Bidirektionales Laden

Die PV-Anlage am Dach, der Speicher im Keller, vor der Haustüre steht die Wärmepumpe und unter dem Carport das E-Auto. Für Tüftlerinnen und Tüftler ist die Transformation des Energiesystems von fossilen Trägern hin zu elektrischen ein spannendes Betätigungsfeld. Um die häuslichen Anlagen als Gesamtkonzept weiterzuentwickeln und zu optimieren, rückt die Batterie des E-Autos als Speichermedium zunehmen in den Fokus. Bidirektionales Laden – also das Laden des Fahrzeugs bei Sonnenschein und den Zugriff auf die gespeicherte Energie nachts – ist eine geläufige Zukunftsvision. In einem Pilotprojekt mit der Österreichischen Post beschäftigt sich die EVN gemeinsam mit der Netz Niederösterreich mit den Möglichkeiten E-Fahrzeugflotten künftig als gebündelte, dezentrale Speicher für mehr zur Flexibilität im Energiesystem zu nutzen.

Vehicle-to-Device/Load (V2L) 
 Das Auto wird zur “rollenden Steckdose“ Externe Geräte, wie Laptops, Kaffeemaschinen oder sogar Werkzeuge können direkt mit Energie aus dem E-Fahrzeug versorgt werden. Diese Anwendung ist lokal begrenzt und nicht mit einer Rückspeisung in eine Kundenanlage oder in das öffentliche Netz gleichzusetzen.

Vehicle-to-Home (V2H)
 Das E-Auto wird zum Heimspeicher. Tagsüber lädt es den überschüssigen Solarstrom der eigenen PV-Anlage in die Fahrzeugbatterie, der abends oder nachts wieder zurück im Haus verbraucht wird - sofern Fahrzeug, Ladeeinrichtung und Energiemanagement dafür ausgelegt sind.

Vehicle-to-Building (V2B)
 Die Fahrzeugbatterie wird ähnlich dem V2H Modell als Speichermedium genützt – hier aber für größere Gebäude, Gewerbebetriebe oder Flottenstandorte; oft ist die Nutzung mit einem Energiemanagement beziehungsweise Lastmanagement verbunden, um Lastspitzen zu vermeiden und vorhandene Erzeugung besser zu nutzen.

Vehicle-to-Grid (V2G)
 Das E-Fahrzeug kann - wenn die technischen, messtechnischen und regulatorischen Voraussetzungen erfüllt sind - Flexibilität für das Energiesystem bereitstellen. Bei hoher Erzeugung kann geladen werden, in anderen Situationen kann gespeicherte Energie wieder bereitgestellt werden. Entscheidend ist dabei, dass die Rückspeisung netzverträglich, messbar, steuerbar und eindeutig abrechenbar erfolgt.

Was gut klingt, ist es manchmal auch. Die Krux liegt aber im Detail. Neben der technischen Frage der Rückeinspeisung, muss auch jene geklärt werden, wie Bezug, Rückspeisung, Eigenverbrauch und Speicherflüsse messtechnisch, bilanziell und regulatorisch sauber abgebildet werden können. Das gilt insbesondere dann, wenn Photovoltaikanlagen, stationäre Batteriespeicher, Netzbezug und rückspeisefähige Fahrzeuge gemeinsam betrieben werden.

Wichtig ist dabei die Unterscheidung zwischen Ladebetrieb und Entlade- beziehungsweise Einspeisebetrieb. Im Ladebetrieb ist die Ladeeinrichtung eine elektrische Last. Wird Energie aus dem Fahrzeug wieder in eine Kundenanlage oder in das öffentliche Netz abgegeben, kommen zusätzliche Anforderungen zur Anwendung, wie sie auch bei Speichern beziehungsweise Stromerzeugungsanlagen relevant sind. Damit wird bidirektionales Laden aus Netzsicht nicht nur zu einer Frage der Elektromobilität, sondern auch zu einer Frage des sicheren Anlagenbetriebs und der Netzverträglichkeit.

Auch die europäischen Kommunikationsstandards entwickeln sich weiter. Normen wie die EN ISO 15118 sind für Funktionen wie automatische Authentifizierung und künftige Vehicle-to-Grid-Kommunikation wesentlich. Sie schaffen wichtige Grundlagen für interoperable Lösungen, ersetzen aber nicht die nationalen Anschlussbedingungen, Netzverträglichkeitsanforderungen und Messkonzepte. 

