PV-Überschussladen in der Elektromobilität

Bald so legendär wie Mario und Luigi oder Batman und Robin? Wahrscheinlich nicht ganz, aber die Elektromobilität und die Photovoltaik haben zumindest das Zeug dazu, ein ikonisches Duo der Energiewende zu werden. Weshalb das so ist und worauf zu achten ist, damit das Duo seine Vorzüge voll ausspielen kann, erläutert der folgende Beitrag.

Auf den Dächern und Strassen der Schweiz tut sich was! Unser Land erlebt einen beeindruckenden Aufschwung im Bereich erneuerbare Energien und Elektromobilität. Laut dem Fachverband Swissolar stieg die installierte Photovoltaik-Kapazität im Jahr 2023 um fast 40% oder 1500 MW gegenüber dem Vorjahr auf 6200 MW an. Gemäss Statistik des Bundesamtes für Strassen (ASTRA) nahm im gleichen Zeitraum die Anzahl der Steckerfahrzeuge (reine Elektroautos und Plug-in-Hybride) auf Schweizer Strassen um 30.1% zu. Diese Rekordzahlen verdeutlichen den wachsenden Trend zu nachhaltiger Energieerzeugung und Fortbewegung. Dass die beiden Entwicklungen parallel verlaufen, ist kein Zufall.

Photovoltaik und Elektromobilität:

Wie füreinander geschaffen.

Die Achillessehne der Photovoltaik ist offensichtlich die Abhängigkeit von den Wetterbedingungen. Die Produktion von PV-Strom unterliegt grossen Schwankungen, da diese von der Sonneneinstrahlung abhängt. Gerade in unseren Breitengraden ist die Spannweite enorm. Während in den Wintermonaten die Energiebereitstellung durch die Sonne geringer ist und weniger Strom produziert werden kann, kommt an sonnenreichen Tagen die Frage auf, wie der Stromüberschuss aus der PV-Anlage sinnvoll genutzt werden kann. Eine Rückspeisung ins Netz bleibt trotz zuletzt gestiegener Rückliefertarife finanziell meist keine besonders attraktive Lösung. Idealerweise wird darum für den überschüssigen Strom eine Verwendung im eigenen Haushalt gefunden.

Die Steigerung des Eigenverbrauchs ist folglich das Ziel - möglichst viele Verbraucher im eigenen Haushalt sollen mit dem selbst produzierten Strom gespeist werden. Während kleinere Verbraucher in der Gesamtbetrachtung weniger ins Gewicht fallen, eröffnen die grossen Verbraucher wie beispielsweise Wärmepumpe, Elektroboiler oder das Elektroauto willkommene Möglichkeiten, den Eigenverbrauch signifikant zu erhöhen und damit die Stromkosten zu senken.

Eine wertvolle Kombination.

Die Batterie des Elektroautos mit PV-Strom zu laden, ist gleich aus mehreren Gründen eine sinnvolle Idee:

Die eigene Mobilität wird umweltfreundlicher. Kann das Elektroauto mit Strom vom eigenen Dach statt mit Strom aus nicht erneuerbaren Quellen geladen werden, wird die Umweltbilanz optimiert.
Die Batteriekapazität von Elektroautos ist gross. So gross, dass selbst die Batterien von Kleinwagen die übliche Kapazität von stationären Batteriespeichern für Einfamilienhäuser um ein Vielfaches übertreffen. Dadurch sind Batterien von Elektroautos prädestiniert, überschüssigen Strom aus der PV-Anlage zu speichern.
Die PV-Anlage wird schneller amortisiert. Jeder Kilometer, der mit dem eigenen PV-Strom gefahren werden kann, beschleunigt die Amortisation der Kosten der PV-Anlage. Die aktuell gestiegenen Strompreise verstärken diesen Effekt zusätzlich.

Was braucht es für ein erfolgreiches Zusammenspiel?

