Kommunikation als Problemlöser

Elektrofahrzeuge gewinnen im Alltag immer mehr an Bedeutung. Während die Elektrofahrzeuge einen bedeutenden Fortschritt für die Umwelt darstellen, stellt ihr wachsender Energiebedarf auch eine Herausforderung für die Stabilität des Stromnetzes dar. Dieser Angst stellt sich das Kommunikationssystem vehicle-to-everything (V2X) entgegen.

Was sind die Anwendungsbereiche von vehicle-to-everything (V2X)?

Intelligente Kommunikation zwischen den Elektrofahrzeugen, mit anderen Fahrzeugen und der sie umgebenen Infrastruktur ist der Schlüssel zu diesem Problem.

V2X-Systeme ermöglichen zudem durch Kommunikation eine erhöhte Verkehrssicherheit, Kraftstoffeinsparungen, Verkehrseffizienz, ein ganzheitliches regionales Energiemanagement und ein besseres Straßenmanagement.

Die Optimierung der Verkehrssicherheit und Verkehrseffizienz erfolgt durch Übertragung von Informationen von einem Fahrzeug zu beweglichen Teilen des Verkehrssystems. Dies führt dazu, dass Fahrzeuge sicherere, vorausschauende und geplante Entscheidungen treffen.

Reduzierung von Lastspitzen durch Vehicle-to-everything

Zur Reduzierung der Netzauslastung und zur ausreichenden Stromversorgung bei steigendem Energiebedarf sind jedoch vor allem die Anwendungsbeispiele wie vehicle-to-grid, vehicle-to-home (V2H), vehicle-to-building (V2B) und vehicle-to-load (V2L) entscheidend.

Je nachdem, ob man einem Gebäude Energie aus der Batterie des Elektrofahrzeugs zuführen oder zum Beispiel Lastspitzen ausgleichen möchte – es gibt es für jeden Anwendungsfall bereits heute innovative Lösungsmöglichkeiten.

Die Grundlage für V2G, V2H oder auch V2B ist, dass ein bidirektionales EV-Ladegerät verwendet wird. Hierbei wird Energie von der Batterie eines Elektroautos an ein Haus, ein Gebäude oder generell ins Stromnetz geliefert. Im Allgemeinen erfolgt dies über ein Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlersystem, das ein fester Bestandteil des Ladegeräts ist.

Vehicle-to-grid

Unter “vehicle-to-grid” oder “car-to-grid”, abgekürzt auch V2G genannt, versteht man die Kommunikation vom Fahrzeug zum Stromnetz. Es ist eine Technologie, die dafür genutzt wird, die Energie aus der Batterie eines Elektroautos in das Stromnetz einzuspeisen.

Die hierfür genutzte Vehicle-to-grid-Technologie erlaubt, dass eine Batterie auf der Grundlage verschiedener Signale und Kommunikationsprozesse geladen und entladen wird. In der Praxis kommt dieser Anwendungsfall vor allem bei hoher Energieerzeugung und daraus resultieren Energieüberschüssen oder hohem Energiebedarf in der Nähe des Fahrzeugs zum Einsatz.

Vehicle-to-home/Vehicle-to-building

Vehicle-to-home und vehicle-to-building erfolgt nach dem Prinzip der Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und einem Haus beziehungsweise einem Gebäude. Es ist der wichtigste Anwendungsfall zur Vermeidung von Lastspitzen.

Wie V2G kann auch V2H dazu beitragen, lokale oder sogar nationale Versorgungsnetze in größerem Umfang auszugleichen und zu regulieren.

Ein antizyklisches Ladeverhalten des Elektroautos im Vergleich zum allgemeinen Strombedarf profitiert von diesem Verfahren. Wenn das Fahrzeug nachts lädt und den gespeicherten Strom tagsüber für die Stromversorgung eines Hauses oder Gebäudes nutzt, spricht man von V2H oder V2B.

Die Idee dahinter ist es dazu beizutragen, den Verbrauch in Spitzenzeiten zu senken und Lastspitzen und eine Überlastung des Netzes zu vermeiden. V2H hilft als Pufferspeicher, um Haushalten genau dann Strom zur Verfügung zu stellen, wenn dieser am meisten gebraucht wird.

Vehicle-to-Everything als Bestandteil der Energiewende

Mit der Umgestaltung der Energielandschaft von Kohlekraftwerken hin zu vollständig erneuerbaren Energiesystemen ist dieses Verfahren eine wichtige Komponente.

