PV-Überschussladen in Kombination mit bidirektionalem Laden

Hohe Strombezugspreise, stetig sinkende Einspeisevergütung: Den eigenen PV-Strom in vollem Umfang zu nutzen, sorgt in mehrfacher Hinsicht für deutliche Einsparungen. So muss kein Strom aus dem öffentlichen Netz hinzugekauft werden, weil der Bedarf privater oder unternehmerischer Gebäude eigenständig gedeckt wird.

Gleichzeitig kann der erzeugte Überschuss sinnvoll genutzt werden, statt ihn mit minimalem wirtschaftlichen Ergebnis zu verkaufen. Dies gelingt vor allem mit E-Fahrzeugen, bei denen sowohl PV-Überschussladen als auch bidirektionales Laden genutzt werden. Die intelligente Steuerung übernimmt dabei ein dynamisches Lastmanagement.

Nahezu jede*r hat es schon einmal erlebt: Wenn im Sommer die Urlaubszeit naht oder das Wochenende mit dem geplanten Ausflug im Freien vor der Tür steht, hofft man auf Sonne. Gleiches gilt auch für Besitzer*innen einer PV-Anlage, denn klares Wetter bedeutet vor allem eins: selbst erzeugten Strom. Doch kann es auch zu viel Sonne geben? Bei der Freizeitgestaltung je nach Wärme schon, bei einer Kombination von E-Mobilität und PV-Anlage keinesfalls. Denn hier sind bidirektionales und PV-Überschussladen möglich.

Beim PV-Überschussladen werden nicht verbrauchte Strommengen für die Ladung eines oder mehrerer E-Fahrzeuge genutzt. Dies erhöht den Autarkiegrad deutlich, da die Abhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz abnimmt. Zudem amortisiert sich die PV-Anlage deutlich schneller als bei der Einspeisung von Überschuss ins Netz. PV-Überschussladen ermöglicht also Einsparungen. Doch wie sieht dies konkret in Zahlen aus? Der durchschnittliche Bezugspreis für Strom aus dem öffentlichen Netz liegt in Deutschland aktuell bei etwa 42,22 Cent/kWh. Die Einspeisevergütung wird vom Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt. Liegt die aktuelle Vergütung seit Februar bei 8,11 Cent/kWh, so wird sie künftig halbjährlich um ein Prozent sinken und somit Anfang 2025 nur noch 7,94 Cent/kWh betragen, Tendenz weiter fallend. Im Schnitt ist der Verbrauch eines E-Autos auf rund 18 kWh je 100 km zu beziffern. Hochgerechnet auf eine Jahresfahrleistung von gut 12.000 km bedeutet die Nutzung von PV-Überschuss zur Ladung schon heute einen Gewinn von 736,78 Euro im Vergleich zur Einspeisung des eigenen Überschusses ins Netz. In einem Jahr liegt dieser Wert bereits bei über 740 Euro. Für ganze Fuhrparks von Unternehmen oder Kommunen multipliziert sich dieser Betrag.

Um PV-Überschussladen bestmöglich umzusetzen, ist eine dynamische Steuerung entscheidend. So muss die Ladeleistung jeweils an die aktuelle PV-Produktion und den Hausverbrauch in Echtzeit angepasst werden. Steigt beispielsweise der Verbrauch, sodass weniger oder kein Überschuss bereitsteht, wird die Ladung des Fahrzeugs gedimmt, sinkt der Verbrauch oder steigt die aktuelle Produktion, kann auch die Ladeleistung erhöht werden. Damit wird verhindert, dass bei kurzfristigen Änderungen entweder Energie aus dem öffentlichen Netz für die Ladung zugekauft werden muss oder PV-Strom ins Netz eingespeist wird.

Eine Variante, um die Ladeleistung bestmöglich zu steuern, ist eine automatische Phasenumschaltung. Generell können E-Autos einphasig oder dreiphasig geladen werden. Beim einphasigen Laden fließt der Strom durch einen Leiter. Die minimale Ladeleistung der meisten E-Fahrzeuge liegt bei 1,4 kW, maximal lassen sich mit dem einphasigen Laden 7,4 kW Leistung erreichen. Mit diesem recht geringen Wert kann die Ladung mehrere Stunden dauern.

