Bidirektionales Laden – Die Technologie der Zukunft?


Bidirektionales Laden bedeutet, dass die Batterie Ihres Elektroautos an einer öffentlichen Ladesäule oder Wallbox nicht nur geladen, sondern auch entladen werden. So kann die Autobatterie als temporärer Stromspeicher fungieren und Strom für den privaten Haushalt oder die Netzstabilisierung bereithalten. Derzeit steht das bidirektionale Laden noch am Anfang. Warum es sich in Zukunft jedoch durchsetzen könnte, erfahren Sie hier!

Hand lädt E-Auto

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Was ist bidirektionales Laden?

Bidirektionales Laden bedeutet einfach gesagt, dass in zwei Richtungen geladen werden kann. Während ein Elektroauto klassischerweise nur beladen wird, kann der im Akku gespeicherte Strom beim direktionalen Laden auch wieder entnommen werden. 

Vornehmlich werden zwei Arten des bidirektionalen Ladens unterschieden: Vehicle-to-grid (V2G) und Vehicle-to-home (V2H). Beim Vehicle-to-grid-Prinzip wird überschüssiger Strom zum Ausgleich von Netzschwankungen genutzt. Im Fall des Vehicle-to-home-Prinzips dient der Strom aus der E-Auto-Batterie hingegen zur Nutzung im eigenen Haus.

V2G – Darum braucht es bidirektionales Laden als Ergänzung eines intelligenten Stromnetzes

Die Stromproduktion mit erneuerbaren Energien wird immer weiter ausgebaut. Künftig soll unser gesamter Strom erneuerbar erzeugt werden. Da die Leistung erneuerbarer Energien über den Tagesverlauf schwankt, braucht es für eine zuverlässige Versorgung mit Energie auch Energiespeicher. 

Mit einer wachsenden Zahl an E-Autos steigt das Potenzial, auch E-Autos als dezentrale Energiespeicher zu nutzen. Denn Autos sind den überwiegenden Teil des Tages geparkt und werden häufig nur für Kurzstrecken genutzt. In der Zeit, in der das E-Auto geparkt und nicht benötigt wird, kann es problemlos auch als Energiespeicher fungieren. Wird das Elektroauto zum Ausgleich von Netzschwankungen be- und entladen, spricht man von Vehicle-to-grid. Vehicle-to-grid steht aufgrund seines großen Potenzials im Fokus der Diskussion um das bidirektionale Laden. 

Damit das Prinzip in der Praxis in einem größeren Maßstab funktionieren kann, müssten parkende Autos möglichst immer ans Netz angeschlossen sein. Dies würde mehr Ladepunkte als E-Autos und einen erheblichen Ausbau der Ladeinfrastruktur voraussetzen. Wirtschaftlich umsetzbar ist dies voraussichtlich nur mit einer AC-Ladeinfrastruktur (Gleichstrom), in vielen Privathaushalten und einer zusätzlichen großflächigen öffentlichen Ladeinfrastruktur. AC-Laden ist deutlich kostengünstiger als Laden mit Wechselstrom, denn E-Fahrzeuge können mit wenig Aufwand für bidirektionales AC-Laden ausgestattet werden (On-Board-Ladegeräte). Der große Nachteil ist hier, dass das Laden länger dauert, weshalb im öffentlichen Raum hauptsächlich DC-Ladestationen eingesetzt werden.

AC-Laden

DC LADEN

Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom

Erfolgt im E-Auto

Erfolgt an der Ladestation

Aufladegeschwindigkeit

Langsam

Schneller

Kosten

Niedriger

Höher

Nutzung

Eher Privatpersonen

Eher öffentlicher Raum

V2H – Das bringt das bidirektionale Laden zu Hause

Auch Zuhause kann ein dezentraler Energiespeicher nützlich sein. Als Besitzer*innen einer eigenen Solaranlage können Sie Überschüsse so einfach in Ihrem E-Auto zwischenspeichern und bei Bedarf wieder abrufen. So kann die Speicherkapazität des Stromspeichers erweitert werden oder aber auf den Kauf eines Stromspeichers wird gänzlich verzichtet. Auch bei einem Stromausfall kann das bidirektionale Laden nützlich sein. Wenn eine Notstromfunktion vorhanden ist, kann hier die Energieversorgung über die Stromvorräte aus Ihrem Elektroauto bereitgestellt werden. 

