Unter dem bidirektionalen Laden (auch häufig „Bidi Laden“ genannte) versteht man im Allgemeinen das Laden und Entladen einer Batterie. Im Kontext der Energiewende und der Elektromobilität wird hier immer vom Laden und Entladen eines Speichers der stationär (zum Beispiel in einem Eigenheim) oder einem Hochvoltspeicher der in einem Elektroauto verbaut ist, gesprochen.

Gerade die erneuerbaren Energien die durch Windkraft und Photovoltaik erzeugt werden, sind volatil und deshalb nicht immer in ausreichendem Umfang vorhanden. Deshalb sind für die Energiewende oder aber auch für die Elektromobilität das dynamische Laden aufgrund von Überschüssen notwendig.

Da die Elektroautos eine hohe Kapazität im Vergleich zu den Heimspeichern haben, und diese Kapazität im Alltag nicht vollständig genutzt wird, bietet das E-Auto ein gewisses Potenzial um als Heimspeicher genutzt werden zu können.

Jetzt könnte man sich doch denken, warum soll ich die Hochvoltbatterie meines Autos entladen um damit meinen Strombedarf zu Haus zu decken? Oder warum sollte ich sogar meinen Strom wieder in das öffentliche Netz einspeisen? Die folgenden Punkte sprechen dafür:

Vor allem für Eigenheimbesitzer, die auch eine Photovoltaikanlage betreiben, ist das bidirektionale Laden heute schon in Verbindung mit einem Heimspeicher möglich. Das bedeutet, dass der Strom vom Dach der nicht im Haus durch einen Verbraucher verwendet werden kann, in einer Batterie gespeichert wird. Diese Energie kann der Hausbesitzer für seinen Strombedarf nutzen, wenn keine oder nicht ausreichend Sonnenstrom erzeugt wird. Das Gleiche Prinzip wird heute schon von vielen Anlagenbetreibern beim Laden des Elektroautos genutzt und es muss nur bei Bedarf Strom aus dem Netz bezogen werden.

In Deutschland sind circa 15 Millionen Bürger Eigenheimbesitzer. Um nun auch von dem günstig erzeugten Strom am Spotmarkt der Strombörse profitieren zu können, gibt es mittlerweile Anbieter wie tibber oder awattar die dynamische Strompreise anbieten. So kann beispielsweise das Elektroauto zu günstigen Zeiten geladne werden. Im Bestfall sogar zu Negativpreisen (bedeutet man bekommt Geld für den Strombezug). Das sorgt nicht nur für günstigere Strompreise, es entlastet auch das Netz weil der Überschuss abgenommen wird.

Die Preise des Spotmarkts werden immer um 14 Uhr eines Tage für den Folgetag bekannt gegeben. Der Preis ist dann stündlich für den Folgetag festgesetzt und richtet sich nach der jeweilig bezogenen Kilowattstunde. Auf der Seite von awattar kann man den aktuellen Preis gut einsehen. Neben dem Preis je Kilowattstunde kommt dann noch ein sogenannten Arbeitspreis hinzu. Daneben fallen, wie jetzt auch schon, ein monatlicher Grundpreis an.

Damit bidirektionales Laden funktioniert, benötigt man einerseits eine Wallbox die das bidirektionale Laden unterstützt. Andererseits benötigt man ein Elektroauto, das technisch zu bidirektionalem Laden in der Lage ist und durch den Automobilhersteller freigegeben ist.

Die Konzepte des bidirektionalen Ladens sind in ihrer Anwendung unterschiedlich. Welche Konzepte es gibt und für welche Anwendungsfälle sie in Fragen kommen, sind hier einmal erläutert.

Beim Konzept Vehicle-to-Load, abgekürzt V2L, handelt es sich um das Anbinden von Geräten mit einem normale Haushaltsstecker auch Schukostecker genannt. In diesem Anwendungsfall sind Leistungen von bis zu 3,6 kW möglich. Dadurch können alle Geräte mit Strom versorgt werden, die eben einen Schukostecker haben. Die Marken des Hyundai Konzerns nutzen dieses Prinzip bereits bei ihren Elektroautoautos.

Das Prinzip Vehicle-to-Home, abgekürzt V2H, ist das Einspeisen in das bestehende Hausnetz. Das Elektroauto wird über eine Wallbox auf Wechsel- (AC) oder Gleichstrom (DC) Seite entladen. Je nach Konzept, der AC oder DC Entladung, sind andere technische Einrichtungen notwendig – der Automobilhersteller muss freigeben, ob über eine der Schnittstellen (AC oder DC) entladen werden darf, oder über beide. Je nachdem welche Schnittstelle freigegeben worden ist muss auch die entsprechende AC Wallbox oder DC Wallbox im Haus installiert sein.

