Wie man in den 20er und 30er Jahren Strom kauft, Teil II: Absicherung gegen Preisvolatilität im Verbrauch mit FlexHL (Batterie)-Formen

IN DIESEM BLOGBEITRAG VERTIEFEN WIR UNSERE ÜBERLEGUNGEN AUS TEIL I ("ABSICHERUNG MIT WIND- UND PV-STRUKTUREN"), IN DEM WIR DIE ZUKÜNFTIGE DYNAMIK DES STROMEINKAUFS MIT STANDARDISIERTEN ENWEX WIND- UND SOLARFORMEN UNTERSUCHT HABEN. WIR EMPFEHLEN IHNEN, ZUNÄCHST DEN OBEN GENANNTEN ARTIKEL ZU LESEN, DA WIR DIE DARIN ENTHALTENEN GRUNDLEGENDEN KONZEPTE HIER NUN WEITER AUSARBEITEN.

Eine der Herausforderungen beim Hedging des eigenen Stromverbrauchs mit Erneuerbaren Energien besteht darin, dass die eingekaufte Wind- und Solarstromproduktion in Zeiten, in denen das System insgesamt unterversorgt ist, im Vergleich zum eigenen Verbrauch ebenfalls zu gering sein kann. Infolgedessen kann es Unternehmen passieren, dass sie genau dann zu wenig Strom haben (eine Short-Position), wenn das System insgesamt knapp ist und sie Strom zu hohen Spotpreisen kaufen müssen. Umgekehrt können Unternehmen in Zeiten des Angebotsüberschusses am Markt einen eigenen Überschuss an Strom besitzen (eine Long-Position), der sich genau mit dem Überschuss im Gesamtsystem deckt und somit Verkäufe zu niedrigen Preisen bedingt. Im Grunde genommen ist man short, wenn der Strom teuer ist, und long, wenn er billig ist. Aber keine Sorge, wir haben eine Lösung!

Ein Ansatz zur Abfederung dieser ungünstigen Volatilität sind Investitionen in Anlagen wie Energiespeicher, z. B. Batterien, die von dieser Marktdynamik profitieren können. Die mit dem Bau und der Konstruktion verbundenen Herausforderungen können jedoch Hindernisse für Unternehmen darstellen, die sich eher mit der Energiebeschaffung als mit technischen Fragen befassen. Wir sind der Meinung, dass Sie Ihr Kapital für das ausgeben sollten, was Sie am besten können, und es ist unsere Aufgabe, Ihre Energiebeschaffung zu verbessern.

Eine bessere Strategie als der Aufbau eines eigenen Assets ist es, dieser Volatilität durch den Kauf einer FlexHL-Struktur zu begegnen, die das Verhalten einer Batterie auf dem Day-Ahead-Markt nachbildet. In diesem Zusammenhang wird die Volatilität als Spread gemessen, d. h. als die Preisdifferenz zwischen dem höchsten und dem niedrigsten innerhalb eines Tages beobachteten Preis, wobei der FlexHL-Shape entsprechend strukturiert ist. Im Wesentlichen besteht der FlexHL-Shape darin, in der Stunde mit dem niedrigsten Preis zu kaufen und in der Stunde mit dem höchsten Preis zu verkaufen, um so die Spanne zwischen diesen Preispunkten zu erfassen und so Ihr Risiko zu kompensieren.

Wie funktioniert die FlexHL-Struktur in der Praxis?

Wie jedes Stromprodukt können wir Ihnen die FlexHL-Form als physisches oder als Finanzprodukt liefern. Die Vergütungsstruktur ist genau dieselbe, aber wir bleiben in diesem Beispiel bei der physischen Form. In Grafik 1 sehen Sie den FlexHL-Zeitplan an einem Beispieltag: Stunde 14 ist die billigste mit 39 EUR/MWh und Stunde 20 ist die teuerste mit 192 EUR/MWh. Die FlexHL-Form liefert Ihnen einfach 1 MWh der teuersten Stunde und nimmt Ihnen die billigste Stunde ab. Genau wie bei einer Batterie.

Werfen wir nun zunächst einen Blick darauf, wie sich das FlexHL-Produkt - d.h. die Spanne zwischen der billigsten und der teuersten Stunde am deutschen Day-Ahead-Markt - in der Vergangenheit entwickelt hat. Siehe Grafik 2:

Sie sehen, dass der FlexHL (d. h. die Volatilität innerhalb eines Tages) mit dem Gesamtpreisniveau korreliert. Wenn die Preise niedrig sind, ist die Spanne zwischen der höchsten und der niedrigsten Stunde gering, während sie bei höheren Preisen tendenziell zunimmt. Der FlexHL war inmitten der Energiekrise am höchsten, was auf ein hohes Erlöspotenzial für Flexibilität hinweist. Es handelt sich nicht um eine 1:1-Kausalbeziehung, und wir erwarten, dass die FlexHL-Form auch bei niedrigeren Preisen recht hoch bleibt, da der zunehmende Anteil erneuerbarer Energien die Volatilität im System tendenziell erhöht.

