Bidirektionales Laden von Elektroautos und Integration in häusliche Fotovoltaik-Anlagen
Bidirektionales Laden von Elektroautos und Integration in eine häusliche Fotovoltaik-Anlage? Was ist damit gemeint? Schauen wir uns an, wie es bislang aussieht. Du hast eine Fotovoltaik-Anlage auf dem Dach und eventuell einen Batteriespeicher dazu im Keller stehen. Über eine Wallbox lädst Du außerdem den Elektroauto mit Solarüberschussstrom. Heute ist es häufig so, dass das geladene Elektroauto dann „rum steht“ und Strom für beispielsweise 400 oder mehr Kilometer in seinem Akku getankt hat.
Doch im Alltag fährst Du dann mit dem E-Auto 20 Kilometer zur Arbeit und später wieder nach hause. Und Du fährst vielleicht noch 10 Kilometer vor Ort herum. Sprich die „gespeicherte Reichweite“ im Auto-Akku wird nur bei sehr seltenen Langstreckenfahrten, aber eben nicht jeden Tag überhaupt abgerufen. Hier kommt jetzt das Konzept „Bidirektionales Laden von Elektroautos und Integration in eine häusliche Fotovoltaik-Anlage“ ins Spiel. Dabei wird der ins Auto hineingeladene Strom teilweise wieder im Haus verbraucht. Schauen wir uns das genau an.
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Die Kombination von Elektroautos und Fotovoltaik-Anlagen eröffnet immer mehr Möglichkeiten für eine nachhaltige und effiziente Nutzung von Energie. Eine interessante Technologie, die dabei eine Rolle spielt, ist das bidirektionale Laden von Elektroautos. Das bidirektionale Laden ermöglicht nicht nur das Aufladen des Elektroautos aus dem Stromnetz oder eben dem häuslichen Fotovolatik-Systen. Es ermöglicht auch den umgekehrten Fluss von Energie vom Elektroauto zurück in das Gebäude oder sogar ins öffentliche Stromnetz. Dabei dient das Elektroauto als mobiler Energiespeicher, der überschüssige Energie aus der Fotovoltaik-Anlage aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben kann.
Schritt 1 Bidirektionales Laden: Die „Ladephase“
Wenn deine Fotovoltaik-Anlage auf dem Dach mehr Strom produziert, als du aktuell verbrauchst, wird der Akku des Autos geladen. Zumindest wenn Du keinen Batteriespeicher in deiner Fotovoltaik-Anlage integriert hast. Hast Du einen Batteriespeicher wird zunächst der aufgeladen. Und wenn der Speicher im Keller auch voll ist und immer noch Stromüberschuss vom Dach kommt? Dann wird im dritten Schritt der Auto-Akku geladen. Erst wenn dann auch der Auto-Akku voll ist, wird Strom ins öffentliche Netz eingespeist.
Also erfolgt in Schritt 1 das klassische „Überschussladen“. Hier werden entweder direkt der Akku des Autos oder erst der Heimspeicher und dann das Auto mit solarem Überschussstrom geladen. Der Strom wird damit weitestgehend lokal gespeichert und so wenig wie möglich eingespeist.
Schritt 2 Bidirektionales Laden: Die „Rückspeisung“
Es ist Nacht, die Sonne ist weg und es kommt kein Strom mehr vom Dach. Jetzt wird der Strom aus dem Speicher benutzt. Wenn Du einen Heimspeicher im Keller hast, wird der Strom zunächst aus diesem abgerufen. Geht dieser Speicher zur Neige – weil Du große Verbraucher wie eine Wärmepumpe hast – wird Strom aus dem Akku des Autos abgerufen. Das, um so spät wie möglich Strom aus dem öffentlichen zukaufen zu müssen. Aber wie wird denn sichergestellt, dass der Auto-Akku am nächsten morgen nicht leer ist? Dass Du es dann garnicht mehr fahren kannst? Das geschieht mit der intelligenten Steuerung und Vernetzung innerhalb dieses Konzeptes und innerhalb dieser Anlagen.
