V2X Technologie: Wie Elektrofahrzeuge überschüssige Photovoltaik-Energie effizient nutzen

E-AUTOS ALS ROLLENDE LADESTATIONEN: Im Forschungsprojekt »ROLLEN« (Rollende Ladestationen liefern Entlastung fürs Netz) hat das Fraunhofer IFAM gemeinsam mit Partnern gezeigt, wie Elektrofahrzeuge mit bi-direktionaler Ladetechnologie überschüssige Energie aus Photovoltaikanlagen speichern und gezielt weitergeben können – an Gebäude, andere Elektrofahrzeuge oder sogar ins öffentliche Stromnetz. 

In Zeiten der Energiewende wird die Suche nach effektiven Lösungen zur Nutzung erneuerbarer Energien immer dringlicher. Gerade Eigenheimbesitzer mit Photovoltaik-Anlagen erzeugen oft mehr Strom, als sie selbst verbrauchen. Wenn E-Fahrzeuge also in der Lage sind, nicht nur Strom aufzunehmen, sondern auch abzugeben (bi-direktionale Ladetechnologie), ergeben sich völlig neue Anwendungsmöglichkeiten und Geschäftsmodelle:

Die Versorgung von Gebäuden (Vehicle-to-Home oder Vehicle-to-Building), anderen E-Fahrzeugen (Vehicle-to-Vehicle) oder die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz (Vehicle-to-Grid). In diesem Zusammenhang spricht man auch von der sogenannten V2X (Vehicle-to-Everything) Technologie. 

Statistisch gesehen ist dieser V2X-Ansatz problemlos umsetzbar: Die durchschnittliche Kapazität einer Traktionsbatterie fasst ca. 50kWh – genug Energie für weit mehr als den statistischen täglichen Bedarf von rund 40km Fahrstrecke, der bereits mit 4-6kWh gedeckt werden kann. Berechnungen des Projektkonsortiums zufolge kann ein Eigenheimbesitzer mit 10kWp PV-Anlage und einem jährlichen Strombedarf von 5.000kWh je nach Mobilitätsprofil mit einem rückspeisefähigen BEV bis zu 1.500kWh pro Jahr für sein Gebäude und zusätzlich bis zu 1.100kWh pro Jahr für das Laden von fremden E-Fahrzeugen (z.B. Laden von E-Fahrzeugen von Kollegen am Arbeitsplatz) bereitstellen. Letztgenanntes kann mit finanzieller Vergütung erfolgen, was den Anreiz der bi-direktionalen Ladetechnologie enorm steigert.

Innovative Geschäftsmodelle dank Blockchain-Abrechnung  

Im Projekt wurde das Ziel verfolgt, die räumliche und zeitliche Verteilung überschüssiger Energie aus Erneuerbaren-Energien-Anlagen (EE-Anlagen) durch bi-direktionale Elektrofahrzeuge (BEVs) mit intelligenter rückspeisefähiger Ladetechnik zu optimieren.

Die im Projekt durchgeführte Sozialstudie zur Nutzerakzeptanz hat dabei aufgezeigt, dass ein solcher Peer-2-Peer-Energieaustausch auf großes Interesse stößt. Viele Teilnehmende signalisierten eine grundsätzliche Bereitschaft, ihren selbst erzeugten PV-Strom mit anderen zu teilen – vorausgesetzt, die rechtlichen Rahmenbedingungen sind eindeutig geregelt und es bestehen attraktive finanzielle Anreize.

Um aus den V2X-Szenarien tragfähige Geschäftsmodelle entwickeln zu können, ist eine automatisierte Abrechnung der Energie zwischen dem Energielieferanten und dem Energiebezieher unerlässlich. Der Energielieferant erhält damit die Möglichkeit, Einfluss auf die Preisbildung zu nehmen und seine potenziellen finanziellen Erträge selbst zu bestimmen.

Im Projekt wurde unter der Leitung von Honda eine App und Plattform für die Abrechnung der Energieflüsse entwickelt. Diese nutzt die Vorteile der dezentralen Blockchain-Technologie, um dem Nutzer den aktuellen Grünstromanteil seiner Fahrzeugbatterie anzuzeigen und die Energieübertragung transparent sowie nachvollziehbar abzurechnen. Ziel ist es, ein echtes Nutzer-zu-Nutzer-Verteilsystem zu schaffen, das ohne Abhängigkeit von Dritten funktioniert. Die Blockchain-basierte Infrastruktur ermöglicht eine verifizierbare und sichere Datenspeicherung – eine wichtige Grundlage für ein offenes, erweiterbares System mit Community-Ansatz.

Rollende Batterien: Elektrofahrzeuge entlasten das Stromnetz

Im Projekt »ROLLEN« wurde außerdem gezeigt, dass rückspeisefähige Elektrofahrzeuge einen Beitrag zur Stabilisierung des Stromnetzes leisten können. Dafür richtete das Fraunhofer IFAM in Bremen eine praxisnahe Testumgebung für die Ladevorgänge ein, in der die erforderliche Hard- und Software installiert und das ganze System realitätsnah erprobt wurde. Die gewonnenen Daten wurden anschließend analysiert, ausgewertet und für die Weiterentwicklung genutzt.

Mithilfe von Simulationsrechnungen und Hardwaretests konnte in den Laboren modelliert werden, wie Elektrofahrzeuge zur Netzentlastung beitragen. Dabei fungieren sie als virtuelle Stromtrassen: Energie wird in den Fahrzeugbatterien gespeichert, über Entfernungen hinweg transportiert und bedarfsgerecht an anderer Stelle wieder abgegeben. So übernehmen Elektrofahrzeuge als rollende Ladestationen eine wichtige Rolle in einem flexiblen und resilienten Energiesystem.

Zukunftsweisende Lösungen für die Elektromobilität

Das Fraunhofer IFAM verfügt über umfassende Kompetenzen und modernste Ausstattung für Forschung und Entwicklung im Bereich bi-direktionales Laden. Unsere Expertise und die Ergebnisse dieses Projekts bieten eine wertvolle Grundlage für Unternehmen und potenzielle Kooperationspartner, die sich für innovative Lösungen im Bereich der Energienutzung interessieren. Wenn Sie mehr über unsere Forschungsaktivitäten erfahren möchten oder Interesse an einer Zusammenarbeit haben, steht Ihnen Dr. Stefan Lösch, Abteilungsleiter »Elektrische Antriebstechnik & Ladesysteme«, gerne als Ansprechpartner zur Verfügung!