Der lange Weg zum bidirektionalen Laden

Der Hyundai Ioniq 5 ist eine fahrende Powerbank: Die Batterie des Elektroautos kann nicht nur den Antriebsmotor mit Strom versorgen, sondern auch eine Heckenschere oder einen Grill. Voraussetzung dafür ist ein 230 Volt-Adapter, der außen in die Ladebuchse gesteckt wird. Der kostet 413 Euro, wenn man nicht die Topausstattung des Hyundais gekauft hat, wo er serienmäßig ist. Vehicle To Load (V2L) nennt der Hersteller mit Hauptsitz in Südkorea diese Anwendung. Für die Energiewende forscht Hyundai an Vehicle To Grid (V2G), also der Unterstützung des Netzes durch im Elektroauto zwischengespeicherten Strom. „Demnächst“, so verspricht es Hyundai, wird ein neues Modell ab Werk V2G-fähig sein. Mutmaßlich handelt es sich dabei um die Limousine Ioniq 6, die im Jahresverlauf vorgestellt wird. Für die Energiewende wird das Konzept des bidirektionalen Ladens – so heißt es auf Deutsch – aber auf absehbare Zeit keine herausragende Bedeutung haben.

Eigentlich sind Batterie-elektrische Autos eine ideale Ergänzung für Strom aus erneuerbaren Quellen wie Sonne und Wind. Theoretisch ist es möglich, das Laden netzdienlich zu gestalten, es also dann freizuschalten, wenn Überschüsse abgebaut werden müssen. Bei heimischen Fotovoltaikanlagen ist es durchaus üblich, nur dann Strom ins Elektroauto zu laden, wenn er im Haus nicht gebraucht wird. Jede Kilowattstunde, die selbst produziert und verbraucht wird, statt sie ins Netz einzuspeisen, beschleunigt die Amortisation der Fotovoltaikanlage. Im großen Maßstab gibt es das netzdienliche Laden zurzeit nicht.

Das bidirektionale Laden ist gewissermaßen die zweite Evolutionsstufe dieser Logik: Der Strom soll nicht nur zum besten Zeitpunkt ins Elektroauto geladen werden. Er soll auch bei Nachfragespitzen wieder abgegeben werden.

Mehr erneuerbare Energien, wachsender Speicherbedarf

Und die Notwendigkeit für solche Speicher entwickelt sich rasant. Laut Energy Charts, dem Analyseinstrument des Fraunhofer ISE, liegt der Anteil erneuerbarer Energien seit Jahresanfang bei gut 51 Prozent. Das Team unter Leitung von Professor Bruno Burger hat auch ein Referenzszenario für den zukünftigen Speicherbedarf entwickelt. Im Jahr 2030 sollten demnach 142 Gigawattstunden (GWh) durch „mobile Speicher“ bereitstehen.

Das würde vereinfacht gerechnet der Batteriekapazität von gut 1,8 Millionen Volkswagen ID.3 mit je 77 Kilowattstunden entsprechen. Eine auf den ersten Blick geringe und leicht erreichbare Zahl, zumal Volkswagen mehrfach angekündigt hat, alle ID-Modelle mit 77 kWh-Batterie vom ID.3 bis zum ID.Buzz V2G-fähig zu machen.

Die Autoindustrie aber sagt unabhängig von der Marke nicht, wie viel Prozent einer Batterie sie tatsächlich zur Verfügung stellen würde. Der Grund: Das Laden und Entladen verschleißt den elektrochemischen Speicher. Diese Abnutzung wäre nach heutiger Einschätzung vernachlässigbar gering, wenn lediglich ein kleines Fenster fürs bidirektionale Laden freigegeben würde; idealerweise zum Beispiel von einem Batteriestand zwischen 45 und 55 Prozent. Wenn jedoch nur zehn Prozent nutzbar wären, müssten zehn Mal mehr Fahrzeuge vorhanden sein, um die gleiche Speicherfähigkeit zu erreichen. Oder könnte der Halter vielleicht selbst entscheiden, welcher Anteil der Batterie zur externen Nutzung bereitgestellt wird? Es ist jedenfalls Aufgabe der Autoindustrie zeitnah zu definieren, wie sich die Garantiebedingungen verändern, wenn das Elektroauto bidirektional lädt.

