Hochgeschwindigkeitsfahrbahn vor Hochspannungstürmen Hochgeschwindigkeitsfahrbahn vor Hochspannungstürmen

Wenn es um eine intelligente, zukunftweisende und dabei stabile Energieversorgung geht, spielt Vehicle-to-Grid (V2G) eine wesentliche Rolle. Denn diese Technologie nutzt die Batterien von Elektroautos sowohl als mobile Kraftwerke als auch als Speicher. Klingt einfach – die Umsetzung ist aber alles andere als trivial. Das fängt beim Fahrzeug und der richtigen Ladestation an, verlangt die entsprechenden Kommunikationsstandards zwischen allen Beteiligten und hört bei den gesetzlichen Rahmenbedingungen auf. 
Wie ist der Status Quo? Wann kommt das bidirektionale Laden? Welche Autos beherrschen V2G und wie schauen die derzeitigen gesetzlichen Rahmenbedingungen aus? The Mobility House gibt Antworten auf all diese Fragen.

Das Potenzial von Vehicle-To-Grid

Die Energiekrise führt aktuell allen deutlich vor Augen: Die Energieversorgung mit fossilen Kraftstoffen ist teuer und schafft gefährliche Abhängigkeiten. Beides trifft auf erneuerbare Energien nicht zu, weshalb diese bis zum Jahr 2030 entsprechend dem Ziel der Bundesregierung 80 Prozent des Strombedarfes in Deutschland decken sollen. Die Herausforderung dabei ist die Volatilität von Wind und Sonne. 


Ein intelligentes Stromnetz – auch bekannt als „Smart Grid“ – bei dem die Energie zwischengespeichert wird, um sie bei Bedarf abzurufen, ist ein entscheidender Hebel, um eine stabile Energieversorgung zu gewährleisten und die Klimaziele kosteneffizient zu erreichen. Ein unabdingbarer Teil dieses Smart Grids sind flexible Speicher. Das Beste daran: Diese fahren unter anderem in Form von Elektroautos bereits millionenfach auf deutschen Straßen herum. Das Problem: Das Potenzial bleibt aktuell die meiste Zeit ungenutzt, etwa wenn die Autos parken und somit nicht in Bewegung sind. Zahlreiche aktuelle Studien u. a. des Fraunhofer Instituts (2021), der Stiftung Klimaneutralität und die Agora Energiewende (2021) sind sich jedoch sicher: Der notwendige neue Weg der Energieversorgung führt mitunter über Vehicle-To-Grid.  „Davon ausgehend, dass 25 Prozent der Elektro-Pkw im Jahr 2035 Vehicle-to-Grid nutzen und davon durchschnittlich 40 Prozent der Fahrzeuge für den Strommarkt bereitgestellt werden, beträgt die nutzbare Leistung 28 Gigawatt. Obwohl die Leistung nur für kurze Zeiträume von wenigen Stunden bereitgestellt werden kann, verringert Vehicle-to-Grid den Bedarf an kleinen Batteriespeichern in Eigenheimen sowie den Bedarf an Großbatteriespeichern. Damit trägt es zur effizienten Nutzung von erneuerbarem Strom und Ressourcen bei“, heißt es in der Studie „Klimaneutrales Stromsystem 2035” von Agora Energiewende. 

Realisierte V2G-Projekte von The Mobility House

Dass Vehicle-to-Grid funktioniert, hat The Mobility House bereits im Jahr 2018 in Hagen bewiesen, als erstmals ein Nissan Leaf in einer V2G-Anwendung nach den Richtlinien der Übertragungsnetzbetreiber (ENTSO-E, Amprion) wie ein Großkraftwerk präqualifiziert und das Elektroauto für die Primärregelleistung (PRL) zugelassen wurde. Auch der Besitzer profitierte: Der Nissan Leaf „verdiente“ damals gut 20 Euro pro Woche, indem er mit lediglich maximal acht Kilowatt Leistung am PRL-Markt teilnahm.

Wie V2G in ein gesamtheitliches Energiekonzept integriert werden kann, zeigt The Mobility House gemeinsam mit Renault und dem Energieversorger Empresa de Electricidade da Madeira S.A (EEM) auf der Insel Porto Santo (Inselgruppe Madeira). Wie der Projektname „Smart Fossil Free Island“ schon verrät, soll der Energiehaushalt der Insel frei von CO2-Emissionen bestritten werden. Dafür hat The Mobility House die intelligente Software EV Aggregation Platform entwickelt. Diese optimiert das Zusammenspiel zwischen herkömmlichen Elektroautos, stationären Second-Life-Batteriespeichern und bidirektionalen Elektrofahrzeugen (V2G), welche die Energie aus ihren Akkus wieder ans Stromnetz abgeben. 

Vorteile für Autofahrer:innen

Vehicle-to-Grid kommt der Wunschvorstellung von Im-Schlaf-Geld-verdienen schon ziemlich nahe. Ein Auto parkt im Schnitt 23 Stunden pro Tag. Während dieses Zeitraums ergeben sich aus dem Bereitstellen des Fahrzeugs einige Vorteile: Die Akkus können zum günstigsten Strompreis geladen werden und stehen als Reserve bereit, wenn die Nachfrage die Stromproduktion übersteigt. Tritt dieser Fall ein, verdienen Besitzer:innen von Elektroautos mit den Batterien Geld, indem sie einen kleinen Teil ihrer Batteriekapazität als Stromreserve anbieten. Etwa acht Kilowattstunden reichen vollkommen aus. „Erste Pilotprojekte zeigen, dass mit dieser Technologie gut 650 Euro pro Jahr und Elektrofahrzeug möglich sind“, erklärt Marcus Fendt, Geschäftsführer von The Mobility House. In einigen Ländern laufen bereits vielversprechende Projekte, die das Potenzial der Vehicle-to-Grid-Technologie zeigen, wie zum Beispiel in Großbritannien (E.On) oder den USA (United States Department of Energy). 

