Die Nachfrage nach Elektroautos und damit nach einer guten Ladeinfrastruktur steigt. Doch so wichtig Wallboxen und Schnellladestation sind, so muss das Thema doch viel breiter gedacht werden.
Die Zahl will Elke Temme nicht in den Kopf: Sechseinhalbtausend Gigawattstunden sauberer Strom gehen der Republik pro Jahr durch Stillstand verloren. Im Schnitt. Eingebüßt, weil Windkraft-Anlagen bei Sturm gestoppt werden. Nicht etwa, um Flügel oder Generatoren vor Schaden zu bewahren – sondern weil sie sonst zu viel Elektrizität produzieren und das Netz überlasten würden. „Rund 2,7 Millionen E-Autos“, sagt die Chefin des Bereichs Laden und Energie bei Volkswagen, „könnten damit ein Jahr lang fahren.“
Gegen die Verschwendung helfen dürfte ein ambitionierter Plan. Als erster Volumenhersteller will Volkswagen seinen Kunden ein komplettes Ökosystem für das Laden ihrer E-Modelle anbieten. Unterwegs sowieso – aber eben auch zuhause. Und das bidirektional. Nicht viel für ein einzelnes Auto, aber eine gewaltige Menge für eine ganze Flotte von ID.-Fahrzeugen. Der Schwarm könnte als mobiler Multispeicher eben jene Energie nutzen, die sonst vertan wäre. Das E-Auto gleichsam als mobile Powerbank.
Laden wird smart angepasst
Und genau hier beginnt stromtechnisch die Zukunft: Während traditionelles Zapfen mit hoher Leistung das Netz zu regelmäßigen Zeiten stark belastet, werden die Stromflüsse schon beim „Smart Charging“ angepasst, beliebig unterbrochen und wieder aufgenommen. Dabei kann etwa die Auslastung ausschlaggebend sein oder der Börsenstrompreis. Schon das ist ein gewaltiger Fortschritt.
Bei „Vehicle-to-Home“ (V2H) ist das E-Auto zudem in der Lage, Energie aus seiner Batterie in das Heimnetz einzuspeisen. So kann etwa der Strom der hauseigenen PV-Anlage zwischengespeichert werden. Obendrein dient das Fahrzeug als Notstromversorgung. Schon die Kapazität eines elektrischen Kleinwagens reicht aus, um einen durchschnittlichen Zwei-Personen-Haushalt vier Tage lang autark zu versorgen. So oder so: Nur laden war gestern.
Und beim eigenen Haus muss längst nicht Schluss sein. Das komplette Netz der Region, ja des gesamten Landes, ließe sich in den Stromaustausch mit den Akku-Autos einbinden. Die Vorteile liegen auf der Hand: Bidirektionales Laden kann einen höheren Anteil erneuerbarer Energien im Stromnetz ermöglichen, Abregelung aufgrund von Engpässen verhindern – und obendrein ließen sich gewaltige Summen für den Netzausbau sparen Hinter der Idee stecken Gemeinsinn und Eigennutz gleichermaßen. Profitieren würden nämlich erstens die Umwelt, zweitens die Autohersteller, die sich mehrheitlich dem E-Auto verschrieben haben und naturgemäß auf steigenden Absatz hoffen – und drittens der Kunde, der hintennach eigenen Strom gegen Geld ins öffentliche Netz speisen kann. Im Idealfall eine Win-win-win-Situation.
Verbrauch fossiler Energie reduzieren
Sogar einen politischen Kollateralnutzen hätte das „Vehicle to Grid“ genannte System. Weil weniger Strom erzeugt oder importiert werden müsste, ließe sich nicht nur der Verbrauch fossiler Energie verringern, sondern auch der Bezug aus anderen Ländern. Insbesondere die von der Regierung angestrebte Unabhängigkeit von russischen Gas-Importe für Kraftwerke würde sich so deutlich beschleunigen.
Schließlich nehmen Stromer eine immer größere Rolle ein. Mit einem typischen Verbrauch von 2000 bis 4000 kWh pro Jahr entspricht jedes E-Auto einem mittelgroßen Haushalt in Deutschland. Tritt ein, was die Bundesregierung im Koalitionsvertrag vereinbart hat, fahren bis 2030 mindestens 15 Millionen vollelektrische Wagen auf den Straßen der Republik. Das entspricht knapp einem Drittel aller Autos. Speicherpotenzial wäre also reichlich vorhanden.
