E-Autos als Stromspeicher
Auf dem europäischen Markt tauchen die ersten E-Autos auf, die Strom ins Netz zurückspeisen können. Doch damit die Lösung alltagstauglich werden kann, ist noch einiges an Feintuning nötig.
Jetzt soll der Strom also vom Auto ins Netz. Egal ob der iX3 von BMW, die Mercedes C-Klasse, ID-Modelle von VW, der Nissan Leaf oder Renault 4 und 5 – in diesem Jahr wollen viele Autobauer für ausgewählte E-Modelle Komplettlösungen auf den Markt bringen, die gespeicherte Energie auch ins Netz abgeben können.
Mit gutem Willen schon jetzt möglich
Das ist bemerkenswert, wie Andreas Reinhardt, Vorsitzender des Bundesverbands Elektromobilität Österreich BEÖ urteilt: „Denn bislang hatten die Hersteller nur begrenztes Interesse daran, dass ihre Produkte zur Netzentlastung und Optimierung des Energiesystems verwendet werden. Nun ändert sich das allmählich.“
Nicht zuletzt, weil immer mehr Kundinnen und Kunden Interesse zeigen. „Ein modernes Elektroauto hat oft einen Speicher von 80 Kilowattstunden oder mehr“, sagt Reinhardt. „Selbst wenn der nur halbvoll ist, kann er ein Einfamilienhaus drei Tage lang mit Strom versorgen.“
Das Netz entlasten kann er ebenfalls, weil der PV-Strom an den viel zitierten sonnigen Sonntagnachmittagen statt ins Netz eben in die Autobatterie fließt. Diese Form des netzdienlichen Ladens kann, wie Reinhardt sagt, „mit ein bisschen gutem Willen“ schon heute genutzt werden.
Autos als Schwarmspeicher
Der Einsatz von E-Autos als Schwarmspeicher, Vehicle-to-Grid (V2G) genannt, ist aus Systemsicht allerdings noch interessanter. Wenn in Österreich eines Tages jedes zweite Auto elektrisch betrieben wird, dann steht in den Garagen eine Speicherkapazität, die ungefähr einem der drei Speicherseen von Kaprun entspricht.
Diese Größenordnung ist beachtlich. Noch stärker fällt aber ein anderer Punkt ins Gewicht, wie Andreas Reinhardt erklärt: „Für die Netzinfrastruktur können Schwarmspeicher eine große Entlastung sein, weil weniger Strom zu den zentralen Pumpspeichern transportiert werden muss.“
Dem kann auch Alexander Jordan, Vertriebsleiter bei der Kelag, zustimmen. In der Zukunft, sagt er, wird man das bidirektionale Laden daher verstärkt in Richtung Aggregation von Flexibilitäten und virtuellen Batterien denken. Die Mobilität wird noch stärker als jetzt mit dem Energiesystem verschränkt werden. Die ersten Fragmente für eine solche Lösung sind bereits geschaffen worden, etwa durch die Ausrollung von Smart Metern. „In der Folge“, sagt Jordan, „wird es darum gehen, all diese Faktoren für ein energiewirtschaftliches Gesamtsystem nutzbar zu machen.“ Voraussetzung dafür sind attraktive Anreizmodelle und funktionierende Flexibilitätsplattformen inklusive der Digitalen Schnittstelle, damit die Elektroautos das gewünschte Verhalten auch zur richtigen Zeit zeigen.
Spannende Pilotprojekte
Einige Pilotprojekte tun das bereits. So ist die Kelag Teil des Projekts „Shared Charging“, bei dem in einem Konsortium aus fünf wissenschaftlichen und sieben Unternehmenspartnern an einer gemeinschaftlich nutzbaren Ladeinfrastruktur gearbeitet wird, die es erlaubt, möglichst viele Kundinnen und Kunden mit möglichst geringer Netzbelastung zu versorgen. „Ein Ziel des Projekts ist es, adaptive Verteilalgorithmen zu entwickeln. Dazu kommen barrierefreie Ladeschnittstellen, Datenmanagement-Systeme und bidirektionale Lademechanismen“, sagt Martin Glatz, Head of Innovation bei der Kelag.
