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Bidirektionales Laden
Wann dürfen E-Autos als Stromspeicher in Deutschland genutzt werden?
Noch sind Elektroautos vor allem fortschrittliche, umweltfreundliche Fortbewegungsmittel. Doch schon in wenigen Jahren werden E-Autos – dank bidirektionalem Laden – als dezentrale Stromspeicher unterwegs sein, die Strom aus der Fahrzeugbatterie nicht nur ins heimische, sondern auch öffentliche Stromnetz zurückfließen lassen können. Statt die meiste Zeit einfach vollgeladen auf Parkplätzen rumzustehen, tragen E-Autos zur Energieautarkie zu Hause und zur Entlastung der allgemeinen Stromnetze bei.
Was ist bidirektionales Laden?
Bidirektionales Laden, kurz BiDi-Laden, ermöglicht nicht nur das Laden, sondern auch das Entladen der Fahrzeugbatterie. Dies eröffnet viele Möglichkeiten zur Energieoptimierung und -nutzung. Beispielsweise können Hausbesitzer – statt eines teuren Stromspeichers für die Photovoltaik-Anlage zu kaufen – das E-Auto den überschüssigen Solarstrom speichern und bei Bedarf via Wallbox wieder ins Haus- oder Stromnetz zurückspeisen lassen. Eine vierköpfige Familie könnte mit einer vollgeladenen 50-kW-Batterie ihren Strombedarf circa vier Tage lang decken. Diese Methode wird als Vehicle-to-home (V2H) bezeichnet.
Bei Vehicle-to-Grid (V2G) fließt der Strom via Wallbox direkt ins öffentliche Stromnetz. Dies hat zwei entscheidende Vorteile: Zum einen können Elektroautofahrer in Zeiten hoher Stromnachfrage und schwankender Energieversorgung aus erneuerbaren Quellen aktiv zur Netzstabilität beitragen. Zum anderen spielen sie eine Schlüsselrolle in einer nachhaltigen Energiezukunft, in der die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen weiter abnimmt. Dafür könnten Elektroautofahrer künftig sogar finanziell entlohnt werden, vergleichbar der THG-Prämie.
Eine weitere Variante des bidirektionalen Ladens ist Vehicle-to-Device (V2D) oder auch Vehicle-to-Load (V2L). V2L ermöglicht die direkte Nutzung des im Fahrzeugakku gespeicherten Stroms zum Betreiben und Laden verschiedener Geräte. Von Vehicle-to-Vehicle (V2V) spricht man, wenn ein anderes Elektroauto geladen wird. Unter dem Begriff Vehicle-to-Everything (V2X) werden alle Möglichkeiten des bidirektionalen Ladens zusammengefasst.
Wie funktioniert bidirektionales Laden?
Die ISO 15118 Normreihe regelt die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen und Ladestationen. Dabei ermöglicht sie nicht nur die herkömmliche Kommunikation über Pulsweitenmodulation (PWM), wie sie in jedem AC-Ladesystem vorhanden ist, sondern auch eine leistungsfähigere Powerline Communication (PLC) für detaillierteren Informationsaustausch zwischen Fahrzeug und Ladestation. ISO 15118 ist nicht nur Basis für Plug & Charge (Einfaches Aufladen und Bezahlen an öffentlichen Ladesäulen), sondern auch für das bidirektionale Laden.
Beim bidirektionalen Laden agiert ein (Heim-)Energiemanagementsystem oder eine Wallbox wie eine intelligente Schaltzentrale, die permanent mit dem Elektroauto und dem Stromnetz kommuniziert und den Energiefluss zwischen beiden steuert. Bei V2H fließt Strom ins Hausnetz, wenn Strom teuer ist, die Solaranlage nicht ausreicht oder der Strom ausfällt. Bei V2G speichert das E-Auto tagsüber überschüssige erneuerbare Energie und gibt sie nachts oder bei Bedarf ins Stromnetz zurück.
Anforderungen an das E-Auto
Bisher gibt es nur weniger E-Fahrzeuge, die bidirektionales Laden unterstützen. Das bedeutet, dass im Fahrzeug verbaute On-Board-Ladegerät, auch On-Board-Charger genannt (OBC), muss dafür ausgelegt sein. Das sind vor allem Modelle asiatischer Hersteller wie Nissan oder Mitsubishi der Fall. Die E-Autos sind mit CHAdeMO-Ladeanschluss ausgestattet, der bis vor kurzem noch Voraussetzung für BiDi-Laden war.
Doch Skoda, Volvo und VW haben auch schon einige ihrer E-Automodelle für zukünftiges bidirektionales Laden über CCS-Stecker vorbereitet, um V2H und V2G zu ermöglichen. Und es gibt inzwischen auch mit CCS-Technik ladende E-Autos, beispielsweise von Kia und Hyundai, die mit einem Adapter den Ladeanschluss in eine 230-Volt-Steckdose mit 3,7 kW Leistung verwandeln können. Damit ist dann immerhin V2L möglich.
Warum gibt es noch kein bidirektionales Laden?
Von der Erhöhung der Eigenbedarfsoptimierung und Autarkie im Privatsektor (V2H) bis hin zur Bereitstellung und Nutzung von Regelenergie und Nachbarschaftsversorgung bei Blackout (V2G): Die bidirektionale Ladetechnologie ist vielversprechend, aber es gibt noch einige Herausforderungen und Hürden zu überwinden.
Für V2G müssen die Netzbetreiber beispielsweise noch klären, wie sie die verfügbaren Stromkapazitäten überhaupt erfassen, steuern und planen können. Noch völlig ungeklärt sind auch Fragen zu Steuerrecht, Strompreis oder Datenschutz. Bisher sind E-Autos aus rechtlicher Sicht nämlich nur PKW und keine Batteriespeicher.
Im Bereich von V2H machen die hohen Kosten für eine bidirektionale Wallbox eine Investition noch unattraktiv. Hausanschlüsse und Wallboxen müssen auch erstmal mit den technischen Unterschieden verschiedener E-Auto-Modelle umgehen können. Unsicherheiten gibt es auch bezüglich Batterielebensdauer, Haftungsfragen und Garantieleistungen.
Wann kommt bidirektionales Laden in Deutschland?
Als im April 2023 mit ISO 15118-20 die technischen Anforderungen für bidirektionales Laden definiert wurden, wurde auch endlich eine Grundlage für zukünftige Geschäftsmodelle geschaffen. Um bidirektionales Laden zum Serieneinsatz zu bringen, bedarf es aber weiterer Forschung, mehr Praxiserfahrung und neuer Gesetze. Bidirektionales Laden für den breiten Markt in Deutschland wird daher frühstens zwischen 2025 und 2030 verfügbar sein.
Im Bereich Gleichstrom (DC) ist die Entwicklung schon fortgeschritten, jedoch noch kostspielig und auf eine begrenzte Auswahl von Elektroauto-Modellen beschränkt. Eine Lösung mit AC-Wallboxen wird voraussichtlich noch zwei bis drei Jahre benötigen, da sowohl die Normen und Gesetze als auch die technische Umsetzung in Elektroautos noch geklärt werden müssen. Ob sich das bidirektionale Laden flächendeckend durchzusetzen wird, muss sich dann noch zeigen.
