Η Elena Dahlem και ο Alex Schmitt της Energy Brainpool μοντελοποιούν το δυναμικό εσόδων στην αγορά αποθεματικού περιορισμού συχνότητας (FCR) και στην αγορά spot το οποίο δημοσιεύει το energypost
Τα τελευταία δέκα χρόνια η Γερμανία έχει εγκαταστήσει συστήματα αποθήκευσης μπαταριών συνολικής ισχύος 6,5 GW και ενέργειας 10,1 GWh.
Η αποθήκευση είναι ένα ουσιαστικό μέρος των σχεδίων ηλεκτροδότησης κάθε χώρας: για αδιάλειπτη τροφοδοσία βιομηχανικών πελατών, χρήση ως buffer και αυτοτροφοδότηση στα νοικοκυριά.
Η Elena Dahlem και ο Alex Schmitt της Energy Brainpool μοντελοποιούν το δυναμικό εσόδων στην αγορά αποθεματικού περιορισμού συχνότητας (FCR) και στην αγορά spot το οποίο δημοσιεύει το energypost. Πώς επηρεάζει η χωρητικότητα τα έσοδα; Ποια είναι η βέλτιστη συναλλακτική συμπεριφορά; Ο βασικός υπολογισμός αφορά ένα σύστημα αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας με ισχύ 1 MW και ενέργεια 1 MWh. Με τέτοιες προβλέψεις, μπορούν να ληφθούν επενδυτικές αποφάσεις.
Η εικόνα της αγοράς
Σχεδόν καμία άλλη αγορά στη Γερμανία δεν έχει υποστεί τόσο ραγδαία αλλαγή τα τελευταία χρόνια όσο η αγορά αποθήκευσης μπαταριών. Μέσα σε δέκα χρόνια έχουν εγκατασταθεί συστήματα αποθήκευσης μπαταριών συνολικής ισχύος 6,5 GW και ενέργειας 10,1 GWh.
Οι πιθανές εφαρμογές είναι πολλαπλές:
Αιχμή (κάλυψη φορτίων αιχμής),
Χρήση για αδιάλειπτη παροχή ρεύματος για βιομηχανικούς πελάτες,
Χρήση ως buffer,
Αύξηση του ποσοστού αυτοπροσφοράς στον τομέα των νοικοκυριών.
Για τα επόμενα χρόνια, έχουν ανακοινωθεί επιπλέον 1,1 GW ισχύος και 1,4 GWh ενέργειας μόνο στον τομέα αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας.
Τρεις αποθηκευτικοί χώροι: οικιακός, βιομηχανικός, μεγάλης κλίμακας
Η αγορά σταθερών μπαταριών μπορεί να χωριστεί σε τρεις τομείς: Συστήματα οικιακής αποθήκευσης (HSS, ενέργεια έως 30 kWh), βιομηχανική αποθήκευση (ISS, ενέργεια έως 1 MWh) και μπαταρίες αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας (LSS, ενέργεια μεγαλύτερη από 1 MWh) .
Αποθηκευτικά και φωτοβολταϊκά συστήματα
Τα συστήματα οικιακής αποθήκευσης είναι η μεγαλύτερη και ταχύτερα αναπτυσσόμενη αγορά με 5,1 GW ισχύος και 8,4 GWh ενέργεια. Οι περισσότερες αποθηκευτικές μονάδες στον οικιακό τομέα εγκαθίστανται σε συνδυασμό με φωτοβολταϊκά συστήματα. Σε αυτό το τμήμα, η αγορά μπαταριών έχει επωφεληθεί πολύ από τη δημοτικότητα της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας.
Με ποσοστό διείσδυσης άνω του 98%, η μπαταρία ιόντων λιθίου (LI) είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη. Χρησιμοποιούνται επίσης μπαταρίες μολύβδου-οξέος, οξειδοαναγωγικής ροής και θαλασσινού νερού. Ωστόσο, το μερίδιό τους κάτω του 2% είναι αμελητέο. Περίπου το 56% των συστημάτων HSS ανήκουν στο τμήμα 5 έως 10 kWh, ενώ το τμήμα μεγαλύτερο από 10 kWh είναι επίσης σημαντικό για το 37% των συστημάτων. Ο λόγος ενέργειας προς απόδοση (EPR), δηλαδή ο χρόνος που χρειάζεται μια μονάδα αποθήκευσης για να εκφορτιστεί πλήρως στη μέγιστη ισχύ, είναι κατά μέσο όρο δύο ώρες για το HSS.