Nehmen wir also einmal an, Sie hätten zu Beginn des Jahres 2022 eine FlexHL-Struktur für das Cal 2023 zu den damals üblichen Preisen gekauft. Wir nehmen an, Sie haben dieses FlexHL-Produkt zu einem Preis von 97,88 EUR/MWh gekauft.

Betrachten wir nun einen Tag mit geringer Einspeisung aus Erneuerbaren Energien im Jahr 2023, an dem Ihr Shape-Produkt live ist, z. B. den 1. Dezember 2023. An diesem Tag liefern wir Ihnen den FlexHL-Shape physisch zu Ihrem Festpreis von 97,88 EUR/MWh. Wie Sie jedoch in Grafik 3 sehen können, liegt der höchste Preis bei 230,69 EUR/MWh und der Preis für die niedrigste Stunde bei 98,88 EUR/MWh. Die Spanne zwischen diesen Produkten beträgt 131,81 EUR/MWh.

Da wir Ihnen den Strom zu einem festen Preis geliefert haben, können Sie (oder Ihr geschätzter Händler FlexPower) nun die billigste Stunde kaufen und die teuerste Stunde verkaufen, was eine Gewinnspanne von 131,81 EUR/MWh ergibt.

Sie haben also die FlexHL-Struktur für 97,88 EUR/MWh gekauft und für 131,81 EUR/MWh verkauft, was Ihnen einen Gewinn von 33,93 EUR/MWh beschert. Für das gesamte Jahr 2023 betrug der durchschnittliche HL-Spread 97,88 EUR/MWh. Wenn Sie also zehn FlexHL Shapes gekauft hätten (diese werden in 100kW Ticks gehandelt), hätten Sie 1MW*365h =365MWhs FlexHL Shapes besessen.

Bedenken Sie, dass dieses Produkt einen Hedge (eine Absicherung) gegen die Preisvolatilität darstellt. Daher profitieren Sie davon, wenn die Volatilität steigt, und es mindert Ihre Rendite, wenn die Volatilität sinkt. Wie Sie sich vielleicht aus Teil I erinnern, hat die Absicherung Ihres Verbrauchs mit enwex Wind- und Solar-Strukturen das Problem, dass es schwierig ist, mit Restpreisrisiken umzugehen. Sehen wir uns nun an, wie der FlexHL-Shape Ihnen helfen kann, mit diesem Risiko umzugehen, wenn Sie diese Shapes gekauft haben.

Absicherung eines Lastprofils mit FlexHL-Formen (z. B. Batterie)

Wir beginnen mit unserem 1-MW-Baseload-Lastprofil aus Teil 1 und der volumenoptimalen Konfiguration von 30 Wind- und 26 Solar-Shapes zur Absicherung Ihres 1-MW-Baseload-Verbrauchs. Beachten Sie, dass Enwex-Shapes in Tranchen von 100 kW (0,1 MW) gehandelt werden, um kleineren Akteuren den Marktzugang zu ermöglichen. In Bezug auf die Kapazität haben wir also das Äquivalent von 3 MW Windkraft und 2,6 MW Solarenergie gekauft. Genau wie beim FlexHL-Shape können Sie durch die Eindeckung mit Enwex-Shapes den Bau eigener Erzeugungsanlagen vermeiden.

Wie Sie sich vielleicht aus Teil I erinnern, können Sie auf PowerMatch Wind- und Solarprofile kaufen, die aber nicht perfekt zu Ihrem Verbrauchsprofil passen. Siehe Grafik 4. Sie sind sehr nützlich, um den größten Teil Ihres Gesamtpreisrisikos abzusichern, aber wir brauchen die FlexHL-Struktur, um Ihre Absicherung zu perfektionieren und Ihnen zu ermöglichen, sich gegen Volatilität zu versichern.

Nun stellt sich die Frage, wie viele FlexHL-Strukturen Sie kaufen sollten, um sich in einer solchen Situation gegen Preisschwankungen abzusichern. Wenn ich die FlexHL zu einem fairen Preis von 97,88 EUR/MWh kaufe, hat die Anzahl der FlexHL-Shapes keinen Einfluss auf meine Rendite, da sie fair gepreist sind. Erinnern Sie sich an Teil I, in dem wir gelernt haben, dass eine Absicherung zu einem fairen Preis keine Auswirkungen auf die Rendite hat. Der Sinn einer Absicherung besteht ja gerade darin, dass man nicht weiß, wie sich die Preise entwickeln werden. In Teil I mit den Erneuerbaren-Strukturen aus Wind- und Solarstrom mussten wir das System mit einem 50%igen Preisanstieg und einem 50%igen Preisrückgang schocken, um zu sehen, wie sich unsere Absicherung in der Praxis auswirkt.

