Welche Elektroautos können bidirektional Laden?

Bidirektionales Laden von Elektroautos ist genau das, wonach es sich anhört: E-Auto-Laden, das in beide Richtungen funktioniert. Es ermöglicht Energie in Form von Strom in die Batterie eines Elektroautos zu laden und diese bei Bedarf wieder zurück zu speisen. So können Lastspitzen und Energieengpässe, die bei dem Erzeugen von erneuerbaren Energien entstehen, abgefedert werden.

Beim bidirektionalen Laden des E-Autos wird der Wechselstrom (AC) aus dem Stromnetz in Gleichstrom (DC) umgewandelt. Das ist nötig, da die Batterie des Elektroautos nur mit Gleichstrom funktioniert und betrieben wird.

Das Umwandeln geschieht entweder im E-Auto oder in der Ladeinfrastruktur durch einen jeweils eingebauten Wechselrichter.

Es gibt vier verschiedene Anwendungsmöglichkeiten des bidirektionalen Ladens:

• Vehicle to Grid (V2G)
• Vehicle to Home (V2H)
• Vehivle to lead (V2L)
• Vehicle to building (V2B)

Vehicle to Grid (V2G)
Die Vehicle-2-Grid (V2G) Technologie ermöglicht bidirektionales Laden zwischen elektrischen Fahrzeugen und dem Energienetz. Dabei kann es für Frequenzregelung und Lastausgleich sorgen und hat das Potenzial, die finanzielle Tragfähigkeit der Elektromobilität deutlich zu verbessern. V2G beschreibt die Methode, grünen Strom dezentral in Elektroautos zu speichern, wenn sie zur Verfügung steht bzw. produziert wird und wieder abzugeben, wenn sie benötigt wird.

Privat genutzte Elektroautos werden häufig nur für den Weg zur Arbeit und zurückbewegt und haben deswegen hohe Standzeiten. Diese können genutzt werden, um das Netz zu stabilisieren, indem man die Batterie in den Smart Grid integriert und überschüssige regenerative Energie zwischengespeichert werden kann. Das Stromnetz kann so bei Bedarf Energie der Batterie zuführen aber auch rückspeisen. Für die richtige Spannung sorgt dabei ein Wechselstromrichter.

Vehicle to Home (V2H) Das Konzept des Vehicle to Home (V2H) ist dem Konzept des V2G ähnlich. Größter Unterschied ist, dass der zurückgeführte Strom nicht ins Stromnetz fließt, sondern der Wohnung oder dem Eigenheim zur Verfügung gestellt wird. Mit V2H kann sogar das Eigenheim bei einem Stromausfall versorgt werden. Dies ist vor allem Japan ein enormer Vorteil, da das Land häufig von Erdbeben geplagt wird und Stromausfälle keine Seltenheit sind.

Vehicle to load (V2L)

Vehicle to building (V2B)

Um bidirektional zu Laden, müssen verschiedene technische Voraussetzungen erfüllt sein. Folgende Parameter müssen die neue Technik unterstützen und miteinander kommunizieren, um Strom aus dem Elektroauto wieder zurück zu speisen.

• Elektroauto
• Ladeinfrastruktur & Steckertypen
• Einheitliche Kommunikation (Software)

Elektroautos
Der erste technische Baustein, der benötigt wird, um bidirektionales Laden zu ermöglichen, sind rein elektrisch betriebe Elektroautos (BEV). Plugin Hybrid Electric Vehicle (PHEV) sind für das bidirektionale Laden zu vernachlässigen, da sie eine sehr kleine Batterie besitzen und zusätzlich einen Verbrennungsmotor verbaut haben.

Wasserstoffautos (FCEV) sind ebenfalls für das bidirektionale Laden uninteressant, da diese zwar nach Definition Elektrofahrzeuge sind aber keine Batteriebesitzen, um bidirektionales Laden zu ermöglichen.

Neben der nötigen Batterie muss das Batteriemanagementsystem (BMS) mit der Ladeinfrastruktur kommunizieren können und ein Wechselrichter verbaut sein der für die Umwandlung des Stroms sorgt.

