Vehicle to Grid Nehmen und geben

Von Edgar Schmidt

Elektroautos könnten durch bidirektionales Laden zu einem wichtigen Element für den Ausbau der regenerativen Energieerzeugung werden. Denn sie könnten mit ihren Akkus den bisher noch fehlenden Pufferspeicher bieten. Immer mehr Autohersteller arbeiten an dieser Technik.

Künftig sollen E-Autos Strom nicht nur aus dem Netz laden, sondern auch wieder zurückspeisen.
Künftig sollen E-Autos Strom nicht nur aus dem Netz laden, sondern auch wieder zurückspeisen.
(Bild: Porsche )

An den Anblick von Autos, die auf einem Parkplatz Strom aus einer Ladesäule in ihren Akku saugen, haben wir uns inzwischen gewöhnt. Künftig sollen die Autos aber nicht nur Strom laden, sondern zunehmend bei Bedarf auch in das Netz einspeisen. Bidirektionales Laden – oder Vehicle-to-Grid (V2G), wie die Technik auch genannt wird – soll künftig zum Standard bei den E-Autos einiger Hersteller werden. Letztlich soll es dafür sorgen, den regenerativ erzeugten Strom in Deutschland besser nutzbar zu machen.

Vereinfacht ausgedrückt sollen die E-Autos den per Solarmodulen und Windkraft produzierten elektrischen Strom zwischenspeichern, wenn das Angebot die Nachfrage übersteigt. Überschreitet dann zu einem anderen Zeitpunkt die Nachfrage das Angebot, sollen die Autos den Strom wieder an das Netz abgeben. Denn die Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie schwankt bekanntlich sehr und das Leitungsnetz kann keinerlei Energie zwischenspeichern.

Großer dezentraler Stromspeicher

Um das Angebot an die Nachfrage anpassen zu können, braucht es also große, sehr teure Zwischenspeicher in Form von Akkus, Pumpspeicheranlagen oder Elektrolyseuren mit Wasserstoffspeichern. Allerdings haben wir bereits sehr viel Akku­kapazität auf der Straße. Denn die zunehmende Zahl der E-Autos wäre ein sehr großer Pufferspeicher, wenn man sie intelligent mit dem Stromnetz verbinden würde.

Die Idee dahinter ist: Pkw stehen die meiste Zeit des Tages auf einem Parkplatz und fahren meist nur kurze Strecken am Tag – im Durchschnitt rund 40 Kilometer. Das heißt, eigentlich haben die meisten E-Autos einen Akku, der für diese Strecken überdimensioniert ist und deshalb viel Potenzial für eine flexible Nutzung bietet.

Die Autos sollen dabei natürlich nicht die gesamte in Deutschland benötigte Energie ins Netz einspeisen, sondern Produktions- und Nachfragespitzen abpuffern bzw. ausgleichen. Deshalb sind auch die oft geäußerten Bedenken, dass der Akku leer gesaugt sein könnte, wenn man gerade losfahren möchte, leicht zu entkräften. Durch die große Zahl der Autos, die an einem funktionierenden V2G teilnehmen müssten, würde jeder Akku nur gering geladen und entladen. Aktuelle Studien zu diesem Thema rechnen mit etwa 5 bis 10 kWh pro Tag. Um eine hohe Akzeptanz für die Technik zu schaffen, gehen beispielsweise die Entwickler des Mainzer E-Mobility-Start-ups „Lade“ davon aus, dass Autofahrer natürlich entscheiden dürfen, ob ein an einer Ladesäule hängendes Auto am V2G teilnimmt und wie weit der Akku maximal entladen werden darf.

Und auch eine schnellere Alterung der Akkus durch zusätzliche Lade- und Entladezyklen ist aus Sicht von Experten nicht zu befürchten. Denn als Lade- und Entladeleistung sollen 3 kW bis maximal 11 kW für die geringen Ladehübe ausreichen. Beim Beschleunigen, Rekuperieren und Schnellladen sind die Leistungen zum Teil deutlich höher. V2G kann im Gegenteil sogar dazu beitragen, die Akkus zu schonen, da die Technik den Ladezustand mit niedrigen Stromflüssen immer zwischen 20 und 80 Prozent pendeln lässt und die Autos nicht längere Zeit mit komplett vollgeladenem oder entladenem Akku stehen.

Sehr viele Ladesäulen notwendig

Damit die V2G-Technik funktioniert, braucht man allerdings mehr bidirektionale Ladepunkte als Fahrzeuge, damit E-Autos immer ans Netz angeschlossen sein können, wenn sie parken. Das spricht für einen deutlich besseren Ausbau der AC-Ladesäulen, da diese wesentlich billiger sind als DC-Säulen. Allerdings brauchen dann die Autos bidirektionale Onboard-Lader. Trotzdem kündigen immer mehr Autohersteller an, dass sie diese Technik in ihren Autos etablieren werden.

Dass diese Technik in kleinem Maßstab praxistauglich ist, haben bereits einige Pilotprojekte gezeigt. So hat beispielsweise Porsche mit dem Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW und dem Beratungsunternehmen Intelligent Energy System Services (IE2S) fünf Serien-Taycan in häuslicher Umgebung und unter Laborbedingungen über den Porsche Home Energy Manager (HEM) ans Stromnetz angeschlossen. Bei diesem Projekt ging es hauptsächlich darum, die Software zum Steuern der Lade- und Entladevorgänge zu testen. Nach Unternehmensangaben ist dafür nämlich eine komplexe Kommunikationsstruktur notwendig. In Deutschland gelten zum Beispiel hohe Anforderungen für die Bereitstellung der sogenannten Regelleistung. Primärregelenergie muss kurzfristig zur Verfügung stehen, da sie zur schnellen Stabilisierung des Netzes notwendig ist. Sekundärregelenergie braucht dagegen erst nach einer Zeitspanne von fünf Minuten in voller Höhe zur Verfügung stehen. Beides war mit den Porsche-Modellen und der getesteten Software möglich.

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Sowohl Volkswagen als auch Hyundai starten derzeit Projekte, bei denen eine größere Flotte in V2G eingebunden wird, um die Anforderungen an Hard- und Software zu testen.

Mehrfacher Nutzen für Autohersteller

Für die Hersteller hätte die Technik gleich einen mehrfachen Nutzen. Denn durch die Doppelnutzung hätte ein Autoakku einen deutlich geringeren CO2-Fußabdruck, wodurch sie ein Argument gegen die E-Autos entkräften könnten. Außerdem steht zu erwarten, dass E-Auto-Fahrer dank V2G die Betriebskosten ihres Autos deutlich senken können, weil sie sich die Bereitstellung von Regelenergie vergüten lassen könnten. Sollte sich die Technik etablieren, haben also die Hersteller ein Argument mehr für ihre Autos, die sie anbieten können.

Aber selbst wenn die Technik ausgereift und einsatztauglich ist, gilt es noch eine weitere Hürde zu überwinden: die deutsche Bürokratie. Wenn die Politiker ihre selbst gesteckten Ziele in Sachen Energieversorgung aus regenerativen Quellen ernst nehmen, müssen sie nämlich schnell die Rahmenbedingungen schaffen, die es Autofahrern erlauben, unkompliziert am V2G teilzunehmen. Wenn es gelingen sollte, diese Technik zum Standard in E-Autos zu machen, könnte Deutschland zwischen 2030 und 2040 weitgehend unabhängig werden von fossilen Energieträgern. Das zeigt eine Simulation von „Lade“.

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