Letzte Aktualisierung: 22.10.2020

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Bidirektionales Laden von Elektromobilen

  • Das bidirektionale Laden („bidirectional power transfer“ (BPT)) beschreibt ein Konzept zur Rückspeisung von Strom aus den Batterien von Elektrofahrzeugen. Die bedarfsgerechte Ein- und Ausspeisung von Strom aus der Batterie ermöglicht die intelligente Einbindung von Elektrofahrzeugen in die Energiewirtschaft (Sektorkopplung).
  • Man unterscheidet dabei das bidirektionale Laden mit Rückspeisung in ein lokales Gebäude oder lokales Netz hinter dem Netzanschlusspunkt („Vehicle to Home“) vom bidirektionale Laden mit Rückspeisung des Stroms aus der Batterie in das öffentliche Stromnetz.
  • Mit Hilfe des bidirektionalen Ladens können unter anderem der lokale Verbrauch optimiert, das Laden im Verteilnetz netzdienlicher, Strom vermarktet sowie die Erbringung weiterer Systemdienstleistungen (beispielsweise Regelenergie) unterstützt werden.
  • Mit Hilfe einer flächendeckenden Implementierung von Smart Meter Gateway (SMGW) und des Kommunikationsstandards ISO 15118-20 ist das bidirektionale Laden sowohl AC- als auch DC-seitig möglich. Auch die Verfügbarkeit der Kommunikationsstandards EEBUS unterstützt das bidirektionale Laden.

Anwendungsfälle

Optimierung lokaler Verbrauch/ Eigenverbrauchsoptimierung

Mit Hilfe des bidirektionalen Ladens kann Strom aus der Fahrzeugbatterie für den direkten Verbrauch vor Ort hinter dem Netzanschlusspunkt in der jeweiligen Liegenschaft bereitgestellt werden.

Netzdienliches Laden/Netzdienstleistungen (Verteilnetz)

Unter dem netzdienlichen Laden versteht man die Einbeziehung des bidirektionalen Ladens in das Lastmonitoring des Netzbetreibers, der dann das Ladeverhalten der Fahrzeugbatterie zu diesem Zweck beeinflusst, um den Netzbezug der dort vorhandenen Verbrauchseinrichtungen zeitlich begrenzt abzusenken/ zu vermeiden. Dies erfolgt z.B. durch Zeit-/ Lastfenster, Ad-hoc-Steuerungssignale und finanzielle Anreize.

Vermarktung von Strom

Das bidirektionale Laden ermöglicht die Bereitstellung und Einspeisung von Strom in das Verteilnetz auf Basis eines Vertrags mit einem Lieferanten/Händler. Die Bereitstellung/Einspeisung erfolgt nach den Vorgaben/Steuersignal des Lieferanten/Händlers und in Abstimmung mit dem lokalen Netzbetreiber.

Systemdienstleistungen

Auf Basis eines Vertrags mit dem Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) kann durch das bidirektionale Laden Strom bereitgestellt und eingespeist werden. Die Bereitstellung/ Einspeisung erfolgt nach den Vorgaben/Steuersignal des ÜNB und in Abstimmung mit dem lokalen Netzbetreiber.

Technik

Das bidirektionale Laden von Elektroautos bzw. Elektromobilen ähnelt den technischen Anforderungen an den Betrieb einer Photovoltaik-Anlage. Für bidirektionales Laden mit Elektroautos müssen jedoch weitere technische Anforderungen erfüllt werden.

Gleich- und Wechselspannung

Zum Laden eines Elektroautos werden zu Hause oder am Arbeitsplatz – also dort wo das bidirektionale Laden aufgrund der Standzeit Sinn ergibt - überwiegend AC-Ladestationen mit Leistungen bis zu 22 kW eingesetzt. DC-Ladestationen sind in diesem Leistungsbereich (Stand 2020) nur bei einzelnen Anbietern verfügbar.

Auch auf der Fahrzeugseite kann der Strom von der Gleich- in die Wechselspannung an zwei verschiedenen Punkten umgewandelt werden. Dies kann entweder im Fahrzeug oder in der Ladestation erfolgen. Damit sind für das bidirektionale Laden Änderungen der Ladetechnologie an der Fahrzeugseite oder an der Ladeeinrichtung nötig, die entsprechend mit Zusatzkosten für die Ladeinfrastruktur oder die Fahrzeugseite verbunden sind.