Eine solche Verschiebung des Preisniveaus hilft uns in diesem Fall jedoch nicht wirklich weiter, da sich die Volatilität nicht ändert. Das ist in der realen Welt natürlich nicht der Fall, wo Preisvolatilität und Preisniveau eng miteinander verbunden sind. Da wir uns jedoch in einer vereinfachten, modellierten Welt bewegen, müssen wir etwas anderes tun. Um zu sehen, wie die FlexHL-Form ihre Magie entfaltet, müssen wir das System schocken, indem wir die Volatilität selbst erhöhen und verringern.

Der Volatilitätsschock

Auf der Grundlage der tatsächlichen Preise im Jahr 2023 erhöhen oder verringern wir die Volatilität künstlich nach der folgenden Formel:

Neuer Preis in einer bestimmten Stunde = (Durchschnitt des Preises für das ganze Jahr) - shock_param * (alter Preis in einer bestimmten Stunde - Durchschnitt des Preises für das ganze Jahr)

Diese Umwandlung ändert den Durchschnittspreis im Jahr 2023 nicht, aber sie erhöht die Preise, die über dem Durchschnitt liegen, und senkt die Preise, die unter dem Durchschnitt liegen, und spielt so mit der Volatilität der Preise. Wir reißen die Preise gewissermaßen aus dem Durchschnitt heraus. Der (shock_param) diktiert das Volatilitätsniveau. Werte größer als 1 erhöhen die Volatilität, Werte zwischen 0 und 1 verringern sie. Diese Transformation ist also gleichbedeutend mit einer Erhöhung der Varianz der Preise. Dies ist nur ein Beispiel, um zu veranschaulichen, wie das FlexHL-Produkt funktioniert. In Wirklichkeit gibt es viele Möglichkeiten, mit der Volatilität zu spielen, aber wir wollen es so einfach wie möglich halten.

In einem Szenario, bei dem die Volatilität um 50 % steigt, würden die Spotpreise eines durchschnittlichen Tages wie folgt aussehen:

Wenn wir die Volatilität um 50 % senken:

Da das FlexHL-Produkt schwankende Restpositionen finanziell ausgleicht, indem es anbietet, zum günstigsten Preis des Tages zu kaufen und zum höchsten Preis zu verkaufen (Arbitrage), ergibt sich sein "fairer" Preis aus der durchschnittlichen Hoch-Tief-Spanne in einem bestimmten Zeitraum. Bei den Spotpreisen des Jahres 2023 hätte der faire Jahreswert 97,88 EUR/MWh betragen. Aufgrund des Charakters der Spread-Logik ändert sich der Wert des FlexHL-Produkts bei steigenden/fallenden Preisniveaus nicht. Es reagiert jedoch empfindlich auf die Volatilität, die hohe/tiefe Preise mehr/weniger extrem macht. Bei 50% höherer Volatilität steigt der Preis des FlexHL-Produkts auf 146,82 EUR/MWh. Bei einer um 50 % geringeren Volatilität sinkt das Arbitragepotenzial und der Durchschnittswert auf 48,94 EUR/MWh. Wenn wir dies grafisch darstellen, sehen wir, dass der Wert der FlexHL-Struktur in Abhängigkeit vom gewählten Volatilitätsparameter, mit dem wir das System unter Schock setzen, linear ansteigt/abfällt.

Die lineare Beziehung zwischen den Volatilitätsparametern und dem Capture-Preis des HL-Flex-Produkts ergibt sich aus der Art und Weise, wie wir die volatilen Preise festgelegt haben. Ein entscheidenderer Punkt ist, dass die HL-Flex-Struktur wertvoller wird, wenn hohe und niedrige Preise weiter auseinanderklaffen.

Wenn die Spotpreise stark schwanken, werden die verbleibenden Positionen der Enwex-Absicherung mit Wind- und Solarformen teurer, wie oben beschrieben. Wenn es wenig Solar- oder Windenergie gibt, steigen die Spotpreise tendenziell an, und genau dann müssen Sie Strom an der Spotbörse zurückkaufen, was nun teurer ist. Ebenso ist überschüssiger Strom aus Enwex-Produkten wahrscheinlich weniger wertvoll, da die Spotpreise ebenfalls niedrig sind. In Szenarien mit hoher Volatilität werden die durchschnittlichen Kosten eines Verbrauchsportfolios mit Enwex-Absicherung (unter der Annahme gleicher Absicherungsgrößen und -preise) also steigen. Abbildung 8 zeigt diesen Zusammenhang.

