Aus den eigenen Solarmodulen oder dem Netz der Anbieter: Moderne Ladestationen und ein dynamisches Lastmanagement ermöglichen die
zuverlässige und effiziente Stromzufuhr für Elektrofahrzeuge.
Laden, laden und noch einmal laden. Der Akt des Stromziehens als wichtiges, weil grundlegendes Element der großen Transformation erreicht in diesem Jahr eine neue Qualität. Es geht im öffentlichen wie auch im geschäftlichen und privaten Bereich vorrangig darum, den Ladevorgang als solchen komfortabler, transparenter und auch umweltfreundlicher zu gestalten. In dieser Phase, da die Elektromobilität den Massenmarkt erreicht hat, gilt es, die benötigte Energie entsprechend zuverlässig zu generieren und je nach Bedarf auf möglichst intelligente Weise an die Abnehmer zu verteilen, ohne das Stromnetz über die Maßen zu strapazieren.
Lastmanagement, so lautet das Zauberwort wider den kollektiven Zusammenbruch. Dynamisches Lastmanagement soll selbst in den stark beanspruchten Arealen, Einkaufs- und Wohnviertel in der Großstadt oder in Industriegebieten, für den richtigen Stromfluss sorgen.
Intelligente Technik
Dynamisches Lastmanagement? Per Definition wird auf diese Weise der aktuelle Stromverbrauch eines Gebäudes, einer Straße oder eines Quartiers gemessen und mit der maximalen Leistung des Netzanschlusses verglichen. Die Leistung der für die Elektrofahrzeuge bereitstehenden Ladepunkte wird entsprechend der Reserve des Netzanschlusses angepasst. Dabei werden die Daten lokal über eine Datenleitung oder zentral über eine Anwendung im Internet, ein Backend, verarbeitet.
In der Praxis heißt das: Die moderne Software ermittelt, welchen Bedarf die potenziellen Abnehmer haben und verteilt den Strom entsprechend. Ist der Bedarf hoch, etwa am frühen Abend, und das E-Auto bereits gut geladen, wird es auf bestimmte Zeit nur reduziert oder überhaupt nicht bedacht – selbst wenn das Kabel eingesteckt ist. Frische Energie bekommt dieses Fahrzeug vielleicht erst wieder in den frühen Morgenstunden, was doppelt Sinn macht, weil der Strom dann im Normalfall günstiger ist. Im Gegensatz dazu droht das Netz ohne Lastmanagement speziell zu Spitzenzeiten, unkontrolliert und weit weniger effizient, in höchstem Maße strapaziert zu werden, was schwerwiegende Störungen und sogar Totalausfälle zur Folge haben kann.
Intelligentes Lastmanagement vermeidet, dass das Netz überlastet wird, und sorgt gleichzeitig für Stabilität. Gerade dann, wenn mehrere Ladepunkte in Betrieb sind. Im Unterschied zu der dynamischen Variante gibt es auch ein statisches Lastmanagement. In diesem Fall wird eine maximale Leistung festgelegt und gleichmäßig auf alle Ladestationen verteilt. Der Stromfluss bleibt konstant, unabhängig von dem Bedarf der anliegenden Gebäude. Die Leistung ist durch eine feste Obergrenze gedeckelt, im Normalfall bleibt deshalb jede Menge Leistung ungenutzt.
Professionell ausgestattet
Wer sein Stromnetz effizient einsetzen möchte, sollte folglich auf Ladestationen setzen, die Lastmanagement anbieten. Zudem wird ein sogenanntes Switch benötigt, das sternförmige Verkabeln der Ladesysteme bei einer Kabellänge von höchstens 90 Metern. Auch ein Vorzähler, der die verfügbare Anschlussleistung ermitteln kann, gehört dazu. Essenziell für Einbauten in Tiefgaragen ist ein Router, der konstant mit dem Internet-Portal für das Lademanagement verbunden ist. Auf diese Weise können die SIM-Karten, die sonst in jeden einzelnen Ladepunkt eingebaut werden müssten, eingespart werden.
Speziell in Unternehmen ist der Strombedarf schwankend. Selten wird weniger gebraucht, meistens sehr viel. Statisches oder dynamisches Lastmanagement vermeiden Überlastungen und den Einsatz von Notmaßnahmen, sparen somit Kosten.
Energie aus eigenen Modulen
In höchstem Maße effizient wird der Stromhaushalt, wenn die benötigte Energie auch noch in Eigenregie generiert wird. Stichwort Ãœberschussladen. Die Ladesäulen und Wallboxen der neuen Generation sind direkt mit der Photovoltaikanlage auf dem Dach oder im Garten gekoppelt. Erzeugen die Solarmodule mehr Strom, als das Unternehmen oder der Haushalt verbraucht, wird der die Ãœberschuss keineswegs wie bisher in das öffentliche Netz eingespeist – sondern über kompatible ÂLadepunkte in die Batterie des Elektroautos.
