Automatisierte Phasenumschaltung & PV-Überschussladung bei Wallbox und E-Auto: Wie PV-Strom-Eigenverbrauch optimieren?

Warum sich ein hoher Eigenverbrauch lohnt

Bevor die Bedeutung von PV-Überschussladen erklärt wird, muss kurz vorab die Bedeutung der Nutzung von Eigenstrom erklärt werden. Wer in eine Photovoltaikanlage investiert, dem steht bei Sonnenschein kostenloser, selbstproduzierter Solarstrom zur Verfügung. Doch wird die produzierte Strommenge im Haushalt nicht direkt verbraucht, wandern die nicht benötigten PV-Überschüsse ins nationale Stromnetz. Der eingespeiste Strom wird dann natürlich z. B. über die EEG-Einspeisevergütung finanziell belohnt, doch die Erlöse sinken hier seit Jahren. Und auch wenn der eingespeiste Strom über die Einspeisevergütung vergütet wird, bleibt selbst produzierter Strom der günstigste Strom (Übrigens: Mit der sonnenFlat direkt erhalten Sie bis zu 20 % mehr für eingespeisten Solarstrom als über die staatliche Einspeisevergütung). Gleichzeit fehlt ins Stromnetz eingespeister PV-Strom zu Hause dann, wenn die Sonne nicht scheint. In dem Moment werden Netzbezüge erforderlich. Schon allein aus finanzieller Sicht ist es also sinnvoller, Netzbezüge zu reduzieren und damit seinen Autarkiegrad zu erhöhen. Die Nutzung von selbst produziertem Solarstrom bleibt die kostengünstigste Option für Besitzer einer Photovoltaikanlage. Eine Lösung zur Erhöhung des Eigenverbrauchs stellt die Nachrüstung eines Stromspeichers dar, der den selbstproduzierten Strom speichert und für einen späteren Zeitpunkt verfügbar macht. Eine zusätzliche Möglichkeit ist die Integration der Elektromobilität in das heimische Verbrauchernetz.

Was ist PV-Überschussladen? Wie den Eigenverbrauch von Solarstrom steigern?

Viele Wallboxen bieten verschiedene Lade-Modi: Reines PV-Überschussladen, eine Kombination aus PV-Überschuss und Netzstrom sowie eine Funktion zum Schnellladen aus dem öffentlichen Stromnetz. Die Frage, die sich viele E-Auto Besitzer stellen ist: Lohnt sich PV-Überschussladen? Gehen wir es systematisch an. Was ist eine PV-Überschussladung? Mit der sogenannten PV-Überschussladung können E-Autofahrer den sauberen und kostenlosen Solarstrom vom eigenen Dach optimal nutzen und u. a. die Ladekosten verringern. Um PV-Überschüsse automatisch zu erkennen und dem Verbraucher zuzuweisen, muss eine Wallbox mit einem Energiemanagement-System (EMS) ausgestattet sein. Sobald überschüssiger Solarstrom vorhanden ist, also Strom, der für Haushaltsgeräte gerade nicht gebraucht wird, sendet der Wechselrichter ein Startsignal an die Wallbox. Der Strom wird dann in das angeschlossene E-Auto eingespeist. Wann das der Fall ist, hängt jedoch bei regulären Systemen davon ab, ob es sich um 1-phasige oder 3-phasige Ladevorgänge handelt (Diese Stromphasen erklären wir im weiteren Artikelverlauf). Die Phasenumschaltung bietet eine Lösung für diese Abhängigkeit. 🗲

Phasenumschaltung beim Ladevorgang: Hintergrund, Funktionsweise, Vorteile

Phasenumschaltung ist das Zauberwort für E-Auto-Fahrer. Damit lässt sich der Prozess für eine PV-Überschussladung optimal steuern, was Bedürfnisse wie Ladegeschwindigkeit und Eigenverbrauchsoptimierung in Einklang bringt. Wir erklären, was es damit auf sich hat.

Was bedeutet einphasiges bzw. dreiphasiges Laden?

Schon beim E-Auto Kauf stoßen Unterstützer der Verkehrswende auf den Begriff des einphasigen oder dreiphasigen Ladens. Dies steht für die Ladeleistung, die der gewählte Anschluss bietet. Die Ladeleistung wird in kW angegeben – nicht zu verwechseln mit der Kapazität. (Mehr dazu lesen Sie in unserem Artikel Kapazität und Leistung bei Stromspeichern und Photovoltaik-Anlagen richtig unterscheiden). Die Ladeleistung bestimmt maßgeblich die E-Auto-Ladegeschwindigkeit: Also je mehr Ladeleistung, desto schneller ist die Batterie des Elektroautos aufgeladen. 

