Bidirektionales Laden – die Zukunft der Elektromobilität und der Energieversorgung

^{Heute fliesst der Strom von Elektrofahrzeugen in der Regel nur in eine Richtung: von der Ladestation in das E-Auto – das sog. «unidirektionale» Laden.
In einem nächsten Schritt werden die Batterien von E-Autos nicht nur laden, sondern bei Bedarf den gespeicherten Strom einem Gebäude oder dem öffentlichen Stromnetz zur Verfügung stellen – das sog. «bidirektionale» Laden.
Dafür braucht es neben dem entsprechenden E-Fahrzeug auch eine Ladesäule oder Wallbox, die dafür geeignet ist.}

Bidirektionales Laden kann ganz unterschiedlich genutzt werden – je nach Situation und Bedürfnissen des/der Nutzer/in des E-Autos. Die wichtigsten Formen sind:

Vehicle-to-Home (V2H)
Naheliegend ist, den Strom aus der Fahrzeug-Batterie zu nutzen, um den Eigenverbrauchsanteil einer PV-Anlage zu erhöhen. Dafür wird der Strom in der Batterie gespeichert, wenn die PV-Anlage mehr produziert, als im Haus benötigt wird. Wenn der Strombedarf höher als die Produktion der PV-Anlage ist, gibt die Batterie Strom ab. Diese Nutzung wird Vehicle-to-Home (V2H) bzw. Vehicle-to-Building (V2B) genannt.

Ein Rechenbeispiel (Härz AG): Ein durchschnittlicher 3-Personen-Haushalt verbraucht jährlich ohne Warmwasser- und Heizenergie etwa 3’000 kWh Strom. Der Energieinhalt gängiger Batterien von E-Autos liegt meist zwischen 50 kWh und gut 100 kWh. Ein E-Auto könnte einen 3-Personen-Haushalt also mindestens drei Tage bis zu einer Woche mit Strom versorgen. 

Vehicle-to-Grid (V2G)
Eine andere attraktive Nutzungsform heisst Vehicle-to-Grid (V2G). Die Batterie des E-Fahrzeugs wird genutzt, um durch intelligentes Laden das Stromangebot bzw. die Stromnachfrage im lokalen Verteilnetz zu regulieren: E-Autos werden dann geladen, wenn die Stromnachfrage und damit i. d. R. auch der Strompreis niedrig ist; umgekehrt speisen sie in Zeiten mit hoher Nachfrage und entsprechend hohen Preisen Strom in das Verteilnetz ein.
Während V2H bzw. V2B schon mit einer bzw. wenigen geeigneten E-Fahrzeugen möglich ist, benötigt man für V2G sehr viele Fahrzeuge: 

Ein Rechenbeispiel (Sun2Wheel): 100’000 mit je ±10 kW an das Stromnetz angeschlossen E-Fahrzeuge stellen z. B. eine dezentrale Regelleistung von ±1 GW dar. Dies entspricht der Leistung des grössten Schweizer Pumpspeicherwerks Limmern. Die Hälfte der in den 100’000 Batterien speicherbaren Energie reicht aus, um 200’000 durchschnittliche Einfamilienhäuser einen Tag lang mit Strom zu versorgen. Auf die ganze Schweiz bezogen würde dies theoretisch bedeuten, dass die heute rund 4,6 Millionen eingelösten PKWs, wenn dies E-Fahrzeuge, wären 46 Gigawatt Strom bereitstellen könnten – also fast das Fünffache der höchsten auftretenden Gesamtleistung im schweizerischen Elektrizitätsnetz von ca. 9,5 GW.)   

V2G wird heute erst in Pilotversuchen genutzt. Für eine flächendeckende Nutzung müssen entsprechende Rahmenbedingungen und Geschäftsmodelle geschaffen werden. Es ist aber davon auszugehen, dass dies in den nächsten Monaten und Jahren auch in der Schweiz der Fall sein wird.

• Es reduziert Energiekosten durch die Nutzung gespeicherter Energie. 
• Es erhöht die Stabilität des Stromnetzes. 

• Es unterstützt den Eigenverbrauch von Solarstrom. 

• Es macht E-Fahrzeuge zu mobilen Notstromspeichern. 

Nein, das Fahrzeug muss speziell dafür ausgelegt sein. In unserer Liste oben sind die Modelle aufgeführt, die mit dieser Funktion ausgerüstet sind. 

Ja, einige Kantone bieten Förderprogramme für V2G-Ladestationen und die Integration ins Netz an. 

Wenn man den Eigenverbrauchsanteil einer eigenen PV-Anlage durch bidirektionales Laden erhöht (V2H bzw. V2B), kann man sofort Geld sparen, da der Strom vom eigenen Dach in der Regel günstiger ist als der aus dem öffentlichen Netz.