Damit das eingangs erwähnte Duo von PV und Elektromobilität seine Qualitäten voll ausspielen kann, ist neben einer intelligenten Solarsteuerung vor allem entscheidend, dass es sich um eine smarte Ladestation handelt, die über Schnittstellen zur Kommunikation zwischen Ladestation und Solarsteuerung verfügt und damit Solarladen überhaupt erst ermöglicht.

Zwei Schnittstellen sind in der Praxis zentral: OCPP und API. Der grosse Vorteil der API-Schnittstelle ist die Möglichkeit, mehrere Drittsysteme gleichzeitig einzubinden. Dies bedeutet, dass neben der Solarregelung z.B. auch ein Lastmanagement und ein Zahlungsdienstleister auf die Ladestation zugreifen können. Verfügt die Ladestation nur über eine OCPP-Schnittstelle, muss man sich für ein einzubindendes System entscheiden. Während bei Eigenheimen eine OCPP Schnittstelle oft ausreicht, ist eine API Integration bei Ladeinfrastrukturen in Tiefgaragen meist der bessere Weg, da neben dem Solarladen auch Lastmanagement und/oder Abrechnung wichtig sind.

Absolut elementar für ein eigenverbrauchoptimiertes Überschussladen ist weiter, dass die Ladestation zwischen ein- und dreiphasiger Ladung wechseln und so ihre Ladeleistung dem verfügbaren PV-Strom anpassen kann. Easee Laderoboter beispielsweise verfügen über eine solche Phasenumschaltung und können so in den sonnigen Morgenstunden bereits einphasig mit 1.4kW zu laden beginnen und die Leistung mit zunehmender Sonneneinstrahlung sukzessive steigern, während dreiphasige Ladestationen ohne Phasenumschaltung erst ab 4.2kW solarladen können. Damit gehen leider über 2.8kW Sonnenleistung verloren.

Solarladen für Einfamilienhäuser mit gemeinsamer Tiefgarage .

Handelt es sich um ein Einfamilienhaus mit PV-Anlage und eigener Einzelgarage, ist eine Umsetzung des Solarladens mit vergleichsweise geringem Aufwand möglich. Manchmal jedoch teilen sich mehrere Einfamilienhäuser, die vereinzelt eine eigene PV-Anlage installiert haben, eine gemeinsame Tiefgarage sowie eine gemeinsame Hauptsicherung, von welcher der Strom für die Siedlung bezogen und dann unter den einzelnen Häusern aufgeteilt wird.

Es braucht also einerseits ein gemeinsames Lademanagement unter den Ladestationen in der Tiefgarage, damit es nicht zu einer Überlastung des gemeinsamen Anschlusses der Häuser kommt, andererseits sollten einzelne Ladestationen mit der zugehörigen PV-Anlage gekoppelt werden. Um dieses Szenario elegant zu lösen, braucht es:

Eine Ladestation, die zur Nutzung des Solarstroms hinter den Einfamilienhauszähler angeschlossen wird, aber trotzdem in ein Lademanagement zwischen allen Ladestationen in der Tiefgarage integriert werden kann.
Ein System, wo die Ladestation in der Tiefgarage und zugehörige PV-Anlage nicht im gleichen Netzwerk sein müssen, um Solarladen zu ermöglichen.

Auch in diesem Szenario überzeugt das Easee Ladesystem: Dank der Cloud API kann die Ladestation im Netzwerk der Tiefgarage problemlos mit dem zugehörigen Solar Manager verknüpft werden, obwohl sich dieser üblicherweise im Netzwerk des Einfamilienhauses befindet. Weiter ist es dank der Intelligenz des Easee Systems möglich, Ladestationen in der Gruppe zu managen und die Last mit der Hauptsicherung der Siedlung auszugleichen, obwohl diese hinter den einzelnen Einfamilienhaus-Zählern installiert sind. Dank diesem Setup können Besitzer von PV-Anlagen auch in einer gemeinsamen Tiefgarage PV-optimiert laden und von ihrem selbst produzierten Strom profitieren, ohne dass ein Auslösen der Hauptsicherung oder der Haussicherungen droht.