Einphasig Laden bedeutet, dass der Strom nur durch einen der drei Stränge des Stromkabels fließt. Das ist hierzulande an jeder haushaltsüblichen Schuko-Steckdose und an jeder AC-Ladesäule möglich. Dadurch nutzt die Autobatterie aber auch nur ein Drittel der maximalen Leistung – oftmals sogar noch weniger. Dreiphasiges Laden nutzt alle drei Leiter des Stromkabels gleichzeitig und ermöglicht somit andere Leistungswerte. Übrigens, wer noch mehr zum Unterschied zwischen Einphasigkeit und Dreiphasigkeit in Bezug auf den eigenen Haushalt und die Relevanz dafür erfahren will, dem empfehlen wir unser verlinktes Video für mehr Details.

Das dreiphasige Laden beim E-Auto ermöglicht theoretisch Ladeleistungen von 4,2 bis 22 kW. Wer sein Elektroauto dreiphasig schneller als beim einphasigen Ladevorgang laden möchte, sollte aber beim Wallbox-Kauf genauer hinschauen. Die geläufigste Obergrenze einer Wallbox liegt bei 11 kW. Über 11 kW ist der Charger genehmigungspflichtig. Das einphasige Laden ist ansonsten mit einer möglichen Ladeleistung der Wallbox von 1,4 bis 3,7 kW daher deutlich langsamer. Dreiphasiges E-Auto-Laden ist dank höherer möglicher Ladeleistung daher schneller als einphasiges Laden.

PV-Überschuss: Wozu ist die automatische Phasenumschaltung wichtig?

Warum ist es nun relevant, beim E-Auto-Laden zwischen Stromphasen zu wechseln? Schnelligkeit beim Laden und Kosteneffizienz sind entscheidende Faktoren für die Nutzerzufriedenheit und die Verbreitung der Elektromobilität. Wer sein Fahrzeug mit dem eigenen Solarstrom speisen will, dem ist aber auch die optimale Nutzung seiner Stromüberschüsse wichtig. 🔌

Das Problem: Einige Wallboxen können erst ab einem PV-Überschuss von 4,2 kW eigenen Solarstrom nutzen. Dieser PV-Überschuss wird im Winter oder an bewölkten Tagen aber nur selten erreicht, da andere Verbraucher, wie zum Beispiel die Heizung und der Herd, viel Energie benötigen. Fällt die Ladeleistung beim dreiphasigen Laden unter 4,2 kW, laden viele Wallboxen also nicht mehr. Hier muss dann – sofern möglich – manuell die Stromphase gewechselt werden, sodass sich das E Auto einphasig laden lässt. Andernfalls geht viel eigene Energie ins Netz verloren, bevor das Elektroauto geladen wird. Oder es wird auch gar nicht mit eigenem PV-Strom geladen. Es sei denn, die Wallbox beherrscht die automatische Phasenumschaltung.

Fällt die Ladeleistung beim dreiphasigen Laden unter 4,2 kW, laden viele Wallboxen nicht mehr weiter. Es sei denn, die Wallbox beherrscht die automatische Phasenumschaltung.

Wichtiger Unterschied zwischen Phasenumschaltung und automatischer Phasenumschaltung: Die Phasenumschaltung steuert den Ladeprozess, indem sie die verfügbare Leistung optimal verteilt. Wer effizient laden möchte, muss den verfügbaren PV-Überschuss theoretisch immer minutengenau im Auge behalten und manuell zwischen den Phasen wechseln – sonst wird Potenzial verschenkt. Hier setzt die automatische Phasenumschaltung an. Die automatische Phasenumschaltung überwacht automatisch den verfügbaren PV-Überschuss und wechselt bei sich ändernder verfügbarer Ladeleistung zwischen der Einphasigkeit und Dreiphasigkeit - ganz automatisch. Sie müssen sich um nichts kümmern. Somit können Sie automatisch Ihren PV-Überschuss so effizient wie möglich nutzen.

