Bidirektionales Laden – Dein E-Auto als Stromspeicher
Ein Elektroauto ist die ideale Ergänzung zu deiner Photovoltaikanlage. Du kannst dein E-Auto mit dem von dir produzierten Solarstrom selbstständig laden. Es geht aber auch andersherum – bidirektionales Laden ermöglicht es, den Strom deiner Autobatterie für deinen Haushalt zu nutzen oder diesen in das Netz einzuspeisen. Welche Möglichkeiten sich daraus ergeben und welche Voraussetzungen dafür notwendig sind, erfährst du in diesem Beitrag.
Zur eigenen PV-Anlage!So funktioniert bidirektionales Laden
Der Ladestrom für Elektroautos fließt normalerweise nur in eine Richtung: in die Batterie des E-Autos. In vielen Fällen steht das Auto oft fast den ganzen Tag in der Garage oder vor der Tür und fährt nur wenige Stunden. Daher könntest du seine Batterie auch als Stromspeicher nutzen. Die Möglichkeit, die Batterie des Elektroautos be- und entladen zu können, nennt man bidirektionales Laden. Diese Technologie unterscheidet drei Anwendungen:
Bei Vehicle to Home (V2H) nutzt du den Strom aus der geladenen Autobatterie im eigenen Haus. Sie ist damit eine Alternative oder Ergänzung zum hauseigenen, stationären Speicher. So kannst du den tagsüber in der Autobatterie gespeicherten Strom abends oder nachts im Haus nutzen. Das Energiemanagement sorgt dafür, dass die Batterie am nächsten Morgen noch so viel Kapazität hat, wie du für Fahrten an diesem Tag benötigst. Die Batterien der Elektroautos weisen eine deutlich größere Kapazität auf, als stationäre Speicher es tun. Sie können daher ein Haus mehrere Tage mit Strom versorgen.
Eine zweite mögliche Anwendung ist die Abgabe des Stroms an das lokale Netz, Vehicle to Grid (V2G) genannt. Hier speist das Auto (bzw. seine Batterie) Strom in das lokale Netz ein und kann helfen, den lokalen oder regionalen Energiebedarf auszugleichen. Ein intelligentes Energiemanagement lädt das Auto bei einem Überangebot an Strom und entlädt es wieder bei hohem Bedarf. Auf diesem Weg leisten E-Autos einen Beitrag zur Stabilisierung der Stromnetze.
Bereits einen Schritt weiter geht das Modell für tarifoptimiertes Laden und Entladen. In diesem Fall nutzt du zeitlich variable Stromtarife, die sich entsprechend dem Angebot an Strom aus erneuerbaren Energien verändern. Zu Zeiten mit niedrigen Strompreisen lädst du dein E-Auto mit Strom aus dem Netz und bei hohen Preisen versorgst du deinen Haushalt mit Strom aus der Fahrzeugbatterie. Bisher gibt es nur wenige Marken und Modelle, die diese Technik unterstützen. Hierzu zählen Fahrzeuge der asiatischen Hersteller Nissan, Mitsubishi, Honda oder Hyundai und Kia. Geplant ist diese Technologie z. B. auch für VW ID-Modelle.
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Welches Speicherpotenzial steckt in dieser Technologie?
Stromspeicher bekleiden in der Energiewende eine Schlüsselfunktion. Sie sind notwendig, um das schwankende Stromangebot aus erneuerbaren Energien an den jeweiligen Bedarf anpassen zu können. Batteriespeicher, wie die von E-Autos, sind Kurzzeitspeicher, die mehrere Ladezyklen am Tag durchlaufen und Netzdienstleistungen anbieten können.
Österreich erwartet bis 2030 eine Gesamtzahl von 496.000 zugelassenen vollelektrischen Autos. Bleibt die Batteriekapazität der E-Autos unverändert, dann wäre das Batteriespeicher mit einer Kapazität von ca. 23.148.320 kWh (≈23,15 GWh). Die meisten Fahrzeuge stehen fast den ganzen Tag ungenutzt herum.
Auch als Heimspeicher bietet die Batterie im E-Auto großes Potenzial. Normale stationäre Batteriespeicher haben eine Kapazität zwischen 5 und 10 kWh. Die Batterie im E-Auto kann fast das Zehnfache an Energie speichern. Normalerweise lädt das Energiemanagement dein E-Auto mit Strom aus der PV-Anlage, wenn der Haushalt bereits versorgt ist. Durch bidirektionales Laden kannst du das Haus auch mit Strom aus dem Auto versorgen, zum Beispiel in der Nacht oder wenn der Himmel tagsüber bedeckt ist. So erhöht sich dein Eigenverbrauch, auch ohne stationären Speicher, auf über 70 Prozent.
Wirtschaftliches Potenzial von bidirektionalem Laden
Lohnt sich der Aufwand für bidirektionales Laden? Die Einsparungen hängen sehr stark von der Verwendung des Fahrzeugs, der Entwicklung der Strompreise und dem Stromverbrauch in deinem Haushalt ab. Aus diesem Grund geben die Untersuchungen, wie die der Forschungsstelle für Energiewirtschaft, eine sehr breite Spanne von möglichen Einsparungen an. Willst du dein Elektrofahrzeug als Speicher nutzen und damit den Eigenverbrauch der PV-Anlage optimieren, kannst du im Jahr pro Fahrzeug zwischen EUR 150 und EUR 500,- einsparen. In dieser Berechnung sind Reduzierungen durch intelligentes Laden (vorrangiges Laden mit Strom aus der eigenen Solaranlage) enthalten.
