Bidirektionales Laden: Mit welcher bidirektionalen Wallbox wird mein E-Auto zum Stromspeicher?

Überschüssigen Strom aus deiner PV-Anlage im Auto zwischenspeichern und abends wieder entnehmen? E-Auto beim Arbeitgeber aufladen und den Strom zu Hause nutzen? Oder mit einem dynamischen Stromtarif günstigen Strom kaufen und zu einem späteren Zeitpunkt teurer wieder einspeisen?

Hört sich an wie ein Traum? In diesem Artikel verraten wir dir was dahinter steckt!

• Was ist bidirektionales Laden?

• Wie funktioniert bidirektionales Laden?

• E-Auto als Batteriespeicher verwenden?

• Bidirektionales Laden vorbereiten

• Gesetzliche Rahmenbedingungen

• Fazit

Was ist bidirektionales Laden?

Beim bidirektionalen Laden fließt der Strom nicht nur in die eine, sondern kann auch in die andere Richtung fließen: Die Batterie deines Elektroautos nimmt den Strom nicht nur auf, sondern gibt diesen bei Bedarf auch wieder ab. Du nutzt die Batterie deines Autos also nicht nur zum Fahren, sondern auch als Speicher für den überschüssigen Strom an besonders sonnigen Tagen oder wenn du in deinem Haus nicht genug Verwendung dafür hast.

Beim bidirektionalen Laden werden verschiedene Ansätze unterschieden, die unter dem Begriff Vehicle-to-X (V2X) zusammengefasst werden und sich unter anderem wie folgt aufteilen:

• Vehicle-to-Load (V2L): Der Strom wird mit einer Spannung von 230V direkt an externe Verbraucher geliefert. Du kannst damit zum Beispiel deinen Föhn betreiben oder einen frischen Kaffee kochen.

• Vehicle-to-Vehicle (V2V): Der Strom fließt von einem Fahrzeug zu einem anderen, um bspw. Reichweitenprobleme zu lösen, wenn keine Ladestation in der Nähe ist.

• Vehicle-to-Home (V2H): Der Strom fließt vom Fahrzeug in dein Hausnetz, du wirst also unabhängiger und senkst außerdem deine Stromkosten. Im Schnitt verbrauchst du in der Zeit zwischen 18 und 6 Uhr etwa 7kWh, dafür sind die meisten Auto-Akkus ausreichend.

• Vehicle-to-Grid (V2G): Hierbei wird überschüssiger Strom ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Du hilfst also, die Netzstabilität zu verbessern und die Integration erneuerbarer Energien zu fördern.

  
  

Die beiden letztgenannten Formen funktionieren jedoch nur, wenn sowohl dein Fahrzeug als auch deine Ladeinfrastruktur, also die Wallbox, das bidirektionale Laden unterstützen.

Seit April 2022 regelt die ISO-Norm 15118-20 die Kommunikationsstandards für alle oben genannten Technologien. Mit ihr soll die Kompatibilität zwischen bidirektionalen Wallboxen, E-Autos und Energiemanagementsystemen für das bidirektionale Laden gewährleistet werden.

Wie funktioniert das bidirektionale Laden?

Damit bidirektionales Laden erfolgen kann, müssen einige Voraussetzungen erfüllt werden. Doch erst mal ein paar grundlegende Basics für dein besseres Verständnis:

Gleichstrom und Wechselstrom

Unser öffentliches Stromnetz funktioniert mit sogenanntem Wechselstrom, abgekürzt mit AC für Alternating Current. Elektroautos hingegen nutzen in ihren Akkus Gleichstrom, abgekürzt mit DC für Direct Current. Damit das Auto also geladen werden kann, muss zunächst Wechselstrom (AC) aus dem Stromnetz in Gleichstrom (DC) für die Fahrzeugbatterie umgewandelt werden. Wird der Strom dann wieder ins Netz gespeist, findet erneut eine Wandlung statt.