„Altern“ Batterien bei V2G?

Ein geläufiges Argument gegen V2G ist der Stress, dem die Batterien beim Be- und Entladen ausgesetzt sind und die daraus resultierende Alterung. Die Praxis zeigt jedoch, dass die Belastung der Akkus bei den netzdienlichen Anwendungen deutlich geringer ist als bei einem Ampelstart oder beim Schnellladen. Forscher:innen gehen ferner davon aus, dass die Nutzungsdauer eines Lithium-Ionen-Akkus mehr als 20 Jahre beträgt. Tesla belegt dies mit Lebensdauern der verbauten Batterien von über einer Million Kilometern. Das bedeutet, dass die Energiespeicher eines Elektroautos während des gesamten Lebenszyklus problemlos für V2G-Anwendungen genutzt werden können – vorausgesetzt, dies erfolgt durch eine entsprechend intelligente Steuerung, die die Zyklen oder Belastung der Batterie mitberücksichtigt.

Dank der vergleichsweise behutsamen Be- und Entladevorgänge bei einem V2G-Einsatz bleibt der Akku länger „frisch“. Die vorsichtige Herangehensweise der Automobilhersteller zahlt sich in diesem Zusammenhang aus. Wenn ein Autobauer eine Garantie von beispielsweise sieben Jahren auf eine Batterie gibt, geht er bei der Entwicklung und den Tests der Energiezellen immer vom ungünstigsten Fall aus. Etwa, wenn Vielfahrer:innen mit ihren BEVs meistens in arktischer Kälte oder in extremer Hitze unterwegs sind und dabei noch mit einer möglichst hohen Ladeleistung Strom in die Speicher pumpen. Dieses anspruchsvolle und akkustressende Nutzungsverhalten unterscheidet sich stark von dem von durchschnittlichen mitteleuropäischen Autofahrer:innen, die pro Tag etwa 38 Kilometer Arbeitsweg zurücklegen und Schnellladesäulen nur bei seltenen Fahrten in den Urlaub ansteuern. 

Die jährlichen Durchschnittstemperaturen, die in Deutschland aufgrund des Golfstroms relativ hoch sind und zwischen 12,7 Grad Celsius im Süden und 14,3 Grad Celsius im Westen schwanken, erreichen nur selten die extremen Ausschläge wie in Nordskandinavien oder in den Glutöfen Arizona und Nevada in den USA. Die Ladezyklen stellen die Zellen ebenfalls vor keine große Herausforderung. VW rechnet während der Lebensdauer einer Batterie mit rund 1.000 Ladevorgängen. Moderne Lithium-Ionen-Akkus sollen sogar 3.000 Ladezyklen verkraften und kommen damit auch mit den V2G-Anforderungen gut zurecht. BMW will sogar mit den Batterien, die in der Neuen-Klasse-Architektur ab 2025 verbaut sind, die gesetzlichen Anforderungen bezüglich der Haltbarkeit übertreffen.

Wie weit ist V2G?

Experten gehen von 15 Millionen vollelektrischen Fahrzeugen in 2030 aus – mit diesen würde sich ein signifikanter Anteil der bislang unerreichten CO2-Einsparungen im Verkehrssektor realisieren lassen.

Soll die Energiewende gelingen, ist V2G also eine unabdingbare Notwendigkeit, die schnell den notwendigen regulatorischen Rahmen erfordert. Aber was unterscheidet V2L von V2H und vor allem V2G? Welches Fahrzeug beherrscht bereits V2G? Wie schauen die Pläne für das bidirektionale Laden aus?

V2X, V1G, V2L, V2H und V2G – Durchblick im Begriffsdschungel

Wer sich heute mit Autobatterien als Stromspeicher beschäftigt, wird mit englischen Fachausdrücken und Abkürzungen geradezu überschüttet, bei denen es letztendlich nur zwei Konstanten gibt – das V und die Zahl 2. Die Kombination steht im Englischen für „Vehicle to“ – also „Auto zu”. Gemeint sind die BEVs und die Art und Weise, in der die Akkus genutzt werden.

V2X

Dementsprechend fungiert das „X“ im Kürzel „V2X“ als Platzhalter für die Möglichkeiten, mit denen das Elektromobil als Stromspeicher in die Energieversorgung eingebunden wird.

V1G

Die Vorstufe des V2G sind netzdienliche Ladelösungen oder V1G mit einer Kommunikationsverbindung nach „draußen“. Ähnlich wie Nachtspeicherheizungen oder Wärmepumpen können sie auf Signale von Energieversorgungsunternehmen reagieren, wenn diese zum Beispiel zeitlich variable Tarife anbieten. Auch Verteilnetzbetreiber können den Wallboxen Signale senden, damit diese die Ladeleistung reduzieren, wenn das Netz überlastet ist. So könnte vor allem erneuerbare Energie besser genutzt werden anstatt sie abzuregeln, wie es nach wie vor bei Windstrom geschieht. The Mobility House hat seit 2015 verschiedene Beispiele für intelligentes Laden V1G mit Renault, TenneT, dem Bayernwerk und den Stadtwerken München realisiert, um das Potenzial voll zu nutzen.

V2L (Vehicle-to-Load)

Einige Fahrzeuge bieten bereits die Möglichkeit, über einen speziellen CCS-Adapter oder eingebaute Steckdosen Elektrogeräte direkt zu betreiben. Die Last ist meist auf 3,6 Kilowatt begrenzt, was aber für alle gebrauchsüblichen Geräte vollkommen ausreichend ist. Fahrzeuge wie der Hyundai Ioniq 5 oder der Kia EV6 haben diese Funktionalität bereits implementiert.

