Bidirektionales Laden Audi arbeitet am E-Fahrzeug als Teil der Energiewende

Die intelligente Nutzung von Elektroautos bietet großes Potenzial für Energiewende – das demonstrierten Audi und die Hager Group.
Die intelligente Nutzung von Elektroautos bietet großes Potenzial für Energiewende – das demonstrierten Audi und die Hager Group.

Audi und Hager arbeiten im Rahmen eines Forschungsprojekts zum bidirektionalen Laden an der Einbindung des E-Autos in das häusliche Stromnetz. Besonders im Zusammenspiel mit einer Photovoltaikanlage bietet das Vorteile. Überschüssiger PV-Strom lässt sich so zwischenspeichern und bei Bedarf abgeben.

Das E-Auto soll sich künftig zum Teil eines immer breiteren Mobilitätsangebots entwickeln und Baustein der nachhaltigen Energiewende werden. Im ersten Halbjahr 2020 steuerten erneuerbare Energien erstmals über 50 Prozent zum deutschen Strommix bei. Mit steigenden Anteil wächst aber auch ein Grunddilemma von Wind- und Sonnenkraft: die Stromerzeugung ist nicht immer konstant. An Sonnentagen und in Starkwindphasen fehlen häufig Kapazitäten, um die erzeugte Energie zu speichern, die das Netz nicht abnehmen kann.

Mit steigenden Zulassungszahlen von Elektroautos erhöht sich die Zahl mobiler Energiespeicher. Ein großes Potenzial – wenn die Speicherkapazität intelligent nutzbar gemacht wird. Aus diesem Grund haben Audi und die Hager Group gemeinsam einen Forschungs- und Lösungsansatz entwickelt, der finanzielle Anreize schafft sowie eine erhöhte Versorgungssicherheit bietet: das bidirektionale Laden. »Durch die Elektromobilität rücken Automobilindustrie und Energiewirtschaft enger zusammen. Die Batterie eines Audi e-tron könnte ein Einfamilienhaus rund eine Woche autark mit Energie versorgen. Perspektivisch möchten wir dieses Potenzial nutzbar und das E-Auto als Stromspeicher auf vier Rädern zum Teil der Energiewende machen«, erklärt Martin Dehm, technischer Projektleiter für bidirektionales Laden bei Audi. Dabei wird die Hochvolt-Batterie des Elektrofahrzeugs nicht nur über die Wallbox zu Hause geladen, sondern kann als dezentrales Speichermedium auch wieder Energie ans Haus abgeben. Hat der Nutzer eine Photovoltaikanlage, dient der Stromer als Zwischenspeicher für den eigenerzeugten Ökostrom. Wenn die Sonne nicht mehr scheint, kann das Fahrzeug dann den gespeicherten Strom wieder ans Haus abgeben. Das bidirektionale Laden zu Hause (Vehicle to Home, V2H) hat großes Potential, die Stromkosten des Hausbesitzers zu senken und die Netzstabilität zu erhöhen. Als weitere Ausbaustufe ist im Zusammenspiel mit einem Heimspeicher eine fast vollständige Energieautarkie sowie erhöhte Versorgungssicherheit im Falles eines Blackouts möglich.

Zusammenspiel technischer Komponenten

Beim Forschungsprojekt kam ein Audi e-tron mit seriennaher Ladetechnologie zum Einsatz. Im Versuchsverbund agierte das vollelektrische Modell mit einer DC-Wallbox, die eine Ladeleistung von bis zu 12 kW ermöglicht, sowie einem flexibel erweiterbaren Heimspeicher mit 9 kWh Kapazität. Bei einem möglichen Serieneinsatz könnte dieser für zusätzliche Flexibilität sorgen, ist aber keine notwendige Voraussetzung für das bidirektionale Laden. Dank der DC-Spannungsebene im Gesamtverbund kommt die Verbindung zwischen PV-Anlage und Fahrzeug ohne Wechselrichter aus.

Beim bidirektionalen Laden stehen vor allem Use-Cases im Fokus, bei denen Eigenheimbesitzer mit eigener Photovoltaikanlage kostenoptimiert eigenerzeugten Strom laden. Dabei speichert das Elektroauto den Überschuss der PV-Anlage, welcher nicht von Verbrauchern im Haus abgenommen wird. Verfügt der Nutzer über variable Tarife, kann das Elektrofahrzeug die gesamte Hausversorgung in Zeiten hoher Preise übernehmen. Nachts oder in Nebenzeiten des Tarifs lädt das Auto dann mit günstigem Strom wieder bis zum angestrebten State of Charge (SOC). Über die reine Kostenoptimierung hinaus, stellt das bidirektionale Laden auch eine Versorgungssicherheit her: Bei einem Stromausfall ist das System in der Lage, das Haus durch die leistungsfähige HV-Batterie mit Energie zu versorgen oder sogar ein Gebäude ohne Netzanschluss im sogenannten Inselbetrieb autark zu betreiben.