Stromwandlung im Fahrzeug

Beim AC-Laden erfolgt die Wandlung des Netzstroms über den Onboard-Lader in deinem Fahrzeug. Der Strom wird auf bis zu drei Phasen über den Typ 2 Ladestecker ins Auto geladen. Da das Auto hierbei in seiner Leistung limitiert ist, spricht man auch vom langsamen Laden: Es werden je nach Fahrzeugtyp maximal 11 bzw. 22kWh pro Stunde geladen. Es kann etwa 6-8 Stunden dauern, bis dein Auto wieder vollgeladen bereit zur Abfahrt ist. Das macht also bei längeren Standzeiten wie tagsüber am Arbeitsort oder über Nacht zu Hause Sinn.

Stromwandlung außerhalb des Fahrzeugs

Wird der Strom nicht im Fahrzeug gewandelt, geschieht dies in der bidirektionalen Wallbox. Hier ist dann ein sogenannter Gleichrichter verbaut, der den Wandel von Wechselstrom aus dem Netz in Gleichstrom für die Autobatterie vornimmt. Beim Laden mit dem CCS-Stecker ist die Ladegeschwindigkeit weniger limitiert und man spricht vom schnellen Laden: Ladeleistungen von bis zu 280kW sind möglich und einige Fahrzeuge können in unter 20 Minuten von 20% auf 80% geladen werden. Das ist ideal für längere Strecken, auf denen nachgeladen werden muss damit du schnell ans Ziel kommst.

DC-Wallboxen für das Laden im häuslichen Umfeld liegen im Preissegment deutlich höher als AC-Wallboxen, weshalb diese selten zum Einsatz kommen.

Rückspeisung des Stroms ins Netz

Damit der Strom vom Auto wieder ins Netz gelangt, bedarf es erneut einer Stromwandlung: Der Gleichstrom in der Fahrzeugbatterie muss wieder in Wechselstrom für das Netz gewandelt werden. Der dafür notwendige Wechselrichter ist entweder im Auto oder in der Wallbox verbaut.

Da diese Komponente mit weiteren Kosten für die Fahrzeughersteller verbunden ist, haben sich viele dazu entschieden, bidirektionales Laden auf Basis der DC-Wallbox zu realisieren.

Hyundai und Kia stellt Ihren Kunden zunächst für die Modelle Kona, Ioniq 5, Ioniq 6 / EV6 einen speziellen Ladeadapter (V2L) zur Verfügung, mit welchem einzelne Stromverbraucher direkt am Fahrzeug geladen werden können. Hiermit sind kleinere AC-Strommengen bidirektional verfügbar.

Kann ich jetzt mein E-Auto als Batteriespeicher verwenden?

Lokale Batteriespeicher sind sehr kostenintensiv, vor allem wenn deine PV-Anlage viel Strom erzeugt und der Speicher entsprechend groß sein muss. Also scheint es eine gute Idee zu sein, den Akku deines Autos als weiteren Speicher zu nutzen: Er bietet nicht nur höhere Speicherkapazitäten, sondern ist darüber hinaus auch mobil. Im Rahmen des PV-Überschussladens ist es mit den DaheimLader Wallboxen heute bereits möglich, den überschüssigen PV-Strom zielgerichtet in dein Elektroauto zu laden.

Mit dem Auto kannst du größere Strommengen transportieren und flexibel einsetzen, zum Beispiel auf dem Campingplatz für die Beleuchtung oder die Musikanlage. Dabei muss dein Fahrzeug lediglich Vehicle to Load (V2L) fähig sein. Du kannst in diesem Fall einen speziellen Steckdosen-Adapter für die Ladesteckdose deines Autos verwenden, um externe Geräte daran anzuschließen. Auch bei Vehicle to Load wird von bidirektionalem Laden gesprochen.

Es stellt sich nun die Frage, ob der Strom aus deiner Autobatterie auch wieder an dein Haus abgegeben werden kann. So würdest du tagsüber deinen überschüssigen Strom im Auto speichern und bei Bedarf wieder entnehmen, um dein Haus zu versorgen oder den Strom zu einer anderen Zeit ins Netz einzuspeisen (Vehicle to Grid). Oder du lädst tagsüber am Arbeitsplatz und versorgst nachts mit deinem Auto dein Haus. Bei der Versorgung deines Hauses spricht man dann von Vehicle to Home (V2H).

