Saubere Energie für Elektroautos - Geladen wird vor allem dann, wenn die Sonne scheint
Elektromobilität boomt. Und dass dabei der Strom fürs Elektroauto vom eigenen Dach kommt, ist für viele Menschen ein ziemlich verlockender Gedanke. Doch es gibt noch ein paar offene Fragen. Wie verhalten sich die Menschen beim Laden eigentlich und wann laden sie? Ein entscheidender Punkt, denn darauf kommt es an, wie unsere Stromnetze mit der wachsenden Anzahl von E-Autos umgehen können. sonnen hat daher das Ladeverhalten von rund 100 Haushalten mit dem sonnenCharger über ein Jahr hinweg untersucht und interessante Ergebnisse gewonnen.
Elektroautos gehören zu den populärsten und präsentesten Technologien der Energiewende. Denn Strom aus erneuerbaren Quellen soll die alten Energieträger Öl und Gas ablösen. Und mit dem Elektroauto wird dieser Strom im wahrsten Sinne des Wortes auf die Straße gebracht.
Damit ändert sich aber viel mehr als nur die Technik unter der Motorhaube. Die Halter von Elektroautos wollen laden, wann immer und wo immer sie gerade sind - zu Hause, bei der Arbeit und unterwegs.
Elektroauto ist ganz neue Größenordnung im Haushalt
Die Energie, die bisher im Benzin steckte, muss jetzt aus der Steckdose kommen. Auch das bringt neue Herausforderungen mit sich. Denn Elektroautos laden in der Regel mit 11 Kilowatt (kW), es können aber auch 22 kW sein. Das ist für den Haushalte eine ganz neue Größenordnung. Waschmaschine oder Spülmaschine brauchen um die 2 kW zum Heizen, ein E-Herd kann es schonmal auf über 4 kW bringen.
Eine ganz neue Situation also, nicht nur für die Stromrechnung, sondern auch für die örtlichen Stromnetze, die nicht darauf ausgelegt sind, dass ganze Straßenzüge zur gleichen Zeit ihr E-Auto laden.
Hier lohnt sich ein Blick auf den Prosumer, also den Haushalt, der Strom verbraucht aber auch selbst erzeugt, meistens mit einer Photovoltaik-Anlage. Für das Laden eines Elektroautos hat das den Vorteil, dass der Strom nicht aus dem Netz bezogen werden muss, da er an Ort und Stelle produziert wird. Und er ist natürlich sauber, was ja das Ziel der Energiewende ist. Solarstrom hat jedoch auch einen Nachteil: Er ist nicht immer da, wenn man ihn braucht. Denn wer sein Auto lädt, muss das in der Regel über einige Stunden machen, je nachdem wie leer der Akku ist. Die spannende Frage ist also, wie lässt sich damit umgehen?
Hinweise dazu liefert eine Untersuchung von sonnen unter 90 Kundinnen und Kunden, die ihre Autos mit dem sonnenCharger laden. Dabei zeigt sich, dass – etwas vereinfacht gesagt - die Menschen vor allem dann zum Ladegerät greifen, sobald die Sonne scheint.
Die Daten zeigen, dass in nahezu allen Monaten das Laden (blau) um die Mittagszeit herum am häufigsten stattfindet, also dann, wenn die PV-Anlage ihre höchste Leistung erreicht. Das Ladeprofil ähnelt dabei sogar der solaren Erzeugungskurve. Der Netzbezug (grün) ist in dieser Zeit am niedrigsten, was bedeutet, dass tatsächlich vor allem Solarstrom geladen wird.
Zum Vergleich dazu sieht es in den beiden Wintermonaten Dezember und Januar etwas anders aus. Die PV-Anlage liefert weniger Strom. Daher achten die Kunden in der Zeit weniger auf den Ladezeitpunkt, so dass sich das Ladeprofil gleichmäßiger auf den Tag verteilt. Der Lade-Peak ist kleiner und verschiebt sich ein bisschen Richtung Abend.