Betrachtet man die Diagramme 7 und 8, so haben wir den Traum eines Hedgers, nämlich zwei Produkte, die negativ korreliert sind. Der Wert der FlexHL-Form steigt mit der Volatilität, während der Wert eines mit Enwex abgesicherten Verbrauchsprofils mit der Volatilität sinkt. Oder mit unserem Schaubild 8 argumentiert: Die Portfoliokosten steigen mit der Volatilität. Daher kann der FlexHL-Shape zur Absicherung dieses Risikos verwendet werden.

Wie viele HL-Flex-Formen (z.B. einer Batterie) sind nötig, um Baseload zu reproduzieren?

Zusätzlich zur Absicherung des Preisniveaus Ihres Verbrauchsprofils durch optimale Wind- und Solarformate können Sie sich nun als Abnehmer durch den Kauf des FlexHL-Produkts gegen Restrisiken und zunehmend volatile Spotpreise absichern. Die nächste Frage, die sich stellt, ist, wie viele FlexHL-Strukturen Sie kaufen müssen, um das Grundlast- bzw. Pay-as-consumed-Hedge finanziell wiederherzustellen. Der Einfachheit halber gehen wir davon aus, dass der Preis des FlexHL-Produkts seinem Erfassungspreis im Jahr 2023 entspricht und dass wir dieselben Enwex-Hedging-Konfigurationen wie in Teil I beibehalten. Unser Optimierer kommt auf die optimale Größe von 48 FlexHL-Formen. Dies ist die Größe, die die zusätzlichen Kosten aufgrund volatilerer Preise durch zusätzliche Gewinne des HL-Flex-Produkts ausgleicht (vgl. Schaubilder 7 und 8).

Wie die Kombination aus FlexHL und Enwex funktioniert, um einen Baseload Hedge zu reproduzieren

Wir beginnen mit unserem Baseload-Lastprofil aus Teil I in Höhe von 1 MW, d.h. 8760 MWh pro Jahr für 2023. Wir sichern das Preisniveau dieses Verbrauchsprofils mit der optimalen Konfiguration von 30 Enwex-Windformen zu einem fairen Preis von 76,16 EUR/MWh und 26 Enwex-Solarformen zu einem fairen Preis von 74,13 EUR/MWh ab. Und wir fügen 48¹ FlexHL-Formen zu einem fairen Preis von 97,88 EUR/MWh hinzu. Schaubild 8 zeigt Ihnen die Amortisationen, die für alle Konfigurationen gleich sind. Da alles zu einem fairen Preis angeboten wird, haben alle Konfigurationen die gleichen Kosten von 833.737 EUR in Summe und 95,18 EUR pro MWh. Auch hier gilt, dass eine Absicherung zu fairen Preisen keinen Einfluss auf die Rendite hat.

¹ Die optimale FlexHL-Größe beträgt 48.15599948. Wenn der Volatilitätsparameter kleiner als 1 ist, wäre die optimale FlexHL-Größe 0 (Enwex ist immer billiger als Baseload). Wenn der Parameter größer als 1 ist, hat er keinen Einfluss auf die optimale Größe (48,15599948).

Nun schocken wir das System, indem wir die Preisvolatilität um 50 % erhöhen. In Grafik 10 ist zu erkennen, dass die gesamten Enwex-Kosten gestiegen sind, da die Restposition durch den Anstieg der Preisvolatilität teurer geworden ist. Die Kosten für den Gesamtstromverbrauch mit der Enwex-Absicherung sind auf 105,00 EUR/MWh gestiegen. Die Szenarien für den Grundlast-Hedge-Fall und den No-Hedge-Fall sind gleich geblieben, da ersterer ein perfekter Hedge ist und das No-Hedge-Szenario sich nicht ändert, da wir nicht das Preisniveau, sondern nur die Volatilität ändern. Auch hier würde sich in der Praxis beides zusammen ändern, aber wir leben in einer Modellwelt. Wichtig ist, dass sich die Kosten für die Enwex-Absicherung und die FlexHL-Form ebenfalls nicht geändert haben. Die FlexHL-Einnahmen sind jetzt höher als die Kosten, da sie die durch die höheren Residualkosten verlorenen Beträge kompensieren. Das FlexHL Shape bringt 86.019 EUR an zusätzlichen Einnahmen und gleicht damit die 86.019 EUR an zusätzlichen Spotkosten aus. Damit funktioniert die Absicherung perfekt, um den Baseload Hedge wiederherzustellen.