Elektrofahrzeuge sind längst mehr als nur ein Fortbewegungsmittel, sie fungieren gleichzeitig als flexible, umweltfreundliche Stromspeicher.
Durch moderne Batterietechnologie und innovative Ladelösungen lassen sich Elektrofahrzeuge flexibel in private und öffentliche Energiesysteme integrieren. Mit der sogenannten bidirektionalen Ladefähigkeit wird das E-Fahrzeug nicht mehr nur aufgeladen, sondern kann auch Strom ins Netz oder in das eigene Haus einspeisen. So werden Elektrofahrzeuge zu wertvollen Bausteinen einer dezentralen und nachhaltigen Energieversorgung.
Was bedeutet bidirektionales Laden?
Bidirektionales Laden ist die Fähigkeit eines Elektrofahrzeugs und der Ladeinfrastruktur (z. B. Wallbox), Strom nicht nur aufzunehmen, sondern auch wieder abzugeben. Während herkömmliches Laden (unidirektional) den Stromfluss nur in eine Richtung erlaubt, vom Stromnetz zum Elektrofahrzeug, ermöglicht bidirektionales Laden einen Stromfluss in beide Richtungen. Das bedeutet, dass ein geladenes E-Fahrzeug seinen gespeicherten Strom für andere Zwecke nutzen kann, anstatt ihn nur für die Fahrt vorzuhalten.
Die zentrale Grundlage für die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug und Ladeinfrastruktur beim bidirektionalen Laden ist die Norm ISO 15118-20.
Das bidirektionale Laden ist ein Oberbegriff für verschiedene Anwendungen, die unter dem Sammelbegriff Vehicle-to-X (V2X) zusammengefasst werden. Im Detail werden dabei zwei Ausprägungen unterschieden: Vehicle-to-Grid und Vehicle-to-Home.
Was ist Vehicle-to-Home (V2H)?
Vehicle-to-Home bezeichnet die Nutzung, die typischerweise beim Endabnehmer zu Hause im Vordergrund steht. Ist die Wallbox im Hausnetz angeschlossen, kann das eigene Elektrofahrzeug nicht nur geladen werden, sondern zusätzlich auch als Energiespeicher dienen. Befindet sich zusätzlich eine PV-Anlage auf dem Hausdach, dann stellt die Wallbox zu Zeiten von Stromüberschüssen eine Verbindung zwischen Erzeuger und Speicher her und die Batterie des Elektrofahrzeugs wird geladen. Wenn das E-Fahrzeug nachts nicht genutzt wird und daher geparkt ist, erkennt die Wallbox, ob im Haushalt ein zusätzlicher Energiebedarf besteht, zum Beispiel, weil Geräte laufen oder Strom verbraucht wird. Falls das der Fall ist, kann die Wallbox Energie aus der Batterie des Elektrofahrzeugs ins Hausnetz einspeisen, um diesen Bedarf zu decken.
So lässt sich der Eigenverbrauch erhöhen, ohne zusätzlich eine kostspielige stationäre Batterie im eigenen Haus zu installieren. In Zeiten von steigenden Strompreisen und singenden Einspeisevergütungen ist dies ein immer attraktives Modell. Zudem ist eine Fahrzeugbatterie in der Regel größer als ein klassischer Heimspeicher, was zusätzlich Kapazität für den Eigenverbrauch bietet.
Was ist Vehicle-to-Grid (V2G)?
Mit der Vehicle-to-Grid-Technologie kann das Elektrofahrzeug nicht nur aus dem Versorgungsnetz geladen werden, sondern auch Energie zurück ins Netz speisen. Dieser Vorgang folgt der Norm ISO 15118-20 und wird ausgeführt, um das Netz zu stabilisieren, Lastspitzen auszugleichen oder überschüssigen Strom zu verkaufen, wenn die Strompreise hoch sind. V2G unterstützt das gesamte öffentliche Netz.
Umgekehrt lässt sich das E-Fahrzeug auch dann laden, wenn die Strompreise besonders niedrig sind. In sonnigen Regionen wie zum Beispiel Kalifornien, wo Photovoltaikanlagen mehr Strom produzieren als benötigt, kann es sogar vorkommen, dass die Strompreise ins Negative fallen. In diesen Fällen wird das Laden mit einer Vergütung belohnt.
