Warum ist erfolgreiche E-Mobilität ohne intelligente Ladesäulen nicht möglich?

Die Ladestation als smarte Schnittstellenpartnerin in einem intelligenten Energiemanagement 

Ein entscheidender Baustein am Gelingen von Elektromobilität ist ein intelligentes Energiemanagement. Nur ein dynamisches Energiemanagement kann bei steigender Anzahl an E-Fahrzeugen dazu beitragen, die Infrastrukturkosten des Stromnetzes  zu begrenzen.  Unter diesem Aspekt werden E-Fahrzeuge nicht mehr nur als Stromverbraucher, sondern auch als Akku in einem Gesamtsystem betrachtet. Vor allem in Kombination mit erneuerbarer Energie gewinnt dies immer mehr an Bedeutung. In diesem Zusammenhang wird das Lade- und Batteriemanagement von E-Fahrzeugen zu einem wichtigen neuen Themenfeld, welches wir bei VISPIRON SYSTEMS schon jetzt aktiv mitgestalten. Die Basis dafür bildet die bidirektionale  Ladekommunikation zwischen dem E-Fahrzeug und der Ladesäule, was die Ladesäule zu einer wichtigen smarten Schnittstellenpartnerin macht. ​ 

Smarte Ladestationen erhöhen signifikant den Anteil dezentraler PV-Stromversorgung und reduzieren Stromkosten  

Die Potentiale der Sonnenenergie sind leider stark von lokalen Witterungsbedingungen abhängig. An sonnigen Tagen ist schnell mehr Sonnenenergie verfügbar, als das Stromnetz aufnehmen kann. Hier stellt sich dann die Frage, wohin die überschüssige Energie denn nun geleitet und an welcher Stelle sie gespeichert werden soll. Eine Antwort auf diese Frage liefert die smarte Ladestation. Denn durch sie ist es nun möglich, ein E-Fahrzeug mit dem durch eine Photovoltaikanlage überproduzierten Strom intelligent aufzuladen. Dieser Vorgang führt dazu, dass überschüssiger grüner Strom in E-Fahrzeugen gespeichert wird. Die Fahrzeughalterin/der Fahrzeughalter ist so in der Lage, den Anteil an selbst verbrauchter, dezentral erzeugter PV-Energie zielgerichtet zu erhöhen. Da diese Energiemenge dann nicht von einem externen Netzanbieter bezogen werden muss, wirkt sich das auch positiv auf die Stromrechnung aus.  

Die intelligente Ladesäule, betrachtet als Enablerin für Vehicle-to-Grid/Vehicle-to-Home 

Intelligente Ladestationen können auch eine wertvolle Hilfe für die Stromnetze sein. Sie machen es nämlich möglich, dass Elektrofahrzeuge als mobile Zwischenspeicher für alternativ erzeugte Energie fungieren können, indem sie situativ Energie speichern (wie im Absatz zuvor beschrieben)  und auch wieder zielgerichtet rückspeisen können. 

Systeme, in denen eine Rückspeisung des Stroms aus dem Fahrzeugspeicher in das Stromnetz erfolgt, werden als Vehicle-to-Grid (V2G) Systeme bezeichnet. Solch ein System stellt hohe technische Anforderungen, sowohl an das E-Fahrzeug, als auch an die Ladesäule. 

Die Rückspeisung des Stroms aus dem Fahrzeugspeicher in das Hausnetz bezeichnet man als Vehicle-to-Home (V2H) System. Überschüssige Energie aus PV-Anlagen kann in der Fahrzeugbatterie zwischengespeichert, und später für den Verbrauch ins Hausnetz rückgespeist werden. Solche Systeme bieten ein hohes Wertschöpfungspotenzial, stellen zugleich aber auch hohe technische Anforderungen an das E-Fahrzeug und die Ladesäule. Die bidirektionale Kommunikation zwischen  E-Auto und Säule ist über die internationale Norm ISO 15118 standardisiert. Ladesäule und E-Fahrzeug tauschen über diesen Kommunikationsstandard zyklisch Informationen wie z.B. Ladezustand oder zulässige Lade-/ Entladeleistung aus. Wir bei VISPIRON SYSTEMS testen und analysieren als Entwicklungsdienstleister die Ladekommunikation in Bezug auf E-Fahrzeug und Ladesäulen und stellen sicher, dass die einzelnen Komponenten im Gesamtsystem den Kunden begeistern.

Die gezielte Vernetzung von Ladestationen ermöglicht intelligentes Lastmanagement für Flotten 

Unter Verwendung von Kommunikationsschnittstellen wie z.B. WLAN, Ethernet oder GSM können smarte Ladestationen innerhalb eines Verbunds von mehreren solcher Stationen vernetzt werden. Dies ermöglicht es das Lastmanagement für eine ganze Flotte von E-Fahrzeugen intelligent zu regeln. Dadurch ergeben sich für Flottenbetreiber interessante Möglichkeiten. E-Fahrzeuge können in Abhängigkeit von bestehenden Fahrzeugreservierungen, dem aktuellem Ladestand (SOC) oder auch dem aktuellen Strompreis, zielgerichtet über „Bidirektionales Laden“ geladen oder auch entladen werden.  

Für smarte dynamische Energiemanagementsysteme bietet sich weiter das Potenzial, E-Fahrzeuge zur Lastspitzenkappung am Flottenstandort einzusetzen, um den Leistungspreis effektiv zu reduzieren.  

Durch den Einsatz von Roaming-Plattformen können smarte Ladesäulen auch anbieterübergreifend verwendet werden. Für Unternehmen bietet sich dadurch die Möglichkeit, Ladestationen für den privaten oder halböffentlichen Bereich zugänglich zu machen, um sich Einnahmequellen zu erschließen.  

Fazit​ 

Eine erfolgreiche und flächendeckende E-Mobilität wird nur in Verbindung mit intelligenten Ladesäulen möglich sein. Denn smarte Ladesäulen können wie beschrieben viel mehr, als einfach nur E-Fahrzeuge zu laden. Es eröffnet sich durch eine intelligente Verwendung mitunter die vielversprechende und weitreichende Möglichkeit, dezentral produzierten Ökostrom in der Fahrzeugbatterie zielgerichtet zu speichern, um das Stromnetz zu stabilisieren und das Wertschöpfungspotenzial von Elektrofahrzeugen erst voll auszuschöpfen. 

Je mehr Menschen Elektrofahrzeuge nutzen, desto stärker wächst das V2G Potenzial und damit auch die Speicherkapazität der Stromnetze. Somit leisten E-Fahrzeuge in Kombination mit smarten Ladesäulen zusätzlich einen wichtigen Beitrag zum Erfolg der Energiewende.