Vehicle to Home oder gar Vehicle to Grid ist allerdings viel komplexer als es zunächst erscheint und aktuell in den meisten Fällen noch nicht umsetzbar, da hierbei ein ganzes Ökosystem geschaffen werden muss, welches zu 100% kompatibel ist.

Im nächsten Absatz liest du mehr darüber, welche Hürden noch überwunden werden müssen und wie du dich schon heute auf bidirektionales Laden vorbereiten kannst.

Bidirektionales Laden vorbereiten: Aktueller Stand

Immer mehr Hersteller von Elektroautos und Ladeinfrastruktur werben damit, bidirektional Laden zu können. Die tatsächliche Umsetzung ist derzeit allerdings in den meisten Fällen nicht möglich. Das liegt nicht an der technischen Machbarkeit, sondern viel mehr an fehlenden gesetzlichen Rahmenbedingungen und Kommunikationsstandards, sowie den unvollständigen TABs der Netzbetreiber. Außerdem regelt die VDE Norm nach wie vor nicht den Anschluss einer bidirektionalen Ladeeinrichtung. Damit du in Zukunft zu Hause bidirektionales Laden im Sinne von Vehicle to Home nutzen kannst, müssten Hersteller von Elektrofahrzeugen, Hersteller von Ladestationen, Betreiber von Ladeeinrichtungen, Netzbetreiber sowie Energieversorger zusammenarbeiten, um eine vollständige Kompatibilität aller beteiligten Systeme zu gewährleisten.

Mit welcher bidirektionalen Wallbox kann ich (in Zukunft) bidirektional laden?

Wenn du zu Hause nun nicht nur dein Auto mit Hausstrom versorgen möchtest, sondern umgekehrt auch mit deinem Auto dein Haus mit Strom versorgen möchtest, stellt sich schnell die Frage, mit welcher Wallbox das (in Zukunft) ermöglicht werden kann. Die Wahl deiner Wallbox für bidirektionales Laden ist allerdings von sehr vielen weiteren Faktoren abhängig.

Zunächst stellt sich die Frage, ob dein Auto den in der Batterie gespeicherten DC-Strom auch wieder zurück in AC-Strom für deinen Hausanschluss wandeln kann. Sollte dies nicht der Fall sein, benötigst du in jedem Fall eine DC-Wallbox, die das Umwandeln in AC-Strom übernimmt. Falls dein Fahrzeug AC-seitig bidirektional Laden kann, solltest du prüfen, ob hiermit Vehicle-to-Load, Vehicle-to-Home oder Vehicle-to-Grid gemeint ist.

Derzeit gibt es noch keine eindeutige Tendenz, ob bidirektionales Laden in Zukunft mit einer AC- oder DC-Wallbox umsetzbar sein wird. Ein Großteil der deutschen Fahrzeughersteller scheint sich dazu entschlossen zu haben, das bidirektionale Laden vorerst nur mit einer DC-Wallbox zu ermöglichen. So würde der Strom zum Laden und Entladen in der Wallbox umgewandelt werden. Damit kann auf Mehrkosten für das E-Auto verzichtet werden. Allerdings sind DC-Wallboxen derzeit um ein Vielfaches teurer als AC-Wallboxen. Ob bidirektionales Laden in Summe mit einer AC- oder DC-Wallbox günstiger sein wird, lässt sich aktuell nicht sagen.

Darüber hinaus muss dein Zuhause mit entsprechender Betriebs- und Messtechnik ausgestattet sein. Außerdem benötigst du ein Energiemanagementsystem, über welches die aktuellen Verbrauchsdaten und ggf. die durch deine PV-Anlage erzeugte Strommenge, übermittelt werden können. Die Wallbox muss ebenfalls steuerbar sein, und im Energiemanagementsystem integriert werden. Auch dein Elektroauto muss den aktuellen Akkustand übertragen können und zudem übermitteln, wie viel Strom aus der Autobatterie entnommen werden darf, bzw. wie viel Strom geladen werden muss, damit du genug Batterieladung für deine nächste Fahrt hast.

Auch unsere DaheimLader Wallboxen sind hardwareseitig in der Lage, bidirektionales 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.

Welche E-Autos können aktuell bidirektional laden?