Ausreichender Zugriff auch. Die Flotte der E-Autos in Deutschland wird zu diesem Zeitpunkt nach Schätzungen rund 45.000 GWh benötigen – und damit knapp sieben Prozent des gesamten Stroms verbrauchen. Auf Basis der prognostizierten Entwicklung der Absatzzahlen und Ladepunkte gehen Experten davon aus, dass dieser Strom zu bis zu 60 Prozent an privater Infrastruktur geladen wird. Stecker rein – und los. Die Technologie steht jedenfalls zur Verfügung, heißt es bei VW. Alle ID.-Modelle mit der 77-kWh-Batterie seien entsprechend vorbereitet, bereits ausgelieferte Fahrzeuge könnten schrittweise per Over-the-Air-Update nachgerüstet werden.
Voraussetzung für das kluge Zusammenspiel von Auto und Netz ist allerdings ein Energie-Management-System, das die Anforderungen seiner Verbraucher kennt und deren Stromversorgung pfiffig staffeln kann. Wer traditionell über Nacht zapft und morgens losfährt, dem kann es schließlich egal sein, ob der meiste Strom um Mitternacht fließt, um halb drei oder vielleicht schon während der Tagesthemen – Hauptsache, früh um sieben ist der Akku voll. Der Netzbetreiber hat da ganz andere Prioritäten. Aber wenn das Ergebnis stimmt…
Mitsubishi hat Erfahrungen mit Dendo Drive House
Mitsubishi denkte das Laden ganzheitlich. Foto: Mitsubishi
Vor genau diesem Hintergrund beteiligt sich der Autobauer Mitsubishi am Forschungsprojekt „Smart2Charge“ im baden-württembergischen Wüstenrot. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klima geförderte Projekt der TH Stuttgart beleuchtet Herausforderungen und Chancen der Elektromobilität für den ländlichen Raum. Zu diesem Zweck werden mehrere bidirektionale Outlander Plug-in-Hybrid sowohl zur Steigerung des Eigenverbrauchs von selbst erzeugtem Strom genutzt wie auch zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage im Netz.
Für Mitsubishi ist das nichts gänzlich Neues. Mit dem Dendo Drive House (DDH) bietet das traditionsreiche Unternehmen bereits ein umfassendes System, mit dem sich der Outlander Plug-in in die häusliche Stromversorgung integrieren lässt. Das seit Oktober 2019 zunächst in Japan angebotene „Vehicle to Home“-System umfasst eine bidirektionale Ladestation, Solarmodule und eine stationäre Batterie. Dank des Stromflusses in beide Richtungen kommt die in der Fahrzeugbatterie gespeicherte Energie auf Wunsch ins Haus zurück. Das senkt die Kosten und schafft für Notfälle einen Puffer.
Das Ganze ist mehr als bloß ein Planspiel. „Aufgrund der aktuellen Energiediskussion gehen wir davon aus, dass die Politik ein großes Interesse an der schnellen Umsetzung hat“, glaubt Mitsubishi-Geschäftsführer Werner H. Frey. Schon heute sei klar, dass Wohnen, Energieversorgung und Mobilität nicht mehr getrennt voneinander betrachtet werden könnten. „Es muss sich ein komplexes, sich gegenseitig unterstützendes System entwickeln.“ Im Prinzip lassen sich mit derlei Systemen zwei Dinge erreichen: Strom – insbesondere regenerativ erzeugter – muss nicht mehr zwangsläufig über weite Strecken transportiert werden. Und: Die durch das Wetter bedingten Schwankungen lassen sich intelligent ausgleichen. Die Stromer werden zu Zeiten geringer Last geladen und in Zeiten höchster Spitzen angezapft. Eine kluge Software wacht zudem über eine Reihenfolge je nach gewünschter Mobilität.
Bidirektionales Laden standardisiert ermöglichen
Dafür müsse zunächst jedoch das bidirektionale Laden standardisiert möglich sein, sagt Karl Kolmsee, beim Zulieferer Webasto verantwortlich für das globale Ladelösungen-Portfolio. Ein entscheidender Schritt werde voraussichtlich 2023 mit Einführung der Norm ISO 15118 erfolgen. Ab 2027 könnten Batterien in E-Fahrzeugen dann einen wesentlichen Beitrag zur Stabilität im Niederspannungsnetz leisten. Kolmsee: „Interessant wird das Modell mit uhrzeitabhängigen Tarifen – billig laden und zu teureren Zeiten verbrauchen.“
Schließlich weist das E-Auto einen grundlegenden Unterschied zu typischen Elektrogeräten auf: Es bezieht den Strom nicht, wenn es ihn auch verbraucht, sondern deutlich früher. Dieser Zeitraum ist in vielen Anwendungsfällen flexibel wählbar, da das deutsche Durchschnittsauto – auch das elektrische – lediglich eine Stunde täglich bewegt wird. Den Rest des Tages steht es üblicherweise herum – und damit zur Verfügung für das Laden des Akkus.
