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E-Mobility Lösungen in der Photovoltaik

E-Mobility Lösungen in der Photovoltaik

Die Einspeisevergütung in Deutschland ist bekanntlich eine Konstante im Markt, die gelegentlich für Frust unter Installateuren und Projektplanern sorgt. Hinzu kommt, dass der Strompreis stetig steigt. Kein Wunder also, dass der Fokus immer stärker von der Überschussvergütung zur Eigenverbrauchsoptimierung rückt. Seit einigen Jahren hat sich die Verwendung von Batteriespeichern in Photovoltaik-Systemen etabliert, um produzierten Strom bestmöglich selbst zu verwenden. Die Möglichkeiten zur Eigenverbrauchsoptimierung sind aber zahlreich und gewinnen zunehmend an Aufmerksamkeit. Noch ist sie eher ein Nischenprodukt, könnte aber in den kommenden Jahren am Wachstum der E-Mobility-Nachfrage teilhaben: die Ladestation -auch Wallbox genannt - für Zuhause.

Grundprinzip zur Eigenverbrauchsoptimierung

Ladesäulen gibt es schon lange, neu ist jedoch die Einbindung in Photovoltaik-Systeme und die damit verbundenen Vorteile. Um sicherzustellen, dass primär Solarstrom zur Ladung verwendet wird, müssen grundsätzlich zwei Voraussetzungen erfüllt sein:

  1. Die Ladesäule muss „intelligent“ bzw. ansteuerbar sein.
  2. Der Überschuss der Erzeugungsanlage muss erkannt werden.

Der Sachverhalt ist derselbe wie bei bereits erwähnten Batteriespeichern, die Stromflüsse werden am Netzeinspeisepunkt erfasst und bei Überschuss wird die Batterie oder Verbraucher aktiviert.

Klassisches Batteriesystem:

System mit Ladesäule:

Man sieht, dass eine kommunikative Einbindung mit der PV-Anlage unabdingbar ist, um eine optimale Nutzung des Solarstroms zu ermöglichen. Nachfolgend die Energiebilanz eines beispielhaften Tages einer bestehenden Anlage. In Rot dargestellt ist die Ladeleistung der Wallbox. Deutlich zu erkennen ist die Regelung der Ladeleistung und das „Nachfahren“ der Erzeugungskurve.

 

Regelung der Ladesäule:

Bereits nach kurzer Zeit rentabel

Mit steigenden Strompreisen und sinkenden Systemkosten für PV wird die Investition auch in Zukunft immer attraktiver. Wie schnell sich eine Wallbox rentiert ist von vielen Faktoren wie bspw. Ladezeit, Größe der Batterie, Größe der PV Anlage abhängig und kann nicht pauschal beantwortet werden. Eine einfache Beispielrechnung zeigt jedoch, dass die Investition schon nach 1-2 Jahren rechnen kann.

Annahmen:

  • Investitionskosten Ladesäule: 1.500€ 
  • Stromgestehungskosten: 8 Cent/kWh
  • Tägliche Batterieladung: 15 kWh
  • Arbeitspreis Strombezug: 25 Cent/kWh
  • PV-Anlage ausreichend groß dimensioniert, sodass genügend Überschuss zur Verfügung steht.

 

Differenz Stromkosten und Solarenergie: 25 Cent – 8 Cent = 17 Cent
Einsparung täglich: 15kWh x 17Cent/kWh = 2,55€
Einsparung jährlich: 2,55€ x 365 Tage = 930,75€
Amortisationszeit: 1.500€ / 930,75€ = 1,61 Jahre

 

Eine hundertprozentige Abdeckung mit Solarstrom wird im Praxisfall selten erreicht, es zeigt sich aber, dass eine Investition schnell lohnen kann.