Ο ρόλος της αγοράς αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας
Η αγορά συστημάτων αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας είναι η δεύτερη μεγαλύτερη αγορά για σταθερά συστήματα μπαταριών με ισχύ 1,2 GW και ενέργεια 1,3 GWh. Στο παρελθόν, υπήρχε ένα ευρύτερο φάσμα τεχνολογιών σε αυτή την κατηγορία από ό,τι στις άλλες αγορές. Μέχρι τώρα, η μπαταρία LI κυριαρχεί και σε αυτήν την αγορά, με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος να έχουν επίσης κάποια χρήση.
Οι πιθανές χρήσεις του LSS περιλαμβάνουν βοηθητικές υπηρεσίες και υπηρεσίες δικτύου, καθώς και την ενοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, τη βιομηχανική αυτάρκεια και την εμπορία αρμπιτράζ. Με μερίδιο αγοράς 77%, το μεγαλύτερο μέρος του LSS μπορεί να αποθηκεύσει ποσότητα ενέργειας μικρότερη από 10 MWh. Ένα άλλο 18% του LSS μπορεί να παρέχει 10 έως 20 MWh ενέργεια. Μόνο μερικά συστήματα είναι μεγαλύτερα από αυτό. Το EPR κυμαίνεται μεταξύ 30 λεπτών και 4 ωρών ανάλογα με τη χρήση του συστήματος αποθήκευσης μπαταρίας.
Βιομηχανική αποθήκευση
Η αγορά βιομηχανικών συστημάτων αποθήκευσης είναι η μικρότερη. Εδώ εγκαθίστανται 0,2 GW ισχύος και 0,4 GWh ενέργειας. Εκτός από τη ροή οξειδοαναγωγής 1% και τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος 3%, οι μπαταρίες LI έχουν μερίδιο αγοράς 95 %. Τα περισσότερα από αυτά τα συστήματα αποθήκευσης χρησιμοποιούνται για την ενσωμάτωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και για τη φόρτιση ενός στόλου ηλεκτρικών οχημάτων. Το 86% των συστημάτων μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια από 30 έως 100 kWh. Ένα άλλο 8% έχει μέγεθος 100 έως 200 kWh, με τα υπόλοιπα συστήματα να είναι ακόμη μεγαλύτερα. Το EPR για τα περισσότερα συστήματα είναι μεταξύ δύο και τριών ωρών.
Ιστορικά έσοδα αποθήκευσης μπαταριών στην αγορά FCR
Η δυνατότητα εσόδων των συστημάτων αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας εξαρτάται από τον τύπο του μάρκετινγκ. Οι πιο σημαντικοί τρόποι δημιουργίας εσόδων είναι επί του παρόντος η παροχή αποθεματικού περιορισμού συχνότητας (FCR) και η διαπραγμάτευση αρμπιτράζ στην άμεση αγορά. Στο μέλλον, το αποθεματικό αυτόματης αποκατάστασης συχνότητας (aFRR) θα γίνει επίσης σημαντικό ως πηγή εσόδων.
Στην αγορά FCR, περίπου 570 MW ισχύος διατίθενται καθημερινά σε μπλοκ 4 ωρών, με σκοπό τη σταθεροποίηση της συχνότητας του δικτύου σε περίπτωση διακυμάνσεων. Οι προμηθευτές καθορίζονται μέσω δημοπρασίας την προηγούμενη ημέρα. Για να μπορέσουν να υποβάλουν προσφορές, οι πιθανοί προμηθευτές πρέπει να «προκριθούν». Στις αρχές του 2023, η συνολική προεπιλεγμένη ισχύς στη Γερμανία ήταν λίγο κάτω από τα 7 GW. Τα συστήματα αποθήκευσης μπαταριών αντιπροσώπευαν τα 630 MW από αυτό, με ανοδική τάση.
Η τιμή στην αγορά FCR παρουσιάζει σημαντικές διακυμάνσεις. Υποθέτοντας τη μέση ετήσια τιμή και διαθεσιμότητα 90%, ένα σύστημα αποθήκευσης μπαταριών με ισχύ 1 MW και ενέργεια 1 MWh θα μπορούσε να αποφέρει έσοδα περίπου 136.000 € το 2021 και 180.000 € το 2022. Τους πρώτους εννέα μήνες του 2023, τα πιθανά έσοδα ανήλθαν σε 70.000 €.
