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19-08-2020 | Ladeinfrastruktur | Kompakt erklärt | Article

Wie ist der Status quo beim bidirektionalen Laden?

Author:
Christiane Köllner
3:30 min reading time

Elektrofahrzeuge könnten künftig durch bidirektionales Laden dem Netz nicht nur Strom entnehmen, sondern bei Bedarf auch zurückspeisen. Wie weit dieses Prinzip vorangeschritten ist, haben wir kompakt erklärt. 

Elektrofahrzeuge lassen sich für bidirektionales Laden einsetzen, "das heißt, sie können geladen oder entladen werden", wie Ursel Willrett von IAV im Artikel Elektrofahrzeuge – Standardisierte Anbindung an Smart-Home-Systeme aus der ATZelektronik 4-2018 schreibt. Ein Elektroauto sei damit in der Lage, überschüssigen Strom von der Photovoltaik-Anlage eines Hauses in seiner Batterie zu speichern. "Während Spitzenlastzeiten kann die Batterie die elektrische Energie an die Verbraucher im Haus abgeben, um das Netz im Haus zu stabilisieren. Strombezug aus dem externen Netz ist nicht erforderlich oder wird minimiert". 

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Entwicklung der E-Mobilität – europäische Ebene

Zur Förderung der Elektromobilität in Europa bzw. zur standartmäßigen Etablierung von Elektrofahrzeugen ist eine ausreichende Ladeinfrastruktur notwendig. Wie in Kap. 3 erwähnt, sieht die EU-Richtlinie 2014/94/EU eine Förderung der Ladeinfrastruktur vor. Allerdings liegen die konkrete Ausgestaltung und Umsetzung der Richtlinie im Ermessen des Mitgliedsstaates, da die Richtlinie keine konkreten Vorgaben macht.

Bidirektionales Laden steckt noch in den Kinderschuhen

Sowohl das Konzept Vehicle-to-Grid kurz V2G (Vom Fahrzeug zum Netz) als auch Vehicle-to-home kurz V2H (Vom Fahrzeug ins Haus) setzen eine bidirektionale Steuerung des Energieflusses an der Ladesäule voraus, so die Springer-Autoren Marcel Linnemann und Christoph Nagel im Kapitel Entwicklung der E-Mobilität – europäische Ebene aus dem Buch Elektromobilität und die Rolle der Energiewirtschaft. Unter V2G wird das Nutzen von E-Fahrzeug-Batteriespeichern zum Zwecke der Stromnetzentlastung verstanden. Vehicle-to-home, das teils auch als Vehicle-to-Building (V2B) bezeichnet wird, ist im Konzept mit Vehicle-to-Grid vergleichbar. Der Strom wird jedoch nicht in das öffentliche Stromnetz, sondern in das Hausstromnetz eingespeist. 

Die Integration von Elektroautos in das häusliche Stromnetz hat großes Potenzial, die Stromkosten des Hausbesitzers zu senken sowie die Netzstabilität und Versorgungssicherheit zu erhöhen. Durch die intelligent gesteuerte Integration von E-Fahrzeugen in das Stromnetz kann auch der Anteil regenerativ erzeugter Energie am Gesamtverbrauch in Deutschland weiter erhöht werden. Allerdings besteht derzeit die Problematik, dass eine Vielzahl von Ladesäulen und E-Fahrzeugen das bidirektionale Laden noch nicht unterstützen, wie die Springer-Autoren Linnemann und Nagel im Buchkapitel weiter erläutern. Zahlreiche Forschungsprojekte haben es sich daher zum Ziel gemacht, bidirektionale, also rückspeisefähige, Ladetechnologie zu erproben. 

Forschungsprojekte zur bidirektionalen Ladetechnologie

So haben sich 2018 die Unternehmen The Mobility House, Enervie, Amprion und Nissan zusammengetan und das erste bidirektional ladefähige E-Fahrzeug vorgestellt, das sich gemäß allen regulatorischen Anforderungen eines Übertragungsnetzbetreibers für die Primärregelleistung qualifiziert hat. Das Projekt hat gezeigt, dass ein Elektroauto als Teil des Energiemarktes durchaus Geld verdienen kann. Jedoch wird daraus so schnell kein Alltagsgeschäft: Die Preise für die Ladetechnik als auch regulatorische Hürden bilden noch Hindernisse, gibt The Mobility House an. Dazu kommt: Das Fahrzeug musste während der gesamten Zeit an der Ladesäule verbleiben, da für die Teilnahme am Primärregelenergiemarkt eine ständige Verfügbarkeit Voraussetzung ist, erklären die Autoren Linnemann und Nagel. Wenn ein E-Fahrzeug für mindestens einen Tag nicht genutzt werden kann, schränke das die Praxistauglichkeit im Alltag ein.

Die Ergebnisse des Forschungsprojekts INEES zeigten, dass ein wirtschaftlicher Einsatz von Vehicle-to-Grid in den meisten untersuchten Szenarien scheiterte. Dies habe "vor allem an einem zu hohen Verhältnis der entstehenden Kosten zu den erzielbaren Umsätzen, überwiegend geschuldet durch die begrenzte Zyklenfestigkeit der Batteriespeicher" gelegen, so die Springer-Autoren Linnemann und Nagel. Untersuchungen von The Mobility House in Zusammenarbeit mit der TU München hätten jedoch gezeigt, dass durch eine gleichmäßige Belastung die Lebensdauer eines Batteriespeichers stabil bleibe und in besonderen Einsatzfällen sogar verlängert werden könne. "Dennoch wurde auch 2016 die Wirtschaftlichkeit einer Vehicle-to-Grid-Nutzung eines Elektroautos als unwirtschaftlich beschrieben. Geplante Gesetzesänderungen, technische Weiterentwicklungen und der Wandel des Energiesystems können die Wirtschaftlichkeit in Zukunft jedoch deutlich verbessern", so die Autoren. Mit zunehmender Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen könnte sich bidirektionales Laden für deren Besitzer zukünftig bezahlt machen, wie eine Studie der Technischen Hochschule Ingolstadt kürzlich herausgefunden hat.

Zu den jüngeren Forschungsprojekten gehört das Ende 2019 gestartete "Bidirektionales Lademanagement – BDL" unter der Konsortialführung von BMW. Bereits ab Anfang 2021 sollen die ersten 50 BMW i3 mit bidirektionaler Ladetechnologie unter Realbedingungen im Alltag erprobt werden. Im Rahmen einer einjährigen Pilotphase werden dann 50 Privat- und Flottenkunden mit rückspeisefähigen BMW i3, passender Ladehardware und dazugehörigen digitalen Services ausgestattet. Auch Audi und die Hager Group haben jüngst ein Forschungsprojekt zum bidirektionalen Laden ins Leben gerufen. Weitere Pilotprojekte führen zum Beispiel Stromnetzbetreiber Tennet, Nissan und Renault durch.

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