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WEITERE BEGRIFFE RUND UM DAS BiDirektionale Laden

Neben Vehicle-to-grid (V2G) und Vehicle-to-home (V2H) sind auch die Begriffe Vehicle-to-load (V2L), Vehicle-to-building (V2B) und Vehicle-to-everything (V2X) in der Debatte um das bidirektionale Laden präsent. Dieser Artikel fokussiert sich vorrangig auf Vehicle-to-grid und Vehicle-to-home. Dennoch möchten wir die anderen Begrifflichkeiten kurz erklären. 

Unter Vehicle-to-load (V2L) wird das Laden von einzelnen Geräten mit Strom aus der Autobatterie verstanden. Vehicle to Building (V2B) meint hingegen die Nutzung des Stroms aus der Autobatterie in Gebäuden aller Art. Im Gegensatz zu Vehicle-to-home ist die Nutzung hier nicht auf private Gebäude beschränkt. Vehicle-to-everything (V2X) schließlich meint weniger das Laden, sondern steht für alle Techniken, bei denen ein Auto mit anderen Autos, Kommunikationseinheiten am Straßenrand, Kommunikationsnetzen oder anderen Verkehrsteilnehmern kommuniziert.

Vor- und Nachteile des bidirektionalen Ladens

Das bidirektionale Laden bringt sowohl Vor- als auch Nachteile mit sich. Die wichtigsten Stellen wir euch heute vor.

VORTEILE

NACHTEILE

Dezentrale Speicher (Geringerer Platzbedarf und Investitionskosten)

weniger Speicherkapazität zum Fahren des E-Autos

Kein Abschalten bei einer zu hohen Produktion

Lebensdauer des Akkus wird aufgrund des häufigeren Ent- und Beladens eingeschränkt

Vorteile

Weniger Kosten für Großspeicher durch dezentrale Speicher

Durch bidirektionales Laden verfügt das Stromnetz über viele weitere Speicher zum Ausgleich von Netzschwankungen, ohne dass dabei in zusätzliche Großspeicher investiert werden müsste. Das spart eine Menge Kosten und auch Platz.

Kein Abschalten bei zu hoher Produktion

Derzeit werden bei zu viel Stromerzeugung fossile Energieerzeuger wie Kohle- oder Gaskraftwerke vom Netz genommen. Dies ist wichtig, da sonst das Netz überlastet wird und zusammenbrechen kann. Haben wir nur noch erneuerbare Energien im Netz, müssten künftig auch erneuerbare Anlagen abgeschaltet werden. Mit zusätzlichen dezentralen Energiespeichern durch bidirektionales Laden könnte dieser Punkt verhindert bzw. hinausgezögert werden.

Nachteile

Weniger Speicherkapazität zum Fahren des E-Autos

Die Batterie eines Elektroautos ist vorrangig zum Fahren des Elektroautos gedacht. Unter Umständen kann durch bidirektionales Laden zu wenig Speicherkapazität zum Fahren des E-Autos zur Verfügung stehen. Damit dies nicht passiert und der erforderliche Strom für die geplanten Fahrten zur Verfügung steht, muss bidirektionales Laden unbedingt mit einem intelligenten Energiesystem gekoppelt sein. Weiß der bzw. die Besitzer*in des Fahrzeugs, dass sie ihr Auto morgen ohnehin nicht nutzt, kann auch mehr Speicherkapazität für Vehicle-to-Grid oder Vehicle-to-home genutzt werden.

