Elektroautos werden zu Speichern für das Stromnetz

Elektroautos verbringen den größten Teil des Tages auf Parkplätzen, in Garagen oder auf Betriebshöfen. Ihre Batterien werden während dieser Zeit kaum genutzt. Gleichzeitig schwankt die Stromerzeugung aus Photovoltaik und Windkraft erheblich.

Mittags steht häufig viel günstiger Solarstrom zur Verfügung, während die Preise am Abend steigen und teilweise fossile Kraftwerke zugeschaltet werden müssen. Bidirektionales Laden soll beide Entwicklungen miteinander verbinden: Elektrofahrzeuge nehmen Strom nicht nur auf, sondern geben ihn bei Bedarf wieder an ein Gebäude oder das öffentliche Netz ab. Auf der Power2Drive Europe in München zeigte The Mobility House eine neue DC-Ladestation für genau diese Anwendung. Die Lösung soll Elektroautos über Vehicle-to-Home und Vehicle-to-Grid als dezentrale Energiespeicher nutzbar machen. Neben der Ladetechnik spielt dabei vor allem die Software eine zentrale Rolle.

The Mobility House bringt bidirektionale DC-Ladestation auf den Markt

Bidirektionales Laden ist bereits mit einzelnen Fahrzeugmodellen möglich. Gemeinsam mit Renault bietet das Unternehmen seit rund zwei Jahren eine AC-basierte Lösung an. Nun sollen weitere Hersteller und Fahrzeugplattformen hinzukommen. Für viele dieser Modelle wird eine DC-Ladestation benötigt, die den Gleichstrom aus der Fahrzeugbatterie kontrolliert in das Gebäude oder Stromnetz zurückführen kann. Die vorgestellte Station ist nach Angaben des Anbieters zertifiziert und bereits am Markt verfügbar. Eine Besonderheit liegt in der langfristig ausgelegten Fahrzeugkompatibilität. Ein Software-Stack von EcoG soll gewährleisten, dass die Ladestation auch mit künftigen Elektroautos zusammenarbeitet. Das System ist auf einen Zeitraum von zehn Jahren ausgelegt und soll damit verhindern, dass Betreiber bei jedem Fahrzeugwechsel neue Hardware installieren müssen. Über den Partner Solar-Log lässt sich die Station zudem in das Energiesystem eines Hauses integrieren. Photovoltaikanlage, Haushaltsverbrauch, Fahrzeugbatterie und Netzanschluss können dadurch gemeinsam gesteuert werden.

Vehicle-to-Home nutzt die Autobatterie im Gebäude

Beim Vehicle-to-Home-Prinzip dient die Batterie des Elektroautos als Speicher für das eigene Haus. Überschüssiger Solarstrom wird tagsüber in das Fahrzeug geladen und später im Haushalt genutzt. Damit lässt sich der Eigenverbrauch einer Photovoltaikanlage erhöhen, ohne zwingend einen zusätzlichen stationären Batteriespeicher zu installieren. Das Fahrzeug muss dabei nicht permanent seine gesamte Kapazität zur Verfügung stellen. Der Nutzer legt fest, wann er wieder losfahren möchte und welchen Ladezustand er dafür benötigt. Das System berücksichtigt diese Vorgaben und nutzt nur die Energie, die bis zur geplanten Abfahrt entbehrlich ist. Die wichtigsten Bestandteile der Lösung sind:

• bidirektionale DC-Ladestation für Elektrofahrzeuge
• Vehicle-to-Home zur Versorgung des eigenen Gebäudes
• Vehicle-to-Grid für die Vermarktung am Energiemarkt
• Einbindung von Photovoltaik und Hausverbrauch
• Software zur Steuerung von Ladezustand und Abfahrtszeit