Ιστορικές δυνατότητες εσόδων αποθήκευσης μπαταριών στην αγορά spot
Ένας άλλος τρόπος για να κερδίσετε χρήματα με το LSS είναι οι συναλλαγές στις διάφορες αγορές spot στο EPEX Spot στο Παρίσι. Η αγορά της επόμενης ημέρας επιτρέπει στους συμμετέχοντες να ανταλλάσσουν ενέργεια για παράδοση την επόμενη ημέρα. Διοργανώνεται ως δημοπρασία ωριαίων παραδόσεων, που λήγει κάθε μέρα το μεσημέρι. Η επακόλουθη αξιολόγηση των προσφορών παρέχει πληροφορίες για την αγοραία τιμή την επόμενη ημέρα.
Η ενδοημερήσια αγορά, από την άλλη πλευρά, προσφέρει μια πλατφόρμα διαπραγμάτευσης ισχύος για παράδοση την τρέχουσα ημέρα. Αποτελείται τόσο από δημοπρασίες όσο και από συνεχείς συναλλαγές. Η συχνότητα των διαπραγματεύσιμων προϊόντων κυμαίνεται από ωριαίες έως τριμηνιαίες παραδόσεις.
Η στρατηγική μάρκετινγκ για ένα LSS στην άμεση αγορά στοχεύει στη μεγιστοποίηση των εσόδων, λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες απόδοσης και αποφεύγοντας λειτουργίες αποθήκευσης με μη βέλτιστη δημιουργία εσόδων. Οι επιμέρους αγορές εξετάζονται διαδοχικά, ξεκινώντας από την αγορά της επόμενης ημέρας.
Οι αναλυτές της Energy Brainpool έχουν αναπτύξει ένα μοντέλο βελτιστοποίησης για το σκοπό αυτό. Υπολογίζει τα έσοδα που μπορούν να επιτευχθούν με τη βέλτιστη συμπεριφορά συναλλαγών – είτε με ιστορικές τιμές αγοράς είτε για το μέλλον.
Τα έσοδα στην αγορά FCR καθώς και στην αγορά spot έχουν αυξηθεί με την πάροδο του χρόνου, με ιδιαίτερα έντονη άνοδο το 2022. Αυτό οφείλεται στον καθορισμό της τιμής στην αγορά spot μέσω της λεγόμενης «παραγγελίας αξίας» και την έντονη αύξηση των τιμών των ορυκτών καυσίμων την τελευταία διετία. Ως αποτέλεσμα, οι τιμές ηλεκτρικής ενέργειας τις ώρες που οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί όπως ο άνθρακας ή το φυσικό αέριο «καθορίζουν τις τιμές» έτειναν να είναι υψηλότερες από ό,τι τα προηγούμενα χρόνια. Τις ώρες που οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας καθορίζουν την τιμή του ρεύματος, οι τιμές είναι κοντά στο μηδέν ή και αρνητικές, ανεξάρτητα από τις τιμές των καυσίμων. Ως αποτέλεσμα, το 2022 σημειώθηκαν υψηλές διαφορές τιμών εντός μιας ημέρας, από τις οποίες θα μπορούσε να επωφεληθεί ένα σύστημα αποθήκευσης μπαταριών.
Επιπλέον, τα τελευταία χρόνια, οι φορείς εκμετάλλευσης LSS μπόρεσαν να αποφέρουν υψηλότερα έσοδα στην αγορά FCR από ό,τι στην αγορά spot, αν και η διαφορά μειώθηκε τα τελευταία δύο χρόνια. Τους πρώτους εννέα μήνες του 2023, τα πιθανά έσοδα και στις δύο αγορές ήταν σχεδόν στα ίδια επίπεδα.
Τα πιθανά μηνιαία έσοδα για ένα σύστημα αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας με ισχύ 1 MW και ενέργεια 1 MWh στην αγορά spot ήταν ήδη ελαφρώς υψηλότερα από τα επίπεδα του 2019 το 2020 και το 2021, πριν αυξηθούν σημαντικά το δεύτερο εξάμηνο του 2021.
