Vehicle to grid – E-Auto als Stromspeicher nutzen

Mit vermehrter Nutzung der Sonnen- und Windkraft als erneuerbare Energiequellen, steigt auch die Nachfrage nach Speichermöglichkeiten von Strom. Die Zunahme der Verwendung der volatilen erneuerbaren Energiequellen macht das Energiesystem fragiler, das erfordert mehr Speicher um Energie auszugleichen. Forscher beschäftigen sich intensiv mit der effizienten Nutzbarmachung der Akkus von E-Autos, um deren Stromleistung bei Bedarf ins allgemeine Stromnetz (Vehicle-to-Grid, V2G) oder ins Hausstromnetz (Vehicle-to-House, V2H) einspeisen zu können.

V2G und V2H –Bidirektionalität beim Laden

Effektive Stromspeicherung ist die Herausforderung auf dem Weg zur Energiewende. Lösungen wurden bisher in großen stationären dezentralen Batteriespeicheranlagen, PV-Anlagen mit Batteriespeicher in Haushalten und der mechanischen Speicherung mit Hilfe von Pumpspeicherwerken gefunden. Eine weitere große Netzreserve zum Einspeisen ins Stromnetz ist aber derzeit noch relativ unbeachtet.

Die Anzahl der Elektroautos nimmt stetig zu, Forscher gehen derzeit von weltweit 140 bis 240 Millionen E-Fahrzeugen bis 2030 aus. Geht man schon von der kleineren Zahl aus, bedeutet das eine Gesamtspeicheranzahl von 7 TWh.

Derzeit geben noch nicht alle Hersteller von E-Autos diese zur Rückspeisung ins Netz frei, eine Verwendung als Stromspeicher würde zum Garantieverfall führen. Auch aus diesem Grund ist die V2G oder V2H Anwendung noch Zukunftsmusik.

Dabei würde die Anwendung der Lade- und Entladeflexibilität vielerlei Nutzen mit sich bringen:

Erhöhung des Eigenverbrauchs durch Nutzung des E-Autos als zusätzlichem Stromspeicher.
Wallboxen, die die Netzfrequenz messen, speisen bei niedriger Netzfrequenz zurück und laden bei hoher.
Bidirektionale Fahrzeuge werden dazu herangezogen, Netzengpässe des lokalen Verteilnetzbetreibers auszugleichen.
Verbesserung des Einspeisemanagements: Autos laden, wenn viel Strom aus erneuerbaren Kraftwerken vorhanden ist und entladen zu einem anderen Zeitpunkt. Der häufige Stillstand von Windanlagen trotz starkem Wind kann dadurch vermieden werden.
Verbesserung der Ökostromversorgung, d.h. die E-Fahrzeuge werden dann geladen, wenn genügend Strom aus erneuerbaren Energien vorhanden ist und entladen, wenn Kraftwerke mit CO₂-Emissionen zugeschaltet werden müssten.
Tarifoptimierung, wenn ins Haushaltsnetz entladen wird.
Lastspitzenkappung an einem Unternehmensstandort, bei Zeiten einer geringen Last wird gespeichert und bei den höchsten Lastspitzen entladen.
Die Akkus der E-Autos dienen als Notstromversorgung für einen Haushalt oder ein Inselnetz.

V2G als technische Herausforderung

Alle E-Autohersteller forschen aber an der bidirektionalen Anwendung für Haushalte zur Stabilisierung des Stromnetzes. Besonders für Gebiete mit schlechter Versorgungsinfrastruktur und häufigen Stromausfällen soll diese Technologie Versorgungsschwankungen ausgleichen können.

Um das zu verwirklichen, ist eine Weiterentwicklung des Lademanagements und der Ladesteuerung erforderlich, da doch jedes Auto immer ausreichend geladen sein muss, um die geplanten oder spontanen Wege erledigen zu können.

Neben den technischen Herausforderungen ist es fraglich, ob Eigentümer von Autos dieses „Herumladen“ an ihrem Speicher tolerieren. Altern doch Akkus durch die häufigeren Ladezyklen schneller, zudem ist offen, wer rechtlich verantwortlich ist, wenn der Akku Schaden nimmt.

Diese rechtliche Frage muss geklärt werden, bevor die Technologie des bidirektionalen Ladens ins Stromnetz für den Autobesitzer zu einer Minimierung der Anschaffungs- und Haltungskosten des Elektrofahrzeugs führen kann. Der finanzielle Vorteil besteht darin, dass die Akkus geladen werden, wenn der Strom wegen bestehendem Überangebot günstig ist und Energie ins Netz eingespeist wird.

V2G macht Laden noch smarter

Smart Charging bedeutet, dass das E-Auto immer dann geladen wird, wenn es wirtschaftlich sinnvoll ist. Dazu gehört auch das Lastmanagement, das bei gleichbleibender Leistung mehrere Ladestationen versorgt. Man unterscheidet dabei drei Arten:

Statisches Lastmanagement: die reservierte Ladeleistung wird gleich aufgeteilt.
Dynamisches Lastmanagement: Die Ladeleistung wird dem Gesamtverbrauch im Gebäude angepasst.
Fahrplanbasierte Lastmanagement: Früher benötigte Fahrzeuge werden schneller geladen, auch der Gebäudestrombedarf kann berücksichtigt werden.

Bei der Nutzung von V2G-Technik kann das Laden eines priorisierten Fahrzeuges durch das Zurückspeisen der anderen beschleunigt werden. Eine Vehicle-to-Home-Lösung stellt (mehr) Speicher für die eigene PV-Anlage zur Verfügung und steigert zudem die Effizienz der eigenen Stromproduktion.

Mit Smart Meter zum modernen Energiemanagement

In Europa fehlt zum modernen Energiesystem die digitale Ausstattung, die ermöglicht die Nachfrage flexibel auf Energieerzeugung einzustellen. Zum einen fehlt die Kommunikation zwischen Netz und Stromverbrauchern z.B. den Gebäuden. Zum anderen sind Gebäudemanagementsysteme, die diese Kommunikation ermöglichen noch dünn gesät. Der Demand-Response-Energiemarkt lebt von dynamischen Energietarifen.

Privatkunden der eww Gruppe können mit dem Tarif „Privat Strom Spot“ die Stromkosten senken. Dabei wird der Börsenpreis, der sich aus der aktuellen Erzeugung und der Nachfrage ergibt, direkt an die Kunden weitergegeben. Voraussetzung dafür ist ein Smart Meter, ein intelligenter Stromzähler, der es ermöglicht den Stromverbrauch genau zu analysieren.

Zusätzlich ist es mit Schnittstellen für die einfache Anbindung der Heimautomatisierung und des Energiemanagements ausgestattet.

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