Eine Einspeisung von Strom aus der Fahrzeugbatterie ins Netz setzt die Möglichkeit zur Teilnahme am Stromhandel voraus. In diesem Fall sind mögliche finanzielle Erlöse von der Gestaltung der entsprechenden Rahmenbedingungen abhängig. Verschiedene Studien haben zusätzliche Erlöse zur Eigenverbrauchsoptimierung von EUR 200 bis EUR 300,- pro Jahr und Fahrzeug ermittelt.
Interesse an der eigenen PV-Anlage!Welche Voraussetzungen fehlen für den Einsatz von bidirektionalem Laden?
Um das Elektrofahrzeug als Ersatz für einen Heimspeicher nutzen zu können, benötigst du: eine Wallbox (Ladestation an der Wand, für den heimischen Gebrauch) und ein Elektroauto, die in beide Richtungen laden können. Außerdem bedarf es auch eines Ladesteckers, der die erforderliche Datenkommunikation zwischen Auto und Ladeinfrastruktur ermöglicht.
Einen solchen Stecker gibt es bislang nur in Japan oder von japanischen Fahrzeugherstellern mit dem CHAdeMO Standard. Mit dem in Europa üblichen CCS (Combined Charging System) Stecker soll diese Kommunikation in Zukunft jedoch ebenfalls möglich sein. Die Nutzung von Fahrzeugbatterien als Speicher für das Netz setzt auch die Klärung einiger regulatorischer Rahmenbedingungen voraus. Hier müssen entsprechende Normen und Zertifizierungen noch abschließend geregelt werden, damit zum Beispiel alle Geräte eine “einheitliche Sprache” sprechen. Hinzu kommen noch Fragen der energiewirtschaftlichen Regulierung, der Datensicherheit und der Steuern. Schließlich brauchst du noch einen intelligenten Stromzähler mit einem Smart Meter Gateway, wenn du Strom vom Auto ins Netz einspeisen willst.
E-Autos für bidirektionales Laden
Bisher gibt es nur wenige Elektroautos, denen es möglich ist, in beide Richtungen zu laden. Hierzu zählen insbesondere Autos von japanischen Herstellern Nissan und Mitsubishi, die den CHAdeMO-Stecker nutzen. Aber auch andere Modelle können wieder entladen werden. Dazu gehören der Hyundai Ioniq 5 und Kia EV6. Diesen ist es nur möglich, einzelne Geräte mit Strom zu versorgen, nicht aber zum Beispiel dein Haus. Die Freischaltung für bidirektionales Laden kommt vermutlich, wenn die entsprechende Norm umgesetzt ist. Dieses soll auch für einige der VW ID-Modelle der Fall sein. Ferner kann auch der Honda e geladen und entladen werden.
Der Sion des deutschen Startups Sono Motors (ab 2023 lieferbar) soll für bidirektionales Laden mit Typ 2 Stecker ausgerüstet sein. Eine entsprechende Wallbox wird ebenfalls angeboten.
Wallbox für das Laden des E-Autos
Eine handelsübliche Wallbox lädt dein Elektroauto mit Wechselstrom (AC). Im Auto wird dieser dann zu Gleichstrom umgewandelt. Gleichstrom ist deshalb notwendig, da der Akku und der Motor damit arbeiten. Bei einer bidirektionalen Wallbox wird dein Elektroauto mit Gleichstrom (DC) ge- und entladen. Damit entfällt die Wandlung im Auto, diese geschieht direkt in der Wallbox. Ein zusätzlicher Vorteil: Laden mit Gleichstrom ist deutlich schneller.
Es gibt bisher nur sehr wenige Wallboxen auf dem Markt, die bidirektionales Laden ermöglichen. Diese sind auch entsprechend teuer. Noch muss man mit einem Preis von mehreren tausend Euro rechnen, während eine handelsübliche Wallbox für weniger als tausend Euro erhältlich ist.
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Wann ist die Technologie einsatzbereit?
Obwohl bidirektionales Laden das Potenzial hat, die Energiewirtschaft der Zukunft zu revolutionieren, steht sie momentan noch ganz am Anfang. In Österreich läuft seit 2021 das Projekt „Innovation Sandbox“. Dieses versucht herauszufinden, welche Rahmenbedingungen, seien es technische, regulatorische oder auch informationsbezogene, gegeben sein müssen, damit die Technologie des bidirektionalen Ladens flächendeckend ausgerollt werden kann.
Technologie mit großer Zukunft
Bidirektionales Laden ist eine Idee mit großer Zukunft, auch wenn sie sich momentan noch im Stadium der Forschung und Entwicklung befindet.
Mit dem Auto als Batteriespeicher kannst du, ohne größere zusätzliche Investitionen, deine Unabhängigkeit vom Energieversorger erhöhen. Durch den Verkauf der Energie an das Netz wird es in einigen Jahren sogar möglich sein, mit dem eigens produzierten Strom Geld zu verdienen. Es lohnt sich also, diese Entwicklung auch weiterhin zu verfolgen.
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