V2H (Vehicle-to-Home)

Der Name verrät es schon: Bei Vehicle to Home, kurz V2H, wird das Elektroauto zum Batteriespeicher für zu Hause. Über eine spezielle Wallbox wird das Elektroauto dabei hinter dem Zähler an das heimische Stromnetz beziehungsweise den Wechselrichter der Photovoltaikanlage angeschlossen. So kann eigens erzeugter Strom in der Fahrzeugbatterie zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt wieder in das Hausnetz eingespeist werden. Die Batteriekapazitäten moderner Elektroautos reichen bereits heute aus, um einen Haushalt über mehrere Tage hinweg mit Strom zu versorgen. Damit kann man seinen Eigenverbrauch optimieren, ohne in einen zusätzlichen Speicher zu investieren. Zudem braucht die Batterie im Elektroauto auch keinen zusätzlichen Platz im Haus.

V2G (Vehicle-to-Grid)

Wenn es um die Nutzung der Batterien eines Elektroautos geht, ist Vehicle-to-Grid die gesellschaftlich sinnvollste, da diese Technologie eine aktive Einbindung der Akkus in das gesamte Stromnetz und keine Einzeloptimierungen realisiert. Nur so lässt sich das volle Potenzial der E-Mobilität für die Energiewende und Netzstabilität erschließen: indem dezentrale, vernetzte Elektrofahrzeuge einen Schwarmspeicher bilden und einen flexiblen Ausgleich zu den unsteten Energiequellen Wind und Sonne schaffen.

So viel zur Theorie. Tatsache ist, dass V2G das Potenzial hat, die immensen Leistungsreserven von Millionen von Elektroautos innerhalb von Sekunden zu mobilisieren und damit zur sicheren Stromversorgung beizutragen. Wie groß die positiven Auswirkungen der intelligenten Schwarmstromspeicher sind, zeigt ein einfaches Rechenbeispiel: Wären die rund eine Million in Deutschland zugelassenen Elektroautos gleichzeitig an eine Wallbox mit je 11 Kilowatt Ladeleistung angeschlossen, könnten ihre Batterien bis zu 11 Gigawatt Leistung liefern oder aufnehmen. Das entspricht einer kurzfristigen Flexibilität von gut 2.500 modernen Windkraftanlagen, 30 Gaskraftwerken oder aller deutschen Pumpspeicherkraftwerke zusammen. Die Umwelt sagt ebenfalls „Danke“, denn die V2G-Technologie ist günstig und ressourcenschonend. Anstatt aufwendig zusätzliche Speicher zu produzieren, nutzt sie die Akkus, die für die Mobilität ohnehin schon vorhanden sind. Sparsamer und umweltfreundlicher können Energiespeicher kaum sein.

Welche Autos können V2G?

Hier finden Sie ein Auswahl an V2G-fähigen Automodellen. Die gesammelten Informationen erheben allerdings keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

  • BMW

    Der Münchner Autobauer hat ein wichtiges V2G-Projekt gestartet und 20 entsprechend ausgerüstete BMW i3 an Privatkund:innen übergeben. Hauptsächlich handelt es sich dabei um Kund:innen, die in einem Einfamilienhaus leben, welches sowohl mit als auch ohne Photovoltaikanlage ausgestattet ist. Dabei geht es um die Frage, wie sich mithilfe von V2G im Laufe des Jahres die CO2-Bilanz und die Energiekosten senken lassen – Gerade in Zeiten volatiler Energieressourcen ein wichtiger Punkt. Erste Ergebnisse zeigen, dass bei der V2H-Eindung der BEVs Erlöse von 300 Euro pro Jahr möglich sind. Weitere 30 Fahrzeuge sind an gewerbliche Nutzer:innen ausgeliefert worden, um nähere Erkenntnisse im Flottenbetrieb zu erhalten. Eine Kernfrage lautet, wie durch V2G Leistungsspitzen beim Strombezug vermieden werden können. Weitere Teilnehmer des Forschungsprojekts „Bidirektionales Lademanagement – BDL“ sind die Uni Passau und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), ein Software-Lieferant für die Anbindung der Kundensysteme an die Energieversorger, zwei Netzbetreiber, zwei energiewirtschaftliche Forschungsstellen sowie ein Hersteller von Lade-Hardware. Das Projekt betrachtet das bidirektionale Laden als Gesamtkonzept. Also nicht nur V2G, sondern auch V2L, V2H und V2B (Vehicle-To-Building) sowie die Anwendungsszenarien, die sich aus der Einbindung eines BMW i3 mit einer 42-kWh-Batterie in das Stromnetz ergeben. Ein Fazit lautet, dass bei freier Optimierung sehr hohe äquivalente Vollzyklenzahlen von +200 bis +500 Vollzyklen pro Jahr möglich sind – eine durchaus substanzielle Erkenntnis für die zukünftige Batterieentwicklung.

    • Ford

      Fords neuer elektrischer Pick-up F 150 Lightning ist in der Lage, V2L und V2H darzustellen. Gemeinsam mit dem kalifornischen Energieversorger Pacific Gas and Electric (PG&E) testen die Amerikaner:innen auch erste V2G-Möglichkeiten des vollelektrischen Pritschenwagens als Pufferspeicher des Strom- und Heimnetzes. Um den Pick-up für V2H zu befähigen, müssen die Besitzer:innen des Fahrzeugs einige zusätzliche Ausgaben einplanen wie unter Umständen die Anschaffung einer speziellen Wallbox, des Home Integration Systems sowie dessen Installation. Die bidirektionale Ford Charge Station Pro-Wallbox kostet 1.310 US-Dollar. Diese werden aber nur dann fällig, wenn man nicht die „Extended Version“ des BEVs erworben hat. Dazu kommt noch das Home Integration System, das aus einem Wechselrichter, einem Umschalter sowie einer Batterie besteht und 3.895 US-Dollar kostet. Allerdings fehlt bei dieser Aufstellung noch die Installation, deren Kosten regional unterschiedlich sind. Da in den USA in manchen Gebieten oft der Strom ausfällt, stellt das Fahrzeug ferner ein leistungsstarkes Notstromaggregat dar.