Darüber hinaus bidirektionalen Verbindung muss der Ladeprozess intelligent gesteuert werden. Das Zurückführen der Energie bzw. das Zwischenspeichern ist jedoch mit Energieverlusten behaftet.

Die Methode kann dazu beitragen, dass der Mobilitätssektor mehr CO2 einsparen kann, erneuerbare Energien besser verwerten werden können und netzgebundene Dienstleistungen angeboten werden, um das Stromnetz zu stabilisieren. Die größten Profiteure sind die Netzbetreiber und die Elektroautofahrer, da diese sich durch das bidirektionale Laden Kosten sparen können und zusätzliche Einnahmequellen durch die Zurverfügungstellung der freien Batteriekapazität ermöglichen.

Ladeinfrastruktur und Steckertypen
Ein weiterer wichtiger Baustein beim Thema Elektromobilität und damit auch beim bidirektionalen Laden, ist der Begriff der Ladeinfrastruktur. Sie bietet den Elektroautobesitzern oder -nutzern, die Möglichkeit Ihr E-Auto zu laden. Sie können an Plätzen im öffentlichen, halböffentlichen oder im privaten Raum installiert werden.

Da die Batterien der Elektroautos mit Gleichstrom betrieben werden und im Stromnetz Wechselstrom verwendet wird, werden spezielle Ladegeräte benötigt, um die richtige Spannung herzustellen. Diese müssen je nach Anwendungsfall hoch- oder runtergeregelt werden. Die Größe des Ladegeräts hängt von der verwendeten Ladeleistung ab, weswegen zwei Möglichkeiten bestehen, an welcher Stelle dieser verbaut ist. Im Elektroauto oder in der Ladeinfrastruktur.

Bisher unterstützen nur zwei Steckertypen bzw. Kommunikationsstandards das bidirektionale Laden.

Zum einen ist es der CHAdeMO Stecker/Standard, bei dem das Rückspeisen des Stroms bereits heute funktioniert. Zum anderen ist es in Zukunft die europäisch-amerikanische Antwort, das Combined Charging System (CCS) in Verbindung mit der ISO15118.

Einheitliche Kommunikation
Bidirektionales laden ist momentan ausschließlich mit dem japanischen Schnellladesystem CHAdeMo möglich, das die Datenkommunikation zwischen Ladeinfrastruktur und E-Auto unterstützt und somit Befehle liefern kann, wann dem Auto Energie entzogen bzw. geliefert werden soll.

Neben dem CHAdeMO Standard bietet in Zukunft auch das Combinded Charging System (CCS) in Verbindung mit der ISO15118 die Möglichkeit des Rückspeisens. Der Standard wird vor allem in Europa genutzt.

Um bidirektionales Laden zu ermöglichen, müssen mehrere Akteure der neuen Technik gegenüber aufgeschlossen sein:

• Elektroauto Besitzer
• Elektroautohersteller
• Hersteller von Ladeinfrastruktur
• Service Provider
• Gesetzgeber

Bisher bieten nur wenige Hersteller Modelle an, die bidirektionales Laden ermöglichen. Die verfügbaren Modelle auf dem europäischen Markt sind:

• Mitsubishi i-MiEV
• Mitsubishi Outlander
• Nissan Leaf
• Nissan e-NV200
• Kia Soul Electric

Das bidirektionale Laden hat einerseits das Potenzial, erneuerbare Energien zu fördern, grüne Strom- und Ladetarife attraktiver zu gestalten, Kosten für den Netzausbau zu senken und andererseits für die nötige Netzstabilität zu sorgen. Weitere Forschungen, Pilotprojekte und Markttests werden dazu beitragen, die praktikabelste Lösung zu finden und neue Business Modelle zu entwickeln.

Viele beteiligte Unternehmen (OEMs, Wallboxhersteller etc.) stehen der neuen Technik aufgeschlossen gegenüber und werden diese in naher Zukunft dem Kunden zur Verfügung stellen.

Allerdings können sich Konzepte zum bidirektionalen Laden nur durchsetzen, wenn die Elektroautobesitzer bereit sind, Flexibilität mitzugestalten und sich zu beteiligen. So ist eine Zusammenarbeit aller beteiligter Teilnehmer unumgänglich, um das bidirektionale Laden weiter voranzubringen.