Bi-direktionales Laden mit einer AC Wallbox

Aktualisiert: 5. Sept.


Bi-Direktionales Laden mit einer Wallbox

Mit sinkenden Einnahmen für das Einspeisen von Strom in das Stromnetz, sowie deutlich gestiegenen Bezugskosten für dazu gekauften Strom (z.B. nachts), stellen sich viele PV-Anlagen Besitzer die Frage, ob der selbst produzierte und eingespeicherte, überschüssige Strom nicht besser zwischengespeichert werden kann.


1. Nutzung von Batteriespeichern


Hierfür eignen sich beispielsweise lokale Batteriespeicher. Aufgrund recht hoher Investitionskosten und recht kleinen Speichergrößen, kommt diese Option nicht immer oder nur in begrenztem Umfang (z.B. ein eher sehr klein dimensionierter Batteriespeicher) in Frage.


Die Fahrzeug-Batterie eines Plug-In Hybrid Fahrzeugs, wie auch eines vollelektrischen PKWs hingegen, liefert in der Regel eine Speicherkapazität von 15 - 80kW und könnte damit im Vergleich zum lokalen Batteriespeicher ein sehr relevanter zusätzlicher Stromspeicher für einen Haushalt werden. Zudem wäre dieser Stromspeicher mobil und könnte größere Strommengen transportabel machen (z.B. Aufladung der Fahrzeugbatterie beim Arbeitgeber / anderen lokalen Stromerzeugern, welche sehr große PV-Anlagen besitzen und Nutzung des Batteriespeichers des Fahrzeugs nachfolgend beim Parken daheim als Energiequelle).


2. PV-Überschuss direkt in die Batterie des Fahrzeugs-Akkus


Im Rahmen des PV-Überschussladens ist es mit den DaheimLader Wallboxen heute bereits möglich, den überschüssigen PV-Strom zielgerichtet in das Fahrzeug zu laden.


PV-Überschussladen mit DaheimLader Wallboxen
Konzept-Darstellung PV-Überschussladen mit DaheimLader Wallboxen


Damit verbunden kommt bei uns immer häufiger die Frage auf, ob dieser Strom vom Fahrzeug auch in das Haus zurückgeführt werden kann.


3. Strom aus dem Akku eines Elektro-Fahrzeugs mit einer Wallbox zurück in das Haus laden


Umgangssprachlich hat sich hierfür der Begriff des "bi-direktionalen Ladens" etabliert. Ebenso findet man das Konzept bzw. Abwandlungen von diesem unter den Bezeichnungen "Vehicle-to-Home" (V2H), "Vehicle-to-Load" (V2L), wie auch "Vehicle-to-Grid" wieder. Seit April 2022 gibt es für die Spezifikation von Ladeinfrastruktur die ISO Norm 15118-20:2022, welche die Kommunikationsstandards der "Vehical-to-Grid" spezifiziert.


Viele Marktbegleiter von uns werben zwischenzeitlich sehr umfassend damit, dass deren AC Wallboxen das bi-direktionale Laden vollumfänglich unterstützen. Auch unsere DaheimLader Wallboxen sind technisch in der Lage bi-direktionales AC Laden anbieten zu können. Wir haben uns bewusst dafür entschieden, diese Funktion nicht explizit zu bewerben, da die Erwartungshaltung, welche unsere Wettbewerber wecken, sich aktuell nicht erfüllen lassen und die AC Wallbox wahrscheinlich nie die Funktion des bi-direktionalen Ladens zur Verfügung stellen kann.


4. Der Unterschied beim AC und DC Laden


Heute verbauen die Automobil-Hersteller zwei unterschiedliche Standards zum Laden der Fahrzeug-Hochvoltbatterie.


Der AC Onboard-Lader des Fahrzeugs hat hierbei die Aufgabe, den Wechselstrom, welcher von der Wallbox auf bis zu drei Phasen mittels Typ 2 Ladestecker zur Verfügung gestellt wird, in Gleichstrom umzuwandeln und diesen in die Batterie des Fahrzeugs einzuspeisen. Dieser Vorgang der Umwandlung von AC in DC Strom wird im Fahrzeug umgesetzt. Hierbei kann ein AC Onboard-Lader in der Regel maximal mit 11-22kW pro Stunde laden.


An Schnellladestation kann auf Basis des Gleichstromladens (DC) mit deutlich höheren Ladegeschwindigkeiten mit dem DC Onboard-Lader des Fahrzeugs mit dem CCS-Stecker geladen werden. Hierbei unterstützen die DC Onboard-Lader der Fahrzeuge Ladegeschwindigkeiten von 50-250kW pro Stunde. Der Wandlungsprozess von AC Strom aus dem Stromnetz in DC Strom für das Fahrzeug erfolgt hierbei nicht im Fahrzeug, sondern außerhalb in der DC Ladestation. Hiebei wird der "Aufwand" des Stromwandels von AC in DC an die Ladestation übergeben.