    • GM

      Auch GM forscht gemeinsam mit PG&E am bidirektionalen Laden. „Die Zusammenarbeit von GM mit PG&E ist ein weiterer Schritt in unserer Elektrifizierungsstrategie, um unsere E-Fahrzeuge zu einer zuverlässigen mobilen Energiequelle zu machen. Unsere Teams arbeiten daran, dieses Pilotprojekt schnell zu skalieren und unseren Kunden die bidirektionale Ladetechnologie zugänglich zu machen", erklärt GM-CEO Mary Barra. Der Fahrplan steht: Erste V2H-Tests mit verschiedenen GM-Fahrzeugen wie dem Cadillac Lyriq und dem GMC Hummer EV haben bereits begonnen. Bald sollen zudem größere Feldversuche mit Kund:innen erfolgen.

    • Honda

      Der japanische Automobilhersteller hat seine batterieelektrischen Modelle V2G-befähigt – allerdings lediglich mit 3,7 kW und in Verbindung mit einer speziellen Ladestation. Seit September 2022 läuft zusammen mit V2X Suisse Mobility ein Test, bei dem ein bidirektionaler CCS-Stecker erprobt wird, indem bei einem großräumigen Feldversuch insgesamt 50 Honda e auf 40 Stationen in der Schweiz verteilt werden. Im Zusammenspiel mit den Ladespezialisten von EVTec ist mit dem Honda e bereits eine V2H-Lösung möglich, die mit einem Software-Update erweiterbar sein dürfte. Schließlich hat der japanische Autobauer bereits die V2G-Funktionalität gemeinsam mit The Mobility House initiiert und auf der CES 2019 vorgestellt.

    • Hyundai

      Hyundais Ioniq 5 ist aufgrund der E-GMP-Plattform mit bis zu 3,7 kW V2L-fähig, zu V2G ist es nur noch ein kleiner Schritt, Pilotprojekte laufen bereits. In Deutschland ist der koreanische Hersteller Teil des V2H-Projekts CRADLE Centre for Robotic-Augmented Design in Living Experiences (CRADLE) in Berlin, bei dem modifizierte Ioniq 5 eingesetzt werden, die als Strompuffer für ein Haus dienen. Die niederländische Stadt Utrecht will zunächst 25 Ioniq 5 in das Stromnetz einbinden. Später soll die V2G-Flotte auf 150 Fahrzeuge anwachsen. Schon vor einiger Zeit haben die Koreaner bekannt gegeben, ein Serienfahrzeug ab Werk mit V2G auszustatten. Das wird aller Voraussicht nach der Ioniq 7 sein. Da die meisten Kia-BEVs auf der gleichen Architektur basieren, ist ein Techniktransfer auf den Ioniq 5 und den Ioniq 6 ziemlich wahrscheinlich. In Korea will der dortige Energieversorger ab 2024 alle Hyundai/Kia Elektroautos in das Stromnetz einbinden und die Kund:innen entlohnen.

    • Mercedes

      Das E-Flaggschiff EQS beherrscht das bidirektionale Laden. Allerdings aktuell nur in Japan, da der dort vorherrschende CHAdeMO-Stecker diese Funktionalität schon eingebaut hat. Das ist beim hiesigen CCS-System noch nicht der Fall, aber bis spätestens Mitte der Dekade soll dieses Problem gelöst sein. Vermutlich wird die Umsetzung früher gelingen, da der Gesetzgeber im April 2022 die Norm ISO 15118-20 verabschiedet hat. Da der kleinere Bruder EQE und das EQS-SUV die identische Technik nutzen, dürfte es bei diesen Modellen genauso sein.

    • Mitsubishi

      Mitsubishi hat bereits vor einigen Jahren begonnen, V2G in seine Fahrzeuge zu implementieren. Deswegen sind der Outlander Plug-in-Hybrid und der Mitsubishi Eclipse Cross mit diesem System ausgestattet. Da der japanische Autobauer zur Renault-Nissan-Allianz gehört, wird dieses Wissen auch in den Technik-Pool der anderen Marken einfließen.

    • Nissan

      Nissan ist einer der Vorreiter, wenn es um das bidirektionale Laden geht. Der japanische Autobauer ist weltweit führend und mit mehr als 500 Fahrzeugen in V2X-Projekte involviert. Das ist die fast buchstabengetreue Umsetzung der Strategie „Ambition 2030“, in deren Zentrum es nicht nur um die Elektrifizierung der Fahrzeugflotte, sondern auch um die Ladeinfrastruktur und das Lademanagement geht. „Mit Ambition 2030 werden wir eine neue Ära der Elektrifizierung einleiten, Technologien zur Verringerung der CO2-Emissionen weiterentwickeln und neue Geschäftsmöglichkeiten erschließen“, macht Nissan-CEO Makoto Uchida klar. Dazu gehören auch V2X-Anwendungen.