Wallbox mit Phasenumschaltung– der einfache Weg zur effizienten Solarstromnutzung

Anderes Ladekabel, andere Buchse, Umschalten per Knopfdruck oder per App: Für die manuelle Phasenumschaltung gibt es viele Wege, von kreativ bis pragmatisch. In jedem Fall sind sie zeitintensiv und wenig präzise. Wer nicht 24/7 damit beschäftigt sein will, die aktuelle Witterung mit dem Ladevorgang zu koordinieren, investiert in ein einen intelligenten Stromspeicher und ein Wallbox-System, welche diese Aufgabe automatisch übernehmen. 💡

Einphasiges und dreiphasiges Laden: So funktioniert die automatische Phasenumschaltung der Wallbox

In vielen Wallboxen, die einphasiges und dreiphasiges Laden ermöglichen, ist die Umschaltung manuell möglich. Das ist jedoch aufwändig, erfordert ein hohes Maß an Aufmerksamkeit und Flexibilität und nicht selten großer technische Versiertheit. Die automatische Phasenumschaltung hingegen funktioniert durch intelligente Steuerungselektronik innerhalb des Chargers, die kontinuierlich die vorhandene Strommenge und den Ladezustand des Fahrzeugs überwacht. Sobald sie erkennt, dass eine Phase überlastet ist oder zusätzliche Phasen zur Verfügung stehen, wechselt sie selbstständig zwischen ein-, (zwei-)* oder dreiphasigem Laden. Beim einphasigen Laden kann bereits ab 1,4 kW Überschuss geladen werden, deutlich früher als mit dem dreiphasigen Laden. Wenn mehr als 4,2 kW aus der PV-Anlage zur Verfügung steht, wechselt eine Wallbox mit automatischer Phasenumschaltung automatisch in den dreiphasigen Betriebsmodus. Wir sprechen hier von einem smarten Ladevorgang, der automatisiert bestehenden PV-Überschuss bestmöglich nutzt.

Mit dieser Technologie ausgestattet bieten Charger so einen flexibleren, auf die PV-Stromproduktion ausgelegten Ladevorgang.

Smart laden: Vorteile von Wallboxen mit automatischer Phasenumschaltung

1. Komfortable und präzise Effizienzsteigerung

Die Phasenumschaltung garantiert eine reibungslose und maximal effiziente Nutzung der Stromkapazität. PV-Anlagenbetreiber sparen sich dank smarter Technologie Kontrollen und technische Aufwände. 

1. Kürzere Ladezeiten
2. Kostenersparnis durch Eigenverbrauch
   Die automatische Umschaltung stellt sicher, dass mehr des selbst erzeugten Solarstroms (Überschuss) genutzt wird. Dies reduziert die Strommenge, die ins Netz eingespeist wird, und spart Kosten für Netzbezüge. Auch die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage erhöht sich.
3. Nachhaltigkeit und Netzstabilität
   Der Einsatz Erneuerbarer Energien wird gefördert, indem überschüssiger Solarstrom effizient direkt vor Ort genutzt wird. Sie beziehen weniger Strom aus dem Netz, der gegebenenfalls kein echter Ökostrom ist. Dies verbessert die eigene CO2-Bilanz und schont die Umwelt. Übrigens: Für den Fall, dass zum Laden Netzstrom benötigt wird, sind Sie mit der sonnenFlat direkt auf der sicheren Seite. Über die sonnenFlat direkt beziehen Sie ausschließlich Ökostrom.

Indem die Wallbox mit automatischer Phasenumschaltung sowohl im dreiphasigen wie auch im einphasigen Betrieb laden kann, sorgt sie für schnellere Ladezeiten mit PV-Überschuss.

Dank der automatischen Phasenumschaltung können Sie mehr PV-Überschuss, auch an bewölkten Tagen oder im Winter, zum Laden des E-Autos nutzen.

Unsere untenstehenden Grafiken verdeutlichen, dass dreiphasiges Laden in der Regel im Sommer umfangreicher möglich ist. Dank der automatischen Phasenumschaltung können Sie mehr PV-Überschuss, auch an bewölkten Tagen oder im Winter, nutzen. Die automatische Phasenumschaltung sorgt dann bei weniger Sonne dafür, dass die Wallbox automatisch vom dreiphasigen Laden auf das einphasige Laden springt. Sie laden somit dann weiterhin mit PV-Überschuss und schöpfen auch diesen Ladebereich aus. Warum? Weil Sie nicht mehr manuell zwischen dreiphasigem Laden und einphasigem Laden wechseln müssen, was schnell vergessen werden kann.

Falls Ihre Wallbox die automatische Phasenumschaltung und dreiphasiges Laden beherrscht, profitieren Sie ganzjährig von einer effizienteren und kostengünstigeren Eigenstromnutzung.

Wie ergänzen sich Ausschaltverzögerung und Phasenumschaltung?