Ενώ το 2020 και το 2021 τα έσοδα κυμαίνονταν κυρίως μεταξύ 3.000 και 6.000 ευρώ το μήνα, το 2022 έφτασαν σε τιμές πολύ πάνω από 15.000 ευρώ σε τέσσερις μήνες. Από τον Νοέμβριο του 2022 και μετά, τα έσοδα μειώθηκαν σημαντικά, αλλά παρουσίασαν και πάλι ανοδική τάση ξεκινώντας από τον Μάιο του 2023. Αυτό δείχνει και πάλι τη σημαντική επίδραση των τιμών των ορυκτών καυσίμων στις ημερήσιες διαφορές και συνεπώς στα έσοδα των συστημάτων αποθήκευσης μπαταριών. Η σύγκριση μεταξύ των αγορών δείχνει ότι σε ορισμένους μήνες το 2022 και ιδιαίτερα το 2023, θα μπορούσαν να επιτευχθούν υψηλότερα έσοδα στις αγορές άμεσης παράδοσης από ό,τι στην αγορά FCR.
Καθώς αυξάνεται η ενέργεια, αυξάνονται και τα έσοδα, αλλά όχι αναλογικά. Διατηρώντας σταθερή την ισχύ της μπαταρίας, μεγαλύτερη χωρητικότητα ενέργειας σημαίνει περισσότερο χρόνο για την αποφόρτιση της μπαταρίας. Αυτό καθιστά δυνατή την παροχή ενέργειας για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και δημιουργεί δυνατότητες για υψηλότερα έσοδα.
Εκτός από το δυναμικό εσόδων, άλλες παράμετροι είναι σημαντικές για μια επενδυτική απόφαση, ιδίως ο αριθμός των κύκλων φόρτισης που διέρχεται ένα LSS, το οποίο επηρεάζει τη διάρκεια ζωής και συνεπώς και το κόστος του συστήματος αποθήκευσης. Ένας δείκτης είναι τα λεγόμενα «ισοδύναμα πλήρους κύκλου», δηλαδή ο αριθμός των πλήρων κύκλων φόρτισης και εκφόρτισης που περνά το σύστημα αποθήκευσης σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο.
Το σύστημα με τη μεγαλύτερη ενεργειακή χωρητικότητα διανύει μόνο το 30 έως 40 % των κύκλων που απαιτεί το μικρότερο σύστημα.
Επομένως, ένα μεγαλύτερο σύστημα παράγει υψηλότερα πιθανά έσοδα με μικρότερο αριθμό ισοδυνάμων πλήρους κύκλου και επομένως μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Από την άλλη πλευρά, με μεγαλύτερη ενεργειακή δυναμικότητα, αυξάνονται και τα επενδυτικά και λειτουργικά κόστη. Προκειμένου να επιλεγεί το «βέλτιστο» μέγεθος για ένα σύστημα αποθήκευσης, τα πιθανά έσοδα μπορούν να συγκριθούν με το κόστος του συγκεκριμένου συστήματος για διαφορετικά LSS.
Ο αριθμός των συστημάτων αποθήκευσης μπαταριών μεγάλης κλίμακας που συνδέονται στο δίκτυο στη Γερμανία έχει αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια και θα συνεχίσει να αυξάνεται τα επόμενα χρόνια. Εκτός από το μάρκετινγκ στην αγορά FCR, που ήταν το πιο σημαντικό επιχειρηματικό μοντέλο μέχρι στιγμής, τα αυξανόμενα spreads στην αγορά της επόμενης ημέρας και στην ενδοημερήσια οδηγούν σε υψηλότερες δυνατότητες εσόδων για αποθήκευση μπαταριών στην αγορά spot.
Αυτό που έχει σημασία για την απόφαση επενδύσης σε ένα σύστημα αποθήκευσης μπαταρίας μεγάλης κλίμακας σήμερα είναι οι προσδοκίες εσόδων (α) τα επόμενα χρόνια, δηλαδή κατά την αναμενόμενη διάρκεια ζωής ενός νέου συστήματος αποθήκευσης και (β) η χρήση μιας στρατηγικής συνδυασμένης εμπορίας του συστήματος αποθήκευσης σε αποθεματικές και άμεσες αγορές («προσέγγιση πολλαπλών αγορών»).
www.worldenergynews.gr