      Bereits im Jahr 2018 hat der japanische Automobilhersteller gemeinsam mit The Mobility House ein Projekt in Hagen initiiert, das das V2G-Potenzial eines Nissan Leaf demonstrierte, indem das Elektroautomobil gemäß den Richtlinien der Übertragungsnetzbetreiber für die Primärregelleistung (PRL) zugelassen wurde. Das Resultat: Der Nissan Leaf „verdiente“ dabei gut 20 Euro pro Woche. Im Sommer 2021 brachte es ein Nissan Leaf auf Rhode Island auf rund 4.200 US-Dollar mithilfe der V2G-Anwendung. Außer dem Leaf verfügt auch der technisch eng verwandte Kastenwagen e-NV200 über V2G-Fähigkeit.

      In Großbritannien hat sich Nissan in Sachen V2G u. a. mit dem Energiekonzern Octopus zusammengetan. In einem Pilotprojekt engagieren sich 135 Leaf-Besitzer:innen und nehmen das bidirektionale Laden bei Alltagsbedingungen unter die Lupe. Zum Beispiel laden sie ihren Nissan Leaf nachts, um dann bei Bedarf das Stromnetz zu entlasten. Das soll in der Regel zwischen 16 und 19 Uhr geschehen, wenn der Energiebedarf am größten ist. Das Pilotprojekt zeigt nicht nur stabilisierende Auswirkungen einer V2G-Flotte in einem intelligenten Stromnetz. Ein weiteres Resultat ist das Senken der Mindestkapazität, die für die Teilnahme von E-Fahrzeugen am britischen Stromnetz-Ausgleichsmechanismus (Balancing Mechanism, BM / National Grid) erforderlich ist. Dieser ist eine ständig offene Online-Auktion, bei der täglich Tausende von Aufträgen erteilt werden, um Energieangebot und -nachfrage auszugleichen.

    • VW / Porsche / Audi / Skoda / Seat

      Alle VW ID.-Modelle mit der 77-kWh-Batterie sind laut des Konzerns „BiDi ready“. Das trifft sowohl auf neu produzierte als auch bereits ausgelieferte Fahrzeuge zu. Letztere werden per Over-the-Air-Update befähigt. Das erfolgt mit der Software-Version 3.1.0, die ab September 2022 ausgerollt wurde. Zudem wird der Fokus zunächst Vehicle-to-Home (V2H) sein. „Für die Einspeisung in das Netz (V2G) fehlt noch die entsprechende Regulatorik – es ist aber natürlich das mittelfristige Ziel“, stellt ein Konzernsprecher fest. Um das bidirektionale Laden zu ermöglichen, ist eine spezielle „DC Wallbox“ nötig. „Hier arbeiten wir gerade mit unseren internen und externen Partnern daran, diese Hardware möglichst schnell vielen Kunden zugänglich zu machen“, heißt es aus Wolfsburg. Allerdings ist so eine DC-Wallbox ungleich teurer als die gängigen Wechselstrom-Exemplare, die viele Kund:innen bereits installiert haben.

      Porsche hat mit dem Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW und dem Beratungsunternehmen "Intelligent Energy System Services" (IE2S) einen Pilotversuch gestartet, bei dem fünf Serien-Taycan sowohl in häuslicher Umgebung als auch unter Laborbedingungen über den Porsche Home Energy Manager (HEM) ans Stromnetz angeschlossen wurden. 

      Da Audi bei seinen Modellen Porsches J1-Plattform oder VWs Modularen E-Antriebs-Baukasten (MEB) verwendet, gilt für die Ingolstädter das Gleiche. Genauso wie für die Konzerntöchter Skoda und Seat, deren batterieelektrische Modelle ausschließlich auf der MEB-Architektur basieren. VW nimmt viel Geld in die Hand, um die MEB-Plattform zukunftsfähig zu machen. Dazu gehört V2G. Diese Funktionalität wird auch in den zukünftigen Konzern-Architekturen Premium Platform Electric (PPE) und der Scalable Systems Platform (SSP) integriert, an der auch Porsche beteiligt ist.

    • Renault

      Der französische Hersteller forscht schon seit einigen Jahren an intelligenten Ladelösungen und V2G – auch in Zusammenarbeit mit The Mobility House. Nachdem im niederländischen Utrecht bereits ein Versuch mit zwei Renault Zoe gelaufen ist, hat Renault auf der portugiesischen Insel Porto Santo 22 uni- und bidirektionale Zoes zum Teil eines intelligenten Mikrokosmos gemacht. Zudem ist der Megane E-Tech technisch für V2G vorbereitet. Bei den zukünftigen Modellen, die auf der neuen CMB-EV-Plattform basieren, ist V2G Teil des Technikpakets 

    • Volvo / Polestar

      Auf Nachfrage nach den V2G-Plänen gibt sich Volvo schmallippig: „Dazu können wir Ihnen aktuell keine Auskunft geben“, heißt es aus der Konzernzentrale in Schweden. Anders bei Polestar: Die Schweden sind Teil eines Forschungsprojekts, das von der schwedischen Energieverwaltung unterstützt wird. Die weiteren Partner der knapp dreijährigen Studie sind die Technische Universität Chalmers, der Energieversorger Göteborg Energi, die Ladespezialisten von CTEK und der Energielösungsanbieter Ferroamp. Polestar-Technikchef Hans Pehrson knüpft große Erwartungen an die neue Technik: „V2X wird die Stromnetze auf der ganzen Welt revolutionieren, in denen Tausende von Elektrofahrzeugen, die alle an das Netz angeschlossen sind, als wichtiger Teil eines vollständig erneuerbaren Energiesystems fungieren.“ Bei den E-SUV-Geschwistern Volvo EX90 und Polestar 3, die beide auf der neuen Scalable Platform Architecture (SPA2) basieren, ist V2G Teil des Technologiepakets.