Bidirektionales Laden und die Intelligenz dahinter
Der Schlüssel zur Umsetzung für bidirektionales Ladens liegt zunächst in der Fahrzeugtechnologie und der Ladestation. Sprich der Wallbox, die ebenfalls für bidirektionales Laden ausgelegt sein muss. Das Elektrofahrzeug muss in der Lage sein, nicht nur Energie aufzunehmen, sondern auch einzuspeisen. Einzuspeisen in das Gebäude oder das öffentliche Stromnetz. Spezielle Wechselrichter und Steuerungssysteme im Fahrzeug ermöglichen diesen Energiefluss in zwei Richtungen für bidirektionales Laden. Das in Kombination mit der ebenfalls dafür ausgelegten Wallbox in Deiner Garage.
Die Integration des bidirektionalen Ladens in eine häusliche Fotovoltaik-Anlage erfordert wie soeben gesagt die Installation einer entsprechenden Ladestation respektive Wallbox. Dies, auch als V2H (Vehicle-to-Home) oder V2G (Vehicle-to-Grid) bezeichnet, ermöglicht den Austausch von Energie zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Gebäude bzw. dem Stromnetz. Und genauso ermöglich all das auch den Austausch von Messungen- und Steuerungsdaten zwischen den beteiligten „Komponenten“ für bidirektionales Laden.
Du stellst dann beispielsweise bei der Konfiguration des Systems bei deinem Elektroauto im Bordsystem ein, wie weit Du im Durchschnitt pro Tag fährst. Das System im Auto errechnet dann, wieviel Strom dafür im Akku mindestens – plus Reserve – verbleiben muss. Wird dann in der Nacht Strom aus dem Fahrzeug-Akku abgerufen und ins Gebäude eingespeist, wird diese errechnete Strommenge sozusagen „gesperrt“, also nicht zur Verfügung gestellt. Sprich, sollte der Akkustand auf diesen Wert sinken, wird die Stromabgabe ins Haus beendet.
Damit wird sichergestellt, dass Du a. immer noch deine vorkonfigurierten Fahrstrecken schaffst und b. soviel von deinem tagsüber geerntetem Solarstrom in deinem Haus „bleibt“ und verbraucht wird. Auto, Wallbox und die Steuerung deiner häuslichen Fotovoltaik-Anlage kommunizieren und stimmen sich ab. Auch das Thema Smart Home lässt sich hier wunderbar einbinden, indem die Waschmaschine und ähnliche Verbraucher automatisiert dann starten, wenn reichlich Stromüberschuss da ist.
Die Vorteile des bidirektionalen Ladens von Elektroautos
Durch die Verbindung der Fotovoltaik-Anlage, dem Elektroauto und der bidirektionalen Ladestation entsteht ein intelligentes Energieökosystem. Überschüssige Energie aus der Fotovoltaik-Anlage leitet das System in den Batteriespeicher des Elektroautos. Später nutzt Du diesen für den Eigenverbrauch im Gebäude genutzt. In Zeiten ohne Sonne und/oder hoher Nachfrage oder bei Netzausfällen kann das Elektroauto seine gespeicherte Energie ins Gebäude oder sogar ins Stromnetz einspeisen.
Die Vorteile einer solchen Integration sind vielfältig. Erstens ermöglicht es eine höhere Eigenverbrauchsquote des selbst erzeugten Solarstroms, da die Energie im Elektroauto zwischengespeichert wird. Oder das Auto dient als Zusatzspeicher zum bereits vorhandenen Heimspeicher. Zweitens trägt es zur Stabilisierung des Stromnetzes bei, da das Elektroauto als flexibler Speicher für das Ausgleichen von Spitzenlasten und das Lastmanagement dienen kann. So wie es Tibber auch mit seinem neuen Speicher Homevolt macht.
Darüber hinaus kann bidirektionales Laden auch finanzielle Vorteile bieten, indem es die Möglichkeit schafft, überschüssige Energie ins Stromnetz einzuspeisen und dafür eine Vergütung zu erhalten. Die Vergütung fließt dann nicht mehr nur tagsüber wenn soviel „Sonnenüberschuss“ vom Dach kommt, das nach dem Laden der Akkus im Keller und im Auto der Überschuss ins Netz fließt. Die Vergütung fließt auch, wenn Du mit dieser Kombination „Bidirektionales Laden von Elektroautos und Integration in eine häusliche Fotovoltaik-Anlage“ dabei hilfst, Lastspitzen im öffentlichen. Stromnetz auszugleichen.