Das zeigt auch die Analyse der Lastkurven. Die meisten Ladevorgänge starten im Sommer um den Mittag herum, um die Sonne auszunutzen und gehen bis in den Nachmittag. Im Durchschnitt dauert ein Ladevorgang dabei um die drei Stunden. Im Winter ist die Kurve flacher und verteilt sich stärker. Interessant auch gerade für die Belastung der Stromnetze: In der Nacht wird kaum geladen.
Im Mittelwert haben die Haushalte mit knapp 10 kW geladen, was etwas unter der maximalen Leistung des sonnenChargers von 11 kW liegt. Das liegt zum einen daran, dass manche Autos nicht mit 11 kW geladen werden können aber auch daran, dass die Haushalte gern den eigene Solarstrom nutzen wollen.
Denn mit dem Smart Mode des sonnenCharges haben die Menschen die Möglichkeit, ausschließlich mit Solarstrom zu laden und keinen Netzstrom zu beziehen. Da die PV-Anlagen im Haushaltsbereich jedoch häufig zu klein sind, um 11 kW zu erzeugen, steht folglich weniger PV-Energie auf einmal zur Verfügung, wenn man nur mit Solarstrom lädt. Das deutet darauf hin, dass es den Haushalten wichtiger war, ihr Auto ausschließlich mit ihrem eigenem Solarstrom zu laden, statt dabei möglichst schnell zu sein.
Man kann also sehen, dass Menschen mit einer Photovoltaik-Anlage ihr Ladeverhalten bereits an die verfügbare Sonnenenergie anpassen wollen. Damit erreichen sie zum einen, dass ganz automatisch möglichst saubere Energie verwendet und parallel das Stromnetz entlastet wird. Denn die höchsten Spitzen im Sommer werden über die eigene PV-Anlage abgedeckt. Die Motivation kommt hier aus einer Kombination aus Klimabewusstsein und wirtschaftlichem Anreiz, denn der Solarstrom ist kostenlos und damit immer die günstigste Variante.
Eine wichtige Rolle spielt dabei auch die sonnenBatterie. Zum einen ist sie das intelligente Bindeglied zwischen Photovoltaik-Anlage und E-Auto, so dass zum Beispiel das Ladegerät erkennt, wann genügend Solarstrom vorhanden ist. Außerdem kann ein Speicher das Laden ergänzen und unterstützen. Generell ist es beim Laden zwar immer effizienter, direkt den Strom der PV-Anlage zu verwenden. Dazu kommt, dass Speicher mit 10 kWh oder 20 kWh häufig kleiner sind als die Akkus von E-Autos. Wenn jedoch Wolken die aktuelle PV-Leistung reduzieren, kann ein Speicher das ausgleichen, und somit auch ganz nebenbei Lastspitzen im Stromnetz vermeiden. Und natürlich sind E-Autos nicht immer komplett leergefahren, so dass die gespeicherte Energie durchaus nützlich sein kann.
Es zeigt sich, dass bereits in der kleinsten Einheit unseres Energiesystems, nämlich im Haushalt, wichtige Entscheidungen fallen, wie Elektroautos integriert werden können.
Was per intelligenter Vernetzung und dem Wunsch nach sauberer und bezahlbarer Energie auf Haushaltsebene bereits gut funktioniert, muss jedoch in einen größeren Rahmen übertragen werden. Denn so wie sich einzelne Haushalte optimieren können, ist dies auch für Hunderttausende oder Millionen Autos möglich.
So wie zum Beispiel ein Haushalt bewusst seinen Ladezeitpunkt verschiebt, um den maximalen Solarstrom zu erhalten, muss das auch für tausende Autos gleichzeitig und automatisch funktionieren. Das geht über eine intelligente Vernetzung und Anreize wie z.B. Preissignale. Wenn Solarstrom am Mittag oder Windstrom in der Nacht ganz gezielt zum Laden genutzt werden kann, lassen sich stabile Stromnetze und das Maximum an sauberer Energie erzielen.
Mit seinem virtuellen Kraftwerk kann sonnen schon heute Batteriespeicher vernetzen und somit zehntausende sonnenBatterien gleichzeitig und aufeinander abgestimmt be- oder entladen. Mit der Software sonnenVPP ist dies auch für Elektroautos möglich.