    • Stellantis

      Im Multimarkenkonzern Stellantis wird schon seit einiger Zeit an verschiedenen Fronten die V2G-Funktionalität getestet. Der Peugeot iOn ab Baujahr 2018 und der Citroën C-Zero ab Baujahr 2017 sind bereits V2G-fähig. Aber auch bei den anderen Marken geht es voran. Das DrossOne Projekt im Werk Mirafiori ermöglicht seit 2021 gemeinsam mit Free2move und eSolutions mit einer Flotte des Fiat 500 E das bidirektionale Laden.

    • Toyota

      Beim japanischen Automobilhersteller steht V2G definitiv auf der Agenda. Toyotas stationäres O-Uchi Kyuden System basiert auf der gleichen Batterietechnik, die auch in den elektrifizierten Modellen vorhanden ist, und ermöglicht bidirektionale Zu-Haus-Funktionen – auch im Zusammenspiel mit der Photovoltaikanlage. Laut Toyota beträgt die Kapazität 8,7 kWh und die Nennleistung 5,5 kWh. Der nächste Schritt ist eine ähnliche Verwendung der tatsächlichen Automobilbatterien, zumal bei Toyota schon Konzepte vorliegen, die elektrische Fahrzeuge in das Stromnetz einbinden. Der Toyota bZ4X ist laut Hersteller für das bidirektionale Laden vorbereitet und unterstützt sowohl Vehicle-to-Load als auch Vehicle-to-Grid. Die Japaner haben bereits Erfahrung: Schon 2018 startete Toyota Tsusho (der Handelszweig des Toyota-Konzerns) und Chubu Electric Power Japans erstes V2G-Projekt in Tokio, bei dem man Nuvves V2G-Plattform genutzt hat. Mittlerweile haben die Projektpartner die Genehmigung des japanischen Übertragungsnetzbetreibers (TSO) erhalten, um diese Technologie für die Stabilisierung des Netzes zu nutzen.

    • Tesla

      Noch im Jahr 2020 spielte Tesla-Chef Elon Musk den baldigen V2G-Einsatz in den Fahrzeugen seiner Firma mit den Worten „Vehicle-to-Grid klingt gut, hat aber einen viel geringeren Nutzen als man denkt“ herunter. Die Aussage ergibt aus strategischer und wirtschaftlicher Sicht Sinn. Denn der US-amerikanische Autobauer hat mit „Powerwall“ eine eigene stationäre Speicherlösung im Angebot und will durch das Bestücken dieser Anlagen mit den hauseigenen Batterien die Fabriken auslasten und zusätzliches Geld verdienen. Dazu passt Musks Statement, dass es sich beim Tesla Masterplan 3 um die Skalierung drehen wird.

      In Baden-Württemberg läuft unter dem Namen „Projekt PV-Shift“ bereits ein Feldversuch zur Netzstabilisierung von Photovoltaikanlagen mit Tesla Powerwalls und der EnBW-Tochter Transnet BW. „Unser Ziel ist es, die Abkehr von fossilen Brennstoffen möglichst schnell und mit vertretbaren Kosten für den Stromnetzbetrieb zu unterstützen, indem wir dezentrale Flexibilitäten intelligent ins Netz einbinden“, erläutert Dr. Rainer Pflaum, CFO von Transnet BW. Bei dem Projekt werden die Ladezyklen der Powerwalls genau untersucht, um festzustellen, inwieweit sie zur Netzstabilisierung genutzt werden können.

      Auch wenn sich Elon Musk aus ur-wirtschaftlichen Gründen gegen V2G bei den Tesla-Modellen sträubt, scheinen sich die Techniker:innen des amerikanischen Autobauers mit der Technologie zu beschäftigen. Bei einem Teardown eines Model 3 sind Ingenieur:innen auf ein bidirektionales Ladegerät gestoßen, das bis auf ein paar fehlende Dioden V2G-fähig ist.

      Allerdings spielt auch der Preis eine Rolle. Ganz umsonst ist das bidirektionale Laden nicht – schließlich muss dafür sowohl die Soft- als auch die Hardware installiert werden. Am Ende bleibt durch die Verdienstmöglichkeiten mittels V2G jedoch immer noch ein sattes Plus auf dem Konto, wobei natürlich die Bilanz dabei je nach Einsatzort und den Gegebenheiten des Stromnetzes variiert.

      Die V2G-Gemeinde ist also bereit und auch Automobilbauer, erste Wallboxhersteller und Netzbetreiber forcieren das bidirektionale Laden – schon aus reinem Eigennutz. Denn nur mit den rollenden steuerbaren Energiespeichern wird das Stromnetz so intelligent und stabil, dass es den Energiehunger der vielen Elektroautos auch zuverlässig stillt, ohne dass in den deutschen Wohnzimmern das Licht ausgeht.

    V2G – die Umsetzung

    Nun liegt es am Gesetzgeber, die entsprechenden Rahmenbedingungen zu schaffen, damit V2G auch Realität wird. Ohne eine klar definierte Regulatorik bleiben alle Beteiligte im Ungewissen. Aber wie klar sind die Vorgaben in Deutschland und wie sieht es in anderen Ländern aus? Wie ordnet der Gesetzgeber die Batterien der Elektrofahrzeuge im Smart Grid im Erneuerbare-Energien-Gesetz 2023 (EEG) und dem Energie-Umlagen-Gesetz (EnUG) ein? Ein Überblick über die Verordnungen relevanter Länder und die technischen Voraussetzungen gibt u. a. Antwort auf die Frage, ob es sinnvoller ist, die für das bidirektionale Laden notwendige Technik im Auto oder in der Wallbox zu belassen.

    Was muss die Wallbox können?

