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  • AutorenbildArmin Grasmuck

Sauber und rein: Aus der PV-Anlage direkt in das Elektrofahrzeug

Strom aus regenerativen Quellen – das ist die Kraft, die Elektroautos als Mobile der Zukunft noch attraktiver macht. Im Idealfall fahren die batteriegetriebenen Modelle mit der Energie, die aus Sonne, Wasser und Wind gewonnen wird. Sauber und rein, weil emissionsfrei – günstig zudem. Gut, wer die Sonnenenergie bereits über die Photovoltaikanlage auf seinem Haus- oder Garagendach einfängt und verwertet. Noch besser, wenn der saubere Strom über die entsprechend aus- oder aufgerüstete Wallbox auch in die Batterie des E-Fahrzeugs fließen kann.


Gigantische Stromquelle - Das Statistische Bundesamt hat vermeldet, dass im März der vergangenen Jahres 2,2 Millionen Photovoltaikanlagen mit einer Nennleistung von insgesamt 58.400 Megawatt auf deutschen Dächern und Grundstücken installiert waren.

Eigenverbrauch statt Netzeinspeisung – so lautet das Motto, das im Zuge der Verkehrswende immer attraktiver zu werden scheint. Der Kostenvorteil, der mit dem Elektroauto erzielt werden kann, lässt sich auf diese Weise deutlich erhöhen. Es gilt, die zu den eigenen Bedürfnissen passende Ladestrategie so zu entwickeln, dass die Größe der PV-Anlage, die Energiesteuerung und die Technik des E-Fahrzeugs perfekt miteinander harmonieren.


Einfache Kalkulation


Klar ist: Die Kombination aus Elektroauto und der eigenen Photovoltaikanlage ist aus ökonomischen und ökologischen Gründen sinnvoll. Einfach wie plausibel erscheint die Kalkulation: Die so genannten Stromgestehungskosten – also die Kosten, die für das Umwandeln von einer anderen Energieform in elektrischen Strom notwendig sind – liegen bei einer häuslichen Solaranlage ohne Speicher durchschnittlich in dem Bereich zwischen fünf und elf Cent pro Kilowattstunde. Dagegen wird Strom, der in das öffentliche Netz eingespeist wird, derzeit mit nur sieben bis acht Cent vergütet.


Es ist folglich empfehlenswert, jede Kilowattstunde, die über die eigenen Solarmodule gewonnen wird, auch selbst zu verbrauchen. Es rechnet sich – je mehr Strom fließt, desto besser. Ein Beispiel: Wird anstelle von Strom aus dem Netz zu 30 Cent pro Kilowattstunde der kostengünstigere Solarstrom aus der eigenen Photovoltaik-Anlage zu zehn Cent pro Kilowattstunde in das E-Auto geladen, reduzieren sich die Fahrtkosten von sechs auf zwei Euro pro 100 Kilometer.


Besser laden mit der richtigen Strategie


  1. Ein E-Auto, das als Zweitwagen im Haushalt genutzt wird, kann zumeist tagsüber geladen werden. In diesem Fall ist kein zusätzlicher Hausspeicher nötig. Auch ist eine vergleichsweise kleine PV-Anlage ausreichend, was die Investitionskosten erheblich reduziert.

  2. Berufspendler sollten über eine nach Südwesten ausgerichtete PVAnlage nachdenken. So kann in den Sommermonaten bis in den Abend geladen werden. Alternative: ein E-Auto mit großem Akku, der die Reichweite für die gesamte Arbeitswoche garantiert, nur am Wochenende nachgeladen werden muss.

  3. Wer die größtmögliche Flexibilität beim Laden genießen möchte, gönnt sich eine überdurchschnittlich große PV-Anlage und einen voluminösen Heimspeicher, der das E-Auto zu jeder Zeit optimal laden kann.


Regenerative Stromquellen auch an öffentlichen Ladstationen - Zahlreichen Anbieter haben inzwischen – auch aus ökologischen Gründen – innovative Konzepte entwickelt, die neben dem Netzstrom auch Solaranlagen als Stromquellen für die Ladepunkte vorsehen.