Schon heute ist es in der Schweiz technisch möglich, Strom aus der Fahrzeugbatterie in das Netz einzuspeisen. Um dies aber in grösserem Umfang und mit einem finanziellen Vorteil zu tun, braucht es entsprechende gesetzliche Regelungen und wirtschaftliche Angebote. Daran arbeiten die Politik und die Unternehmen.

Nein, es wird zuverlässige und komfortable Möglichkeiten geben, um die Strommenge, die maximal aus der FZ-Batterie entnommen wird, zu begrenzen – oder umgekehrt gesagt: Die Nutzer:innen der E-Fahrzeuge legen fest, wie hoch der Ladestand ihrer E-Autos mindestens sein soll.

Bidirektionales Laden benötigt die Genehmigung des Fahrzeugherstellers und die Zertifizierung der Ladestation für den jeweiligen Fahrzeugtyp. Folgende Fahrzeuge sind mit einer geeigneten Ladestation freigeschaltet für bidirektionales Laden: ADAC (Stand: 23.02.2023)

Grundsätzlich können alle E-Fahrzeuge, die den CHAdeMO-Standard unterstützen, bidirektional laden In Europa ist dieser Standard aber nicht sehr verbreitet und wird mittelfristig komplett durch den bei uns gängigen CCS-Standard abgelöst. Mehrere – auch europäische – Fahrzeughersteller haben für die nahe Zukunft die Freischaltung ihrer E-Fahrzeuge für bidirektionales Laden angekündet.

Es gibt erste Hersteller, welche technisch ausgereifte bidirektionale Ladestationen auf den Markt gebracht haben. Bidirektionales Laden ist bisher primär bei Fahrzeugen mit CHAdeMO-Stecker, dem japanischen Standardstecker, möglich. Bidirektionales Laden über die in Europa als Standard gesetzten CCS-Stecker ist momentan nur mit wenigen Ladestationen und nur mit dem Honda e möglich.

Es ist aber demnächst mit der Einführung einer internationalen Norm zu rechnen, welche auch das bidirektionale Laden mit CCS-Ladesteckern verbindlich regeln wird.

Ja, heute kosten entsprechende Ladestationen mehr als 12’000 Franken. Mit Installation und Steuergerät muss mit 20’000 - 25'000 Franken gerechnet werden. Sobald die Fahrzeughersteller ihre Fahrzeuge für bidirektionales Laden freigeben und weitere Hersteller bidirektionale Ladestationen auf den Markt bringen, erwarten wir, dass die Preise deutlich sinken werden.

Gerade durch die Entwicklung, künftig auch CCS-Ladestecker nutzen zu können, ist schon bald mit einer raschen Verbreitung zu rechnen. So hat der VW-Konzern für alle ID-Modelle mit grosser Batterie (77 kWh) angekündigt, per Software-Update zu ermöglichen, Strom wieder abzugeben. Die E-Fahrzeuge verschiedener weiterer Marken sollen folgen.

Die benötigten Leistungen beim bidirektionalen Laden sind deutlich geringer als beim Schnellladen oder beim Beschleunigen des Fahrzeugs. Daher ist die zusätzliche Belastung durch bidirektionales Laden für die Batterie gering. Auch erfolgt das bidirektionale Laden in einem optimalen «state of charge», also einem optimierten Ladezustand, was die Batterie zusätzlich schont.

Die Zulassung von Fahrzeugmodellen für den bidirektionalen Ladebetrieb durch deren Hersteller beinhaltet auch die Beibehaltung der vollständigen Garantieleistungen.

Grundsätzlich ist bidirektionales Laden des E-Fahrzeugs in der Garage mit dem Betrieb einer stationären Batterie im Keller gleichzusetzen. Wenn die Ladestation bestimmte Anforderungen erfüllt, ist sie bei der Anmeldung beim Verteilnetzbetreiber bewilligungsfähig. Dafür muss eine bidirektionale Ladestation genauso wie eine einfache Ladestation dem lokalen Netzbetreiber (VNB) gemeldet werden. Dazu dient das technische Anschlussgesuch (TAG), welches durch Helion ausgefüllt und eingereicht wird.

Dass bidirektionales Laden in naher Zukunft auch in der Schweiz selbstverständlich wird, zeigen die Verhandlungen im Parlament, die bidirektionales Laden wirtschaftlich attraktiver und damit verbreiteter machen sollen.

Viele Kantone subventionieren Elektroautos mit einem Steuerbonus auf die Fahrzeugsteuer. Einzelne Kantone haben eine spezifische Förderung für bidirektionale Ladestationen. Auf www.energiefranken.ch können Sie sich informieren, ob Ihr Kanton oder Ihre Gemeinde bidirektionales Laden fördert. Helion unterstützt Sie selbstverständlich beim Einreichen der Förderanträge.