Die Elektromobilität entwickelt sich rasch zur Normalität und täglich steigen mehr Autofahrer:innen auf das elektrische Fahren um. Laut unseren Untersuchungen ist die große Mehrheit der Elektroautofahrer:innen von der Bequemlichkeit des Ladens zu Hause begeistert. Bei fast ebenso vielen Autofahrer:innen hat die Energieeffizienz oberste Priorität beim Kauf einer Ladestation.
Es ist nicht verwunderlich, dass sich immer mehr Menschen für die Funktionen des intelligenten Ladens von Elektrofahrzeugen interessieren - eine Reihe von intelligenten Funktionen, die das Laden von Fahrzeugen optimieren können.
Obwohl die Popularität des Elektroautos unleugbar ist, wird die Batterie immer noch eher als Hindernis statt als Vorteil empfunden. Doch was wäre, wenn die Fahrzeugbatterie nicht nur Strom verbrauchen würde, sondern auch als Speicher und Energiequelle verwendet werden könnte?
Dies wird dank intelligenter Ladefunktionen möglich sein, die sich derzeit in der Entwicklung befinden: Vehicle-to-Grid (V2G) und Vehicle-to-Home (V2H). Diese neuen Technologien haben das Potenzial, die Funktionalität unserer Stromnetze und die Verwendung unserer Fahrzeuge grundlegend zu verändern.
Allerdings existieren noch viele Unklarheiten. In diesem Artikel wird genau erklärt, was Vehicle-to-Grid und Vehicle-to-Home bedeutet und wie Eigenheimbesitzer:innen davon profitieren können.
Eine häufig außer Acht gelassene Statistik belegt, dass ein Auto im Durchschnitt nur 1 Stunde am Tag im Verkehr verbringt. In anderen Worten: Die restlichen 23 Stunden sind Autos geparkt.
Folglich stehen die Autos die meiste Zeit des Tages ungenutzt herum.
An dieser Stelle kann Vehicle-to-Grid nützlich sein. Im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor verfügen Elektrofahrzeuge über eine große Batterie, die eine beachtliche Menge an Energie speichern kann.
Wie wäre es also, wenn Sie diese Batteriekapazität nutzen könnten, um Energie aus dem Netz zu speichern und zusätzliche Leistung zum Ausgleich von Schwankungen im Energieverbrauch bereitzustellen?
Vehicle-to-Grid (V2G) ermöglicht die Nutzung der Batteriespeicher von Elektrofahrzeugen durch bidirektionales Laden zwischen Fahrzeug und Netz. Einfach ausgedrückt: V2G ermöglicht es einem Elektroauto, je nach Stromnachfrage zu einem bestimmten Zeitpunkt vorübergehend Strom in das Netz zurückzuspeisen.
Dies stellt einen großen Vorteil für Energieversorger:innen dar, die mit Hilfe von Batteriespeichern Spitzen in der Stromnachfrage abdecken können, ohne die Stromerzeugung erhöhen zu müssen. Zudem ist es ein wichtiges Instrument, um Schwankungen bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien auszugleichen, indem Zeiträume, in denen die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht, kompensiert werden.
Im Zuge der fortschreitenden Entwicklung der Elektromobilität muss sich das Stromnetz an die exponentiell steigende Anzahl von E-Fahrzeugen anpassen, die sowohl von Privatpersonen als auch von Firmenflotten geladen werden. Vehicle-to-Grid ermöglicht eine Lastverschiebung im Stromnetz, indem es eine temporäre Stromreserve bereitstellt, die Energie in das Netz zurückspeisen kann, um Nachfragespitzen auszugleichen.
Zwar können Netzbetreiber:innen von V2G profitieren, dennoch trifft dies auch auf Besitzer:innen von E-Fahrzeugen zu.
Zum einen können Sie als E-Fahrer:in direkt von den Anreizen der Energieversorger:innen oder Netzbetreiber:innen profitieren. Zum Beispiel könnten Sie für die von Ihnen ins Netz eingespeiste Energie vergütet werden oder einen Rabatt auf Ihre Stromtarife durch die Nutzung von V2G erhalten.
