Vehicle-to-X – Vehicle to Load, Vehicle to Home, Vehicle to GridVehicle-to-X – Vehicle to Load, Vehicle to Home, Vehicle to Grid

München, 27. Mai 2022

Selten hatte die Welt die Dringlichkeit der Energiewende so klar vor Augen wie heute – und zwar in Bezug auf den Klimaschutz ebenso wie mit Blick auf die Versorgungssicherheit. Immerhin fast die Hälfte des Stroms in Deutschland stammt mittlerweile aus erneuerbaren Quellen. Im Jahr 2030 sollen es 80 Prozent sein, haben die Regierungsparteien im Koalitionsvertrag festgelegt. Auch in der Mobilität zeichnet sich nach einem zähen Anfang nun eine Wende ab: Jeder vierte 2021 verkaufte Neuwagen fährt – zumindest teilweise – mit Strom. Mehr als eine Million Elektroautos sind mittlerweile in Deutschland unterwegs, mindestens 15 Millionen vollelektrische Fahrzeuge sollen es laut dem rot-grün-gelben Koalitionsvertrag bis 2030 werden. Doch können die schwankenden Energiequellen Wind und Sonne uns wirklich sicher mit Strom versorgen – zumal der Verbrauch u. a. durch die Elektromobilität noch wächst?

Intelligent Laden, V1G und Vehicle to Load – Was heute schon möglich ist

Vehicle to LoadVehicle to Load

In vielen Fällen wird das Laden bereits heute schon intelligent gesteuert. Insbesondere wenn mehrere Fahrzeuge geladen werden müssen und man eine kostspielige Netzanschlusserweiterung bzw. teure Leistungsspitzen vermeiden möchte. ChargePilot von The Mobility House erledigt diese Aufgabe zum Beispiel herstellerübergreifend und auf Basis von offenen Schnittstellen. So können im Schnitt pro Ladepunkt/Jahr ca. 250 Euro eingespart werden. Diese Steuerung erfolgt jedoch intern bzw. hinter dem Zähler und berücksichtigt nur die lokalen Gegebenheiten.

Netzdienliche Ladelösungen, auch häufig als V1G bezeichnet, haben hingegen eine 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, statt sie abzuregeln, wie es heute oft bei Windstrom geschieht, und ein Netzausbau vermieden werden. 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, braucht es allerdings variable Strom und Netztarife sowie eine entsprechend kostengünstige Messung und Steuerung.

Ein Sonderfall ist Vehicle to Load, kurz V2L. 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.

Vehicle to Home – Was bald möglich sein wird

Bei Vehicle to Home, kurz V2H, wird das Elektroauto zum Batteriespeicher für zuhause. Über eine spezielle Wallbox wird das Elektroauto dabei hinter dem Zähler an das heimische Stromnetz bzw. den Wechselrichter der Photovoltaikanlage angeschlossen. So kann eigens erzeugter Strom in der Fahrzeugbatterie zwischengespeichert werden 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 Platz im Hausanschlussraum. V2H ist heute bereits in Pilotprojekten (z. B. bei E3/DC) möglich und wird in naher Zukunft auch in der Breite realisierbar sein, wenn Fahrzeug, Ladestation und PV-Anlage die technischen Anforderungen erfüllen. Dies wird anfänglich nur für Neuanlagen möglich sein, da die Systeme aufeinander abgestimmt sein müssen.

Vehicle to HomeVehicle to Home

Vehicle to Grid – Wo es hingehen soll

Vehicle to GridVehicle to Grid

Ein genauerer Blick zeigt, dass Speicher die Lösung für das Problem der Volatilität erneuerbarer Energien sind. Diese Speicher sind in Elektroautos bereits vorhanden und müssen nur eingesteckt werden. Zum einen können die Elektrofahrzeuge mit langen Standzeiten den Ökostrom optimal nutzen, da das Laden in den meisten Fällen gut in sonnen- oder windstarke Zeiten verschoben werden kann. Zum anderen können sie die erneuerbare Energie auch speichern und bei Bedarf – z. B. während des Spitzenverbrauchs am Morgen oder Abend – wieder ins Netz zurückspeisen. Weil die Energie dabei in beide Richtungen fließen kann, nennt man die Technik auch bidirektionales Laden. Ein weiterer gängiger Begriff ist Vehicle to Grid, kurz V2G – also „aus dem Fahrzeug ins Netz“.

Das volle Potenzial der E-Mobilität für die Energiewende und Netzstabilität lässt sich erst mit dem V2G-Laden erschließen. Dezentrale, vernetzte Elektrofahrzeuge könnten so einen Schwarmspeicher bilden und einen flexiblen Ausgleich zu den unsteten Energiequellen Wind und Sonne schaffen. So könnten sie langfristig auch große Erdgaskraftwerke ersetzen, die bisher einen Großteil der Flexibilität gewährleisten.

