25.06.2024

Bidirektionales Laden: Die Zukunft der Elektromobilität?

Einblicke in die Studie Bidirektionales Laden – Anwendungsfälle aus Nutzersicht der FfE im Auftrag des ADAC e. V.

Elektrofahrzeuge (EVs) spielen eine Schlüsselrolle in der Verkehrswende. Doch ihr Potenzial geht weit über die reine Fortbewegung hinaus. Mit der Technologie des bidirektionalen Ladens werden EVs zur Brücke zwischen Mobilität und Energiesystem. Beim bidirektionalen Laden fließt der Strom in beide Richtungen. Wie bidirektionales Laden funktioniert, was dafür als Nutzer:in benötigt wird, welche Anwendungsfälle und Erlöse damit möglich sind und was noch zum Markthochlauf fehlt? Antworten auf diese Punkte finden Sie im Abschlussbericht zur Studie.

Grundlagen und technische Voraussetzungen

Die Batterie des EVs kann nicht nur geladen, sondern auch entladen werden, um Strom ins Stromnetz oder in das Hausnetz einzuspeisen. Dies eröffnet eine Reihe von Möglichkeiten, die sowohl für Nutzer:innen von EVs als auch für das Stromnetz von Vorteil sein können.

Abbildung 1: Beispielhafte Umsetzung des bidirektionalen Ladens zuhause (schematisch)

Dazu müssen allerdings einige technische Voraussetzungen erfüllt sein:

  • Bidirektional ladefähiges Elektrofahrzeug: Das Fahrzeug muss über die Hardware und Software verfügen, um den Stromfluss in beide Richtungen zu ermöglichen. Um die Technologie nutzen zu können, sollten Nutzer:innen also schon beim Kauf darauf achten, dass das Fahrzeug dazu in der Lage ist. In der Studie geben wir einen Marktüberblick über aktuelle, bidirektional ladefähige EVs.
  • Bidirektionale Wallbox: Die Ladestation steuert den Stromfluss und ermöglicht die Umsetzung von Steuersignalen. Nicht jede Wallbox ist zu bidirektionalem Laden fähig. Auch über die wenigen Wallboxen, die bisher verfügbar sind, geben wir in der Studie einen Überblick.
  • Energiemanagementsysteme: Diese zusätzlichen System sind ratsam, um die Stromflüsse zwischen verschiedenen Verbrauchern in der Liegenschaft optimal zu steuern und zu koordinieren.

Vorteile und Anwendungsfälle

Bidirektionales Laden bietet mehrere Vorteile für EV-Nutzer:innen und das Stromnetz:

  • Kostenersparnis: Durch intelligentes Laden und Entladen können Nutzer:innen ihre Stromkosten senken. Sie können zu Zeiten laden, zu denen die Strompreise niedrig sind, und überschüssigen, günstigen Solarstrom aus der eigenen Photovoltaikanlage im EV zwischenspeichern, um ihn zu einem späteren Zeitpunkt zu verbrauchen und teuren Strombezug aus dem öffentlichen Stromnetz zu reduzieren. Zudem kann der zwischengespeicherte Strom durch bidirektionales Laden in Zeiten, in denen die Strompreise hoch sind, in das Netz eingespeist werden, womit Erlöse generiert werden können, die die Stromkosten weiter senken.
  • Netzstabilität: EVs können als mobile Energiespeicher fungieren und zur Stabilisierung des Stromnetzes beitragen. Dies kann insbesondere in Zeiten hoher Nachfrage oder bei Engpässen im Stromnetz hilfreich sein.
Abbildung 2: Schaubild des Anwendungsfalles PV-Eigenverbrauchserhöhung mit zeitlicher Arbitrage (V2G)

In der Studie wurden verschiedene Anwendungsfälle des bidirektionalen Ladens diskutiert:

  • Dynamische Stromtarife (V2H),
  • PV-Eigenverbrauchsoptimierung (V2H),
  • Zeitliche Arbitrage (V2G),
  • PV-Eigenverbrauchserhöhung mit zeitlicher Arbitrage (V2G) und
  • Systemdienstleistungen durch Vorhaltung von Batteriekapazität (V2G)

Die ersten vier Anwendungsfälle wurden simulativ untersucht, wobei die drei Ladestrategien Direktladen, gesteuertes Laden und bidirektionales Laden miteinander verglichen wurden. Die Ladestrategie Direktladen dient dabei als Referenzfall, an dem die Mehrwerte der beiden anderen Ladestrategien gemessen werden. Annahmen und Parameter, die den Berechnungen zu Grunde liegen, sind ebenfalls im Abschlussbericht veröffentlicht.

Fazit und Handlungsempfehlungen

Die Studie der FfE im Auftrag des ADAC zeigt, dass bidirektionales Laden eine vielversprechende Technologie mit großem Potenzial für die Zukunft der Elektromobilität ist. Um diese Technologie großflächig zu etablieren, sind allerdings noch einige Herausforderungen zu bewältigen:

  • Technische Standards und Normen: Die Entwicklung und Implementierung einheitlicher Standards sind notwendig, um die Kompatibilität und IT-Sicherheit bidirektionaler Ladevorrichtungen zu gewährleisten.
  • Rechtliche Rahmenbedingungen: Anpassungen der rechtlichen Rahmenbedingungen sind erforderlich, um Investitionen in bidirektionale Ladetechnologien zu fördern und den Betrieb zu erleichtern.
  • Marktförderung: Marktaktivierungsprogramme und attraktive Geschäftsmodelle können dazu beitragen, die Verbreitung bidirektionaler Ladetechnologien zu beschleunigen.
  • Garantiebedingungen: Feste Grenzen, die durch virtuelle Fahrkilometer oder zulässige Vollzyklen die Nutzung der Fahrzeugbatterie hinsichtlich der Herstellergarantie limitieren, schränken Nutzer:innen in einer flexiblen Nutzung der Fahrzeugbatterie für bidirektionales Laden ein.

Durch eine Berücksichtigung dieser Empfehlungen können die Vorteile des bidirektionalen Ladens voll ausgeschöpft und die Elektromobilität zu einem wichtigen Baustein der Energiewende gemacht werden.

Die Studie ist im Volltext über diesen Link abrufbar.

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