Wallbox vs. Steckdosen

Vielleicht stellen Sie sich die Frage, warum eine Ladestation installiert werden sollte, wenn doch Standard-Steckdosen in der Regel in der Garage vorhanden sind. Der Grund hierfür liegt in der sehr beschränkten Ladeleistung der Haussteckdosen, welche auch Schuko-Steckdosen genannt werden. Diese sind auf maximal 3,7kW (230V, 16A) ausgelegt, vertragen aber häufig eine Dauerbelastung mit Maximallast nicht, sodass in Praxisfällen schon von zahlreichen verschmorten Dosen berichtet worden ist. Verschmorte Dosen und Kabelbrände können ein enormes Sicherheitsrisiko darstellen, wenn das System nicht zusätzlich abgesichert worden ist.
Zusätzlich erhöht sich bei geringer Ladeleistung verständlicherweise auch die Ladedauer. Die theoretische Ladezeit t kann errechnet werden, indem die Kapazität C durch die Ladeleistung P geteilt wird:

t = C/P

Ladestationen können bis zu 22kW, vereinzelt sogar bis zu 43kW laden. Nachfolgend ein Vergleich der Ladezeiten mit einer 20kWh und 40kWh Batterie:

Hierbei ist anzumerken, dass die maximale Ladeleistung auch vom Fahrzeug beschränkt wird, d.h. es nicht möglich an jedem am Markt vorhandenen E-Auto eine Schnellladung durchzuführen. Vor der Auswahl der passenden Ladestation sollten also vorerst die techn. Beschränkungen abgeklärt werden.

Gängige Steckertypen

Durch die Ladeleistungen der Wallboxen entstehen auch neue Anforderungen an die Steckverbindungen zum Elektroauto. Auch wenn es grundsätzlich eine Vielzahl an Steckern gibt, haben sich einige als Standard etabliert.

Typ 1:

Dieser Stecker ist ein einphasiger AC-Stecker, welcher eine Ladeleistung von bis zu 7,4 kW erreicht (230V, 32A). Der Typ 1 Stecker spielt vor allem in den USA und in Asien eine wichtige Rolle. In Europa gab es diesen Steckertypen vereinzelt bevor man sich auf den Typ 2 Stecker als Standard einigte.

Typ 2:

Ist der Standard Stecker für Europa (ab 2017 als europäischer Standard bei allen neuen Fahrzeugmodellen) und wurde in Deutschland entwickelt. Der Typ 2 Stecker ist ein dreiphasiger Stecker, bei dem Ladeleistungen bis zu 22kW (400 V, 32 A) im privaten Bereich und 43 kW (400 V, 63 A) an öffentlichen Ladesäulen gängig sind. Die meisten „Wallboxen“ und Ladesäulen sind mit dem Typ 2 Stecker ausgestattet.

CCS Stecker:

Das Laden mit dem CCS (Combined Charging System) Stecker funktioniert auf Basis des Typ 2 Steckers. Genauer gesagt er ergänzt den Typ 2 Stecker mit zwei zusätzlichen Leistungskontakten um eine Schnellladefunktion und unterstützt sowohl das AC als auch das DC Laden. Die CCS-Stecker haben aktuell eine Ladeleistung von ca. 50-100 kW.

Förderung

Die KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau) fördert Ladestationen. Genauer gesagt fördert sie „Umweltschutzmaßnahmen gewerblicher Unternehmen und Freiberufler“. Details wie die Kredithöhe, Laufzeit und der konkrete Zinssatz werden individuell auf das jeweilige Unternehmen zugeschnitten. Diese Förderung erhalten nur In- und ausländische Unternehmen jeder Größe, Freiberufler, Public Private Partnership-Modelle und Unternehmen, die als Contracting-Geber Dienstleistungen für Dritte erbringen.

Fazit

Der Markt der E-Mobilität wird weiterhin wachsen. Es ist deutlich zu erkennen, dass Hersteller den Trend zur Eigenverbrauchsoptimierung aufgenommen haben und Privatpersonen weniger von der Einspeisevergütung abhängig sein möchten. PV-gekoppelte Ladestationen von Mennekes sind bereits heute schon erhältlich und können in Verbindung mit SMA Wechselrichtern zum Einsatz kommen. Auch SolarEdge wird zeitnah ein Hybridgerät aus Wechselrichter und Ladestation auf den Markt bringen. Die Wallboxen sind der nächste Schritt, erneuerbare Energien nicht nur für Idealisten, sondern für Jedermann wirtschaftlich attraktiv zu machen.

23.11.2018 09:49
von Maik Wünsche

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