Vehicle-to-Grid bündelt viele Fahrzeuge zum Kraftwerk

Noch größer ist das Potenzial beim Vehicle-to-Grid. Dabei werden zahlreiche Elektroautos über eine digitale Plattform zu einem virtuellen Kraftwerk verbunden. Die einzelnen Batterien bleiben physisch verteilt, können aber gemeinsam auf Preissignale und Anforderungen des Stromnetzes reagieren. The Mobility House hat dafür eine Aggregationsplattform entwickelt. Sie bündelt die verfügbaren Fahrzeuge und berücksichtigt gleichzeitig die individuellen Vorgaben ihrer Besitzer. Muss ein Auto am nächsten Morgen um sieben Uhr vollständig geladen sein, stellt die Software diesen Zustand sicher. Bis dahin kann sie freie Batteriekapazität nutzen, um günstigen Strom aufzunehmen oder Energie bei höherer Nachfrage wieder ins Netz einzuspeisen. Ob die verfügbare Kapazität aus einem großen Container oder aus sehr vielen kleineren Fahrzeugbatterien stammt, ist für die Vermarktung grundsätzlich zweitrangig. Entscheidend ist die Software, die Verfügbarkeit, Ladezustände und Nutzungszeiten zuverlässig koordiniert.

Fahrzeugbatterien könnten Großspeicher ergänzen

Das wirtschaftliche Prinzip ist bereits von stationären Großspeichern bekannt. Sie laden in Phasen niedriger oder negativer Strompreise und verkaufen die Energie später zu höheren Preisen. Dadurch gleichen sie Schwankungen im Strommarkt aus und reduzieren den Bedarf an teuren fossilen Spitzenlastkraftwerken. Bei Elektroautos ist die theoretisch verfügbare Speicherkapazität erheblich. Der Unternehmensvertreter verweist auf rund 140 Gigawattstunden in deutschen Fahrzeugbatterien, sofern diese regulatorisch und technisch für bidirektionale Anwendungen verfügbar wären. Demgegenüber stünden derzeit deutlich geringere Kapazitäten großer stationärer Speicher. Das Potenzial ergibt sich vor allem aus den langen Standzeiten. Viele Fahrzeuge werden nur etwa eine Stunde am Tag bewegt. In der übrigen Zeit könnten sie zumindest teilweise am Energiemarkt teilnehmen. Erlöse aus dieser Vermarktung könnten die Lade- und Betriebskosten für Fahrzeughalter senken.

Software entscheidet über Alterung und Wirtschaftlichkeit

Die zusätzliche Nutzung darf die Lebensdauer der Fahrzeugbatterie nicht unverhältnismäßig verkürzen. Deshalb müssen Ladezyklen, Temperaturen, Ladezustände und Leistungsanforderungen präzise gesteuert werden. Intelligente Software kann vermeiden, dass Batterien unnötig vollständig geladen oder tief entladen werden. Gerade in diesem Bereich sieht The Mobility House eine wichtige industrielle Wertschöpfung für Europa. Batteriezellen und Solarmodule lassen sich in Asien häufig kostengünstiger in großen Stückzahlen herstellen. Integration, Steuerung, Installation und Betrieb der Systeme finden dagegen vor Ort statt. Dazu gehören Energiemanagement, virtuelle Kraftwerke, Wartung sowie die Verbindung verschiedener Geräte und Marktteilnehmer. Die neue Energieindustrie entsteht damit nicht ausschließlich in der Produktion einzelner Hardwarekomponenten, sondern zunehmend in der intelligenten Nutzung und Vernetzung vorhandener Technik.

Bidirektionales Laden braucht klare Regeln für den Markt

Technisch rückt die Nutzung von Elektroautos als Stromspeicher näher. Der breiten Einführung stehen jedoch weiterhin regulatorische und wirtschaftliche Fragen entgegen. Dazu gehören die Abrechnung eingespeister Energie, Netzentgelte, Steuern, technische Anschlussregeln und einheitliche Standards zwischen Fahrzeugen und Ladestationen. Gelingt die praktische Umsetzung, könnten Elektroautos eine doppelte Aufgabe übernehmen. Sie ermöglichen emissionsarme Mobilität und stellen zugleich flexible Speicherkapazität für das Energiesystem bereit. Die neue DC-Ladestation zeigt, dass die notwendige Technik inzwischen verfügbar ist. Entscheidend wird nun sein, wie schnell Fahrzeuge, Energieversorger, Netzbetreiber und Gesetzgeber die Voraussetzungen für einen breiten Einsatz schaffen.