Zum anderen können Netzbetreiber:innen Nachfragespitzen umso effizienter abdecken, je mehr E-Fahrer:innen bereit sind, Strom ins Netz einzuspeisen. Auf diese Weise können die Netzbetreiber:innen teure Investitionen in eine leistungsfähigere Infrastruktur und Ausstattungen minimieren, wodurch wiederum die Energieverträge kostengünstiger bleiben können.
Ja, oder zumindest ist es möglich. In vielen Ländern verlangen die Energieversorger:innen zu Zeiten höherer Nachfrage höhere Tarife, da sie die Stromproduktion erhöhen müssen. Während dieser Spitzenzeiten kann V2G ein entscheidendes Instrument zur Verringerung der Netzbelastung sein, indem es als dezentrale Speicherlösung fungiert, die benötigte Stromerzeugung reduziert und damit die Stromkosten senkt.
Sie werden sich vermutlich fragen: Wenn V2G ein so großes Potenzial hat, ist es dann schon verfügbar? Die Antwort lautet nein, zumindest nicht in großem Umfang. Bisher befinden sich die meisten V2G-Installationen noch in der Testphase oder es handelt sich um kleine Projekte, die für die Stromversorgung eines Veranstaltungsortes oder einer Einrichtung bestimmt sind. Dennoch ist das Interesse an der neuen Technologie in den letzten Jahren rapide gestiegen, und derzeit gibt ungefähr 100 V2G-Projekte weltweit.
Auch in Deutschland existieren V2G-Projekte. So hat der Nissan 13 Eigenheimbesitzer:innen aus ganz Deutschland einen Nissan Leaf und eine bidirektionale Ladestation zur Verfügung gestellt, um die Speicherung überschüssiger Energie und die Einspeisung des Stroms in das öffentliche Netz zu testen.
Das Konzept von Vehicle-to-Home (oder V2H) ist dem von Vehicle-to-Grid sehr ähnlich. Der Unterschied besteht darin, dass bei V2H die Energie für die Stromversorgung eines Hauses verwendet wird, anstatt sie zurück ins Netz zu leiten.
Mit Vehicle-to-Home haben Eigenheimbesitzer:innen die Kontrolle über ihren Energieverbrauch, da sie einen Teil des Stroms, den sie aus dem Netz beziehen, auf kostengünstigere Zeiten außerhalb der Spitzenlastzeiten verlagern können.
Stellen Sie sich zur Veranschaulichung vor, dass Sie zu Hause sind, Ihr Elektroauto in der Einfahrt aufladen und einige Haushaltstätigkeiten erledigen. Sie haben viele Geräte eingeschaltet und beziehen eine große Menge Strom aus dem Netz. Mit V2H könnten Sie einen Teil der in Ihrem Elektroauto gespeicherten Energie nutzen, um Ihre Geräte zu betreiben und so den Stromverbrauch aus dem Netz zu reduzieren.
Wenn Sie fertig und die Geräte ausgeschaltet sind, können Sie die Autobatterie nachts mit Strom aus dem Netz aufladen und so von den niedrigeren Preisen zu dieser Tageszeit profitieren. Auf diese Weise können Sie Ihre Energierechnung senken, indem Sie einen Teil des verbrauchten Stroms in die Zeit verlagern, in der günstigere Tarife verfügbar sind.
Dies ist äußerst vorteilhaft, da der Spitzenbedarf in einem durchschnittlichen Haushalt bei etwa 3-4 kW liegt. In der Regel könnten Sie die elektrischen Geräte in Ihrem Haus 12 bis 20 Stunden lang mit der Batterie in Ihrem Auto betreiben.
Abgesehen von den Kosteneinsparungen ist V2H auch eine Möglichkeit, Überlastungen durch die Bereitstellung einer zusätzlichen Stromquelle zu vermeiden, wenn Ihr Strombedarf die Kapazität des Stromnetzes übersteigt. Bei einem Stromausfall kann V2H auch als Reserve-Energiequelle dienen, so dass Sie Ihr Haus auch ohne Generator oder Speicherbatterie mit Strom versorgen können.