Die Konfiguration muss gut geplant werden
Es ist wichtig anzumerken, dass die Implementierung des bidirektionalen Ladens und die Integration in eine häusliche Fotovoltaik-Anlage eine sorgfältige Planung und Konfiguration erfordern. Die richtige Dimensionierung der Fotovoltaik-Anlage, die Wahl der geeigneten Wallbox/Ladestation und die Abstimmung der verschiedenen Komponenten sind entscheidend, um ein effizientes und zuverlässiges System zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang kann eine professionelle Beratung durch Experten und Installateure für erneuerbare Energien empfehlenswert sein.
Es bringt ja nichts, wenn Du beispielsweise viel zu wenig Fotovoltaik-Module auf dem Dach hast. So wenig, dass Du damit nur mit Mühe und Not den Heimspeicher im Keller geladen bekommst, aber nicht mehr genug Ladeleistung für den Auto-Akku übrig bleibt. Es bringt auch nichts, wenn große Verbraucher wie Wärmepumpe und Co, Heimspeicher und Auto-Akku über nacht leer saugen, weil deren Kapazität den Bedarf nicht abdecken. Dann musst Du regelmäßig viel Strom aus dem Netz dazu kaufen.
Das Konzept bidirektionales Laden von Elektroautos und Integration in eine häusliche Fotovoltaik-Anlage funktioniert also vor allem, wenn das Dach „voll“ ist und soviel Modulleistung wie möglich verbaut ist. Und die Speicherkapazität der Akkus, ob nur im Auto oder im Keller und im Auto müssen auf den Strombedarf im Haus abgestimmt sein.
Die gut abgestimmte Kombination von bidirektionalem Laden, Elektroautos und häuslichen Fotovoltaik-Anlagen stellt eine vielversprechende Lösung für eine nachhaltige und effiziente Energieversorgung und die Entwicklung von „Smart grids„, also intelligenten Stromnetzen dar, denen übergreifende Konzepte wie „Smart Citys“ folgen werden. Sie bietet die Möglichkeit, den selbst erzeugten Solarstrom optimal zu nutzen, das Stromnetz zu entlasten und einen Beitrag zur Energiewende zu leisten.
Bidirektionales Laden von Elektroautos: Das Problem ist mal wieder die Politik
Bidirektionales Laden – die Technik funktioniert. Problemlos. Das ganze ist auf privaten Gebäuden machbar. Problemlos. Und doch ist das Ganze bislang alles andere als problemlos, denn: Hemmschuh ist wie so oft wieder die Politik. Warum? Ganz einfach: Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) berücksichtigt bislang Elektrofahrzeuge weder als mobile Stromspeicher noch generell zur Energiespeicherung oder Energierückeinpeisung. Im Elektromobilitätsgesetz fehlt bislang die Definition und Festlegung der verschiedenen Rückspeisungsmöglichkeiten aus einem Auto in Gebäude oder das Stromnetz und auch die Kennzeichnung von bidirektionalen Ladesäulen.
Einen hab ich noch! Das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) und das EEG besitzen unterschiedliche Definitionen des „Letztverbrauchers“. Das ganze jetzt genau zu zerlegen und zu erklären, würde wohl einen Juristen und Staatsrechtler oder ähnliches brauchen. Fassen wir es also so zusammen. Das Ganze ist bislang unzureichend und nicht eindeutig genug geregelt, sodass es zum einen noch schwierig ist, wie ein solches Konzept gefördert werden könnte. Und es ist auch unklar, wie das hier mit Steuerpflicht und Steuerbefreiung und so weiter aussieht. Liest man beispielsweise bei der Bundesnetzagnetur einen Satz wie diesen, dann raucht einem schon der Kopf:
„Sonstige nicht selbst erzeugende Letztverbraucher“ sind selbst zur Zahlung der EEG-Umlage für ihre nicht von einem EltVUbezogenen Strommengen verpflichtet (§ 61 Abs. 1 Nr. 2 EEG). Sie müssen die gesetzlichen Mitteilungspflichten gegenüber den Netzbetreibern (§ 74a Abs. 1 EEG) einhalten. Der Bundesnetzagentur sind Daten in elektronischer Form lediglich auf Verlangen vorzulegen (§ 76 Abs. 1 S. 3 EEG).
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