Das dreiphasige Laden hingegen hat eine deutlich höhere Maximalleistung von bis zu 22 kW und verläuft damit deutlich schneller. Grund dafür ist, dass drei Leiter gleichzeitig Energie transportieren. Im Gegenzug bedeutet dies aber auch, dass die Minimalleistung bei dieser Variante 4,2 kW beträgt, also je Leiter 1,4 kW. Damit birgt das ausschließlich dreiphasige Laden die Gefahr, geringere Überschüsse unter 4,2 kW ungenutzt zu lassen.

Für eine optimale Nutzung des PV-Überschusses ist also eine Kombination aus beiden Varianten erforderlich. Damit können auch kleine Energiemengen genutzt werden, während bei steigendem Überschuss eine automatische Umschaltung zum dreiphasigen Laden erfolgt. Gleichzeitig können bei ganzen Fuhrparks einzelne Fahrzeuge dreiphasig geladen werden, während dies bei anderen einphasig abläuft, angepasst an die aktuelle Produktion. Voraussetzung dafür ist eine intelligente Wallbox und ein dynamisches Lastmanagementsystem, das eine Phasenschaltung zulässt.

Ein weiterer Weg, die Eigennutzung neben dem PV-Überschussladen deutlich zu erhöhen und dabei Kosten zu sparen, ist das bidirektionale Laden. Dabei werden überschüssige Strommengen in die Autobatterie geladen, die als Speicher dient. Nimmt die Produktion der PV-Anlage ab, beispielsweise weil es abends dunkel wird, kann der in der Autobatterie gespeicherte Strom genutzt werden. Dafür gibt es drei unterschiedliche Szenarien:

• Vehicle-to-Load (V2L): Mit dem Stromüberschuss, der in der Autobatterie zwischengespeichert wurde, können unterwegs elektrische Geräte geladen werden. Das kann beispielsweise für Handwerksbetriebe von Vorteil sein.
• Vehicle-to-Home (V2H): Der in der Autobatterie zwischengespeicherte Strom wird über eine rückspeisefähige Wallbox in das hauseigene Stromnetz geleitet und kann dort genutzt werden. Dies ist die am weitesten verbreitete Form des bidirektionalen Ladens.
• Vehicle-to-Grid (V2G): Dank einer intelligenten Steuerung wird der Strom aus mehreren Autobatterien in ein gemeinsames Netz geleitet, sodass ganze Firmengelände oder Siedlungen autark versorgt werden können. Allerdings ist dieses Szenario bislang nur selten umgesetzt.

Für alle drei Varianten braucht es eine Wallbox, die zweirichtungs- sowie einspeisefähig ist. Zudem ist ein sogenannter Wechsler notwendig, der den Strom umwandelt. Denn in Autobatterien herrscht Gleichstrom. Um diesen Strom für das Hausnetz nutzbar zu machen, muss er jedoch als Wechselstrom zur Verfügung stehen. Dafür sorgt der Wechsler. Nicht zuletzt ist für die sinnvolle Steuerung auch hier ein dynamisches Lastmanagement nötig, das eine Kombination von PV-Überschussladen und bidirektionalem Laden ermöglicht.

Um eine PV-Anlage rentabel zu betreiben, ist eine möglichst hohe Eigennutzung erforderlich. Um diese zu erhöhen, ist die Elektromobilität ein geeigneter Weg, der zahlreiche Möglichkeiten wie das PV-Überschussladen und das bidirektionale Laden bietet. Gerade in Kombination können die beiden Varianten hohe Mehrwerte schaffen, die sich bei ganzen Fuhrparks in Kommunen oder Unternehmen besonders auszahlen. Voraussetzung dafür ist ein dynamisches Lastmanagementsystem wie Lobas, das anhand von Echtzeitdaten für eine intelligente Steuerung der Stromflüsse und der jeweiligen Ladeleistung sorgt.