Bidirektionales Laden - Die Ladetechnik der Zukunft?

Den Fernseher oder Wasserkocher mit dem Strom des eigenen Elektroautos betreiben – was zunächst etwas verrückt klingt, ist seit kurzer Zeit tatsächlich möglich. Bidirektionales Laden lautet das Stichwort. Hierbei fließt der Strom aus dem Netz in das E-Auto, wird dort gespeichert und kann dann wieder vom Fahrzeug zurück in das ursprüngliche Stromnetz fließen.

Was hat es mit bidirektionalem Laden auf sich?

Schon seit einigen Jahren sind Elektroautos nicht mehr von unseren Straßen wegzudenken. Immer mehr Autohersteller wagen ihren Schritt zur Elektromobilität, das Interesse an den umweltfreundlichen Fahrzeugen steigt kontinuierlich in der Bevölkerung. Was damit insbesondere einhergeht, ist die Frage nach den Lademöglichkeiten der E-Autos. Deutschland verfügt bereits über ein gutes Netz an öffentlichen Ladesäulen und -stationen, das zukünftig noch besser ausgebaut werden soll. Alternativ können Besitzer eines Elektroautos ihr Fahrzeug zu Hause mittels einer sogenannten Wallbox laden. Genau hier lässt die nächste Innovation nicht auf sich warten: das Bidirektionale Laden.

Wie der Name schon verrät, ist damit eine Technologie gemeint, die es ermöglicht, „in zwei Richtungen zu laden“. Konkret bedeutet das, dass das Elektroauto nicht nur mit Strom versorgt wird, sondern diesen Strom auch wieder abgeben kann. Dieses Prinzip kennt man schon vielen anderen Geräten, wie zum Beispiel einer Powerbank. Ein Akku speichert hier Strom, anschließend gibt er ihn wieder an Smartphones, Tablets & Co. ab. Soll ein E-Auto als Stromspeicher genutzt werden, gibt es für das bidirektionale Laden allerdings einen wichtigen Zwischenschritt. Die Batterien von Elektroautos sind nur dafür ausgelegt, dass die Fahrzeuge mit Gleichstrom (DC) fahren.

Beim Strom aus dem Stromnetz handelt es sich jedoch um Wechselstrom (AC), sodass dieser zunächst in Gleichstrom umgewandelt werden muss. Ein Gleichrichter, der sich entweder im Auto oder in der DC-Wallbox befindet, macht dies möglich. Möchte man nun den Strom aus der Batterie des E-Autos für die Energieversorgung des Haushalts verwenden, muss der Gleichstrom dementsprechend wieder zurück in Wechselstrom konvertiert werden. Dafür ist eine spezielle Technologie nötig, die es bereits in einigen Fahrzeugen und Wallboxen gibt. Auch unsere Zaptec Pro unterstützt diese Ladetechnik.

Das sind die Vor- und Nachteile des bidirektionalen Ladens

Besonders für Personen, die sich durch erneuerbare Energiequellen mit Strom versorgen, wie zum Beispiel mittels einer Photovoltaik-Anlage, kann bidirektionales Laden interessant sein. Überschüssige Energie kann von dem Elektroauto gespeichert und gegebenenfalls wieder an das eigene Haus- und Stromnetz zurückgegeben werden. Dies bietet Ihnen die Möglichkeit, energieautark zu werden. Da mit bidirektionalem Laden die Nutzung des Ökostroms in einem größeren Ausmaß möglich ist und demzufolge auch mehr fossile Brennstoffe eingespart werden können, darf sich auch die Umwelt an der innovativen Technologie erfreuen.

Sind Sie in einem Land zuhause, in dem tageszeitabhängige Stromtarife üblich sind, können Sie mit einer bidirektionalen Ladestation sogar Geld sparen. So zahlen Sie beispielsweise in Spanien weniger, wenn Sie Ihr Elektroauto über Nacht aufladen, als zu Spitzenlastzeiten. Wird dieser im E-Auto gespeicherter Strom tagsüber für die Energieversorgung des Hauses genutzt, können hier weitere Kosten eingespart werden, da der Stromverbrauch somit günstiger wird als für gewöhnlich zu dieser Tageszeit. Wer die überschüssige Energie im E-Auto-Speicher nicht selbst verwenden möchte, hat die Möglichkeit, diese zurück an das öffentliche Netz zu speisen und dadurch Geld zu verdienen.

