Warum bidirektionales Laden für unsere Energiezukunft entscheidend ist

Unser Stromnetz ist ein hochkomplexes und sensibles Gerüst. Angebot (Stromproduktion) und Nachfrage (Stromkonsum) müssen ständig ausbalanciert werden, um die Netzfrequenz stabil bei 50 Hertz (Hz) zu halten. Wird zu viel Strom eingespeist oder verbraucht, beginnt die Netzfrequenz zu schwanken, was zu Stromausfällen und Blackouts führen kann.

Netzstabilität als A und O

„Klassische“ Kraftwerke, die Energie aus der Nutzung von Wasser, Brennstoffen oder Kernspaltung gewinnen, wirken hier ausgleichend, weil sie kurzfristige Schwankungen abfedern können und sich ihre Leistung kontrolliert erhöhen oder reduzieren lässt. Vereinfacht gesagt: Entsteht ein Ungleichgewicht im Netz, können diese Kraftwerke ihre Einspeisung anpassen und so zur Stabilisierung der Netzfrequenz beitragen.

Erneuerbare Energiequellen stellen das Stromnetz in dieser Hinsicht vor Herausforderungen. Sonne und Wind treten nicht dann auf, wenn sie benötigt werden – Zeitpunkt und Höhe der Einspeisung sind nur begrenzt planbar. Die erzeugte Energie kann ohne zusätzliche Speicher nicht flexibel zwischengespeichert werden und muss daher unmittelbar genutzt oder abgeregelt werden. Erneuerbare Energiequellen können Lastspitzen daher nicht eigenständig abfedern und erhöhen die Anforderungen an die Netzstabilität.

Die Rolle des Elektroautos im Stromnetz

Bislang sind Elektroautos in dieser Gleichung noch eine rein verbrauchende Komponente. Der Strom, den sie zum Fahren benötigen, wird aus dem Energienetz zur Verfügung gestellt. Derzeit sind in Österreich knapp 250.000 Elektroautos unterwegs, durch die der jährliche Stromverbrauch um etwa ein Prozent gewachsen ist (Berechnung mit 14.000 km/Jahr Kilometerleistung und 20 kWh/100 Kilometer Verbrauch). Doch Energie verbrauchen ist nicht das einzige, das Elektroautos können.

Denn: Elektroautos sind im Grunde fahrende Powerbanks, die derzeit zwischen 30 kWh (Kleinwagen) und 120 kWh Energie (große SUVs oder Limousinen) speichern können. Zur Einordnung: Ein durchschnittlicher österreichischer Vier-Personen-Haushalt verbraucht pro Jahr etwa 4.700 kWh Strom, also rund 13 kWh pro Tag. Ein mittelgroßes Elektroauto mit 70 kWh Batteriekapazität trägt demnach so viel Energie in sich, dass es einen durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalt fünf Tage lang mit Strom versorgen könnte.

Die fahrenden Powerbanks sind aber nicht nur große Speicher – sie stehen auch die meiste Zeit des Tages herum. Offiziellen Berechnungen zufolge verbringen Autos 95 Prozent ihrer Zeit geparkt, nur fünf Prozent werden sie gefahren. Das bedeutet: In Österreich (und in allen anderen europäischen Ländern) parken reihenweise große Energiespeicher, die nicht genutzt werden.

Vom Stromverbraucher zum Stromspeicher

Bidirektionales Laden adressiert genau dieses Problem. Mit der Fähigkeit, Energie nicht nur aufzunehmen, sondern auch abzugeben, könnten Elektroautos als Pufferspeicher für erneuerbare Energiequellen eingesetzt werden. Der von Wind- oder Sonnenkraftwerken produzierte Strom müsste nicht mehr unmittelbar verbraucht, sondern könnte in den Batterien der Autos „zwischengelagert“ werden. Das Energienetz könnte ihn in weiterer Folge zum Ausgleich von Lastspitzen verwenden.

Ein mögliches Szenario könnte wie folgt aussehen: Am Morgen nach dem Weg in das Büro wird das Auto an eine bidirektionale Ladestation angeschlossen. Anschließend wird über eine App oder über das Infotainmentsystem des Fahrzeugs ein Ladestand eingestellt, der am Ende des Arbeitstages erreicht werden soll (z.B. 50 Prozent).

Nun kann das Stromnetz die Batterie des Fahrzeugs als Speicher nutzen – also mit erneuerbarem Strom beladen, falls zu viel produziert wird. Diesen aber auch abziehen, falls er im Stromnetz gebraucht wird. Am Ende des Tages steckt der Nutzer sein Auto ab, fährt damit nach Hause und hängt es dort erneut an eine bidirektionale Ladestation. Der gewünschte Ladestand für den nächsten Morgen wird programmiert, das Auto kann am Abend und über Nacht wieder als Pufferspeicher genutzt werden.

Laden nach Bedarf, nicht nach Zufall

Möglich ist natürlich auch eine flexible Steuerung, beispielsweise per App. Will man beispielsweise spontan von Wien nach Innsbruck fahren, und statt 50 Prozent Ladestand lieber 100 Prozent erreichen, stellt man das Ladeziel ganz einfach in der App um. Denkbar ist auch, dem Fahrzeug einen Mindestladestand vorzugeben, der während der gesamten Ladezeit nicht unterschritten werden soll. 

Als Beispiel: Das Auto soll am Abend zu 80 Prozent geladen sein, aber für spontane Fahrten zu jedem Zeitpunkt mindestens 50 Prozent Ladestand aufweisen. In diesem Fall würde die bidirektionale Ladestation das Fahrzeug umgehend auf 50 Prozent laden und die verbleibenden 50 Prozent Batteriekapazität erst danach als Pufferspeicher einsetzen. Gegen Abend hin würde dann wieder geladen werden – auf den gewünschten Ladestand von 80 Prozent.

Das Elektroauto als Blackout-Vorsorge

Bidirektionales Laden ist nicht nur für das Stromnetz von Vorteil. Mit bidirektionalen Ladestationen könnten Einfamilienhäuser beispielsweise gegen Blackouts abgesichert werden. Wir erinnern uns: Ein mittelgroßes Elektroauto kann einen durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalt fünf Tage lang mit Strom versorgen.

Außerdem könnte das Elektroauto an Homeoffice-Tagen als Speicher für PV-Strom eingesetzt werden, um so die Eigenverbrauchsquote zu erhöhen. Wer ohnehin viel zuhause ist, kann durch die Nutzung der Elektroauto-Batterie auf stationäre Pufferspeicher verzichten, die in der Anschaffung viel Geld kosten.

Fazit der Tullner Automeile

Das Potenzial von bidirektionalem Laden ist groß – für das Energienetz und für die Anwender. Zwar stehen wir technologisch noch am Anfang. Die Aussichten sind allerdings vielversprechend und könnten dazu beitragen, unser Stromnetz auf nachhaltigem Weg zu stabilisieren, unseren CO2-Fußabdruck zu verbessern und die Strompreise zu senken. Mehr Strom aus erneuerbaren Energiequellen heißt nämlich auch, weniger Strom aus dem Ausland zukaufen zu müssen, falls es mal eng wird.