Lebensdauer des Akkus wird aufgrund des häufigeren Ent- und Beladens eingeschränkt

Genau wie ein Handy oder Laptop Akku nutzt sich auch der Speicher eines Elektroautos mit der Zeit ab und die Speicherkapazität sinkt zunehmend. Für viele Speicher wird daher eine maximale Anzahl an Ladezyklen angegeben, die sozusagen die Lebensdauer des Speichers definieren. Wird die Autobatterie durch bidirektionales Laden mehr in Anspruch genommen, muss sie unter Umständen früher ersetzt werden.

Anforderungen an das E-Auto

Damit bidirektionales Laden funktionieren kann, muss das Elektroauto einige Anforderungen erfüllen. Zunächst einmal ist das bidirektionale Laden nur bei rein elektrisch betriebenen Autos möglich. Hybrid-Autos und auch Wasserstoffautos können das bidirektionale Laden nicht integrieren. Bei einem Elektroauto sollten Sie außerdem darauf achten, dass das Laden in beide Richtungen unterstützt wird. Wichtig ist, dass das Batteriemanagement mit der Ladeinfrastruktur kommunizieren kann. Bisher gibt es hier nur 2 Steckertypen bzw. Kommunikationsstandards. Auch benötigt wird ein Wechselrichter zur Umwandlung des Stroms. Elektroautos, die das bidirektionale Laden unterstützen, sind der Nissan Leaf, der Peugeot i.On oder der VW ID.5.

Anforderungen an die Ladesäule

Damit das bidirektionale Laden funktioniert, muss auch die Ladesäule diese Funktion unterstützen. Hierzu ist vor allem ein Internetanschluss entscheidend. Es sollte außerdem ein Monitoringsystem vorhanden sein, mit dem Ladestatistiken abrufbar sind und die Ladesäule fernüberwacht und gewartet werden kann. Intelligente Ladesäulen sollten zudem nach der ISO-Norm 15118 ausgelegt sein. Schließlich sollte auch die Ladesäulenverordnung berücksichtigt werden. 

Ladesäulen, die sich für das bidirektionale Laden eignen, sind: 

  • sun2wheel two-way-10 (10 kW)
  • sun2wheel two-way-digital CCS (10 kW)
  • sun2wheel two-way-digital CHAdeMO (10 kW)
  • Sono Wallbox (11 kW)
  • Kostal BDL Wallbox (11 kW)
  • dcbel r16 (15 kW)
  • Ford Charge Station Pro (19 kW | 80 A)
  • Ambibox ambiCHARGE (22 kW | 70 A)
  • Ambibox ambiCHARGE (11 kW | 30 A)
  • VW | bidirektionaler ID. Charger
  • Evtec sospeso&charge (10 kW | 16 A)
  • Wallbox Chargers Quasar 2 (11,5 kW | 48 A)

Ausblick – Wann setzt sich das bidirektionale Laden durch?

Zwar wird die bidirektionale Ladetechnologie derzeit bereits vereinzelt genutzt, von einer flächendeckenden Verbreitung kann jedoch keine Rede sein. Derzeit sind zwar erste Fahrzeuge mit bidirektionaler Ladefunktion am Markt, Standard ist die Technologie jedoch noch lange nicht. Damit Elektroautos wirklich zum Ausgleich von Netzschwankungen beitragen können, müsste zudem die Ladeinfrastruktur deutlich ausgebaut werden.  Auch mehr Elektroautos auf der Straße sind eine Voraussetzung. Schließlich ist es Aufgabe der Politik, faire und offene Rahmenbedingungen zu schaffen, damit das bidirektionale Laden rechtlich unkompliziert und für alle zugänglich wird. Realisierbar ist das großflächige, bidirektionale Laden im Sinne des Vehicle-to-grid-Prinzips vermutlich frühestens zwischen 2025 und 2030.

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