Analyse der Kostenstruktur netzgebundener Batteriespeicher – Status Quo und mögliche Entwicklungen

Die Kosten für stationäre Großbatteriespeicher sind in den vergangenen Jahren deutlich gesunken. Diese Entwicklung schafft neue wirtschaftliche Perspektiven: Investitionen in Batteriespeicher werden zunehmend attraktiver.

Vor diesem Hintergrund analysiert die FfE im Rahmen dieses Projekts den aktuellen Stand des Batteriezellenmarktes, die weiteren kostenrelevanten Komponenten eines Großbatteriespeichersystems sowie die voraussichtliche Entwicklung der Gesamtkosten. Ziel ist es, ein besseres Verständnis der Kostenstruktur und ihrer Treiber zu ermöglichen, um fundierte Aussagen zur Wirtschaftlichkeit von Großbatteriespeichern und Indikationen zum optimalen Investitionszeitpunkt liefern zu können.

Motivation

Die Kosten für Batteriezellen sinken kontinuierlich, während der Bedarf an Flexibilität im Stromsystem durch den Ausbau erneuerbarer Energien und steigende Lasten deutlich zunimmt. Großbatteriespeicher gewinnen dadurch zunehmend an Bedeutung – sowohl technisch als auch wirtschaftlich. Sinkende Investitionskosten und hohe Erlöspotenziale machen Investitionen in Großbatteriespeicher attraktiver. Gleichzeitig stellt sich die Frage, ob es angesichts erwarteter weiterer Kostenreduktionen strategisch sinnvoll sein könnte, Investitionen noch hinauszuzögern.

Zielsetzung

Ziel dieses Projektes ist es, eine fundierte Grundlage für Investitionsentscheidungen in stationäre Großbatteriespeicher zu schaffen. Dazu wird zunächst ein Überblick über aktuelle Entwicklungen auf dem Batteriezellenmarkt erstellt. Kern der Analyse ist eine Aufstellung der kostenrelevanten Komponenten eines Speichersystems über die Batteriezellen hinaus: Es soll aufgezeigt werden, welche Kostenbestandteile zu berücksichtigen sind, wo mögliche Unterschiede zwischen Großbatteriespeichern auftreten können und wo Einsparpotenziale liegen. Darüber hinaus werden mögliche zukünftige Preisentwicklungen analysiert, um die Frage zu beantworten: Wann ist der richtige Zeitpunkt für eine Investition?

Projektstruktur und Methodik

Die Analyse basiert auf einer Kombination aus Literaturrecherche, Marktbeobachtung und Expert:inneninterviews. Zunächst werden grundlegende Informationen zur Preisentwicklung von Batteriezellen und zum globalen Batteriemarkt herangezogen, um aktuelle Trends einordnen zu können und Einschätzungen zu kommenden Entwicklungen abzugeben.

Anschließend werden die wichtigsten Kostenbestandteile von Großbatteriespeichern identifiziert – einschließlich Hardware-Komponenten außerhalb der Batteriezellen sowie indirekter Kosten wie Projektierung, Planung, Beschaffung und Montage. Dabei wird auch der Einfluss des E:P-Faktors, also des Verhältnisses von Speicherkapazität zu Leistung, auf die Kostenstruktur betrachtet.

Die Kostenkomponenten werden mithilfe von öffentlich verfügbarer Literatur quantifiziert und in Gesprächen mit Branchenexpert:innen validiert. Zur Analyse der künftigen Kostenentwicklung werden in drei verschiedenen Szenarien Prognosen großer Institute und wissenschaftliche Publikationen herangezogen.

Ergebnisse

Batteriezellen-Markt

In den vergangenen zehn Jahren sind die Kosten für Batteriezellen um rund 80 % gesunken (siehe Abbildung 1). Treiber dieser Entwicklung waren unter anderem die rasche Weiterentwicklung der Fertigungstechnologien, der Umstieg auf die kostengünstigere Lithium-Eisenphosphat-Zellchemie, sowie ein intensiver Wettbewerb auf dem chinesischen Markt. Zusätzlich führte eine niedrige Nachfrage nach Batterien und Lithium durch einen schwachen E-Mobilitätsmarkt zu einem Preisverfall der wichtigsten Rohstoffe. Der Batteriemarkt wird derzeit stark von China dominiert. In westlichen Ländern hergestellte Batteriezellen sind deutlich teurer.

Für die Zukunft ist eine teilweise Umkehr dieser Trends zu erwarten: Der Lithium-Markt dürfte sich erholen und die Herstellerlandschaft in China konsolidieren. Gleichzeitig schreitet die technologische Entwicklung weiter voran, sodass ein moderater weiterer Rückgang der Zellkosten möglich erscheint – mit einem Einsparpotenzial von etwa 30 – 50 %, sofern Rohstoffeffekte ausgeklammert werden.

Kostenkomponenten für Großbatteriespeicher

Obwohl Batteriezellen das zentrale Element eines Großbatteriespeichers darstellen, machen sie mittlerweile nur noch etwa 20 % der Gesamtkosten aus. Abbildung 2 zeigt die Aufschlüsselung der Kostenkomponenten für ein exemplarisches Speichersystem mit 100 MW / 200 MWh im Jahr 2025.