Sauberer Strom in das nachhaltige Fahrzeug – es ist das Idealbild der kollektiven Verkehrswende. Je nach Größe der PV-Anlage kann das Auto per Überschussladen zum Großteil mit selbst erzeugtem Strom betrieben werden.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Ladestation und die Sonnenkollektoren zu koppeln, abhängig von der verbauten Technik und den Bedürfnissen des Unternehmens oder des Haushalts. Wer vollständig mit Solarkraft laden möchte, sollte die PV-Anlage um einen Stromspeicher erweitern. So kann das Elektroauto jederzeit geladen werden, selbst wenn keine Sonne scheint. Das Managementsystem des Speichers misst den PV-Überschuss und leitet diesen ins Fahrzeug statt ins öffentliche Netz. Auch intelligente Wallboxen sind mit dieser Funktion ausgestattet. Der Speicher ist also kein Muss.
Effiziente Alternative
Wer sein Auto mit Solarstrom vom eigenen Hausdach versorgt, kann nachhaltig profitieren. Das Laden mit überschüssiger Energie aus der Eigenproduktion macht unabhängig von den Stromanbietern und den mitunter massiven Preisschwankungen. Selbstverständlich kostet der Strom aus der eigenen Solaranlage nur einen Bruchteil im Vergleich zu der Energie aus dem öffentlichen Netz.
Dazu kommt: Die Investition, die für die Installation der Solarmodule getätigt werden muss, rechnet sich erheblich schneller, wenn der Strom aus der PV-Anlage selbst verbraucht und nicht in das öffentliche Netz eingespeist wird. Selbstverständlich ist Solarstrom auch klimafreundlich, er verursacht nur geringe Emissionen.
Strategisch geplant
Die Funktion des Überschussladens kann auch nachträglich eingerichtet werden, wenn bereits eine ausreichend große Photovoltaikanlage installiert ist. Ein hochwertiger Energiemesser analysiert den Strom, der ins Haus kommt – oder vom Haus ins Netz fließt. Sobald ein PV-Überschuss entsteht, startet er die Ladesäule oder die Wallbox, die schließlich mit Solarstrom lädt. In modernen Ladegeräten ist der Energiemesser bereits integriert.
Alle Komponenten sollten allerdings perfekt zusammenarbeiten. In der Praxis hakt es beispielsweise, wenn Produkte verschiedener Anbieter verbaut werden. Es ist folglich sinnvoll, bereits beim Kauf der PV-Anlage die Funktion des Ãœberschussladens einzubeziehen und die entsprechende Wallbox in den Auftrag aufzunehmen. Speziell in diesem Fall ist es ratsam, die Experten der Anbieter von Ladeinfrastruktur und auch der Stromversorger zu konsultieren.
Komfortabel mit Wechselrichter
Grundsätzlich gilt: Jede Photovoltaikanlage ist für das Überschussladen geeignet. Sie muss nur groß genug sein, also ausreichend Strom liefern, damit zuerst das Haus versorgt und danach das E-Auto geladen werden kann. Nach einer Faustformel heißt es, dass Solaranlagen mit Leistungen von mindestens sieben Kilowatt-Peak, kurz kWp, für das Überschussladen geeignet sind.
Normalerweise kann auch mit jeder Wallbox das Überschussladen realisiert werden. Komfortabel wird diese Art des Stromziehens jedoch erst mit speziellen Wallboxen, die das dynamische Laden in Verbindung mit dem Wechselrichter- und Batteriesystem ermöglichen.
Saisonale Schwankungen
Um herauszufinden, welche Menge überschüssigen Stroms die Sonnenkollektoren produzieren, kann der Ertrag der PV-Anlage dem jährlichen Strombedarf gegenübergestellt werden. Entscheidend ist natürlich die Lage der Solarmodule, im Norden Deutschlands etwa ist die Intensität der Strahlen geringer als im Süden. Außerdem müssen die Anzahl der Sonnenstunden, die Ausrichtung des Dachs sowie die Neigungswinkel des Daches und der Module sowie mögliche Verschattungen berücksichtigt werden.
Naturgemäß ist der Ertrag des Solarstroms keineswegs gleichmäßig über das Jahr verteilt. In den Wintermonaten ist die Sonneneinstrahlung weitaus geringer als im Sommer. Die in der dunklen Jahreszeit erzeugte Energie ist folglich oft zu gering, um die Verbraucher im Haushalt zu versorgen. Entsprechend knapp ist der Strom, der übrig bleibt und für das Überschussladen genutzt werden kann. In den Sommermonaten wird dagegen bis zu sieben Mal mehr Energie aus der Sonnenkraft gewonnen als im Winter.
Achtung, Schwellenwerte!
Wie groß die Photovoltaikanlage sein muss, um den Großteil des Stroms für das Elektroauto zu erzeugen, hängt vom Stromverbrauch und der individuellen Fahrleistung pro Jahr ab. Laut der Expertise des ADAC benötigt ein E-Pkw mit einer Fahrleistung von 10.000 Kilometern pro Jahr im Durchschnitt 2.000 Kilowattstunden Strom. Weil die reale Produktionsmenge der PV-Anlage immer unter den Angaben zum Maximalertrag liegt, ist es sinnvoll aufzurunden: Um neben dem Haushalt auch das Auto ordentlich mit Solarstrom versorgen zu können, sollten die Sonnenkollektoren also rund 2,5 kWp mehr erzeugen, als im Haus verbraucht wird. Dieser Überschuss geht direkt in das Fahrzeug.