    Wenn es beim bidirektionalen Laden um Wallboxen geht, tobt aktuell eine Diskussion, die an die Zeiten von Betamax-Videokassetten und VHS erinnert. Die Frage, an der sich die Geister scheiden, lautet, ob die Rückspeisung der Energie vom BEV in das Stromnetz per AC (also mit dem bidirektionalen Ladegerät im Auto) oder per DC (mit der erforderlichen Technik in der Wallbox) erfolgt. Wiegt man die Konzepte gegeneinander auf, ergeben sich für den Einstieg Vorteile für die Gleichstrom-Wallbox-Variante, zu der auch die meisten Automobilhersteller tendieren.

    Zwar kostet bei der Gleichstrom-Variante des Rückladens die Wallbox mehr, bietet jedoch einige Vorzüge. Die länderspezifischen Netzanforderungen der Rückspeisung werden durch den Hersteller der Wallbox geregelt, was einfacher umsetzbar ist als bei Automobilen. Außerdem ist die Leistungselektronik durch den Einsatz bei Photovoltaikanlagen bereits bekannt und dementsprechend ausgereift.

    Beim AC-bidirektionalen Laden trägt das Auto die nötige Technik mitsamt den Folgen: Das Gewicht des Wagens geht nach oben, zudem erhöht sich die Komplexität des Fahrzeugs und damit die Produktionskosten. Da der Automobilhersteller in der Pflicht ist, auf die möglicherweise sehr unterschiedlichen regionalen Netzanschluss-Richtlinien der Strombetreiber beziehungsweise Länder zu reagieren, erhöhen sich die Kosten für das Fahrzeug. Die Wallbox ist allerdings günstiger als bei der DC-Variante, muss aber auch speziell mit dem Fahrzeug kommunizieren, sodass nicht jede Wallbox in Frage kommt. Mit einer auf EU-Ebene geplanten Vereinheitlichung der Netzrichtlinien kann auch AC Sinn ergeben, da ein Hersteller viel bessere Einkaufskonditionen und Preise vor Kund:innen realisieren kann als diese im Elektroinstallationshandwerk üblich sind.  

    Ein bereits lange diskutiertes Problem ist mittlerweile gelöst: Der CCS-Stecker beziehungsweise das dahinterliegende Kommunikationsprotokoll ist – wie die japanische CHAdeMO-Variante schon seit 2011 – nun seit April 2022 für das bidirektionale Laden ausgelegt. Der neue Standard kann bei einigen Fahrzeugen per Over-The-Air-Update aufgespielt werden. Es wird jedoch noch einige Zeit dauern, bis alle Komponenten reibungslos miteinander kommunizieren und funktionieren.

    V2G-Status-Quo – welches Land ist wie weit?

    Die Technik ist die eine Sache, die regulatorischen Rahmenbedingungen eine andere. Deutschland holt auf diesem Feld auf, während Großbritannien hier schon weiter ist. Auch die Niederlande sind beim bidirektionalen Laden sehr aktiv.

    Deutschland

    In Deutschland geht es voran: Im Koalitionsvertrag mit dem Titel „Mehr Fortschritt wagen“ von 2021 stand bereits: „Wir werden bidirektionales Laden ermöglichen …“. Im veröffentlichten Masterplan Ladeinfrastruktur II vom Oktober 2022 setzt sich die Regierung Q2 2023 als neues Ziel: „Die Flexibilitäten von Elektromobilen und die damit verbundenen energiewirtschaftlichen Möglichkeiten können und sollen – insbesondere in Form des bidirektionalen Ladens – für das Stromsystem nutzbar gemacht werden“, heißt es in Maßnahme 47.

     

    Die wesentlich notwendigen gesetzlichen Anpassungen sind:

    • Doppelbelastung des zwischengespeicherten Stroms bei mobilen Fahrzeugbatterien entsprechend stationären Speichern auflösen. Dies kann durch eine vereinheitlichte Definition von mobilen Energiespeichern realisiert werden.
    • Praxistaugliche Vorgaben für Messung und Steuerung sichern. Etablierung einer kosten- und prozesseffizienten Erfassung und Abgrenzung von bidirektionalem Ladestrom (zum Beispiel günstigere Smart Meter Gateway (SMGW), fahrzeuginterne Messung etc.).
    • Marktgestützte Beschaffung von Flexibilität für das Stromnetz und Vermarktung im Strommarkt ermöglichen. Etablieren variabler Energie- und Netztarife: Dabei ist durch marktwirtschaftliche Netztarifmechanismen darauf zu achten, dass nur ein notwendiger Netzausbau stattfindet und das Netz nicht durch Energiemarktoptimierungen be-, sondern entlastet wird.
    • Einheitliche Netzanschlussbedingungen für die Ladeinfrastruktur sowie einheitliche Begriffsdefinition (zum Beispiel eines „Letztverbrauchers“) über alle relevanten Gesetze (EnWG, EEG, KWKG etc.) hinweg.

    Alle gesetzlichen Anforderungen, um bidirektionales Laden zu ermöglichen, sind bereits seit April 2022 paragrafenscharf im Rahmen der Begleitforschung für das BMWK erarbeitet worden. Zudem sind die nötigen regulatorischen Anpassungen für V2G als „No-regret“-Maßnahmen in der RED II Novelle bezeichnet. Auch in der Alternative Fuels Infrastructure and Repealing Directive (AFIR) ist bidirektionales Laden bereits vorgesehen.