Übergreifendes Energiemanagement.

Wer den Eigenverbrauch maximieren will, dem sei ans Herz gelegt, sich mit den verfügbaren Energiemanagement-Lösungen auseinanderzusetzen, bei welchen neben Ladestationen auch weitere Verbraucher wie z.B. Elektroboiler, Wärmepumpen oder Batterie integriert und angesteuert werden. Zu berücksichtigen ist, dass ein System gewählt wird, das die Steuerung einer Vielzahl verschiedener Verbraucher und Brands ermöglicht, so wie dies zB. der Solar Manager unterstützt, da der Gesamtwirkungsgrad des Systems so viel besser maximiert wird, als wenn mehrere unabhängige Lösungen isoliert voneinander arbeiten.

Das Auto als mobiler Batteriespeicher?

Wenn man die grosse Speicherkapazität der Batterien von Elektroautos betrachtet, kommt zwangsläufig auch das Thema bidirektionales Laden auf. Das Konzept klingt verlockend - ja wieso nicht einfach statt eines stationären Batteriespeichers den viel grösseren Speicher im Auto verwenden!? Aber obschon es heute bereits funktionsfähige bidirektionale Ladelösungen für den Heimgebrauch gibt, haben sich diese aus verschiedenen Gründen noch nicht etabliert: Notwendige Softwareschnittstellen sind oft sowohl auto- als auch ladestationsseitig noch nicht verfügbar und während praktisch alle gegenwärtigen Elektroauto-Modelle aufgrund fehlendem Wechselrichter gar nicht erst bidirektional AC-laden können, ist im DC-Bereich sowohl der Ladestationspreis als auch der Wirkungsgrad wirtschaftlich betrachtet bei Weitem noch nicht interessant genug.

Solarladen als neuer Standard - Tipps für die Praxis.

Heute wird bei der überwiegenden Anzahl neuer PV-Projekte die Elektromobilität bereits in die Planung mit einbezogen. Die Gründe dafür wurden in diesem Artikel beleuchtet. Als Abschluss noch drei Praxis-Tipps zum Thema Solarladen:

Eine intelligente Ladestation ist das A und O für erfolgreiches Solarladen.

Voraussetzung ist, dass die Ladestation über OCPP und/oder API Schnittstellen verfügt, damit sie überhaupt in Drittsysteme eingebunden werden kann.
Phasenumschaltungsfähigkeit ist ein Muss: Nur damit holt man das Maximum aus dem selbst produzierten Solarstrom.

Eigenverbrauchsoptimierung beschleunigt die Amortisation der PV-Investitionen erheblich. Deshalb im besten Fall – wo sinnvoll – weitere Verbraucher in das Energiemanagement miteinbinden.
Die Ausgangslage analysieren und vorausschauend planen, um nachträgliche Anpassungen zu vermeiden. Einfamilienhaus, Mehrfamilienhaus, Einfamilienhäuser mit gemeinsamer Tiefgarage, Garagenboxen, ZEV… kein Projekt ist wie das andere. simplee kann hier Unterstützung bei der Planung bieten.

Elektromobilität und PV gehen heute Hand in Hand. Wie die Entwicklung in den kommenden Jahren weitergeht, bleibt spannend zu beobachten. Wir erleben aktuell in Echtzeit einen faszinierenden Wandel der Energielandschaft. Dass dabei die Elektromobilität einen derart grossen Teil zur Energiewende beiträgt, hätte sich vor 20 Jahren wohl kaum jemand so vorgestellt. Was sich jedoch immer klarer abzeichnet, ist, dass durch diese Entwicklung der Ladeinfrastruktur ein riesiger Stellenwert zukommt. Sie ist im Begriff für die Energielandschaft das zu werden, was für Batman das Batmobil oder für Mario die Latzhose ist: unverzichtbar.