Es liegt auf der Hand, dass vor allem Sonnenenergie als Energiequelle je nach Tages- oder Jahreszeit bei der Produktion von Energiemengen variieren. Aber auch Windturbinen liefern zu bestimmten Jahreszeiten, wie im Herbst, wenn es windig ist, Spitzenleistungen. Dieser Strom sollte im Netz eingelagert werden, auch wenn diese im Moment der Stromherstellung nicht benötigt wird.

Grundsätzlich kann man sagen, dass ein Teil die Lastverfolgung bei erneuerbaren Energien in der Zukunft über Elektrofahrzeuge gesteuert wird. Die Aufgabe der Fahrzeuge ist es, überschüssige Energie aufzunehmen und sie in dem Augenblick zu speichern, wenn diese erzeugt wird. Im Idealfall kann somit in Zeiten von hohem Energiebedarf oder bei ungeplant niedriger Energieproduktion ausreichend Strom zur Verfügung gestellt werden.

Die bestehende Infrastruktur nutzen

Der Vorteil an V2H ist, dass die Speicherung des überschüssig produzierten Stroms ohne zusätzliche Kosten durch den Einbau von Pufferspeichern oder sonstigen Energiespeichern erfolgt. Die bereits im Fahrzeug verbaute Batterie speichert und versorgt das Gebäude mit zusätzlich benötigter Energie.

Es verstecken sich auch Möglichkeiten für Elektrofahrer, an diesem Modell finanziell zu profitieren. Energie, die in Zeiten mit geringem Lastbedarf zu günstigen Tarifen in der Batterie gespeichert wird, kann während der Spitzenlastzeiten in die jeweiligen Haushalte oder Büros eingespeist werden. Je nach Abrechnungsmodell kann der Fahrzeugbesitzer nicht nur Geld sparen. Es besteht die Möglichkeit für die Einspeisung von Energie über sein Fahrzeug ins Gebäude vergütet zu werden.

Das hierfür benötigte Power Control System (PCS), das diesen Vorgang ermöglicht, ist bereits im Lieferumfang vieler Elektrofahrzeuge enthalten. Bei den aktuellen Batterien liegt die durchschnittliche nutzbare Batteriekapazität bei 60,4 kWh. Der tägliche Stromverbrauch eines Zwei-Personen-Haushaltes liegt durchschnittlich bei 5,5 kWh. Folglich kann die Batterie eines Elektroautos theoretisch den Energiebedarf eines Haushalts über Tage abdecken. Dieser Anwendungsfall wird besonders bei Stromausfällen durch Naturkatastrophen immer relevanter.

Vehicle-to-load

Dieser Anwendungsfall ist der direkte Übergang zum Vehicle-to-load (V2L). Es ist die Übertragung vom Strom zu externen strombetriebenen Geräten. Dies ist eine Funktion, die in vielen neuen batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen bereits eingebaut ist.

V2L ist ideal für abgelegene Orte, in denen es keine Stromversorgung gibt, da es auch den Betrieb von Standard-Haushaltsgeräten wie Toaster, Kaffeemaschine oder Herd ermöglicht. Es sorgt dafür, dass die Batterie auch noch andere Geräte mit ausreichend Strom versorgt. Demnach können 240-Volt-Geräte direkt vom Elektroauto aus betreiben werden.

Vor allem für Handwerker ist V2L von Vorteil. Es ermöglicht beispielsweise das gleichzeitige Aufladen mehrerer Werkzeugbatterien. Der Betrieb von Elektrowerkzeugen wie der einer Kettensäge und der einer Arbeitsbeleuchtung, ohne dass ein tragbarer Generator benötigt wird, ist von großem Nutzen.

Die Zukunft des bidirektionalen Ladens durch vehicle-to-everything (V2X)

Letztendlich ist das bidirektionale Laden die Lösung, um die Kapazität und Einsatzzwecke der Batteriespeicher von Elektrofahrzeugen voll auszuschöpfen.

Es ist ein nachhaltiges Konzept mit Zukunft, die einen geschlossenen Stromkreislauf als Ziel hat, welche dem gesamten Energiesystem zugutekommt und unsere Natur und fossile Ressourcen schont.

Ein einziges Fahrzeug macht vielleicht noch keinen großen Unterschied für unsere Stromversorgung aus. Aber mit der Mobilitätswende werden in der Zukunft Tausende von Fahrzeuge durch vehicle-to-everything (V2X) dazu beitragen, für einen spürbaren Unterschied der Netzauslastung in Europa zu sorgen.

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