Vorteile von V2G für Energieversorger
Für Energieversorger ist das bidirektionale Laden, hier unter dem Begriff Vehicle-to-Grid (V2G), auch aus einem ganz anderen Grund attraktiv: Starke Schwankungen und Belastungen des Stromnetzes können aufgefangen werden. Die Batterien der Elektrofahrzeuge bilden einen Pufferspeicher und nehmen regenativen Strom zu Zeiten hoher Verfügbarkeit auf, um ihn später zu Zeiten geringerer Verfügbarkeit wieder zu einem gewissen Teil zur Verfügung zu stellen. V2G kann den Anteil regenerativer Energien am Energiemix erhöhen.
Dabei ist entscheidend, dass diese Kapazitäten konsolidiert genutzt werden. Ein einzelnes Fahrzeug hat nur begrenzten Einfluss auf das Stromnetz. Erst durch die Vernetzung und Bündelung vieler Elektrofahrzeuge entsteht ein skalierbarer Energiespeicher, der tatsächlich zur Netzstabilisierung beitragen kann, etwa durch die gezielte Steuerung von Lade- und Entladevorgängen über intelligente Systeme.
Technische Voraussetzungen für Vehicle-to-Grid (V2G) und Vehicle-to-Home (V2H)
Um den Weg für bidirektionales Laden und die Integration von Elektrofahrzeugen in das Energiesystem zu ebnen, sind verschiedene technische Voraussetzungen und Komponenten notwendig. Dazu gehören unter anderem:
Die passende Ladeinfrastruktur:
DC-Wallboxen sind dank bidirektionaler Umrichtertechnik in der Lage, Vehicle-to-Grid und Vehicle-to-Home-Energieeinspeisungen durchzuführen. Dabei kann der Strom kontrolliert aus der Fahrzeugbatterie über die Wallbox ins Stromnetz oder das eigene Haus fließen. Grundsätzlich ist bidirektionales Laden auch über AC (Wechselstrom) möglich, allerdings erfordert dies einen zusätzlichen externen Umrichter, da die meisten Elektrofahrzeuge die bidirektionale Umwandlung intern nicht unterstützen.
Die integrierte Ladesteuerung:
Mit der richtigen Mess- und Ladetechnik können Batterien von Elektrofahrzeugen intelligent geladen werden. Zusätzlich können diese aber auch Strom ans Netz zurückgeben, wann immer nötig. So werden aus Fuhrparks rentable Energiespeicher, indem Elektrofahrzeuge als Strompuffer genutzt werden. In der ISO 15118-20 sind die technischen Voraussetzungen und Rahmenbedingungen dafür beschrieben.
Kompatible Elektrofahrzeuge:
Universelle Fahrzeug-Ladedosen für Elektrofahrzeuge ermöglichen das AC- und DC-Laden von niedrigen Leistungstemperaturen bis zum High Power Charging. Die Ladetechnik in der Wallbox erzeugt das PWM-Signal gemäß den Normen ISO 15118-2 und ISO 15118-20. Dieses Signal wird über die Signalkontakte und -leitungen der CCS-Ladedosen weitergeleitet und ist essenziell für Funktionen wie Plug & Charge und Vehicle-to-Grid (V2G).
Geeignete Ladekabel
Für diese V2G- und V2H-Anwendungen sind kompakte CCS-Ladekabel die optimale Lösung, die speziell für das DC-Laden im Heimbereich mit niedriegen Ladeleistungen bis 80 kW am Markt verfügbar ist.
Zukunftsblick: Ladeinfrastruktur bis 2030
Technologien wie High Power Charging (HPC) und Vehicle-to-Grid (V2G) gelten als Schlüssel für die flächendeckende Integration von Elektrofahrzeugen in bestehende Energiesysteme. Sie ermöglichen nicht nur ultraschnelles Laden, sondern auch die aktive Teilnahme von Fahrzeugen an der Netzstabilisierung. Mehr dazu im Beitrag „Ladeinfrastruktur für E-Fahrzeuge: High Power Charging und Vehicle-to-Grid als Schlüsseltechnologien bis 2030“.
Fazit
Bidirektionales Laden macht Elektrofahrzeuge zu aktiven Bestandteilen des Energiesystems, indem sie Strom ins Netz (V2G) oder an den Haushalt (V2H) einspeisen. Dies unterstützt die Netzstabilität und macht Elektrofahrzeuge zu flexiblen Stromspeichern.
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