     

     
    Niederlande

    Die Niederlande haben sich mit rund 90.000 Ladepunkten zum „Elektromobilitätsmekka“ Europas gemausert. In Arnheim und vor allem Utrecht laufen bereits etliche Projekte, die das bidirektionale Laden untersuchen. Unter anderem startet Hyundai mit dem Ioniq 5 einen V2G-Versuch in Utrecht. Seit 2019 läuft in der Amsterdamer Johan Cruijff ArenA (JCA) unter Mitwirkung von The Mobility House ein Projekt, bei dem an den vorhandenen 3-Megawatt-Batteriespeichern, bestehend aus 148 Nissan Leaf-Batterien, und der 1-Megawatt-Photovoltaikanlage auf dem Dach der Arena mittels innovativem Lade- und Energiemanagement ein bidirektionales Fahrzeug verbunden ist. Die intelligente Softwaresteuerung von The Mobility House ermöglicht es, dass Elektroautos der Stadionbesucher:innen – nach Einwilligung durch den Eigentümer – nicht nur Strom über die Ladestation beziehen, sondern diesen im Verlauf des Aufenthalts intelligent gesteuert auch wieder an das Stadion abgeben können.

     

     
    Großbritannien

    Großbritannien ist von allen genannten Ländern bei der Regulatorik am weitesten und treibt das bidirektionale Laden konsequent voran. Unter dem Titel „Delivering a smart and secure electricity system“ (Errichtung eines intelligenten und sicheren Stromnetzes) legt das Ministerium für Wirtschaft, Energie und Industriestrategie die Rahmenbedingungen für V2G fest. Den Worten sind auf der Insel bereits Taten gefolgt. Das Ministerium fördert 20 V2G-Projekte mit 30 Millionen britischen Pfund und so sind rund 600 Automobile im Feldversuch involviert. Aktuell werden die Ergebnisse ausgewertet und die regulatorischen Anpassungen durch OFGEM (Office of Gas and Electricity Markets) vorbereitet.

     

     
    Japan

    Im Land der aufgehenden Sonne ist das V2G-Thema geboren worden. Mit der Reaktorkatastrophe von Fukushima im Jahr 2011 wurde der japanische Ladestandard CHAdeMO um die Bidirektionalität ergänzt. Ziel war, alle Elektroautos im Notfall als Notstromversorgung einzusetzen. Eine weiterführende Integration in den Energiemarkt ist aktuell nicht vorgesehen.

     

     
    USA

    In den USA geht es bei Vehicle-to-Grid voran. Autos wie der Ford F150 Lightning sind Vorboten der Tatsache, dass auch in dem großen Land jenseits des Atlantiks ein intelligentes Stromnetz aufgebaut wird und werden muss. Das amerikanische Energieministerium hat mit einigen Schlüsselunternehmen ein Memorandum of Understanding unterzeichnet, um Vehicle-to-Everything umzusetzen, in dem es heißt: „Bidirektionale Plug-in-Elektrofahrzeuge („PEVs") haben das Potenzial, die Energiesicherheit des Landes, wirtschaftliche Vitalität und Lebensqualität zu sichern.“ Eine weitere Maxime, die in dieser Vereinbarung explizit benannt ist, ist die Kunden- beziehungsweise Bedienungsfreundlichkeit. Die ist notwendig, um V2X, also auch V2G, in den USA massentauglich zu machen.  

    Bereits 2013 hat das US-amerikanische Verteidigungsministerium in Südkalifornien einen V2G-Feldversuch mit Elektro-Limousinen ins Leben gerufen. Heutzutage spielen elektrische Schulbusse die Hauptrolle in den V2G-Projekten. Die Voraussetzungen der gelb-orangen Personentransporter sind wie geschaffen für das bidirektionale Laden. Ein durchschnittlicher Bus hat eine Batteriekapazität von 220 kWh und ist etwa sechs Stunden täglich und 200 Tage im Jahr im Einsatz. Den Rest der Zeit stehen die mächtigen Batterien zur Verfügung, um mit ihrer Energie das Stromnetz zu stabilisieren. In Beverly (US-Bundesstaat Massachusetts) haben diese Schulbusse 2021 rund 50 Stunden lang insgesamt drei mWh an Strom in das Netz zurückgespeist. Genug, um 100 Einfamilienhäuser einen Tag lang mit Energie zu versorgen.

    In südkalifornischen Cajon Valley nahe San Diego ist im Sommer 2022 ein ähnliches Projekt gestartet, bei dem die elektrischen Schulbusse während des Schuljahres 2022/23 als V2G-Elemente in ein Stromnetz integriert werden. Um die Akkus und das Ladeverhalten zu analysieren, werden die Fahrzeuge mit der entsprechenden Telematik ausgestattet. Der federführende Energiebetreiber Utility San Diego Gas and Electric (SDG&E) geht davon aus, dass die V2G-Teilnehmer zwei US-Dollar per kWh erhalten.

    Auch The Mobility House und New York City School Bus Umbrella Services (NYCSBUS) erproben V2G in einem Projekt in New York City. Grundsätzlich geht es beiden Partnern darum, die Ladevorgänge rein elektrischer Schulbusse an die Umläufe sowie die Strompreise anzupassen, um die Ladekosten so gering wie möglich zu halten. Ebenso gilt es, die Investitionskosten einer Netzanschlusserweiterung zu vermeiden bzw. so gering wie möglich zu halten.

    Vehicle-To-Grid als Game Changer 

    Das Fazit: Mit dem bidirektionalen Laden steht eine Zukunftstechnologie in den Startlöchern, die einen riesigen Nutzen für das Klima hat. Denn nur mit Elektroautos als rollende Stromspeicher wird das intelligente und stabile Stromnetz Realität. Strom laden, wenn er im Überfluss vorhanden ist und dann bereitstellen, sobald er benötigt wird, entlastet die Stromproduktion immens. Dadurch müssen keine neuen Gas- oder gar Kohlekraftwerke gebaut werden und man kommt der Vision einer emissionsfreien Zukunft näher.