„Bei bidirektionalem Laden entsteht keine neue Energiequelle, sondern gespeicherte Energie wird zeitlich verschoben wieder bereitgestellt“, erklärt Kurt Reinagel, Netz NÖ Netz Engineering. „Entscheidend ist daher, dass nachvollziehbar bleibt, ob die Energie ursprünglich aus einer Photovoltaikanlage, aus dem Netz oder aus einem gemischten Bezug stammt. Gerade bei komplexeren Anwendungen mit PV, stationärem Speicher, Netzbezug und Fahrzeugflotten braucht es klare und praxistaugliche Mess-, Bilanzierungs- und Nachweiskonzepte. Aus Sicht des Netzbetreibers ist hier weniger die Einzelanwendung entscheidend, sondern die Frage, wie solche Lösungen in der Breite sicher, transparent und rechtssicher in das Energiesystem eingebunden werden können.“

Flexibilität braucht Energiemanagement

Bidirektionales Laden kann künftig ein weiterer Baustein sein, um Erzeugung und Verbrauch besser aufeinander abzustimmen. Besonders relevant wird das dort, wo mehrere elektrische Verbraucher und Speicher zusammenwirken: Photovoltaikanlage, Wärmepumpe, Klimaanlage, stationärer Batteriespeicher und E-Fahrzeug. In solchen Anlagen geht es nicht nur darum, wie viel Energie verbraucht wird, sondern vor allem auch wann und mit welcher Leistung.

Ein Energiemanagementsystem kann hier eine zentrale Rolle übernehmen. Es kann PV-Überschüsse gezielter nutzen, Lade- und Entladevorgänge priorisieren, Lastspitzen reduzieren und den Eigenverbrauch optimieren. Gleichzeitig muss es die technischen Grenzen des Netzanschlusses, die Vorgaben des Netzbetreibers, die Anforderungen der Gerätehersteller und die Bedürfnisse der Nutzerinnen und Nutzer berücksichtigen.

Damit wird Flexibilität nicht durch das E-Auto allein geschaffen, sondern durch das abgestimmte Zusammenspiel aller Komponenten. Aus Sicht des Verteilernetzbetreibers ist genau diese koordinierte und netzverträgliche Einbindung entscheidend, damit bidirektionales Laden nicht nur im Einzelfall funktioniert, sondern perspektivisch auch in größerem Umfang eingesetzt werden kann.

Batterietauglichkeit und Herstellergrenzen

Abseits der regulatorischen Punkte standen bis dato auch einige Autohersteller auf der Bremse. Nicht jedes Fahrzeug und nicht jede Ladeeinrichtung ist automatisch für bidirektionales Laden geeignet. Wie es den die elektronischen Komponenten der Fahrzeuge gefällt, wenn es während Stehzeiten mit dem Netz verbunden ständig be- oder entladen zu werden, war noch ein Fragezeichen. Kurt Reinagel verweist in diesem Zusammenhang auf bestehende Herstellergrenzen bei einzelnen Fahrzeugmodellen: „Bei bestimmten Fahrzeugmodellen sehen Hersteller derzeit klare Grenzen für die bidirektionale Nutzung vor. Es werden beispielsweise maximale Entladeenergiemengen oder maximale Entlade-Betriebsstunden definiert. Das zeigt, dass die zusätzliche Nutzung von Batterie und Leistungselektronik technisch bewertet und begrenzt wird. Für einen breiten Einsatz von bidirektionalem Laden sind daher transparente Angaben zu Lebensdauer, Garantiebedingungen und zulässigen Betriebsgrenzen wesentlich.“

Ein Puzzlestein - aber kein Selbstläufer

Sind die technischen, regulatorischen und wirtschaftlichen Fragen erstmal praxistauglich gelöst, stellt bidirektionales Laden einen weiteren Puzzlestein auf dem Weg zu einer nahen Energiezukunft dar. Es kann helfen, Erzeugungsspitzen besser zu nutzen, die gewonnene Energie zeitlich zu verschieben und Flexibilität im Energiesystem bereitzustellen.