Für Hersteller von Elektroautos nimmt die Relevanz von V2G immer mehr zu. Erste Fahrzeuge mit dieser Funktion sind bereits am Markt, viele sind für die nächsten Monate angekündigt. In Japan ist V2G-Laden bereits etabliert. Auch in Deutschland setzen innovative Technologieunternehmen, Energieversorger ebenso wie Autokonzerne auf die fahrenden Schwarmspeicher. Laden mit V2G soll noch in diesem Jahr mit allen Elektro-Modellen von VW möglich werden – und zwar nicht nur für die Autos des Mutterkonzerns, sondern auch für die Marken Audi, Skoda und Seat.

Welche Vorteile liefert Vehicle to Grid und wer kann davon profitieren?

1. Maximale Speicherkapazität zu minimalen Kosten

V2G hat das Potenzial, immense Leistungsreserven von Millionen von Elektroautos innerhalb von Sekunden zu mobilisieren.

Das zeigt ein vereinfachtes Rechenbeispiel: Wären alle ca. 1 Millionen 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 oder 30 Gaskraftwerken.

Darüber hinaus ist die V2G-Technologie günstig und ressourcenschonend. Anstatt mit hohen Kosten und Ressourcen zusätzliche Speicher zu produzieren, nutzt sie die Akkus, die für die Mobilität ohnehin schon vorhanden sind. Sparsamer und umweltfreundlicher können Speicher nicht sein.

2. Die Energiewende unterstützen und damit Geld verdienen

Das V2G-Laden kann auch dazu beitragen, dass Elektroautos im Vergleich zu Verbrennern finanziell günstiger sind. Denn mit ihrer Speicherkapazität lässt sich nicht nur Geld sparen, sondern durch die erbrachten Leistungen im Energiesystem auch Geld verdienen.

Elektroauto-Besitzer:innen können sich sogenannten Aggregatoren Pools anschließen, wie sie The Mobility House aktuell in Deutschland technologisch realisiert. Diese bündeln viele Elektroautos, die für sich genommen zu klein wären, um direkt am Stromhandel teilzunehmen. Der Aggregator kauft günstigen, CO2-armen Strom zu einer Zeit ein, in der die Ökostrom-Produktion hoch und die Nachfrage gering ist – zum Beispiel in einer stürmischen Nacht oder an einem sonnigen Sonntagnachmittag. Diesen Strom speichert er dezentral in den Batterien der Elektroautos. Wenn der Wind nachlässt oder die Sonne untergeht, sinkt die Ökostromerzeugung und fossile Kraftwerke müssen hochgefahren werden. Das ist der Zeitpunkt, um den gespeicherten Strom zu verkaufen. So verdrängt er Strom aus fossilen Brennstoffen und erzielt zugleich einen guten Preis auf dem Markt.

Der zweite Service, den die Batterieschwärme für die Energiewende erbringen können, ist die sogenannte Regelleistung. Sie dient als Reserve, um Schwankungen im Stromnetz auszugleichen. Netzunternehmen können die Batterien von Elektroautos so für die Feinjustierung von Angebot und Nachfrage nutzen. Ein erstes Realprojekt wurde 2018 von The Mobility House, Nissan, dem Energieunternehmen ENERVIE und dem Netzbetreiber Amprion realisiert. Es zeigte, dass ein Nissan Leaf auf diese Weise gut 20 Euro pro Woche „verdienen“ kann. Einen unerwartet leeren Akku braucht dabei niemand zu fürchten – schon 10 bis 20 Prozent der Speicherkapazität als Spielraum reichen für das V2G-Laden aus. Und da ein Pkw im Schnitt 23 Stunden pro Tag steht, bleibt viel Zeit. So kann das Elektroauto die Energiewende unterstützen, die Haushaltskasse aufbessern und zum gewünschten Zeitpunkt trotzdem voll geladen bereitstehen. Auch eine schnellere Alterung der Batterie muss nicht befürchtet werden, da darauf vom Automobilhersteller und Aggregator Rücksicht genommen wird.

Bidirektionales Laden ist aber nicht nur für Privatpersonen interessant, sondern auch für Firmen mit eigenem Fuhrpark (z. B. Logistikflotten). Das gilt besonders, wenn die Firmenfahrzeuge nachts, am Wochenende oder in der Urlaubszeit fest planbare Standzeiten haben. So profitieren nicht nur Energiekonzerne mit zentralen Großspeichern von der Energiewende, sondern viele Menschen und Unternehmen, die zusammen ein dezentrales Speichernetzwerk bilden. The Mobility House und international einige andere innovative Unternehmen haben bereits gezeigt, dass das Laden mit Vehicle to Grid in der Praxis funktioniert und damit ein erneuerbares Energiesystem kostengünstiger realisiert werden kann.