Das richtige Volumen


Selbstverständlich sollten die Solarpaneele derart groß dimensioniert sein, dass der generierte Strom für Haus und Auto ausreicht. Als Faustformel gilt: Der jährliche Stromertrag einer PV-Anlage mit der Spitzenleistung von 10.000 Kilowatt – im Fachjargon: 10 kWp – beträgt rund 8.000 Kilowattstunden. In sonnenreichen Regionen entsprechend mehr. Der Strombedarf eines Elektrofahrzeugs wird bei einer jährlichen Kilometerleistung von 10.000 Kilometern mit etwa 2.000 Kilowattstunden angegeben. Für den Verbrauch im Haushalt, der durchschnittlich mit 4.000 Kilowattstunden beziffert wird, bleibt folglich ausreichend Energie übrig.


Kleine Solaranlagen, zum Beispiel auf dem Dach eines Reihenhauses, auf der Terrasse oder der Gartenwiese, sind für den zusätzlichen Ertrag bezüglich des Autostroms zumeist nur bedingt geeignet. Selbst die Kalkulation mit einer 10-kWp-Solaranlage geht nur dann auf, wenn der gewonnene Strom auch konsequent verwertet wird.


Es hört sich leichter an, als es in der Praxis oft ist. Denn im besten Fall wird

das E-Auto immer dann geladen, wenn der Solarstrom reichlich fließt. Der Haken: Viele Fahrzeuge sind speziell zur Mittagszeit, wenn die Sonne am höchsten steht, unterwegs. Stichwort Berufspendler. Deren Auto steht auf dem Parkplatz des Arbeitgebers, während zuhause die PVAnlage auf Hochtouren läuft. Natürlich passiert es auch immer wieder, dass der Autoakku bei schönstem Sonnenschein bereits geladen ist. Der erzielte Stromüberschuss muss in diesen Fällen doch ins Netz eingespeist werden.


Saisonale Schwankungen


Die Stromproduktion über die eigenen Solarmodule hat zudem, je nach Jahreszeit, ihre Höhen und Tiefen. Während im Sommer die Energie im Überfluss generiert wird, kann es im Winter mitunter schwierig werden, ausreichend Strom für den Haushalt zu erzeugen – geschweige denn für das Elektroauto.


Es ist wichtig, die Sache nüchtern zu betrachten und seinen eigenen Rhythmus zu finden. Das Energiepotenzial bestmöglich auszuschöpfen, kann nur dann gelingen, wenn sich der Nutzer konsequent an der Verfügbarkeit des Stroms ausrichtet. Heißt in der Praxis: Den Wetterbericht aufmerksam zu verfolgen – und das E-Fahrzeug nach Möglichkeit immer dann zu laden, wenn die Sonnenenergie produziert wird.


Neben diesen natürlich Hürden gilt es auch die technischen und finanziellen Komponenten zu beachten. Bei manchem Elektroauto gibt es laut ADAC keine Möglichkeit, über die PV-Anlage zu laden. Die Pufferbatterie in Haus oder Garage, die das schwankende Stromerzeugen zumindest teilweise ausgleicht, erhöht die Investitionskosten immens.


Kraft der Sonne - Strom, der über Solarmodule gewonnen wird, ist im privaten wie geschäftlichen Bereich im Kommen.

Ideale Lösungen


Es gibt verschiedene technische Ansätze, die zu einer optimalen Nutzung der Sonnenenergie beitragen können. Energiemanagement – so lautet das Zauberwort, das gerade in aller Munde ist. Das Steuern des selbst produzierten Stroms erfolgt in diesem Fall automatisiert, der Anwender braucht sich normalerweise nicht weiter darum zu kümmern. Das professionell konzipierte System misst den jeweiligen Stromüberschuss aus der Photovoltaikanlage, der eigentlich in das Netz eingespeist werden würde, und steuert die Wallbox so, dass die Energie direkt in die Batterie es E-Fahrzeugs fließt.