Allerdings beschert das Modell nicht nur Vorteile. Normale Anschlüsse für Wechselstrom sind dieser Aufgabe nämlich nicht gewachsen. Stromtransfer und Kommunikation müssen über eine spezielle Gleichstrom-Wallbox erfolgen, die Energiefluss in beide Richtungen möglich macht. Zu Preisen halten sich die wenigen Anbieter bedeckt – deutlich teurer als das bislang übliche Kästchen in der Garage wird’s aber allemal.
Die aufwändige Technik ist notwendig, weil Strom für den gewünschten Effekt sehr schnell rein und notfalls auch wieder raus muss. Mit Gleichstrom ist die Nummer technisch weniger komplex, heißt es bei VW. Und: Durch die Trennung vom jeweiligen Wechselstromnetz eines Landes seien die Akku-Autos in dieser Puffer-Funktion sogar weltweit einsetzbar. Apropos: Schäden an der Batterie soll niemand fürchten müssen. VW verspricht: Das Auto setzt technische Grenzen, um die Gewährleistung für den Stromspeicher nicht zu gefährden. Die anderen Hersteller dürften sich da nicht lumpen lassen.
Kompatibilität für bidirektionales Laden
Das klingt alles sehr nach Paradies – noch aber sind die Pforten nicht geöffnet. Erheblichen Handlungsbedarf sieht zum Beispiel die Initiative Bidirektionales Laden. Versammelt sind darin Vertreter der Automobil-, Energie- und Ladeinfrastrukturbranche, die von einer Parkhausgesellschaft, einem Softwarespezialisten sowie zwei Beratungshäusern flankiert werden.
In einem Positionspapier fordert die Initiative einen verstärkten Ausbau von Infrastruktur, die für das bidirektionale Laden auch tatsächlich kompatibel ist. Bislang nämlich scheitert die Idee an Hard- wie an Software. Notfalls, so heißt es, müsse von der Ampel-Koalition ein neues, zielgerichtetes Förderprogramm aufgelegt werden. Zudem brauche es eine rechtliche Klarstellung von mobilen Batteriespeichern. Diese müssten bei den Stromnebenkosten stationären Speichern gleichgestellt werden. Im Klartext: Zwischengespeicherter – und also nicht beim Fahren verbrauchter – Strom soll von Abgaben, Umlagen und Steuern befreit werden.
Langsames Laden zu Hause
Laden per Ladekarte ist in der Regel unproblematisch. Foto: BMW
Nach Prognosen der Initiative entwickelt sich die Versorgung von E-Autos bis 2030 in unterschiedliche Richtungen. Privates Laden sowohl im Heim- wie im Gewerbebereich wird sich typischerweise auf langsame Vorgänge zwischen vier und 22 kW konzentrieren, heißt es, während im öffentlichen Bereich und besonders an den großen Verkehrsadern Power-Charger mit Leistungen bis zu 400 kW dominieren dürften.
Vor allem aber wird sich das Verhalten der Anbieter künftig stärker unterscheiden. So haben Betreiber öffentlicher Ladepunkte ein gesteigertes Interesse an maximalem Stromabsatz und damit hohem Umschlag bei kurzen Standzeiten. Das zeigt sich etwa in zusätzlichen Gebühren, die bei Überschreiten gewisser Zeiträume fällig werden. Je schneller – je besser, lautet hier das Geschäftsmodell.
Im Bereich des bidirektionalen Ladens ist die Lage indes genau umgekehrt. Hier ist ein E-Auto nämlich immer dann von besonderem ökonomischem Interesse, wenn es mit einer Steckdose verbunden ist – und zwar weitestgehend unabhängig vom Zustand der Batterie. Daher droht auch keine Strafzahlung für langes Verweilen, es lockt im Gegenteil sogar eine Prämie. Übers Jahr kommt da einiges zusammen. Die Szenarien schwanken, aber bis zu 60 Prozent Einsparung gegenüber ungesteuertem Laden in nur einer Richtung sind durchaus drin. Eine interessante Perspektive – gerade jetzt, wo alles teurer wird.