Auch EVN, Netz NÖ GmbH und die Österreichische Post AG beschäftigen sich in einem gemeinsamen Pilotprojekt intensiv mit dem Thema. In ihrer Kooperation wird das Zusammenspiel von Photovoltaik, stationärem Batteriespeicher, bidirektionalen Ladestationen sowie klassischen Wechselstrom- und Gleichstrom-Ladestationen untersucht.
Offene Fragen
Auf dem Weg zum alltagstauglichen bidirektionalen Laden sind allerdings noch einige Fragen zu lösen, allen voran jene der Standardisierung. Derzeit setzen Autohersteller beim bidirektionalen Laden auf zwei unterschiedliche Ansätze, wie Kurt Leonhartsberger von der V2G Alliance Austria erklärt: „BMW verbaut die zum bidirektionalen Laden nötige zusätzliche Hardware in der Ladestation. Dadurch wird die Ladestation teurer, aber sie könnte theoretisch jedes Elektrofahrzeug entladen. Renault und Nissan verfolgen einen anderen Ansatz. Sie verbauen die Hardware im Fahrzeug, wodurch das Fahrzeug teurer wird, aber theoretisch mit einer handelsüblichen AC-Wallbox entladen werden könnte.“
Das Schlüsselwort ist allerdings theoretisch. Denn noch wird kein einheitliches Protokoll, keine standardisierte Sprache verwendet, mit deren Hilfe Ladesäule und Fahrzeug miteinander kommunizieren. „Viele Fahrzeughersteller haben sich entschieden, proprietäre Lösungen einzuführen, die nur mit den von ihnen vertriebenen oder freigegebenen Ladesäulen kommunizieren können“, sagt Leonhartsberger.
Als einen der ersten Schritte, um Vehicle-to-Grid-Anwendungen zu ermöglichen, arbeitet die EU-Kommission im Rahmen der Alternative Fuels Infrastructure Regulation daher daran, neben anderen Regelungen auch ein verpflichtendes standardisiertes Protokoll zwischen Auto, Ladestelle und Energiehändler zu etablieren.
Nachvollziehbarkeit und Netzgebühren
Auf einen weiteren Punkt weist Kurt Reinagel von Netz NÖ hin: Bei bidirektionalen Anwendungen stellt sich auch die Frage, 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.
„Bei bidirektionalem Laden entsteht keine neue Energiequelle, sondern gespeicherte Energie wird, zeitlich verschoben, wieder bereitgestellt“, sagt Reinagel. „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.“
Kritische Autokomponenten
Und es gilt auch die Frage zu klären, wie gut es für die elektrotechnischen Komponenten eines Autos ist, wenn es in seinen Stehzeiten permanent am Netz hängt und entweder ge- oder entladen wird. Die heutigen Batterien vertragen Ladevorgänge sehr gut. „Eine zusätzliche Alterung durch bidirektionales Laden ist daher vernachlässigbar“, sagt Kurt Leonhartsberger. „Anders sieht es mutmaßlich bei der Leistungselektronik aus. Sie wurde bisher primär auf den Fahrbetrieb ausgelegt und nicht darauf, täglich viele Stunden lang für die Speichernutzung aktiv zu sein.“
Kurt Reinagel verweist in diesem Zusammenhang zudem 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.“
Technische und regulatorische Schwierigkeiten lassen sich allerdings üblicherweise lösen, menschliche Gewohnheiten zu durchbrechen, ist hingegen oft schwieriger. Alexander Jordan macht deshalb noch auf einen anderen wichtigen Punkt aufmerksam, der beachtet werden muss, damit bidirektionales Laden in großem Stil in das Energiesystem eingebunden werden kann: Akzeptanz. „Wir müssen Anreize schaffen, die die Kunden dazu motivieren, die Kapazität ihrer Autobatterien dem Stromsystem zur Verfügung zu stellen. Das Angebot muss fair sein, die Emotion ebenso ansprechen wie die Rationalität. Und es muss technisch leicht bedienbar sein.“
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