Kommunikationsstandards

Die in der deutschen Automobilindustrie genutzten Normen der Kommunikationsprotokolle sind zum Stand 2020 noch nicht auf bidirektionales Laden ausgelegt. Nur der in der Entwicklung befindliche Kommunikationsstandard ISO 15118-20, der von europäischen und amerikanischen Fahrzeugherstellern zusammen mit dem Combined Charging System (CCS) verwendet werden soll, ermöglicht das bidirektionale Laden sowohl über AC als auch DC.

Elektrofahrzeuge, die den CHAdeMO-Standard (DC) verwenden, unterstützen bereits seit mehreren Jahren bidirektionales Laden. Auch auf Basis des chinesischen GBT-Standards existieren bereits erste rückspeisefähige Fahrzeugmodelle (AC und DC).

Auch die Verfügbarkeit der Kommunikationsstandards EEBUS wird die Nutzung unterstützen. EEBUS ist eine Kommunikationsschnittstelle zur Unterstützung der Interoperabilität und des Datenaustausches zwischen den Komponenten eines Energiemanagementsystems (z.B. PV, Speicher und Elektromobilität).

Zudem müssen auf Seite der Energietechnik und deren nationalstaatlichen Regeln Anpassungen erfolgen: Dies betrifft zum einen das intelligente Messsystem (iMS) mit dem zertifizierten Smart Meter Gateway (SMGW). SMGW müssen zwingend für die Steuerung ausgelegt sein.

Zum anderen muss die sichere Kommunikation und Steuerung des Ladens und Entladens von Elektroautos durch Netz- und Energieversorger sowie neue Marktteilnehmer, wie Aggregatoren, definiert werden. Die (vorgesehene) Steuerbox und vom BSI definierte Protokolle (Schutzprofile) erscheinen Branchenverbänden dahingehend noch nicht ausreichend.

News-Überblick

Betreiber, die bisher nur ihre Solaranlage, nicht jedoch ihren Stromspeicher im Marktstammdatenregister registriert haben, müssen die Meldung des Stromspeichers bis zum 31.01.2021 nachholen. (Foto: energie-experten.org)
| Photovoltaik
[...] 2014/2017. Von der Meldepflicht ausgenommen sind demnach Betreiber von mobilen Speichern, z. B. in E-Mobilen, Pedelec und Wohnmobilen, sofern keine bidirektionale Einspeisung in das öffentliche Stromnetz möglich ist, sowie Inselanlagen ohne Netzanschluss. Ebenso Speicher, die vor dem 01. August 2014 [...]
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Mit dem bidirektionalen Vehicle to Grid-Ladegerät von Wallbox kann das Elektroauto mit z.B. eigenem Photovoltaik-Strom beladen werden und dieser später, je nach Bedarf, wieder aus der Fahrzeugbatterie ins Hausnetz bzw. Stromspeicher zurück eingespeist werden. (Foto: Wallbox Chargers, S.L.)
| Photovoltaik
[...] Wallbox hat auf der e-move360 in München den ersten Prototypen seines neuesten Home DC-Ladegerätes für E-Fahrzeuge vorgestellt. Das Vehicle to Grid DC-Ladegerät ist mit künstlicher Intelligenz ausgestattet und kann Strom aus hauseigenen Energiequellen, z.B. Photovoltaik, einspeisen und an E-Batterie oder Haus weitergeben. [...]
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Mit der Multi Flow Technology sind verschiedene DC- und AC-Energieflüsse parallel möglich. So kann zB der aktuelle Stromverbrauch gleichzeitig vom PV-Generator und der Batterie gedeckt werden. (Fronius International GmbH)
| Erneuerbare Energien
[...] der Batterie ist flexibel wählbar und kann in 1,2 kWh Schritten auf bis zu 9,6 kWh erweitert werden. Der Fronius Smart Meter ist ein bidirektionaler Zähler, er misst die Energie, die vom Netz ins Haus fließt und jene, die ins Netz fließt. Er erfasst die Lastkurven des Haushalts und [...]
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