Eine der Hauptsorgen bei V2H ist verständlicherweise der Batteriestand des Elektroautos, da die Nutzung als Stromquelle einen Teil der Energie aus der Batterie aufbraucht.
Wie bereits erwähnt, steht ein Elektroauto die meiste Zeit ungenutzt herum: Es gibt somit einen großen Teil des Tages, an dem Ihr Auto Strom liefern kann, ohne dass Sie es einschränkt. Nehmen wir beispielsweise an, Sie kommen abends von der Arbeit nach Hause und verlassen das Haus erst am nächsten Tag. Sie könnten Ihr Elektroauto problemlos nutzen, um Ihr Haus am Abend mit Strom zu versorgen, und erst nach Mitternacht mit dem Aufladen beginnen. Bei den derzeitigen Ladegeschwindigkeiten würden Sie trotzdem mit einer vollgeladenen Batterie aufwachen.
Zudem sind die meisten täglichen Fahrten weitaus kürzer als die Reichweite eines modernen E-Fahrzeugs, so dass Sie wahrscheinlich nicht jeden Tag eine volle Batterie benötigen würden.
Vehicle-to-Home kann den Energieverbrauch Ihres Hauses zusätzlich optimieren, wenn Sie Ihren Strom z. B. mit Solarzellen erzeugen. Solarzellen erzeugen nur bei Sonnenschein Energie, also nicht zu den Zeiten, in denen Sie den meisten Strom verbrauchen. Zum Beispiel verbrauchen Sie abends nachdem die Sonne untergegangen ist mehr Strom, wenn Sie das Abendessen zubereiten.
Mit Vehicle-to-Home können Sie die von Ihnen erzeugte erneuerbare Energie speichern, indem Sie diese tagsüber zum Aufladen Ihres Elektrofahrzeugs verwenden und dann einen Teil dieser Energie nachts zur Deckung Ihres Strombedarfs nutzen. Auf diese Weise versorgt Ihr Auto nachts Ihr Haus mit Strom, und Sie müssen keinen - oder weniger - Strom von Ihrem/Ihrer Stromanbieter:in kaufen.
Natürlich können Sie jederzeit einen Mindestladezustand festlegen, um sicherzustellen, dass Ihr E-Fahrzeug für den nächsten Tag ausreichend aufgeladen ist und nie mehr Strom als gewünscht für Ihr Zuhause verbraucht wird.
Noch nicht wirklich, aber einige Hersteller haben damit begonnen, dies anzubieten. Beispielsweise für den Ford F-150 Lightning und für den Nissan Leaf.
Allerdings funktionieren die bidirektionalen Ladefunktionen der oben genannten Beispiele nur mit ihren eigenen Modellen, ihren Ladestationen und ihrer Software. Gesetzliche Auflagen und das Fehlen von standardisierten bidirektionalen EV-Ladeprotokollen und Steckertypen beeinträchtigen die Markteinführung. Dies befindet sich derzeit in der Entwicklung, und wir gehen davon aus, dass V2H in den nächsten 3 bis 5 Jahren auf dem Markt verfügbar sein wird.
Die Langlebigkeit der Batterien ist ein wesentliches Kriterium bei allen Batterien, insbesondere aber bei den Batterien in Elektrofahrzeugen. Verständlicherweise möchten die Fahrer:innen, ihr Fahrzeug über viele Jahre hinweg nutzen können, wobei die Batterieleistung ein entscheidender Aspekt ist.
Genau wie viele andere Komponenten nutzt sich auch die Batterie eines Elektroautos mit der Zeit ab: Mit jedem Ladevorgang lässt die Batterie ein wenig nach, was im Laufe der Zeit zu einer Verringerung der Reichweite des Fahrzeugs führen kann. Dieser Prozess ist jedoch sehr langsam - man schätzt, dass die Batteriekapazität eines Elektroautos nur um 2,3 Prozent pro Jahr abnimmt. Das bedeutet, dass ein Elektroauto mit einer anfänglichen Reichweite von 240 Kilometern nach fünf Jahren Nutzung nur etwa 27 Kilometer an Reichweite verliert.
