Solarstrom spielt in der Energiewende eine zunehmend wichtige Rolle. Neben der Installation von Solarpanels gibt es verschiedene Technologien, um den Strom zu nutzen und in das Stromnetz zu integrieren. Bidirektionales Laden und andere Speicherlösungen bieten interessante Ansätze.
Von Dirk Bongardt
Elektrofahrzeuge, die bidirektionales Laden unterstützen, können bei Bedarf auch als Stromspeicher fungieren und überschüssige Energie zurückspeisen. Allerdings gibt es noch viele Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt, z. B. die Anpassung der Ladeinfrastruktur und regulatorische Rahmenbedingungen.
V2H und V2G sind Abkürzungen, die im Zusammenhang mit bidirektionalem Laden und Elektrofahrzeugen verwendet werden. V2H steht für „Vehicle to Home“ und bezeichnet die Möglichkeit, dass ein Elektrofahrzeug als Stromquelle für das eigene Haus genutzt wird. Das Fahrzeug fungiert hierbei als mobiler Stromspeicher und kann bei Bedarf Strom ins Haus einspeisen. V2G steht für „Vehicle to Grid“ und beschreibt die Möglichkeit, dass ein E- Auto auch ins Stromnetz zurückspeisen kann. Hierbei wird überschüssige Energie aus dem Fahrzeug genommen und ins Netz eingespeist, um Stromschwankungen auszugleichen oder eine höhere Nachfrage zu bedienen.
Voraussetzung ist allerdings, dass sowohl das Fahrzeug als auch die Ladeinfrastruktur entsprechend eingerichtet ist. Eine intelligente Steuerung der Ladevorgänge ist dabei unerlässlich, weil nur so eine optimale Ausnutzung der Ressourcen gewährleistet ist.
Mit V2H und V2G ergeben sich zum einen Möglichkeiten einer individuellen Integration erneuerbarer Energien – konkret z. B. einer Photovoltaik-Anlage auf dem Eigenheim –, zum anderen können sie, gebündelt über Millionen Elektrofahrzeuge, die Effizienz und Stabilität des Stromnetzes als Ganzem verbessern.
Wo bidirektionales Laden draufsteht, ist allerdings nicht immer V2H oder V2G drin – das ist bei der Anschaffung eines entsprechenden Fahrzeugs unbedingt zu beachten. Neben den beiden genannten Technologien gibt es nämlich noch V2B (Vehicle to Building, also das Einspeisen des im Akku gespeicherten Stroms in ein Gebäudenetz), und V2L (Vehicle to Load, die allgemeine Möglichkeit, den gespeicherten Strom zum Aufladen anderer Akkus – etwa eines Smartphones – zu verwenden). Das alles wird gern unter dem Oberbegriff V2X (Vehicle to Everything) vermarktet. Aber nochmals: Vorsicht! Das Kürzel V2X steht auch für Fahrzeugkommunikation über Mobilfunktechnologie, dann meist mit dem vorangestellten Buchstaben C (also C-V2X), und hat in diesem Sinne nichts mit bidirektionalem Laden zu tun.
Die Vorteile von bidirektionalem Laden liegen auf der Hand: Energieversorger können über den dezentral gespeicherten Strom Lastspitzen und die bei erneuerbaren Energien unvermeidlichen Schwankungen einfacher ausgleichen. Hausbesitzer können ihr Elektrofahrzeug als Notstromaggregat verwenden. Wer selbst ein Elektrofahrzeug besitzt, wird das dennoch kritisch sehen. Denn die häufige Entladung und Wiederaufladung der Fahrzeugbatterie kann die Lebensdauer der Batterie reduzieren.
