Audi forscht an bidirektionaler Ladetechnik

Netzstabilität erhöhen, Stromkosten senken und einen Teil zum Klima­schutz beitragen – diese Vision verfolgen Audi und die Hager Group. Die Einbindung des Elektro­autos in das häusliche Stromnetz bildet den Kern eines innovativen Forschungs­projekts zum bidirek­tionalen Laden. Besonders im Zusammen­spiel mit einer Photo­voltaik­anlage bietet das große Vorteile. Über­schüssiger PV-Strom kann zwischen­gespeichert und bei Bedarf abgegeben werden.

Im ersten Halbjahr 2020 steuerten erneuerbare Energien erstmals über fünfzig Prozent zum deutschen Strommix bei. Mit steigenden Anteil wächst aber auch ein Grund­dilemma von Wind- und Sonnen­kraft: die Stromerzeugung ist nicht immer konstant. An Sonnen­tagen und in Starkwind­phasen fehlen häufig Kapazitäten, um die erzeugte Energie zu speichern, die das Netz nicht abnehmen kann.

Mit steigenden Zulassungszahlen von Elektroautos erhöht sich die Zahl mobiler Energie­speicher. Ein großes Potenzial – wenn die Speicher­kapazität intelligent nutzbar gemacht wird. Aus diesem Grund haben Audi und die Hager Group gemeinsam einen Forschungs- und Lösungs­ansatz entwickelt, der finanzielle Anreize schafft sowie eine erhöhte Versorgungs­sicherheit bietet: das bidirek­tionale Laden. „Durch die Elektro­mobilität rücken Automobil­industrie und Energie­wirtschaft enger zusammen. Die Batterie eines Audi e-tron könnte ein Ein­familien­haus rund eine Woche autark mit Energie versorgen. Perspek­tivisch möchten wir dieses Potenzial nutzbar und das E-Auto als Stromspeicher auf vier Rädern zum Teil der Energie­wende machen“, sagt Martin Dehm, technischer Projekt­leiter für bidirek­tionales Laden bei Audi.

E-Auto als flexibler Energiespeicher

Die Idee ist ebenso einfach wie genial: Die Hochvolt-Batterie des Elektroautos wird nicht nur über die Wallbox zu Hause geladen, sondern kann als dezentrales Speicher­medium auch wieder Energie ans Haus abgeben. Hat der Kunde eine Photovoltaikanlage, dient das E-Auto als Zwischen­speicher für den eigen­erzeugten Ökostrom. Wenn die Sonne nicht mehr scheint, kann das Fahrzeug dann den gespeicherten Strom wieder ans Haus abgeben. Das bidirek­tionale Laden zu Hause – auch Vehicle to Home (V2H) genannt – hat großes Potential, die Stromkosten des Hausbesitzers zu senken und die Netzstabilität zu erhöhen. Als weitere Ausbaustufe ist im Zusammen­spiel mit einem Heimspeicher eine fast vollständige Energie­autarkie sowie erhöhte Versorgungs­sicherheit im Falles eines Blackouts möglich. „Die Batterie von Elektro­fahrzeugen zu nutzen, um einen wesentlichen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten und gleich­zeitig Stromkosten zu senken, ist eine Vision, die uns von Anfang an fasziniert hat. Mit Audi haben wir daher einen idealen Partner gefunden“, erklärt Ulrich Reiner, Projektleiter Hager Group.

Was sich in der Theorie einfach anhört, erfordert in der Praxis eine hohe technische Intelligenz und das abgestimmte Zusammen­spiel verschiedener technischer Komponenten auf Seiten der Infra­struktur sowie im Fahrzeug. Beim Forschungs­projekt kam ein Audi e-tron mit seriennaher Lade­techno­logie zum Einsatz. Im Versuchsverbund agierte das vollelektrische Audi Modell mit einer DC-Wallbox, die eine Ladeleistung von bis zu 12 kW ermöglicht, sowie einem flexibel erweiterbaren Heimspeicher mit 9 kWh Kapazität. Bei einem möglichen Serieneinsatz könnte dieser für zusätzliche Flexi­bilität sorgen, ist aber keine notwendige Voraus­setzung für das bidirektionale Laden. Dank der DC-Spannungs­ebene im Gesamt­verbund kommt die Verbindung zwischen PV-Anlage und Fahrzeug ohne Wechselrichter aus – eine besonders effiziente Lösung.

Laden mit PV-Strom spart Geld

Beim bidirektionalen Laden stehen vor allem Use-Cases im Fokus, bei denen Eigenheim­besitzer mit eigener Photo­voltaik­anlage kostenoptimiert eigenerzeugten Strom laden. Dabei speichert das Elektroauto den Überschuss der PV-Anlage, welcher nicht von Verbrauchern im Haus abgenommen wird. Verfügt der Kunde über variable Tarife, kann das E-Auto die gesamte Haus­versorgung in Zeiten hoher Preise übernehmen. Nachts oder in Neben­zeiten des Tarifs lädt das Auto dann mit günstigem Strom wieder bis zum gewünschten Ziel-SOC (State of Charge). Über die reine Kosten­optimierung hinaus, stellt das bidirektionale Laden auch eine Versorgungs­sicherheit her: Bei einem Strom­ausfall ist das System in der Lage, das Haus durch die leistungs­fähige HV-Batterie mit Energie zu versorgen oder sogar ein Gebäude ohne Netz­anschluss im sogenannten Inselbetrieb autark zu betreiben.

Einen großen Stellenwert legten die Entwickler auf die Alltags­tauglichkeit. „Die Erhaltung der Mobilität steht für uns im Mittel­punkt. Um das bidirek­tionale Laden alltags­tauglich zu gestalten, muss sich der Kunde daher nicht einschränken“, beschreibt Dehm den Entwicklungs­fokus. „Das intelligente Lade­management steuert die optimale Nutzung der Batterie und maximiert damit die Wirtschaft­lichkeit des Gesamtsystems. Für den Kunden ist die Bedienung denkbar einfach – Auto anstecken und der Rest passiert automatisch.“

Das gemeinsame Forschungsprojekt mit der Hager Group hat zwei wesentliche Dinge bewiesen: Kunden mit eigener PV-Anlage können ihre Mobilität kosten- und CO2-optimiert gestalten, und gleich­zeitig das Stromnetz entlasten. Positiver Effekt dabei: Kunden eines Audi Elektro­autos können zusätzlich einen wichtigen Beitrag zum Gelingen der Energie­wende leisten. Die intelligente Nutzung der HV-Batterie im Fahrzeug erschließt darüber hinaus nachhaltige Einsatz­möglichkeiten für eine vorhandene und bislang nur für Mobilitätszwecke verwendete Ressource. (Quelle: Audi)

Link: Mobility & Trends > Elektromobilität, Audi AG, Ingolstadt

Bild: E-Auto als flexibler Energiespeicher – seriennahe Technologie im Einsatz – Alltagstauglichkeit im Fokus der Entwickler (Quelle: Audi / Hager Group)

Kommentar verfassen

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden /  Ändern )

Google Foto

Du kommentierst mit Deinem Google-Konto. Abmelden /  Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden /  Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden /  Ändern )

Verbinde mit %s