Ohne bidirektionales Laden könnte die E-Mobilität scheitern

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Daniel Krenzer
Daniel Krenzer
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Ein Kommentar von Daniel Krenzer

Als die Bundesnetzagentur bekanntgab, künftig die Ladeleistung von Ladesäulen und private Wallboxen von den Netzbetreibern nach Bedarf drosseln lassen zu wollen, gab es einen großen Aufschrei. E-Mobilitäts-Skeptiker sahen sich in ihrer Abneigung bestätigt, dass E-Autos eh für nichts zu gebrauchen seien. Und auch manche E-Auto-Freunde sorgten sich, dass ihr Wagen künftig morgens nicht genug aufgeladen sein könnte. Dabei ist bidirektionales Laden in seiner Königsvariante Vehicle-to-Grid (V2G) kein Risiko für die Elektromobilität in Deutschland, sondern Chance – oder viel mehr noch Notwendigkeit.

Dass Autos klimaschonend mit keiner anderen Technik sinnvoller und energieeffizienter betrieben werden können als batterieelektrisch, ist wissenschaftlich breiter Konsens, und das schon seit Jahren. Dennoch reißen Diskussionen um Wasserstoff oder E-Fuels als Alternativen nicht ab. Natürlich wäre auch mit ihnen ein klimafreundliches Autofahren möglich – doch die benötigte Energie dafür wäre ungleich größer. Trotzdem droht uns diese Energieverschwendung, wenn die Stromnetze zukünftig immer mehr an ihre Grenzen stoßen sollten. Denn es ist zwar kein Problem, für viele Millionen Elektroautos genug Strom zu produzieren – schwierig ist es jedoch, dass der Strom immer dann genau dort verfügbar ist, wann und wo er benötigt wird. Und auch mit möglichst hoher Leistung, etwa wenn auf längeren Strecken an der Autobahn geladen werden soll. Doch vor allem in den Innenstädten sind die Stromnetze den künftigen Herausforderungen nur an wenigen Orten bereits gewachsen.

Flexible Lösungen sind notwendig

Am Ausbau der Stromnetze in Deutschland geht folglich kein Weg vorbei – nicht nur Elektroautos, sondern auch Wärmepumpen werden in Zukunft viel mehr Strom benötigen, als das Netz bislang hergeben musste. Doch der Strombedarf über den Tag ist sehr ungleichmäßig. Wenn die Netzbetreiber es schaffen, die Spitzen abzuschwächen und den Strombedarf auf den ganzen Tag sowie die Nacht zu strecken, dann sind deutlich geringere Investitionen in das Stromnetz nötig. Außerdem ist es viel effizienter, ein vergleichsweise gleichmäßiges Auslastungsprofil anzustreben, anstatt das Netz extrem leistungsstark zu machen, um ein bis zwei Stunden Lastspitze abdecken zu können.

Wo also ansetzen? Den Bürgern unterschiedliche Zeiten vorgeben, wann sie kochen, waschen oder heizen sollen? Wohl kaum! Autos hingegen stehen die meiste Zeit des Tages, mehr als 23 Stunden sind es im Schnitt. Der durchschnittliche Deutsche fährt 40 Kilometer am Tag, verbraucht also im Schnitt vielleicht 8 kWh mit einem E-Auto. Das entspricht einer Ladedauer von nicht mal einer Stunde an einer typischen 11-kWh-Wallbox zuhause. Selbst am Schuko-Stecker ist das in drei Stunden wieder drin. Und ob das nun direkt nach dem Nachhausekommen um 17 oder 18 Uhr passiert oder erst nach Mitternacht, das ist dem Gros der Autofahrer doch völlig egal, solange das Auto morgens wieder voll ist.

Hierin steckt die große Chance des V2G-Konzepts: E-Autos sind vergleichsweise sehr günstige Speichermöglichkeiten für elektrischen Strom – wer einen Speicher für eine PV-Anlage bezahlen musste oder darüber nachgedacht hat, weiß das. Die Netzbetreiber könnten dann zukünftig nicht nur den Ladestrom nach unten regeln, wenn das Netz gerade stark ausgelastet ist. Sie könnten sogar nach Bedarf kleine Mengen Strom als Puffer aus den E-Autos wieder ins Netz führen, um sehr hohe Lastspitzen abzufedern. Dann dauert das Aufladen statt einer knappen Stunde am Ende vielleicht drei Stunden – der Fahrer merkt im Regelfall aber morgens gar nichts davon. Und das Stromnetz wäre deutlich flexibler und käme viel besser mit den Schwankungen klar, die der Umstieg auf erneuerbare Energien wie durch Wind und Sonne nun einmal mit sich bringt.