Für das häusliche Umfeld werden ebenso vereinzelt DC Wallboxen mit einer Ladeleistung von bis zu 22kW in einem Preissegment von 6.000 - 10.000 € pro Wallbox angeboten. Diese kommen im Vergleich zu AC Wallboxen aufgrund der hohen Mehrkosten bislang jedoch sehr selten zum Einsatz.


5. Bi-direktionale Lade-Schnittstellen bei Elektrofahrzeugen


Für die Rückeinspeisung aus dem Akku des Fahrzeugs in den Haushalt werden damit, für das Bi-direktionale Laden, in der Verbindung zwischen Fahrzeug und Haushalt eine Stromwandler-Funktion von DC in AC benötigt.


Bei AC Wallbox liegt diese Inverter-Funktion beim Einspeisen heute im AC Onbord-Lader des Fahrzeugs. Eine Rückeinspeisung in das Hausnetz setzt daher zwingend voraus, dass das Fahrzeug mit dem verbauten AC Onboard Lader in der Lage ist, den DC-Batteriestrom in AC Wechselstrom für einen Haushalt ebenso zurück umzuwandeln.


Diese bi-direktionalen AC Fahrzeuglader steigern den Herstellungspreis des Fahrzeugs signifikant und bedürfen in der Regel neuen Hardware-Komponenten im Fahrzeug (die heutigen AC Onboard-Lader können den Strom lediglich in eine Richtung wandeln).


Viele führende Fahrzeughersteller wie Volkswagen oder Ford haben sich dafür entschieden, dass bi-direktionale Laden nur auf Basis des DC Onboard-Laders zu realisieren.


Hyundai und Kia stellt Ihren Kunden zunächst für das Model Ionic 5 / EV6 einen speziellen Ladeadapter (V2L) zur Verfügung, mit welchem einzelne Stromverbraucher direkt am Fahrzeug geladen werden können. Hiermit sind kleinere AC-Strommengen bidirektional verfügbar.


Unserer Einschätzung nach, wird der für die Rückeinspeisung notwendige DC/AC Wandlungsprozess von den Fahrzeugherstellern zukünftig an DC Wallbox übertragen werden.


Volkswagen ist hierbei sehr transparent und kommuniziert sehr klar, dass Fahrzeuge der ID-Serie, welche heute ausgeliefert werden, für ein bi-direktionales Laden vorbereitet sind, jedoch hierfür selbst an "... neuen bidirektionalen Wallboxen" geforscht wird und als Standard das DC-Laden zum Einsatz kommen wird.


Fahrzeug-Hersteller befinden sich aktuell noch in kleinen Feldversuchen und Forschungsphasen zur Erprobung des bi-direktionalen Ladens mit sehr wenigen Fahrzeugen (z.B. Hyundai mit 25 Fahrzeugen / Volkswagen mit 20 Fahrzeugen).


Daraus folgt nach unserer Einschätzung, dass eine Marktreife für bi-direktionales Laden erst in 12-24 Monaten erzielt werden wird und dass AC Wallboxen in diesem Prozess zukünftig nicht genutzt werden können und eine Investition in eine DC Wallbox notwendig sein wird.


Aufgrund der hohen Investitionskosten für DC Wallboxen von über 5000 € lässt sich das Konzept des bi-direktionalen Ladens heute noch nicht wirtschaftlich sinnvoll vorbereiten / realisieren.

Wir arbeiten damit mit Hochdruck an einer "bezahlbaren" DC Wallbox, welche ein wirtschaftlich sinnvolles bi-direktionales Laden ermöglicht und planen dieses Produkt ab Mitte 2023 anzubieten.


Neben der neuen Wallbox-Produktentwicklung, den damit verbundenen technischen Zertifizierungen (z.B. CE-Tests), sind ebenso für das Konzept des bi-direktionalen Ladens Anschluss-Regularien in der VDE, wie auch für den Elektriker die technischen Anschlussbestimmungen im häuslichen Umfeld (TABs) der über 500 Netzbetreiber noch zu spezifizieren.


Wir gehen daher davon aus, dass frühestens Ende 2023 die notwendigen Voraussetzungen (Fahrzeuge mit Onboard-Ladern, die eine Stromentnahme ermöglichen, bezahlbare DC Wallboxen, VDE und TAB Bestimmungen für die legale Realisierung) existieren werden.

DaheimLader Touch Wallbox

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