Die Batteriezellen werden zunächst zu Modulen gruppiert, diese in Racks (Reihen) zusammengeschaltet und schließlich in standardisierten Batteriecontainern zu einer skalierbaren Gesamteinheit verbaut. Neben der Speichereinheit enthalten die Batteriecontainer weitere essenzielle Komponenten. Dazu zählen Mess- und Steuerungssysteme zur optimalen Be- und Entladung (das Batteriemanagementsystem), Temperaturmanagement sowie Brandschutzsysteme. Insbesondere Batteriemanagementsysteme bieten hohes Optimierungspotenzial, sodass deren Kosten an die der Batteriezellen heranreichen. Typische Batteriecontainer verfügen über Leistungen von ca. 2 MW und werden als vorkonfektionierte Einheiten geliefert.

Für den Netzanschluss sind Wechselrichter, Transformatoren und physische Anschlussinfrastruktur erforderlich. Vor allem die Transformatoren stellen eine bedeutende Kostenkomponente dar. Zusätzlich entstehen auf Netzbetreiberseite Kosten, die über Baukostenzuschüsse sowie Netzanschlusskosten auf den Speicherbetreiber umgelegt werden – je nach Standort und Anschlussbedingungen kann dieser Anteil erheblich variieren.

Weitere Kosten entstehen durch bauliche Maßnahmen wie Betonfundamente oder Lärmschutz. Hinzu kommen indirekte Kosten für Projektierung, Detailplanung, Genehmigungsverfahren, Beschaffung sowie Installation und Bau.

 

 

Einfluss des E:P-Verhältnisses auf die Kosten

Batteriezellen können prinzipiell so verschaltet werden, dass für das Verhältnis aus Ein- bzw. Ausspeicherleistung (in MW) und Speicherkapazität (in MWh) eine gewisse Bandbreite realisierbar ist. Während in der Vergangenheit vor allem Speicher mit einem E:P-Verhältnis von 1h errichtet wurden, deren Hauptanwendung die Bereitstellung von Primärregelleistung ist, sind für Anwendungen am Strommarkt mit zunehmender Sättigung der übrigen Märkte zunehmend Speicher mit längeren Entladezeiten von zwei bis vier Stunden relevant.

Das Verhältnis von Energie- zu Leistungskapazität (E:P-Faktor) hat einen direkten Einfluss auf die Kostenstruktur. Einige Komponenten – insbesondere die Batteriezellen – skalieren primär mit der Speicherkapazität, während andere, wie Transformatoren und Netzanschluss, mit zunehmender Leistung steigende Kosten aufweisen. Indirekte Kosten wie Planung und Installation sind sowohl von Kapazität als auch Leistung beeinflusst.

Abbildung 3 zeigt die Auswirkungen unterschiedlicher E:P-Verhältnisse auf die Zusammensetzung und Höhe der Gesamtkosten. Durch die sinkenden Zellpreise werden künftig auch Speicher mit längeren Speicherdauern wirtschaftlich zunehmend attraktiv.

 

Kostenentwicklung

Zur Abschätzung der zukünftigen Entwicklung wurden mehrere Szenarien erstellt. Abbildung 4 zeigt die Veränderung der Kostenkomponenten im Basisszenario.

Die Kosten für Batteriezellen werden voraussichtlich weiter leicht sinken. Allerdings dürfte sich die Dynamik der vergangenen Jahre etwas abflachen, da ein weiterer Rückgang der Lithiumpreise nicht mehr zu erwarten ist. Auch bei Batteriecontainern ist ein moderater Preisrückgang zu erwarten, insbesondere durch technologische Fortschritte und Skaleneffekte.

Demgegenüber ist bei Transformatoren und anderen elektrischen Komponenten mit steigenden Kosten zu rechnen. Die Nachfrage nimmt im Zuge der Energiewende weiter zu, während der Ausbau der Produktionskapazitäten voraussichtlich erst ab 2030 mit dem Bedarf Schritt halten kann. Diese Entwicklung wirkt sich direkt auf die Gesamtkosten von Großbatteriespeichern aus und sollte bei Investitionsentscheidungen berücksichtigt werden.

Fazit

Batteriezellen sind zwar ein zentraler Bestandteil von Großbatteriespeichern, machen jedoch nur einen Bruchteil der Gesamtkosten aus. Dementsprechend sollten für die Kostenbewertung eines Großbatteriespeicherprojektes auch weitere Systemkomponenten sowie Planungs- und Installationsaufwände berücksichtigt werden. Durch den starken Preisrückgang bei Zellen gewinnen Speicher mit höheren E:P-Verhältnissen zunehmend an Attraktivität – der Trend geht klar in Richtung längerer Speicherdauern, etwa vier Stunden.

Für Betreiber mit vorhandenem Netzanschluss kann sich eine zeitnahe Investition lohnen. Zwar ist ein weiterer Rückgang der Kosten zu erwarten, jedoch ist die Entwicklung zukünftiger Erlöspotenziale zu beobachten, die zum Beispiel durch zunehmende Konkurrenz und daraus resultierende Kannibalisierungseffekte als auch durch regulatorische Entwicklungen beeinflusst werden können. Eine fundierte Bewertung der Kostenstruktur und Marktentwicklung ist daher essenziell für den optimalen Investitionszeitpunkt.

Literatur

[1] https://ourworldindata.org/grapher/average-battery-cell-price