Elektroauto als Stromspeicher: Weitere Nutzungsmöglichkeiten für den Akku

Mit der neuen, vollelektrischen Version des Renault 5, auch bekannt als R5, wird in naher Zukunft das erste Elektroauto von Renault erscheinen, mit dem bidirektionales Laden möglich ist. Dabei handelt es sich um eine Technologie, mit der das Fahrzeug nicht nur mit Strom geladen werden kann, sondern auch selbst Strom in andere Stromnetze einspeisen kann, wie etwa in das eines Gebäudes. Das bedeutet also, dass der Strom in beide Richtungen fließen kann. Grundsätzlich ist bidirektionales Laden bereits in einigen Bereichen im Einsatz, Beispiele dafür sind etwa das Laden von Smartphones über Powerbanks oder Computer. Bei E-Autos steckt diese Technologie noch in den Kinderschuhen und steht zum gegenwärtigen Zeitpunkt nur eingeschränkt zur Verfügung. Die Herausforderung beim bidirektionalen Laden liegt darin, dass im Haushalt ausschließlich Wechselstrom genutzt wird, ein E-Auto jedoch mit Gleichstrom betrieben wird. Deshalb wird der Strom beim Einspeisen in die Batterie des Elektroautos durch einen sogenannten Gleichrichter von Wechsel- in Gleichstrom umgewandelt. Dieser Gleichrichter kann sich entweder im Ladegerät oder in der Ladestation befinden. Beim umgekehrten Prozess, also wenn der Strom vom Elektroauto-Akku zurück in ein Stromnetz fließt, ist also ein Wechselrichter notwendig, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.¹ Durch intensive Forschung und Entwicklung werden sich künftig vielfältige Nutzungsmöglichkeiten bieten, um Elektroautos als Stromspeicher zu nutzen. Damit bidirektionales Laden ermöglicht wird, müssen vor allem folgende Voraussetzungen gegeben sein:

1. Das Auto muss eine integrierte Stromspeisefunktion haben.
2. Die Ladestation muss auf diese Funktion ausgelegt sein.²
3. Auch das Ladekabel muss bidirektionales Laden unterstützen. 

• Vehicle to Grid (V2G): Dieser Begriff bezeichnet die Möglichkeit, Strom vom Akku des E-Autos in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Auf diese Weise soll eine neue Energiequelle für die Öffentlichkeit erschlossen werden. Damit diese Technologie möglich gemacht wird, müssen die Ladestationen bestimmte technische Voraussetzungen erfüllen, damit der Strom von der Batterie des Fahrzeugs in das Stromnetz übertragen werden kann.

• Vehicle to Home (V2H): Im privaten Bereich ist vor allem die Vehicle 2 Home-Funktion für Eigenheimbesitzer interessant. Damit kann man Strom vom Fahrzeug ins eigene Stromnetz übertragen. Im Zusammenhang damit spricht man von der sogenannten Eigenverbrauchsoptimierung. Beispielsweise könnte man das Fahrzeug außerhalb der eigenen vier Wände günstig oder sogar kostenlos laden, den geladenen Strom anschließend ins eigene Stromnetz einspeisen und auf diese Weise Geld sparen. Doch diese Technologie bietet noch einen weiteren Vorteil: Sie kann auch als Notstromversorgung dienen. Sollte es dazu kommen, dass die Stromversorgung aus unterschiedlichen Gründen nicht zur Verfügung steht oder unterbrochen ist, beispielsweise aufgrund eines Stromausfalls oder wegen Reparaturarbeiten, kann man Energie aus der Batterie des Elektroautos beziehen. Dazu sind jedoch einige Voraussetzungen notwendig. So wird etwa eine Netztrennungsvorrichtung am hauseigenen Stromnetz benötigt, um zu verhindern, dass der Notstrom nicht in ein externes Stromnetz fließt. Auch die Wallbox muss bestimmte technische Voraussetzungen erfüllen.

• Vehicle to Load (V2L): Neben Stromnetzen soll bidirektionales Laden künftig auch ermöglichen, andere elektronische Geräte an das Elektroauto anzuschließen und zu laden, wie beispielsweise E-Bikes & E-Roller. Dieser Vorgang sollte sowohl beim Fahren möglich sein, als auch dann, wenn das Auto gerade nicht in Betrieb ist. Als technische Voraussetzung sollte das Fahrzeug über eine Schnittstelle verfügen, über die man das jeweilige Gerät anschließen kann, wie beispielsweise einem CCS-Adapter oder eine Steckdose.