Die Voraussetzung für bidirektionales Laden ist eine spezielle Wallbox mit einem Gleichstromanschluss. E-Autos mit einem CHA-deMO-Anschluss erfüllen derzeit vor allem die Voraussetzungen. Das Laden in beide Richtungen ist bisher nur bei wenigen E-Autos möglich. Für die Zukunft sind jedoch bereits E-Autos und Wallboxen geplant, die auch über den bekannten Typ-2-Anschluss bidirektionales Laden unterstützen. VW z. B. hat seine E-Autos bereits seit Anfang 2022 mit einem neuen Softwarestandard ausgestattet, um alle Voraussetzungen für bidirektionales Laden zu erfüllen.
Ein weiterer Schlüssel zur Entwicklung zukunftsträchtiger Technologien ist ISO 15118. Diese Schnittstelle ermöglicht die bidirektionale Kommunikation zwischen E-Auto und Wallbox. Wenn diese Technologie weiter ausgebaut wird, wird es ein größeres Angebot an Wallboxen geben, die bidirektionales Laden ermöglichen. Der- zeit fehlt eine einheitliche Norm für die bidirektionale Kommunikation, und die Anschaffungskosten der Wallboxen sind höher sind als diejenigen herkömmlicher Ladestationen.
Faires Laden und Entladen ist ein weiterer kritischer Punkt. Die Energieversorger, namentlich die Netzbetreiber, haben ein natürliches Interesse an bidirektionalen Systemen. Den Fahrzeugbesitzern mag der grundsätzliche Nutzen dieser Technologie einleuchten, aber ohne einen konkreten, individuellen Nutzen werden sie kaum bereit sein, in diese Technologie zu investieren. Natürlich ist ein insgesamt stabiles Stromnetz für alle Einzelnen auch ein individueller Nutzen, wird aber bislang von den Verbrauchern eher als Selbstverständlichkeit angesehen. Demgegenüber stünde bei bidirektionalem Laden die unangenehme Vorstellung, sein Auto am Abend in der Garage angeschlossen zu haben, nur um am nächsten Morgen festzustellen, dass der Akku leer ist. Weil es z. B. in der Nacht windstill war und einige Großverbraucher Lastspitzen verursacht haben.
Neben der Sorge um den leeren Akku dürfte manchen Fahrzeugbesitzer auch die Frage nach den Kosten umtreiben. Aktuell bekommt, wer Strom aus seiner Photovoltaik-Anlage (als Teileinspeisung) ins öffentliche Netz einspeist, eine Vergütung, die bei grob einem Fünftel dessen liegt, was die Energieversorger dem Verbraucher berechnen. Rechenbeispiel: Wer seinen 65-kW-Akku am heimischen Anschluss lädt, bezahlt bei einem Preis von 40 Cent/ kWh insgesamt 26 Euro. Wird dieselbe Menge Energie aus seinem Akku entnommen, bekäme er dafür nur 5 Euro (zugrunde liegt eine Einspeisevergütung von 8,2 Cent/kWh, die derzeit viele Photovoltaik-Betreiber erhalten). Zu diesen Konditionen dürften die wenigsten bereit sein, ihr Fahrzeug den Energieversorgern als Strompuffer zur Verfügung zu stellen.
Nun sind Elektrofahrzeuge keine Photovoltaik-Anlagen, für die das EEG eine Einspeisevergütung vorschreibt. Für das bidirektionale Laden fehlt es bislang noch an solchen Regularien und Gesetzen. Neben den Kostenaspekten müssen auch Fragen der Haftung und des Datenschutzes im Zusammenhang mit der Kommunikation zwischen den Fahrzeugen und dem Stromnetz geklärt werden. Zum anderen müssen die Netzanforderungen angepasst werden, um eine reibungslose Integration der Fahrzeugakkus in das Stromnetz zu ermöglichen. Der steigende Anteil von Elektrofahrzeugen am Verkehr bedeutet auch einen Anstieg der Stromnachfrage und eine höhere Belastung des Stromnetzes. Bidirektionales Laden kann also kein isoliertes Projekt sein. Um die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten, müssen Maßnahmen wie intelligentes Lastmanagement und Netzsteuerung implementiert werden.