Auch wenn sich durch bidirektionales Laden viele Vorzüge erweisen, gibt es einen wesentlichen Punkt, die bei der Anschaffung einer entsprechenden Ladebox nicht außer Acht gelassen werden sollten. So besteht der wohl größte Nachteil darin, dass die Batterie des Elektroautos unter Umständen häufiger be- und entladen wird. Durch diese vielfachen Ladevorgänge wird die Leistung der Batterie deutlich verringert, sodass sie vermutlich vorzeitig ausgetauscht werden muss.

Worin liegt der Unterschied zu intelligentem Laden?

Grundsätzlich gibt es zwischen bidirektionalem und intelligentem Laden keinen Unterschied – das eine schließt das andere nicht aus. Intelligentes Laden bzw. „Smart Charging“ bedeutet, dass die Ladezeit und -kosten des E-Autos mittels eines „smarten“ Geräts gesteuert werden können. Dabei kann es sich entweder um einen uni- oder bidirektionalen Ladevorgang handeln.

So kommt die Ladetechnik zum Einsatz

Das Prinzip des bidirektionalen Ladens ist verstanden, doch wofür kann die Energie, die zuvor im Elektroauto gespeichert wurde, schlussendlich verwendet werden? Hier gibt es drei Varianten:

• Vehicle-to-home (V2H): Wird der gespeicherte Strom dafür genutzt, das Stromnetz im eigenen Zuhause zu versorgen, spricht man vom V2H-Prinzip. Dafür ist entweder eine DC-Ladestation, die über einen Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandler verfügt, oder eine AC-Ladestation mit ISO 15118 Modul in Kombination mit einem bidirektionalen Umrichter im Elektrofahrzeug notwendig. Bisher bieten nur wenige Hersteller diese Option an. Mit unserer Zaptec Pro Wallbox sind Sie aber auf der sicheren Seite, da diese Technologie von ihr unterstützt wird.
• Vehicle-to-grid (V2G): Bei dieser Variante wird die Energie nicht an das private, sondern an das allgemeine bzw. öffentliche Stromnetz zurückgegeben. Elektroautos können somit als dezentrale Energiespeicher fungieren und zur Stabilisierung der lokalen und regionalen Stromversorgung beitragen. Das ist insbesondere sinnvoll, da die meisten E-Autos sowieso zu 90 Prozent auf Parkplätzen stehen, wodurch man sie zu Nebenverkehrszeiten aufladen und diese Energie zu Spitzenzeiten wieder zurückgeben kann. So wird das allgemeine Netz entlastet.
• Vehicle-to-load (V2L): Diese Option ist auch unter dem Namen Vehicle-to-Device (V2D) bekannt und meint, dass man unterwegs elektrische Geräte laden kann, indem man sie an die Schuko-Steckdose innerhalb des E-Autos anschließt. Dies ist zwar nicht unbedingt innovativ, dafür aber sehr praktisch.

Wie sehen die Zukunftsaussichten für das bidirektionale Laden aus?

Ist bidirektionales Laden nun wirklich die Ladetechnik der Zukunft? Laut Experten der Automobil- und Energiebranche, Ja. Insbesondere die Verwendung als V2H bietet großes Potenzial. Vor allem, wenn der Strom durch erneuerbare Energiequellen erzeugt wird, kann bidirektionales Laden dabei unterstützen, die gespeicherte Energie effizienter zu nutzen. Womöglich könnte dadurch der Gebrauch von fossilen Brennstoffen verringert werden. Doch auch durch V2G lassen sich positive Effekte erzielen.

Zu Zeiten des Klimawandels, bei der Sonnen- und Windenergie unter Umständen nicht in konstanter Menge zur Verfügung stehen, sind Stromspeicher unabdingbar – dafür würden sich Batterien von Elektroautos optimal eignen. In Japan ist dies bereits seit einigen Jahren gang und gäbe. Durch die Atom-Katastrophe in Fukushima 2011 ist etwa ein Drittel der konventionellen Stromversorgung des Landes weggefallen. Ein Umdenken war daher gefragt, sodass schnell auf die Technologie des bidirektionalen Ladens gesetzt wurde.