PV-Laden ohne Energiemanagement:


Es ist das technisch am wenigsten aufwendige System. Der Strom aus der Photovoltaikanlage versorgt zuerst die Verbraucher im Haushalt, der Rest fließt in den Akku des E-Autos. Scheint die Sonne lange und durchgehend, kann ein Teil oder sogar die volle Ladeleistung über den eigenen PV-Strom gedeckt werden. Ist es bewölkt oder die PV-Anlagen generell zu klein, hat der Ausgleich durch Strom aus dem öffentlichen Netz zu erfolgen. Diese Ladestrategie wird als „Netzstromergänzung" bezeichnet.


Wer dennoch möglichst viel Energie aus der Photovoltaikanlage in das Auto laden möchte, hat das System zu kontrollieren und manuell einzugreifen. In diesem Fall wird der Ladevorgang über eine App auf dem Smartphone , am Fahrzeug oder direkt an der Wallbox aktiviert oder deaktiviert sowie die Ladestromstärke reguliert. Ist die PV-Anlage groß genug, kann auf diese Weise relativ viel Solarenergie in das Fahrzeug fließen. Großes Plus dieser Lösung: die geringen Investitionskosten.


PV-Laden mit Energiemanagement:


Diejenigen, die sicherstellen möchten, dass ausschließlich Strom aus der PVAnlage im Elektroauto ankommt, benötigen ein zusätzliches Hausenergiemanagement. Es misst den aktuell eingespeisten Strom, ermittelt zudem, wie viel Energie aus der Solaranlage noch übrig ist, und leitet ihn über eine geeignete Wallbox direkt weiter ins Fahrzeug. Für die intelligente Ladestation und das Energiemanagement muss zusätzliches Geld investiert werden.


PV-Laden mit Energiemanagement und Hausspeicher:


Es klingt simpel, doch so einfach ist es keineswegs. Die meisten Besitzer von Photovoltaikanlagen träumen davon, ihre gewonnene Energie in einem eigenen Stromspeicher für die Nacht oder längere Schlechtwetterlagen lagern zu können. Stimmt die Ausgangsleistung, ist es sogar möglich, auch Elektroautos mittels Stromspeicher aufzuladen.


Doch: Stromspeicher in Haus oder Garage sollten für adäquate Lademengen relativ groß konzipiert werden, was die Investitionssumme nachhaltig erhöht. Grob zu veranschlagen sind 1.000 Euro pro Kilowattstunde. Zudem kommt es beim Laden und Entladen des Stromspeichers zu Verlusten. Lithium-Ionen-Speicher arbeiten beispielsweise mit einem Wirkungsgrad von rund 90 Prozent, das heißt, zehn Prozent der Energie gehen verloren. Effizienter ist es, das E-Fahrzeug direkt zu laden, ohne den Strom zwischenzuspeichern.


Genial einfach - Auch im öffentlichen Bereich gibt es innovative Modelle zur Nutzung von Solarstrom für Elektrofahrzeuge.

Achtung, Schwellenwerte!


Das direkte Laden des eigenproduzierten Solarstroms ist erst ab der überschüssigen Stromstärke von sechs Ampere möglich. Im Klartext bedeutet dies, das ein PVÜberschuss von mindestens 1,4 Kilowatt nötig ist, um Sonnenstrom zu laden – wenn das E-Auto einphasig lädt. Die meisten modernen Elektrofahrzeuge laden jedoch dreiphasig, benötigen folglich mindestens 4,2 Kilowatt an elektrischer Leistung. Liegen die Werte darunter, kann das Auto nicht geladen werden. Zumindest bei den kleineren PV-Anlagen gibt es deshalb oft nur begrenzte Zeitfenster zum Laden.


So planen Sie richtig

  • PV-Anlage möglichst groß auslegen

  • Fördermöglichkeiten prüfen

  • Ladzeiträume berücksichtigen

  • E-Auto für PV-Überschussladen

  • Wallbox mit Überschussladefunktion und idealerweise mit Phasenumschaltfunktion

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