosten riskieren Anlagenbesitzer und -betreiber, suboptimale Entscheidungen zu treffen, die zwar kurzfristige Gewinne maximieren, aber die langfristige Rentabilität verringern.

An dieser Stelle kommen Batteriesimulationsmodelle ins Spiel. Sie optimieren Betriebsstrategien und die Rentabilität von BESS, indem sie präzise Erkenntnisse über die Alterung liefern und die Transparenz von Handelsentscheidungen erhöhen.

Die Alterung von Batterien verstehen: Gemeinsame Herausforderungen

Die Alterung von Batterien ist ein unvermeidlicher Prozess, der von mehreren Faktoren beeinflusst wird, darunter die Tiefe und Häufigkeit der Lade-/Entladezyklen oder die Betriebstemperaturen. Diese und andere Faktoren tragen dazu bei, dass die Kapazität und der Wirkungsgrad eines BESS mit der Zeit allmählich abnehmen. Daher ist die Berücksichtigung der Batteriealterung beim Betrieb von BESS und bei Handelsentscheidungen von wesentlicher Bedeutung. Ohne klare Erkenntnisse darüber, wie sich betriebliche Entscheidungen auf die Alterung auswirken, stehen die Betreiber vor mehreren wichtigen Herausforderungen:

• Abhängigkeit von den Alterungskurven der Lieferanten: Die Alterungskurven von Lieferanten enthalten oft zu vorsichtige Schätzungen, was zu ungenauen Alterungsprognosen und folglich zu fehlerhaften Umsatzprognosen führen kann, was wiederum zu zu pessimistischen Finanzmodellen und verpassten Umsatzchancen führen kann.

• Abwägung von Einnahmen und Auswirkungen der Alterung: Begrenzte Transparenz darüber, wie sich Handelsentscheidungen auf die Alterung auswirken, kann zu suboptimalen Entscheidungen führen, wie z. B. zu einem übermäßigen Einsatz von BESS für kurzfristige Ertragssteigerungen auf Kosten höherer langfristiger Alterungskosten.

• Begrenzte Anpassungsfähigkeit an Handelsstrategien: Die meisten von den Anbietern zur Verfügung gestellten Alterungskurven decken nur ein oder zwei vordefinierte Szenarien über die Lebensdauer einer Batterie ab und berücksichtigen nicht die unterschiedlichen Bedingungen des realen Handels. Infolgedessen bleibt die Auswirkung verschiedener Strategien - wie z. B. Day-Ahead-Handel oder Teilnahme am Intraday-Markt - unklar.

Die übersehenen Kosten des Alterns: Wie Handelsstrategien eine Rolle spielen

Handelsstrategien und Betriebsbedingungen wirken sich direkt auf die Alterung von BESS aus. Aggressive Intraday-Handelsstrategien beispielsweise nutzen in der Regel häufige Preisarbitragegelegenheiten, was eine hohe Anzahl von Zyklen erfordert. Hohe Zyklen erhöhen die Belastung durch Ladung und Entladung und führen zu einer schnelleren Alterung. Im Gegensatz dazu können Strategien zur Energieverschiebung über einen längeren Zeitraum, wie z. B. Spitzenabdeckung oder Day-Ahead-Handel, weniger, aber tiefere Zyklen erfordern. Darüber hinaus ist die Teilnahme an Hilfsdiensten wie der Frequenzregelung oft mit schnellen, aber flachen Zyklen verbunden. All diese unterschiedlichen Betriebsstrategien führen zu unterschiedlichen Lastprofilen der BESS und damit zu unterschiedlichen Alterungsmustern im Laufe der Zeit.

Um die Dinge greifbarer zu machen, haben wir verschiedene Lastprofile auf der Grundlage von realen Marktdaten simuliert. Konkret haben wir die deutschen Day-Ahead- und Intraday-Marktpreisdaten verwendet und die Ergebnisse mit TWAICE-Simulationsmodellen simuliert.

Für unser Modell haben wir drei verschiedene BESS-Betriebsstrategien unter unterschiedlichen Bedingungen betrachtet: ein Zyklus pro Tag auf dem Day-Ahead-Markt, zwei Zyklen pro Tag auf dem Day-Ahead-Markt und eine Kombination aus Day-Ahead- und Intraday-Handel - Abbildung 1 veranschaulicht, wie diese Betriebsweisen über 12 Wochen hinweg zu unterschiedlichen State-of-Health-Ergebnissen (SoH) führen. Der Betrieb eines BESS mit zwei Zyklen pro Tag auf dem Day-Ahead-Markt führt zu einem SoH von etwa 91 %. Der Betrieb eines BESS mit einem Zyklus am Day-Ahead-Markt oder die Kombination von Day-Ahead- und Intraday-Markt führt dagegen zu einer geringeren Alterung mit SoH-Werten von etwa 92,5 %. Diese Unterschiede mögen gering erscheinen, aber sie machen einen erheblichen Unterschied aus, wenn man die gesamte Lebensdauer eines BESS betrachtet.

