V2H V2G V2L Wozu dient das bidirektionale Laden?

Wozu dient bidirektionales Laden?
Bidirektionale Ladegeräte können für zwei verschiedene Anwendungen genutzt werden. Die erste und bekannteste ist Vehicle-to-Grid (V2G), das Energie ins Stromnetz einspeist, wenn der Bedarf hoch ist. Wenn Tausende von Fahrzeugen mit V2G-Technologie angeschlossen und aktiviert sind, hat dies das Potenzial, die Speicherung und Erzeugung von Strom grundlegend zu verändern. Elektrofahrzeuge verfügen über große, leistungsstarke Batterien, sodass die kombinierte Leistung von Tausenden von Fahrzeugen mit V2G enorm sein könnte. Der Begriff V2X wird mitunter verwendet, um alle drei unten beschriebenen Varianten zu beschreiben.

Vehicle-to-Grid oder V2G – Elektrofahrzeuge exportieren Energie zur Unterstützung des Stromnetzes.
Vehicle-to-Home oder V2H – Die Energie von Elektrofahrzeugen wird zur Stromversorgung eines Hauses oder eines Unternehmens genutzt.
Vehicle-to-Load oder V2L * – Elektrofahrzeuge können genutzt werden, um Geräte mit Strom zu versorgen oder andere Elektrofahrzeuge aufzuladen
* V2L benötigt zum Betrieb kein bidirektionales Ladegerät.

Die zweite Anwendungsmöglichkeit bidirektionaler Ladegeräte für Elektrofahrzeuge ist die Fahrzeug-zu-Haus-Stromversorgung (V2H). Wie der Name schon sagt, ermöglicht V2H die Nutzung eines Elektrofahrzeugs wie eines Heimspeichersystems, um überschüssige Solarenergie zu speichern und das Haus mit Strom zu versorgen. Ein typisches Heimspeichersystem, beispielsweise die Tesla Powerwall, hat eine Kapazität von 13,5 kWh. Im Gegensatz dazu verfügt ein durchschnittliches Elektrofahrzeug über eine Kapazität von 65 kWh, was fast fünf Tesla Powerwalls entspricht. Dank dieser hohen Batteriekapazität kann ein vollgeladenes Elektrofahrzeug ein durchschnittliches Haus mehrere Tage lang oder in Kombination mit einer Photovoltaikanlage auf dem Dach sogar deutlich länger mit Strom versorgen.

Fahrzeug-zu-Netz – V2G
Vehicle-to-Grid (V2G) ermöglicht es, je nach Vereinbarung einen kleinen Teil der im Elektrofahrzeug gespeicherten Batterieenergie bei Bedarf ins Stromnetz einzuspeisen. Für die Teilnahme an V2G-Programmen sind ein bidirektionales Gleichstromladegerät und ein kompatibles Elektrofahrzeug erforderlich. Es gibt finanzielle Anreize, und Elektrofahrzeugbesitzer erhalten Gutschriften oder reduzierte Stromkosten. Elektrofahrzeuge mit V2G können zudem an Programmen für virtuelle Kraftwerke (VPP) teilnehmen, um die Netzstabilität zu verbessern und die Stromversorgung in Spitzenlastzeiten zu gewährleisten. Aktuell verfügen nur wenige Elektrofahrzeuge über V2G und bidirektionale Gleichstromladefähigkeit; dazu gehören beispielsweise der neuere Nissan Leaf (ZE1) und die Plug-in-Hybride Mitsubishi Outlander und Eclipse.

Trotz der öffentlichen Aufmerksamkeit stellt die Einführung der V2G-Technologie ein Problem dar: regulatorische Hürden und fehlende standardisierte bidirektionale Ladeprotokolle und -anschlüsse. Bidirektionale Ladegeräte gelten, ähnlich wie Solarwechselrichter, als eine Form der Stromerzeugung und müssen alle regulatorischen Sicherheits- und Abschaltstandards für den Fall eines Netzausfalls erfüllen. Um diese Komplexität zu bewältigen, haben einige Fahrzeughersteller, wie beispielsweise Ford, einfache bidirektionale Wechselstrom-Ladesysteme entwickelt, die ausschließlich mit Ford-Elektrofahrzeugen funktionieren und den Strom für das Haus liefern, anstatt ihn ins Netz einzuspeisen. Andere Hersteller, wie Nissan, nutzen universelle bidirektionale Ladegeräte wie die Wallbox Quasar, die weiter unten genauer beschrieben wird. Erfahren Sie mehr über die Vorteile der V2G-Technologie.
Heutzutage sind die meisten Elektrofahrzeuge mit dem standardmäßigen CCS-Gleichstrom-Ladeanschluss ausgestattet. Aktuell ist der kürzlich erschienene Ford F-150 Lightning EV das einzige Elektrofahrzeug mit bidirektionalem Laden über einen CCS-Anschluss. In naher Zukunft werden jedoch weitere Elektrofahrzeuge mit CCS-Anschluss und V2H- sowie V2G-Funktionalität verfügbar sein. VW hat angekündigt, dass seine ID-Elektrofahrzeuge voraussichtlich ab 2023 bidirektionales Laden ermöglichen werden.
2. Fahrzeug nach Hause – V2H
Vehicle-to-Home (V2H) ähnelt V2G, jedoch wird die Energie lokal zur Stromversorgung eines Hauses genutzt, anstatt in das Stromnetz eingespeist zu werden. Dadurch kann das Elektrofahrzeug wie ein herkömmlicher Hausspeicher fungieren und die Selbstversorgung erhöhen, insbesondere in Kombination mit einer Solaranlage auf dem Dach. Der größte Vorteil von V2H liegt jedoch in der Möglichkeit, bei Stromausfall Notstrom bereitzustellen.

Für den Betrieb von V2H ist ein kompatibles bidirektionales Ladegerät für Elektrofahrzeuge sowie weitere Komponenten erforderlich, darunter ein Energiezähler (Stromzähler) am Hauptnetzanschluss. Der Stromzähler überwacht den Energiefluss zum und vom Netz. Sobald das System erkennt, dass Ihr Haus Netzstrom verbraucht, signalisiert es dem bidirektionalen Ladegerät, die gleiche Menge abzugeben und so den Netzbezug auszugleichen. Ebenso leitet das System erzeugte Energie von einer Solaranlage auf dem Dach zum Laden des Elektrofahrzeugs um – ähnlich wie bei intelligenten Ladegeräten. Um im Falle eines Stromausfalls oder Notfalls eine Notstromversorgung zu gewährleisten, muss das V2H-System den Netzausfall erkennen und das Elektrofahrzeug mithilfe eines automatischen Schützes (Schalters) vom Netz trennen können. Dieser Vorgang wird als Inselbetrieb bezeichnet, und der bidirektionale Wechselrichter arbeitet dabei als netzunabhängiger Wechselrichter mit der Batterie des Elektrofahrzeugs. Für den Notstrombetrieb ist eine Netztrennvorrichtung erforderlich, ähnlich wie bei Hybrid-Wechselrichtern in Batteriespeichersystemen.