Vision des Elektroautos als Marktteilnehmer

Aus Sicht der Autobesitzerinnen und Autobesitzer wäre es finanziell am attraktivsten, wenn das Elektroauto als Teilnehmer am Strommarkt agieren könnte: Dann einkaufen und speichern, wenn Energie billig ist. Und dann verkaufen und entladen, wenn sie teuer ist. Diese wirtschaftlich schlüssige Idee des automatisierten Stromhandels durchs Elektroauto ist von der Wirklichkeit leider weit entfernt. Derzeit versuchen die Hersteller zuerst, sich auf einen gemeinsamen Software-Standard fürs bidirektionale Laden zu einigen. Wahrscheinlich wird dieser im Rahmen der ISO 15118-20 festgelegt, die unter anderem durch die automatische Identifikation an der Ladesäule („Plug & Charge“) bekannt ist.

Der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) macht auf ein weiteres Manko aufmerksam: „Flexible Speicher wie Elektroautos können, wenn sie verlässlich und planbar für das Energiesystem eingesetzt werden können, einen nicht unerheblichen Beitrag zur kurzfristigen Stabilisierung volatiler Energien beitragen.“ Aber: „Sie sind jedoch keine Lösung für die Herausforderung einer saisonalen Stabilisierung der Energieversorgung in Folge des schwankenden Dargebots an Sonne und Wind und damit keine langfristige Speicherlösung, insbesondere bei einer zunehmenden Deckung von Wärme über Strom.“

Als saisonaler Speicher ungeeignet

Kritisch übersetzt und zusammengefasst heißt das: Elektroautos sind bestenfalls als kurzfristige Zwischenspeicher geeignet, und weil sie durchaus auch fahren statt nur mit eingestecktem Kabel zu stehen, leidet die Planbarkeit. Und um den Strombedarf von Wärmepumpen – sie sollen die Gas- und Ölheizungen ersetzen – im Winter durch im Sommer geernteten Strom zu decken, sind sie schlicht ungeeignet.

Der beste und größte saisonale Speicher wäre übrigens Wasserstoff: Die unterirdischen Kavernen, in denen heute Erdgas gelagert wird, können auf Wasserstoff umgestellt werden. Die Umwandlung von Strom in einen beliebigen Energieträger wie Wasserstoff wird Power-to-X (PtX) genannt und ist elementar für die Energiewende sowie die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr. Voraussetzung ist allerdings der konsequente und beschleunigte Zubau an Wind- und Fotovoltaikanlagen, um die notwendigen Energiemengen zu erzeugen.

Zurück zum bidirektionalen Laden: Ein starker Kostentreiber für die heimische Anwendung ist, dass einige Hersteller wie etwa Volkswagen eine Gleich- statt eine Wechselstrom-Wallbox einsetzen wollen. So könnte der Gleichstrom aus den Solarmodulen auf dem Dach mit sehr geringen Verlusten in die Batterie gespeichert werden, die ebenfalls mit Gleichstrom arbeitet. Erst bei der Einspeisung ins Hausnetz wird wieder in Wechselstrom umgewandelt. Der Haken: Eine Gleichstrom-Wallbox kostet rund zehn Mal so viel wie die gängigen Exemplare mit Wechselstrom. Während eine konventionelle Wallbox für unter 1.000 Euro zu haben ist, wäre ein Preis von unter 10.000 Euro für eine Gleichstrom-basierte Wallbox schon ehrgeizig.

Lohnenswerte Koppelung aus eigener Fotovoltaikanlage und Elektroauto

Hätten wir in Deutschland ein per Software gesteuertes intelligentes Stromnetz, wäre die Integration von bidirektional ladefähigen Batterie-elektrischen Autos als Teilnehmer am Strommarkt in jeder Hinsicht attraktiv. Das ist genauso wenig Realität wie eine klare Aussage der Autoindustrie, wie viel Prozent der Batterie sie unter welchen Garantievoraussetzungen freigeben wird. Der Weg zum massenhaften bidirektionalen Laden ist noch weit. Und für die saisonale Speicherung von Strom sind Elektroautos gar nicht zweckmäßig.

Was dagegen jetzt zur finanziell lohnenswerten Wirklichkeit gehört, ist die Koppelung aus eigener Fotovoltaikanlage und Batterie-elektrischem Auto: Je mehr des selbst produzierten Stroms man selbst verbraucht, desto schneller rechnet sich die Investition in beides. Und so preisgünstig wie vom eigenen Dach ist die elektrische Energie an keiner öffentlichen Ladesäule zu haben. Wohl dem, der diese Möglichkeit hat.

Erschienen bei ZEIT ONLINE.

Bildquelle: Hyundai

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