Die Ausweitung unserer Simulation auf einen 10-Jahres-Zeitraum zeigt jedoch erhebliche Unterschiede in den SoH-Verläufen zwischen diesen drei Betriebsstrategien, wie in Abbildung 2 dargestellt. Der Betrieb eines BESS mit zwei Zyklen pro Tag auf dem Day-Ahead-Markt über einen Zeitraum von 10 Jahren würde zu einem SoH-Wert von unter 80 % führen. Im Gegensatz dazu würde die Kombination von Day-Ahead- und Intraday-Handel über 10 Jahre zu einem weitaus gesünderen System mit einem SoH-Wert von über 90 % führen. Kurz gesagt, die Wahl der Betriebsstrategien wirkt sich direkt auf die Langlebigkeit Ihres BESS aus.

Wie oben erläutert, werden die Unterschiede in den SoH-Prognosen für BESS in erster Linie durch Variationen in den betrieblichen Lastprofilen verursacht, einschließlich Faktoren wie Entladetiefe (Depth of Discharge, DoD), Ladezustand (State of Charge, SoC) im Ruhezustand und Zyklushäufigkeit, die hauptsächlich die Unterschiede in den SoH-Prognosen verursachen.

Abbildung 3 zeigt die Lastprofile für einen Beispieltag für die drei verschiedenen Handelsszenarien.  

Im Vergleich zu den Day-Ahead-Szenarien weist das Szenario mit einem Zyklus pro Tag eine geringere Taktfrequenz auf als das Szenario mit zwei Zyklen pro Tag. Dies trägt dazu bei, die Belastung des BESS zu verringern und führt zu einer langsameren Alterung und einer längeren Lebensdauer. Andererseits führen die zusätzlichen Zyklen im Day-Ahead-Szenario mit zwei Zyklen pro Tag zu einem höheren Verschleiß und damit zu einer schnelleren Alterung im Vergleich zum Szenario mit einem Zyklus pro Tag. Allerdings können dadurch auch kurzfristig höhere Einnahmen erzielt werden.  

Im dritten Szenario mit untertägiger Beteiligung arbeitet das BESS dynamischer und reagiert auf kurzfristige Preisschwankungen während des Tages. Das Lastprofil für einen Beispieltag führt zu häufigen, aber flacheren Lade-/Entladezyklen. Dies führt dazu, dass das BESS mit niedrigeren durchschnittlichen SoC-Werten betrieben wird, was dazu beiträgt, die kalendarischen Alterungseffekte zu reduzieren und zu der in Abbildung 2 dargestellten günstigeren langfristigen SoH-Kurve führen kann.

Diese SoH-Variationen zeigen, dass Handelsentscheidungen und deren unterschiedliche Lastprofile die Batteriealterung erheblich beeinflussen. Für Anlagenbesitzer und -betreiber ist es wichtig zu erkennen, wie sich Betriebsfaktoren wie z. B. Zyklusmuster auf die Batteriealterung auswirken, um fundierte Entscheidungen zu treffen und die Rentabilität von BESS über die gesamte Lebensdauer zu maximieren.

Ein datengesteuerter Ansatz zur Optimierung betrieblicher Strategien

Batteriesimulationsmodelle bieten Anlagenbesitzern und -betreibern einen datengesteuerten Ansatz zur Optimierung des BESS-Betriebs. Diese Modelle bieten klare Einblicke in die Batteriealterung und ermöglichen eine intelligente Entscheidungsfindung zur Maximierung der BESS-Rentabilität. Mit der Fähigkeit, reale Szenarien zu simulieren, können Betreiber ihre Handelsstrategien proaktiv testen und verfeinern.

Batteriesimulationsmodelle können Eigentümern und Betreibern von BESS helfen:  

• Genaue Vorhersage der Alterungskosten: Die Betreiber können quantifizieren, wie sich verschiedene Betriebsstrategien auf die Batteriealterung im Laufe der Zeit auswirken. Dies hilft ihnen, die wahren Kosten des Zyklusbetriebs zu beurteilen.  

• Besseres Verständnis der BESS-Alterungsdynamik: Betreiber können verschiedene Betriebslastprofile simulieren, die auf reale Szenarien zugeschnitten sind, und verschiedene Stressfaktoren wie DoD, Temperatur, SoC-Fenster und C-Rate testen.  

• Maximieren Sie den ROI von BESS mit fundierten Entscheidungen: Durch die Nutzung datengestützter Erkenntnisse über die Batteriealterung zur Verfeinerung von Betriebsstrategien können Eigentümer und Betreiber sowohl kurzfristige finanzielle Gewinne als auch die langfristige Kapitalrendite verbessern.  

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Steigern Sie die BESS-Handelserträge über die gesamte Lebensdauer, indem Sie die Auswirkungen der Betriebsstrategien auf die Langlebigkeit der Batterien verstehen. Fordern Sie eine Demo an!