• Vehicle to Building (V2B): Künftig sollte es auch möglich sein, größere Gebäude wie beispielsweise Mehrparteienhäuser mit der Energie aus den Akkus mehrerer Elektroautos zu versorgen. Diese Option ist beispielsweise in Phasen nützlich, in denen zusätzlicher Bedarf an Energie besteht, der nicht durch erneuerbare Energien abgedeckt werden kann. Darüber hinaus bietet diese Technologie noch einen weiteren Vorteil: Sollte es zu einem Blackout kommen, also einem Stromausfall, der ganze Bezirke oder sogar Städte betrifft, könnten auf diese Weise Notstromaggregate errichtet werden.

eben der Rückwandlung von Gleich- in Wechselstrom sind noch weitere Herausforderungen mit der Nutzung des Elektroautos als Stromspeicher verbunden. In Zusammenhang damit ist vor allem der Begriff "Smart Grid", also einem intelligenten Stromnetz, von Bedeutung. Um den Strom, der vom Elektroauto in ein Stromnetz eingespeist wird – egal, ob es sich dabei um die öffentliche Stromversorgung oder die des Eigenheims handelt, ist ein besonderes Energiemanagement notwendig. Dieses ist in der Lage zu erkennen, wie viel Strom verbraucht wird und zu welchen Zeiten der Verbrauch hoch oder niedrig ist. Verfügt das Eigenheim zudem über eine Photovoltaikanlage, kann das Smart Grid auch erkennen, wie hoch der Anteil an selbst erzeugtem Strom ist. Während einer Phase, in der der Strombedarf hoch ist und die PV-Anlage nicht genug Energie bereitstellen kann, kann der nötige Strom über den geladenen Elektroauto-Akku abgedeckt werden. Dabei muss das System jedoch auch in der Lage sein, zu erkennen, ob der Ladestand der Batterie hoch genug ist und natürlich auch wissen, wie viel Energie man daraus ziehen kann. Das ist notwendig, um einerseits Tiefentladungen zu vermeiden und andererseits, damit der Ladestand noch hoch genug für den anschließenden Betrieb des E-Autos ist. Bei der Einspeisung ins öffentliche Stromnetz spielt das Lastenmanagement eine wichtige Rolle. Hier gilt es, den wechselseitigen Austausch von Energie mit einer größeren Anzahl von Elektroautos zu koordinieren. 

Ein weiterer Punkt, den es zu berücksichtigen gilt, sind die technischen Unterschiede, die zwischen den erhältlichen Elektroauto-Modellen bestehen. Die Batterien weisen unterschiedliche Dimensionen auf, was deren Größe und Gewicht betrifft, aber auch die Spannung. Besonders Energiemanagementsysteme im Privatbereich müssen so ausgelegt sein, um bidirektionales Laden mit verschiedenen Batteriemodellen zu ermöglichen.  Auch in juristischer und steuerlicher Hinsicht ist bidirektionales Laden mit einigen Herausforderungen verknüpft, denn für PKWs gibt es andere rechtliche Vorgaben als für Batteriespeicher. Der Umstand, dass Elektroauto-Besitzer kostengünstig Strom beziehen können und diesen beispielsweise ins Stromnetz wieder einspeisen können und dafür Geld erhalten, wirft die Frage auf, wie diese Geldbeträge besteuert werden sollen.⁴

Die Möglichkeit, den Strom aus dem Akku eines E-Autos auch für verschiedene andere Anwendungen nutzen zu können, bietet zahlreiche Vorteile, sowohl für den Privatgebrauch als auch für die Öffentlichkeit.

Für Privatnutzer bietet die Technologie die Möglichkeit einer mobilen Energieversorgung, sodass man elektrische Geräte auch unabhängig von festen Stromnetzen laden kann. Auch in Notfällen, in denen die heimische Stromversorgung ausfällt, kann bidirektionales Laden in Form von V2H schnell und unkompliziert Abhilfe schaffen. Sollte die eigene PV-Anlage einmal zu viel Strom produzieren, beispielsweise im Sommer, könnte man den Überschuss in der Elektroauto-Batterie speichern.

Nicht zuletzt bietet diese Technologie auch finanzielle Vorteile und kann beim Stromsparen helfen, indem man beispielsweise Strom, den man kostengünstig oder sogar kostenlos beziehen kann, vom Elektroauto ins heimeigene Stromnetz einspeist.

Bidirektionales Laden wird sich jedoch auch bei der Energiewende als nützliche Technologie erweisen. Sollte der Strom, der aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, beispielsweise nicht ausreichen, um den Bedarf zu decken, könnte man mit V2G oder V2B zusätzlichen Strom aus dem Akku von Elektroautos bereitstellen.

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Quellen:

¹ adac.de

² autobild.de 

³ vattenfall.de

⁴ adac.de