Großer Kostenvorteil denkbar

Was hätte der Fahrer davon, außer dass E-Mobilität auch mit viel, viel mehr Elektroautos alltagstauglich bliebe? Speicherlösungen sind für die Netzbetreiber äußerst wertvoll, sie könnten die Beteiligung von Kunden an V2G-Lösungen also mit günstigeren Netzentgelten und Strompreisen belohnen. Wer dann noch eine eigene PV-Anlage auf dem Dach hat, der könnte in Kombination mit dem netzdienlichen E-Auto zukünftig finanziell stark profitieren. Zwar kostet eine Vorrichtung für V2G in den Fahrzeugen etwas mehr bei der Anschaffung, dies könnte sich theoretisch aber sehr schnell refinanzieren. Natürlich müsste es aber auch für den Kunden flexible Lösungen geben, dass das Auto dann voll ist, wenn er abweichend von den täglichen Gewohnheiten eine weitere Strecke fahren möchte. Derzeit bietet kaum ein Autohersteller die V2G-Technik an, weil es schlichtweg kaum Anwendungsmöglichkeiten dafür gibt. Die Schweiz oder auch die Niederlande sind da schon einen Schritt weiter.

Aber warum laden wir nicht schon längst alle im V2G-System? Der politische Wille – vor allem seitens der Grünen – ist an sich vorhanden. Doch wie so oft verzögern bürokratische Hürden und vermutlich auch Lobbyarbeit im Hintergrund die schnelle Umsetzung von sinnvollen Ideen. Im zähen Koalitionsausschuss neulich wurden viele Themen behandelt, die in den kommenden Wochen und Monaten einige Verbesserungen in verschiedenen Bereichen mit sich bringen sollen. Bleibt zu hoffen, dass es auch beim bidirektionalen Laden endlich vorangeht. Denn wenn es in Deutschland nicht gelingt, die Problematik der schwächelnden Stromnetze zu lösen, dann droht am Ende die E-Mobilität im angestrebten Umfang als neuer Antriebsstandard für Autos zu scheitern. Der dann drohende Erfolg von Wasserstoff oder gar verschwenderischer E-Fuels im Automobilverkehr wäre schlichtweg eine Verlegenheitslösung – und ein Armutszeugnis.

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Daniel Krenzer

Daniel Krenzer

Daniel Krenzer ist als studierter Verkehrsgeograf und gelernter Redakteur seit mehr als zehn Jahren auch als journalistischer Autotester mit Fokus auf alternative Antriebe aktiv und hat sich zudem 2022 zum IHK-zertifizierten Berater für E-Mobilität und alternative Antriebe ausbilden lassen.

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oscar:

Lebensdauer heutigen LKWs. Elektrische Fahrzeugen werden längere Lebensdauer aufweisen
Wir rechnen immer mit heutigen Zahlen. Aber Solar wird unheimlich billig. Das geht nach 1 – 2 cnt pro KWH (ist es jetzt schon in sonnige Länder). Batterien gehen nach 10 bis 20 euro pro KWH in 10 bis 15 Jahren. Folge die Preiskurven einfach und schaue mal auf Wright’s Law. Wir müssen bei Energie nur noch das saisonale Problem lösen. Energie wird aber billiger zukünftig, nicht teuer was viele denken.

oscar:

Weil der Autobatterie der teuerste Batterie überhaupt ist. Sie müssen komplizierte Anforderungen bzgl. Gewicht, Temperatur, Ladegeschwindigkeit und mechanische Stabilität erfüllen. Zudem noch Crashtests überstehen. Somit die teuerste Packete überhaupt und auch am teuerste wenn der mal ersetzt werden müsste. Deswegen sollen die Batterien im Auto den gesamten Lebensdauer des Autos überstehen, ohne Replacement.
Ich werde meine Autobatterien sicher nicht verwenden wollen um das Netz zu stabilisieren. Ich kaufe mir aber gerne ein Packet LFP oder Natriumbatterien und stelle die mir im Keller. Billiger, verfügbar wenn man es braucht und über variablen Strompreise rechnen die sich auch noch. Bei einen Verbrauch von 3650 KWH pro Jahr es der Tagesverbrauche gerade mal 10 KWH. Dann kaufe ich 20 KWH und plane mein Verbrauch etwas schlauer und gut ist. Batterien laufen jetzt schon auf 100€/KWH zu, somit ein überschaubares Investment. Und nächste Jahr schon wieder 10% billiger.
Die Preisen für Batterien werden noch mit 80% und mehr fallen in den nächste Jahren. Insbesondere Standbatterien. Das ist das ganze Gerede von V2G vom Tisch.

Tobias:

Vor 22 Jahren gebaut und auch noch mit Doppelverglasung schrumpft der Verbrauch mit einer Erdwärmepumpe, wenn die gut ausgelegt ist auf max. 20kWh am Tag. Mehr geht nicht, denn dann ist die bereits 16 Stunden ohne Pause in Betrieb.
Jahresverbrauch des Hauses incl. Heizung und Warmwasser. 4500kWh, davon aber ohnehin 60% vom eigenen Dach.

Tobias:

V2G wird deshalb kommen, weil:

  1. die Entnahme von Strom aus der Batterie entsprechend bezahlt wird, damit lässt sich dann ein Teil der Anschaffungskosten bezahlen.
  2. die Batterie in Zukunft deutlich länger halten werden. Northvolt hat gerade eine neue Generation für Schwerlastverkehr getestet. Ereichtes Ziel sind 1.000.000 km, d.h. die Lebensdauer des LKW.
J. Brunner:

Moin,
mit diesem Anspruchsprofil ist man auch bestimmt nicht der optimale E-Autobesitzer..!

Nick:

Im Moment stehe ich der E-Mobilität sehr wohl kritsch gegenüber. Wenn ich mir vorstelle, ich bin freiberuflich und sehr viel unterwegs, brauche ein Auto mit dem ich im Monat zu 60% in der Gegend unterwegs bin, zu 20% weiter wie 500 km zurück lege und auch mal zu 20% ein schweren Anhänger (min. 2 Tonnen) auch weitere Strecken ziehen muß. Desweiteren möchte ich mit dem Auto und ein Wohnwagen in Urlaub fahren, sagen wir mal über die Alpen an Gardasee ca. 450km zu fahren. Dann hab ich das Problem, wenn ich weitere Strecken, wo möglich mit Anhänger, das ich wenig Lust habe dafür 2Tage zu brauche. Oder gibt es mittlerweile für das Reichweiten Problem mit Anhänger eine akzeptable Lösung?

Marco:

Bidirektionales Laden ist sicherlich interessant für jeder der eine PV-Anlage betreibt, weil man damit den Eigenverbrauch im V2H-Modus optimieren kann: überschüssigen Solarstrom in den Abend zu versetzen, ist heute schon möglich (und sinnvoll): als „sun2wheel“ dürfen wir bereits mehrere Dutzend Privatkunden dazu befähigen. Wenn man grosse Mengen von bidirektionalen Fahrzeugen für ein Netzdienliches Laden (V2G) poolen würde, dann könnte man auch die bis zu 4-Stündigen Peaks im Netz stabilisieren. Die TSO haben das Potential bereist erkannt, die Mehrheit der DSO (sprich: Verteilnezbetreiber) verbauen aber lieber noch „Kupfer“…(anstelle Intelligenz). Jedoch: zum Glück gibt es immer mehr ausnahmen: DSO’s welche das Potential der e-Auto Flexibilitäten z.Bsp. hier erproben und testen: https://www.mobility.ch/de/v2x

Jakob Sperling:

Ich weiss nicht, woher Du die am Anfang zitierten Zahlen hast, aber sie sind leider falsch, bzw. etwa 3 mal zu hoch.

Ich habe seit 31 Jahren eine Wärmepumpen-Heizung und seit 6 Jahren eine PV-Anlage, wodurch ich den Verbrauch genau kenne. Unser Haus hat als einzige Energie immer nur Strom bezogen. Ich kenne auch die Zahlen von vielen Kollegen und aus Statistiken. Wir liegen da eher hoch.

