Bidirektionales Laden – Energiezukunft gestalten mit V2H und V2G
19.9.2023
Die Einführung des bidirektionalen Ladens eröffnet neue Perspektiven für die Energiewende, indem sie die Möglichkeit bietet, den Energiefluss von Elektrofahrzeugen in zwei Richtungen zu lenken.
Diese Richtungen umfassen den Strombezug aus dem Netz über die Ladestation in das Elektrofahrzeug sowie die Rückleitung von Energie aus der Fahrzeugbatterie in Stromnetz oder ins eigene Zuhause.
Die Abhängigkeit von Wetterbedingungen bei der Energieerzeugung aus Solar- und Windkraftanlagen bleibt eine der zentralen Herausforderungen für die Wissenschaft und Technik.
An sonnenreichen und windigen Tagen kann eine Überproduktion erneuerbarer Energien auftreten, während an bewölkten und windstillen Tagen eine Unterversorgung des Energienetzes mit erneuerbaren Energien eintritt.
Die bidirektionale Ladetechnologie zeigt vielversprechende Ansätze, um dieses Problem zumindest teilweise zu bewältigen und die Stabilität im Stromnetz zu gewährleisten.
Was genau versteht man unter bidirektionalem Laden?
Bidirektionales Laden ermöglicht die flexible Bewegung von Energie in zwei Richtungen innerhalb von Elektrofahrzeugen.
Diese Technologie ermöglicht es, Strom sowohl aus dem öffentlichen Stromnetz über die Ladestation in das Elektrofahrzeug leiten als auch Energie aus der Fahrzeugbatterie zurück ins Stromnetz oder ins eigene Haus einzuspeisen.
Diese beiden Anwendungen werden als Vehicle-to-Home (V2H) und Vehicle-to-Grid (V2G) bezeichnet.
V2H: Energie vom Auto ins Haus
Insbesondere in Verbindung mit einer Solaranlage zeigt das V2H-Szenario seine besondere Effektivität.
Hierbei wird das Elektrofahrzeug mit umweltfreundliche erzeugtem Solarstrom betrieben und dient gleichzeitig als Energiespeicher.
Da Elektrofahrzeugbatterien oft eine höhere Kapazität als herkömmliche Hausbatterien aufweisen, können sie ein Haus auch über längere, bewölkte Zeiträume hinweg mit sauberem Solarstrom versorgen.
V2G: Energie vom Haus ins Netz
In großem Maßstab könnten Elektrofahrzeuge mit Rückleitungsfähigkeiten, die mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden sind, zu einer landesweiten Batterie vernetzt werden. Da Elektrofahrzeuge etwa 90% ihrer Zeit ungenutzt stehen, können sie während dieser Standzeit effektiv als Energiespeicher dienen.
Gleichzeitig können große Mengen an Ökostrom, der beispielsweise an sonnigen Tagen in Bayern oder windigen Tagen in der Nordsee erzeugt wird, in den Fahrzeugen zwischengespeichert werden. Auf diese Weise kann die Überlastung des Stromnetzes vermieden werden, nur weil er nicht sofort genutzt werden kann. Die V2G-Technologie stellt einen wichtigen Schritt in Richtung Energieeffizienz im Verkehr und klimaneutraler Energieerzeugung dar.
Vorteile des bidirektionalen Ladens:
1. Einnahmequelle:
Elektrofahrzeugbesitzer können von Netzbetreibern für die Nutzung ihrer Fahrzeuge als Energiespeicher vergütet werden. Gleichzeitig entfallen die Kosten für den Bau und den Betrieb teurer zentraler Speichersysteme wie Pumpkraftwerke.
2. Flexibilität:
Die Bereitstellung von Strom aus den Fahrzeugbatterien kann wesentlich schneller erfolgen als das Hoch- oder Herunterfahren von konventionellen Kraftwerken.
3. Ausgleich von Schwankungen:
Durch die Möglichkeit, unregelmäßig erzeugte Energie aus erneuerbaren Quellen zu speichern und bei Bedarf abzurufen, wird ein stabilisiertes Energieangebot gewährleistet.
Anwendung der bidirektionalen Ladetechnologie im eigenen Haus:
- 1. Großzügiger Speicher:
Die Fahrzeugbatterie vermag weitaus mehr Energie zu speichern als eine herkömmliche Hausbatterie und kann ein Haus über mehrere Tage hinweg zuverlässig mit Strom versorgen.
- 2. Effiziente Photovoltaik-Nutzung:
Die Einspeisung von selbst erzeugtem Solarstrom ins öffentliche Netz lohnt sich immer weniger – stattdessen steigt der finanzielle Nutzen durch die Eigenverwendung des Stroms, der durch ein Elektrofahrzeug noch erheblich gesteigert werden kann.
- 3. Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks:
Die Verwendung von Elektrofahrzeugstrom sowohl für das Auto als auch für die Hausheizung führt zu einer erheblichen Verringerung des individuellen CO2-Ausstoßes.
Kritik und Herausforderungen des bidirektionalen Ladens
Obwohl die Anwendungsszenarien des bidirektionalen Ladens vielversprechend erscheinen, gibt es neben den hochkomplexen technischen Herausforderungen auch weitere Probleme zu beachten:
1. Politische Vorgaben:
Die Bundesregierung hat das Ziel, bis 2030 mindestens 15 Millionen vollelektrische Autos auf deutsche Straßen zu bringen.
Das Potenzial für die Nutzung von V2H- und V2G-Systemen ist enorm, erfordert jedoch eine entsprechende gesetzliche Rahmenbedingungen.
2. Verluste bei der Umwandlung:
Jede Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom und umgekehrt führt zu Energieverlusten, die im Bereich von 5 bis 15 Prozent liegen können.
Obwohl dies im Vergleich zu vielen anderen Speichermöglichkeiten akzeptabel ist, besteht weiterhin Raum für Verbesserungen.
3. E-Auto-Hersteller:
Einige Automobilhersteller können die Garantie für die Batterie widerrufen, wenn die Batterie für andere Zwecke als das Fahren verwendet wird. Da die Batterie der kostspieligste Teil des Elektrofahrzeugs ist, kann dies die Bereitschaft der Fahrzeugbesitzer, an V2H- und V2G-Programmen teilzunehmen, einschränken.
4. Batterielebensdauer:
Die Sorge der Hersteller ist nicht unbegründet. Durch wiederholtes Laden und Entladen verliert die Batterie schneller an Kapazität und Leistungsfähigkeit im Vergleich zum reinen Fahrbetrieb.
5. Soziale Frage:
Es wird auch kritisiert, dass wohlhabende Hausbesitzer mit Solaranlagen und Elektroautos in der Lage sind, die stetig steigenden Energiekosten zu reduzieren, während Mieter und Geringverdiener von diesen Möglichkeiten ausgeschlossen bleiben.