In der Realität ist es für die Langlebigkeit einer Batterie ungünstiger, wenn sie lange Zeit voll geladen und ungenutzt bleibt, als wenn sie regelmäßig im Alltag genutzt wird. Aus diesem Grund empfehlen die meisten Hersteller:innen, den Ladezustand der Batterie zwischen 20 und 80 Prozent zu halten, um eine optimale Effizienz zu gewährleisten.
Geringe Lade- und Entladevorgänge, wie sie beispielsweise mit der Vehicle-to-Grid-Technologie durchgeführt werden, sind ebenfalls weniger schädlich für die Batterie als das Fahren. Ursache dafür ist, dass die Wärme, die durch die beim Fahren auftretende Leistungsintensität entsteht, einer der Hauptfaktoren für die Verschlechterung der Batterie darstellt.
Zwei Studien haben dies bestätigt, indem sie die Batterieschädigung eines E-Fahrzeugs bei der Einspeisung von Strom in das Netz mittels V2G untersucht haben. Dabei wurde festgestellt, dass bei Verwendung eines intelligenten Algorithmus, der den Ladevorgang steuert, im Vergleich zum normalen Fahrbetrieb kein signifikanter zusätzlicher Verlust an Batteriekapazität auftritt.
Neben V2G und V2H haben Sie vielleicht schon von anderen Abkürzungen wie V2X, V2I, V2P oder V2B gehört. Viele dieser Begriffe haben nichts mit dem Laden zu tun. Um Verwirrungen zu vermeiden, erklären wir im Folgenden, was die einzelnen Begriffe bedeuten.
Vehicle-to-Everything (V2X) ist ein Begriff, der das allgemeine Konzept der Vernetzung eines Fahrzeugs mit seiner Umgebung beschreibt. Neben dem Aspekt der Stromspeicherung bezieht sich V2X im Allgemeinen auf ein Vernetzungssystem, das die Fahrsicherheit erhöht. In diesem Sinne umfasst der Begriff viele verschiedene Bedeutungen.
Vehicle-to-Infrastructure (V2I) ist beispielsweise die Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und der umgebenden Infrastruktur, wie z. B. Ampeln und Straßenschildern. Vehicle-to-Pedestrian (V2P) und Vehicle-to-Vehicle (V2V) beziehen sich auf die Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einem Fußgänger bzw. anderen Fahrzeugen.
Zurück zum Aspekt des Stromaustauschs: Vehicle-to-Building (V2B) bezieht sich auf den Stromaustausch zwischen einem Fahrzeug und einem Gebäude, ähnlich wie bei V2H, nur dass es sich hier um ein Unternehmen oder einen Arbeitsplatz handelt.
Die V2G-Technologie steckt zwar noch in den Anfängen, aber aufgrund der zahlreichen Vorteile sowohl für die Netzbetreiber:innen als auch für die E-Fahrer:innen könnte sie sich zu einem unverzichtbaren Bestandteil des Ladens von Elektrofahrzeugen entwickeln. Da die Anzahl der E-Fahrzeuge auf den Straßen steigt, müssen Gesellschaften auf der ganzen Welt Wege finden, um den Stromverbrauch effizient zu verwalten und die steigende Nachfrage zu befriedigen.
Für Eigenheimbesitzer:innen wird Vehicle-to-Home (V2H) ein einfaches Management des Stromflusses in ihren Häusern ermöglichen und sie unabhängig von den Netzbetreiber:innen machen. V2H wird auch die nachhaltige Energieerzeugung erleichtern, indem es die effiziente Speicherung und Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien im Haus ermöglicht.
Die Vehicle-to-Grid-Technologie ist nur eine von mehreren intelligenten Ladefunktionen, die es den Nutzer:innen ermöglichen, den Ladevorgang ihres Elektrofahrzeugs zu verwalten und die elektrische Last innerhalb eines Hauses intelligent zu steuern. Wenn Sie mehr über das intelligente Laden von Elektrofahrzeugen und dessen vielfältige Funktionen erfahren möchten, lesen Sie unseren umfangreichen Artikel zu dieser Thematik.