Ein Einfamilienhaus mit 150 m2 und 4 Personen braucht im Jahr nicht 24’000 kWh, sondern etwa 8’000 kWh, inkl. Heizung. Das ist eher hoch, bzw. ein normal isoliertes Haus.

Die Wärmepumpe braucht an einem strengen Wintertag nicht 117.5 kWh, sondern vielleicht mal 40 kWh. Ich hatte in 7 Jahren noch an keinem einzigen Wintertag mehr als 50 kWh Gesamtstromverbrauch. Über 45 kWh war in 7 Jahren ein paar wenige Tage, bei etwa -20 Grad und Wind.
Ein durchschnittlicher Januar-Tag ist so etwa 32 kWh Gesamtstromverbrauch, davon wohl etwa 28 kWh für die Heizung.

Wie gesagt, das betrifft ein Haus, das vor 32 Jahren nach den damaligen Isolations-Standards gebaut wurde (z.B. nur Doppelverglasung). Bei einem heutigen Haus sind die Zahlen noch einmal deutlich tiefer.

Tom 1:

Die 117,5 kW im Durchschnitt kommen mir etwas viel vor,vielleicht bei – 10 Grad.Aber soll dann so sein ,bei mir halt nicht.

Daniel W.:

Mal kurz den Bedarf einer Wärmepumpe ermittelt.

Täglicher Gasverbrauch: Mit dieser simplen Rechnung finden Sie es heraus

Das durchschnittliche Einfamilienhaus mit vier Personen und 150 Quadratmetern verbraucht ungefähr 24.000 Kilowattstunden. Pro Wintertag sind das 117,5 Kilowattstunden für Warmwasser und Heizung.

(Quelle: efahrer.chip.de – 21. September 2022)

Rechnen wir im Winter bei der Wärmepumpe nur mit JAZ 3, dann wären es rund 39 kWh für die Wärmepumpe an einem Wintertag, rechnen wir weiter mit 16 Stunden Heizbetrieb, dann sich das 117,5 kWh geteilt durch 16 Std. gleich knapp 7,5 kW pro Stunde.

In der Nacht, wenn die Wärmepumpe herunterfährt, kann das E-Auto geladen werden, somit bleibt es bei den rund 7,5 kW plus gut gerechnet 1,5 kW Haushaltsstrom gleich 9 kW.

Das Stromnetz der Zukunft müsste pro Haushalt im Durchschnitt auf 9 kW Leistung ausgelegt werden, um Haushalte inkl. Wärmepumpe und E-Auto auch im Winter mit Strom zu versorgen.

Und da sind bidirektionales Laden und Ladestrom von der eigenen PV-Anlage, beim Arbeitsgeber, bei Bau- und Supermärkten oder von der Ladesäule noch garnicht berücksichtigt.

Die Elektriker unter den Elektroauto-News-Besuchern können jetzt mal die Leistungsdaten und die Anzahl der Trafostationen in einer 10.000-Einwohner-Gemeinde berechnen.

Kleine Hilfe – für 100 Haushalte 3 Trafos wie diesen in Weieracker in Murg, siehe

Die Ortsnetzstation Weieräcker in Murg zum Beispiel versorgt knapp 100 Hausanschlüsse im Niederspannungsnetz. Sie beherbergte einen Trafo Baujahr 1970 mit einer Scheinleistung von 315.000 Volt-Ampere (kurz: 315 kVA). Für Nichtphysiker und Stromlaien: Die Scheinleistung kann näherungsweise mit der erzeugten Wirkleistung in Watt (kurz: W) gleichgesetzt werden.

(Quelle: blog.ednetze.de)

Oder kurz und einfach gesagt:

Alles mit 3 multiplizieren und man hätte das Stromnetz der Zukunft. Das Gleiche gilt so ähnlich auch für die Elektrifizierung von Bussen und stromlosen Bahnstrecken, für PV- und Windkraftanlagen, für Wärmepumpen und Wärmedämmung.

Dagegen müsste man die Zahl der Autos, Flüge, Kreuzfahrten und Gütertransporte auf den Straßen, in der Luft und auf den Weltmeeren durch 3 dividieren – das wäre Klimaschutz.

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