In Deutschland sieht die Lage allerdings noch anders aus. Insbesondere die Gesetzgebung stellt die Etablierung der Technologie vor Herausforderungen. Es gibt zwar schon einzelne Fahrzeuge mit bidirektionaler Ladefunktion auf dem Markt – damit insbesondere das V2G-Prinzip zum Standard wird, müssen Fragen zum Strompreis, Steuerrecht, Datenschutz und viele andere Unklarheiten jedoch zunächst aus dem Weg geräumt werden. Auch die Ladeinfrastruktur müsste beträchtlich ausgebaut werden. Mit bidirektionalem Laden in großem Umfang und auf Vehicle-to-grid-Ebene ist daher wahrscheinlich frühstens zwischen 2025 und 2030 zu rechnen.

Welche E-Autos unterstützen bidirektionales Laden?

Nicht nur die Wallbox ist entscheidend dafür, ob bidirektionales Laden funktioniert, auch das Elektroauto muss entsprechend ausgestattet sein. Bisher (Stand 2022) bieten nur wenige Hersteller solche Modelle an. Auf dem europäischen Markt sind folgende E-Auto-Modelle verfügbar oder angekündigt:

• Nissan Leaf
• Nissan e NV-200
• Polestar 3
• Honda e
• KIA EV6
• Hyundai Ioniq 5
• MG 5
• VW ID.3
• VW ID.4
• VW ID.5
• VW ID. Buzz

FAQ

Wann kommt bidirektionales Laden nach Deutschland?

In Deutschland gibt es bereits einige Elektroauto-Modelle, mit denen bidirektionales Laden möglich ist. Dennoch gelten E-Auto-Fahrer, die diese Ladetechnik nutzen, noch immer als Pioniere. Für eine flächenmäßige Verbreitung muss insbesondere vonseiten der Politik und Gesetzgebung noch einiges getan werden, sodass man mit bidirektionalem Laden auf Vehicle-to-grid-Ebene vermutlich frühestens zwischen 2025 und 2030 rechnen kann.

Welche Autos können bidirektional laden?

Damit ein Elektroauto bidirektional laden kann, muss es über einen sogenannten CHAdeMO-Stecker verfügen. In Zukunft wird aber auch ein CSS-Stecker möglich sein. Auf dem europäischen Markt sind derzeit folgende E-Auto-Modelle verfügbar oder angekündigt (Stand Dezember 2022):

• Nissan Leaf
• Nissan e NV-200
• Polestar 3
• Honda e
• KIA EV6
• Hyundai Ioniq 5
• MG 5
• VW ID.3
• VW ID.4
• VW ID.5
• VW ID. Buzz

Ist bidirektionales Laden gesetzlich erlaubt?

Die bidirektionale Ladetechnik wird bereits von einzelnen Privathaushalten genutzt. Um bidirektionales Laden auf V2G-Ebene auszuweiten, müssen insbesondere gesetzlich noch diverse Unklarheiten, wie zum Beispiel Fragen zum Strompreis, Steuerrecht oder Datenschutz, geregelt und Rahmenbedingungen festgelegt werden.

Kann jede Wallbox bidirektional laden?

Nein, wer sein Elektroauto zum bidirektionalen Laden verwenden möchte, benötigt bei einer AC Wallbox ein Fahrzeug, welches einen ,,Gleichrichter” für bidirektionales Laden eingebaut hat oder eine DC Ladestation, die über einen „Gleichrichter” in der Ladestation selbst verfügt. Dieser wandelt den Gleichstrom (DC), der in der Batterie des E-Autos gespeichert wird, in Wechselstrom (AC) um – nur so kann die Energie an das private oder öffentliche Stromnetz zurückgegeben werden. Stand Dezember 2022 bieten nur wenige Wallbox- und Automobilhersteller in Europa solche Lösungen an. Zaptec ist mit seiner Wallbox Zaptec Pro einer davon.

Lesen Sie mehr über Zaptec und unsere Produkte

1. Zukunftsgerechtes Laden in Parkhäusern in Innenstädten

2. Zaptec Pro – Semi-öffentlich laden mit MID

3. Zukunftssichere Ladestation für Hotels und Gastronomie