Als größte Herausforderung sieht der ADAC jedoch das Fehlen von Geschäftsmodellen, die bidirektionales Laden zum Kern haben und die weitere Entwicklung entsprechend attraktiv machen. So sind die Kosten der für diese Technologie benötigten Wallboxen im Vergleich zu herkömmlichen Modellen derzeit noch drei- bis viermal höher, einschließlich der Kosten für das Lastmanagement und für die Technik im Auto. Die Wirtschaftlichkeit hängt davon ab, wie viel Strom in die Batterien der Elektroautos fließt und wie viel wieder zurück. Derzeit ist der Bedarf an bidirektionalem Laden im eigenen Haushalt vergleichsweise gering, sodass es unter Umständen Jahre oder sogar Jahrzehnte dauern kann, bis sich diese Investitionen amortisieren.
Es könnte jedoch profitabler sein, wenn viele Fahrzeugbesitzer die Batterien ihrer E-Autos den Versorgern zeitweise als Strompuffer zur Verfügung stellen. Voraussetzung wäre freilich, dass die Fahrzeugbesitzer davon profitieren, statt, wie in der fiktiven Rechnung, ein Verlustgeschäft zu machen.
Technisch machbar ist bidirektionales Laden zweifellos. Grundsätzlich ist die Technologie vorhanden: Eine Voraussetzung ist eine Datenverbindung zwischen Fahrzeug und Steuereinheit in der Wallbox. Der Typ-2-Stecker bietet jedoch nur eine analoge Datenverbindung zwischen der Steuereinheit in der Ladestation und dem Laderegler. Eine bidirektionale Leistungselektronik im Fahrzeug wäre erforderlich, um Daten vom Fahrzeug zur Steuereinheit zu übertragen. Aufgrund dieser Einschränkungen ist bidirektionales Laden beim Wechselstromladen derzeit nicht möglich.
Im Gegensatz dazu befindet sich beim Gleichstromladen die Leistungselektronik in der Ladestation. Eine Datenverbindung in beiden Richtungen ist jedoch auch hier notwendig, da die Schutzelektronik im Fahrzeug über das Entladen Bescheid wissen muss. Die CHAdeMO-Steckverbindung bietet eine ausreichende Datenverbindung, während der CCS-Stecker aufgrund der fehlenden Datenkommunikation mit dem Wechselstromstecker Typ 2 nicht ohne Weiteres geeignet ist. In Zukunft wird das CCS-System jedoch in Verbindung mit ISO 15118 die Möglichkeit des Rückspeisens bieten. Einige Hersteller sind bereits mit bidirektionalen Ladestationen mit CCS-Steckern am Markt vertreten. Diese Stationen nutzen Power-Line-Communication (PLC), bei der ein zusätzliches Datensignal auf dem Laststrom überlagert wird. Dies ermöglicht die Übertragung von Daten vom Fahrzeug zur Ladestation und umgekehrt.
Das ISO-15118-Protokoll bietet einen Standard für die bidirektionale Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen und Ladestationen und wird von mehreren Herstellern unterstützt. Doch von einer einheitlichen Norm sind wir in Deutschland noch weit entfernt. Der ADAC etwa bemängelt: „Allerdings fehlen auch noch die Produktnormen für eine bidirektional arbeitende Wallbox und die sonstige Infrastruktur, vom Anschluss der Geräte bis zur Absicherung gegen Überspannung.“
Der Bundesverband Neue Energiewirtschaft (bne) stellt in einem Positionspapier vor allem auf die inkonsequenten und teilweise unklaren rechtlichen Rahmenbedingungen ab: „Die BNetzA sollte dafür von der Festlegungskompetenz im § 14a EnWG bzw. § 14c EnWG zur Schaffung standardisierter Marktprodukte für Flexibilitätsdienstleistungen Gebrauch machen.“ Wer den Energieversorgern den Stromspeicher seines Fahrzeugs zur Verfügung stellt, um damit Lastspitzen abzufedern, erbringt ja in der Tat eine „Flexibilitätsdienstleistung“, für die eine angemessene Vergütung am Markt auszuhandeln wäre.
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