Aktuell können generell nur wenige Elektrofahrzeuge bidirektional laden. Die verfügbaren Modelle sind:

• Nissan Leaf

• Nissan e-NV200

• Mitsubishi i-MiEV

• Mitsubishi Outlander

• Hyundai Kona, Ioniq 5, Ioniq 6 (eingeschränkt, nur V2L)

• Kia EV6 (eingeschränkt, nur V2L)

Volkswagen bietet bidirektionales Laden (V2H) für ID-Modelle mit 77kWh Batterie an, allerdings nur in Kombination mit einem speziellen DC-System.

Weitere Hersteller haben angekündigt, in naher Zukunft bidirektionales Laden zu ermöglichen:

• BMW iX3 Neue Klasse (ab 2025)

• BYD Dolphin (ab 2024)

• CUPRA Born 77kWh (ab 2024)

• Skoda Enyaq 77kWh (ab 2024)

• Polestar 3

• Volvo EX90 (ab 2024)

Gesetzliche Rahmenbedingungen für bidirektionales Laden

In Deutschland müssen mehrere Gesetze angepasst oder erweitert werden:

1. Die Ladesäulenverordnung muss Definitionen und technische Voraussetzungen für bidirektionales Laden enthalten.

2. Das Elektromobilitätsgesetz muss verschiedene Rückspeisungsmöglichkeiten definieren.

3. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) muss Elektrofahrzeuge als mobile Speicher berücksichtigen.

4. Das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) und das EEG müssen ihre Definitionen des Letztverbrauchers harmonisieren.

   
   

Darüber hinaus müssen die Anschlussstandards definiert werden:

1. TABs der Netzbetreiber

2. VDE Norm

   
   

Weitere offene Fragen gibt es hinsichtlich:

1. Garantiebedingungen: Nutzt du dein Auto als zusätzlichen Speicher, wird deine Batterie häufiger ent- und beladen. Um die Garantiebedingungen der Autohersteller für Akkus nicht zu verletzen, können Beschränkungen des bidirektionalen Betriebs vorgesehen werden.

2. Steuerrechtlicher Fragen: Die steuerliche Behandlung des bidirektionalen Ladens muss geklärt werden, ähnlich wie bei PV-Anlagen. Wenn du von deinem Arbeitgeber Strom beziehst und damit dein Haus versorgst, muss ebenfalls die steuerliche Handhabung geklärt werden.

3. Politischer Vorgaben: Der Masterplan Ladeinfrastruktur der Bundesregierung enthält bisher keine konkreten Vorgaben für bidirektionales Laden.

Zukunftsaussichten und Fazit

Bidirektionales Laden mit einer bidirektionalen Wallbox bietet enormes Potenzial für die Zukunft der Energieversorgung und E-Mobilität. Es ermöglicht eine effizientere Nutzung erneuerbarer Energien, trägt zur Netzstabilität bei und kann deine Kosten senken.

Obwohl die Technologie noch in den Kinderschuhen steckt, zeigen die Ankündigungen verschiedener Automobilhersteller, dass bidirektionales Laden bald zum Standard werden könnte. Mit der Weiterentwicklung der Technologie und der Anpassung rechtlicher Rahmenbedingungen wird das bidirektionale Laden voraussichtlich eine immer wichtigere Rolle in unserem Energiesystem spielen. Für Besitzer von Elektrofahrzeugen und PV-Anlagen lohnt es sich, die Entwicklungen in diesem Bereich genau zu verfolgen.

Unserer Einschätzung nach gibt es für die Umsetzung von bidirektionalem Laden (V2H & V2G) noch keine marktreife Lösung. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass eine Investition in eine DC-Wallbox notwendig sein wird. Aufgrund der hohen Investitionskosten für DC-Wallboxen von über 5000€ lässt sich das Konzept des bidirektionalen Ladens heute noch nicht wirtschaftlich sinnvoll vorbereiten oder realisieren.

Wir arbeiten damit mit Hochdruck an einer "bezahlbaren" DC Wallbox, welche ein wirtschaftlich sinnvolles bidirektionales Laden ermöglicht.

Neben der neuen Wallbox-Produktentwicklung, den damit verbundenen technischen Zertifizierungen (z.B. CE-Tests), sind ebenso für das Konzept des bidirektionalen 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.