Die meisten Wallboxen sind mit einer Ausschaltverzögerung ausgestattet. Die sorgt dafür, dass die Wallbox nicht sofort „den Saft abdreht”, sobald der verfügbare Strom unter ein gewisses Niveau fällt. Das hilft, häufige Ein- und Ausschaltvorgänge zu vermeiden, die zu einer ineffizienten Nutzung des Stroms und zu erhöhtem Verschleiß der Hardware führen. Häufig stabilisiert sich die Stromsituation nämlich in kurzer Zeit von selbst. Während dieser Zeit überwacht die automatische Phasenumschaltung kontinuierlich die Verfügbarkeit der Phasen, um schließlich die beste Maßnahme einzuleiten. Wenn die Wallbox feststellt, dass die Stromverfügbarkeit hoch ist (z. B. durch hohe PV-Produktion), kann sie die automatische Phasenumschaltung nutzen, um von einphasigem auf dreiphasigen Betrieb umzuschalten. Gleichzeitig stellt die Ausschaltverzögerung sicher, dass diese Umschaltung nicht durch kurzfristige Schwankungen unterbrochen wird.

Übrigens: Wer sein Elektroauto mit möglichst viel Eigenstrom laden möchte, für den empfiehlt sich neben einer Wallbox mit automatischer Phasenumschaltung auch ein Batteriespeicher. 🔋 Das Laden eines E-Autos, allein mit just-in-time-Überschüssen aus der PV-Anlage ist nämlich nur schwer möglich. Denn zum vollständigen Laden ohne Stromspeicher ist außerhalb der sonnenreichsten Jahreszeit meistens zusätzlicher Netzbezug nötig. Um aber zu 100 % mit selbstproduziertem Strom in hoher Geschwindigkeit zu laden, sind ein Stromspeicher, sowie eine Wallbox, die automatische Phasenumschaltung beherrscht, die Lösung. Warum? Neben dem direkten PV-Überschussladen, wenn die Sonne scheint, können Sie, wenn Ihr PV-Anlage kaum noch oder gar nicht mehr produziert, den Strom aus der sonnenBatterie zum E-Auto-Laden nutzen. Somit maximieren Sie Ihren Eigenstrom-Verbrauch.

Elektroautos dreiphasig laden – Können das alle?

Nicht alle Elektrofahrzeuge sind gleichermaßen für einphasige und dreiphasige Ladetechnologien ausgelegt. Ein schnelleres Laden des E-Autos über die entsprechenden Stromphasen ist daher modellabhängig. Kleinere Elektrofahrzeuge und Plug-in-Hybride nutzen oft einphasige Ladung, da sie weniger Energie benötigen und dies für ihre kleineren Batterien ausreichend ist. Größere Elektrofahrzeuge, insbesondere solche mit größeren Batteriekapazitäten, sind häufig für dreiphasige Ladung ausgelegt, was ihnen ermöglicht, schneller und effizienter zu laden. Vor allem aber ist es mit diesen Fahrzeugen möglich, Eigenverbrauch und Ladezeiten per zu Phasenumschaltung zu optimieren. Wichtig zu wissen: In der Zukunft wird die Fähigkeit zum dreiphasigen Laden bei Elektroautos zunehmen. Immer mehr E-Autos werden dazu in der Lage sein. Eine Wallbox mit automatischer Phasenumschaltung, die PV-Überschussladen ermöglicht, ist also auch eine Investition in die Zukunft für Neuanschaffungen von Elektroautos.

Erhöhte Ladegeschwindigkeit, Eigenstromverbrauch und Kostenersparnisse: Vorteile der automatischen Phasenumschaltung: Eine sinnvolle Erweiterung

Die automatisierte Phasenumschaltung bei Wallboxen in Kombination mit einer PV-Anlage bietet zahlreiche Vorteile: von der effizienten Nutzung der Stromkapazität (PV-Überschussladen) über Kostenersparnisse bis hin zu erhöhter Ladegeschwindigkeit und Nachhaltigkeit. Diese Technologie macht das Laden von Elektrofahrzeugen komfortabler und zukunftssicherer. Mit der wachsenden Verbreitung von Elektroautos ist sie ein entscheidender Schritt in Richtung einer nachhaltigen und effizienten Ladeinfrastruktur.

Durch die Implementierung der automatischen Phasenumschaltung in den sonnenHome Charger 2 können Nutzer von einer flexibleren und kosteneffizienteren Ladelösung, dank PV-Überschussladung, profitieren. Alle weiteren Infos zum in Kürze erscheinenden sonnenHome Charger 2 finden sie auf der hier verlinkten Seite.

*Zweiphasiges Laden ermöglicht Ladeleistungen von 2,8 – 14,7 kW. Diese Art der Ladung ist aber nicht weit verbreitet, da mit ein- oder dreiphasigen Ladeleistungen fast alle Anwendungen abgedeckt werden können.