Elektrofahrzeuge können als Strompuffer den Ausgleich zwischen erneuerbarer Stromproduktion und dem Energieverbrauch im Haushalt schaffen.

Elektroautos gelten als Symbol nachhaltigerer, zumindest erdölunabhängiger Mobilität. Doch ihnen wird noch mehr zugetraut: Auch als tragende Komponente der allgemeinen Stromversorgung rücken sie immer stärker in den Fokus. Als „rollende Batterien“ könnten sie Überproduktion aus Photovoltaikanlagen oder anderer erneuerbarer Erzeugung zwischenspeichern und bei Bedarf wieder an die Nutzer abgeben. Findet dieses Szenario im Privathaushalt statt, spricht man von „Vehicle-to-Home“ (V2H). Größter Vorteil ist ein höherer Eigenverbrauch des produzierten Stroms und damit verbunden mehr Unabhängigkeit von den Strompreisen sowie den Einspeisetarifen. Die Zusatznutzung des Akkus, der in der Herstellung ressourcenintensiv ist, verbessert auch die Nachhaltigkeitsbilanz des E-Autos.

Eine Abschlussarbeit an der Hochschule Burgenland hat nun beispielhaft das Potenzial von V2H untersucht und liefert deutliche Zahlen. Demnach lassen sich bis zu 51 Prozent des heimischen Strombezugs aus dem Netz reduzieren, wenn man sein Elektroauto als Zwischenspeicher nutzt. Grundlage der Analyse ist eine simulationsgestützte Untersuchung eines typischen Vier-Personen-Haushalts.

Realistische Simulation

Dabei wurden drei verschiedene Größen von Photovoltaikanlagen, zwei Fahrzeugtypen sowie ein realitätsnahes Nutzungsprofil mit Arbeitszeiten, Pendelstrecken und Haushaltslasten simuliert. Die Energieflüsse wurden über ein gesamtes Jahr hinweg stundenweise abgebildet. „Die Ergebnisse sind sogar deutlich höher als gedacht“, sagt Autor Christoph Paar, der mit der Arbeit den Studiengang Gebäude- und Energietechnik an der Hochschule Burgenland abgeschlossen hat. „Der größte Effekt entsteht, wenn Erzeugung und Verbrauch zeitlich auseinanderliegen.“

Als Ausgangspunkt seiner Untersuchung nahm Paar das Naheliegendste – seine eigene Lebenssituation. Der 30-Jährige lebt in einem Vier-Personen-Haushalt mit einem bestimmten Stromverbrauch, hat Familie, Job und Auto und wie jeder Mensch regelmäßig diverse Wege zu erledigen. All das hat er der Simulation zugrunde gelegt. „Jeder Nutzer hat eine andere Lebensstandardsituation, das ist klar“, so Paar. „Der eine fährt vielleicht ein bisschen mehr, ein anderer weniger, manche vielleicht am Wochenende gar nicht. Ich habe ein durchschnittliches Nutzungsprofil verwendet, aber ich glaube ein sehr realistisches.“

Aus diesem Profil ergab sich, wann das Fahrzeug verfügbar ist, wie viel Strom es in dieser Zeit zwischenspeichern und wann es diese wieder ins Haus zurückführen kann. Dabei bestätigte sich, dass der Nutzen von V2H immer dann besonders groß ist, wenn Stromerzeugung und Verbrauch zeitlich nicht zusammenfallen. Photovoltaikanlagen produzieren den Großteil ihrer Energie in den sonnenreichen Stunden, während der Bedarf im Haushalt typischerweise erst am Abend steigt. Das Elektroauto übernimmt dabei die Funktion eines Zwischenspeichers, der diese zeitliche Lücke überbrückt.

Selbst bei vergleichsweise kleinen Photovoltaikanlagen lassen sich auf diese Weise deutliche Effekte erzielen, hat Paar herausgefunden: „Auch bei Kleinanlagen mit 4,5 Kilowatt Peak kann man ungefähr 40 Prozent Einsparung des Strombezugs aus dem Netz erreichen“. Mit zunehmender Anlagengröße steigt zwar die insgesamt verfügbare Energiemenge, der relative Zusatznutzen durch das Fahrzeug fällt jedoch geringer aus. Für Anlagen mit einer Leistung von neun Kilowatt Peak kam Paar auf eine Einsparung von 46 Prozent. Und bei einer Anlage mit 18 Kilowatt Peak auf die bereits genannten 51 Prozent. Mit zunehmender Leistung flacht die prozentuale Steigerung der Einsparung also ab. „Das ist kein großer Unterschied mehr“, meint Paar. „Die zusätzliche Einsparung ergibt sich aus der Überdimensionierung der PV-Anlage und nicht durch die Regelung dahinter.“

Automodell zweitrangig

Auch die Wahl des Fahrzeugmodells spielt eine vergleichsweise untergeordnete Rolle. Paar hat für seine Arbeit einen Fiat 500e und einen VW ID.4 verglichen. Ergebnis: „Man bleibt ungefähr im selben Einsparungsbereich, egal welches Auto man fährt.“ Paar hat außerdem darauf geachtet, dass der Ladestand der Autobatterie 80 Prozent nicht über- und 40 Prozent nicht unterschreitet. „Ist der Ladestand zu hoch, wird es unwirtschaftlich und man hat einen schlechteren Wirkungsgrad beim Laden“, erklärt er. „Ist er zu niedrig, hat man zu wenig Reserve, falls man spontan irgendwo hinfahren muss.“

Entscheidend für den Einspareffekt sei vor allem, wie stark Erzeugung und Verbrauch zeitlich auseinanderliegen und ob die konkrete Fahrzeugnutzung es erlaubt, diese Lücke intelligent zu überbrücken. Um das Potenzial noch weiter zu erhöhen, könnte man zusätzliche Informationen in die Regelungslogik einfließen lassen. „Was man meiner Meinung nach noch verbessern könnte, wäre eine Einbindung von Wetterdaten“, sagt Paar. „Man könnte die Wetterprognose für die nächsten paar Tage nutzen, um die Autobatterie daran angepasst zu über- oder zu unterladen.“ Die Simulation zeigt, was möglich ist. In der Praxis stößt V2H allerdings noch an Grenzen. Standardisierte, massentaugliche Komplettlösungen gibt es noch nicht. Damit bleibt das Konzept vorerst ein theoretisch vielversprechender Ansatz.

Der Standard