Bei Vehicle-to-Grid (V2G) wird der Strom in das öffentliche Netz eingespeist. Hierzu werden durch einen dynamischen Stromtarif monetäre Anreize geschaffen, um bei sonnen- bzw. windarmen Zeiten Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen und diese Einspeisung vergütet zu bekommen.

Es gibt zwei Arten, wie der Strom aus dem Fahrzeug wieder entnommen werden kann. Zum einen über die Wechselstromseite (AC) zum anderen über die Gleichstromseite (DC). Welche Art des Ladens auf Seite des Elektrofahrzeugs möglich ist, ist herstellerabhängig. Je nach Art des Entladens, muss auch die Wallbox zu Hause entweder eine AC und oder DC Wallbox sein. Was die Unterschiede dieser beiden Ladenarten ist, habe ich in diesem Artikel erläutert.

Da es zwei Möglichkeiten gibt das Elektroauto zu Laden und zu Entladen, gibt es auch grundsätzlich zwei Arten von Wallboxen: die Wechselstrom Wallboxen und die Gleichstrom Wallboxen.

Auf dem Markt sind aktuell viele Wechselstrom Wallboxen in den heimischen Garagen verbreitet, weil diese günstiger in der Anschaffung sind. Leider sind davon nicht alle technisch bereit für bidirektionales Laden. Die Gleichstrom Wallboxen sind aktuell eine Rarität, da diese teuer sind und im privaten Umfeld beim Laden keine Vorteile bringen. Hier hat die maximale Ladeleistung eines Hausanschlusses keine Vorteile in Bezug auf Komfort oder den Faktor Zeit. Dies könnte sich allerdings mit dem bidirektionalen Laden ändern. Vor allem der Systemhersteller E3/DC plant eine Wallbox die die Eigenschaften eines Wechselrichters für Photovoltaik und DC-Wallbox vereint.

Welche das sind, wird hier laufend in meinem Blog aktualisiert:

Grundsätzlich sind alle Elektroautos fähig elektrische Energie aufzunehmen und abzugeben. Ob das allerdings über den Ladeport möglich ist, ist zum einen davon abhängig ob die technischen Voraussetzungen im Antriebssystem / Hochvoltbatterie vorhanden sind und zum anderen, ob der Automobilhersteller das Fahrzeug zum bidirektionalen Laden freigegeben hat. Die Automobilhersteller werden vermutlich nur AC und DC-Entlademöglichkeiten geben oder wie Volvo auch beide Konzepte für gewissen Fahrzeuge ermöglichen.

Um das E-Auto bidirektional entladen zu können, muss die Fahrzeugarchitektur des Hochvoltsystem dazu ausgelegt sein. Auch muss je nach gewählten Konzept das Ladegerät (Onboard Charger) auf der AC-Seite den Strom ausspeisen können.

Der Wertverfall eines Fahrzeugs war immer geprägt von seiner Laufleistung. Wird die Batterie zusätzlich im Stand als Heimspeicher genutzt, muss das beim Wetverfall und bei den Garantieregelungen Berücksichtigung finden. Bei der Freigabe handelt es sich zunächst um die softwareseitige Implementierung dieser Funktion (neben den technischen Voraussetzungen.

Auch muss seitens des Herstellers ein gewisses Kontingent an verfügbaren Kilowattstunden definiert sein. Das bedeutet, dass die Hersteller ein Kontingent in Form von Tages- / Monats- / Jahreseeinheiten und eine maximale Entladeschwelle des SoC (State of Charge) abhängig von der eingesetzten Kapazität des Hochvoltspeichers definieren. Volvo gibt hier zum Beispiel bei seinem Fahrzeug EX90 mit einer Nettokapazität von 107 kWh (111 kWh brutto) voraussichtlich eine tägliche Kapazität von 10 kWh für das Entladen frei.

Dadurch wird sichergestellt, dass die Degradation des Speichers im Auto marginal ausfällt und das das einzige Problem die kalendarische Alterung des Speichers ist. Die kalendarische Alterung findet unabhängig von der Nutzung des Speichers statt. Die Faktoren, die ein Hochvoltspeicher in einem Elektroauto hat, sind in diesem Artikel beschrieben.

Leider gibt es aktuell keine Freigabe für das bidirektionale Laden in Deutschland. Die Ausnahme ist hier das Konzept Vehicle-to-Load. Bei den übrigen Konzepten (V2H & V2G) sind noch Detailfragen zu klären. Diese sind zum einen steuerrechtliche Fragestellungen, wie auch im Falle von Vehicle-to-Grid netztechnische Themen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz hat angekündigt, ab 2025 das bidirektionale Laden zu ermöglichen

Folgende Themen sind noch ein Problem bei der Umsetzung des bidirektionalen Ladens:

1. Stromsteuer

Für mobile Speicher wie für Elektrofahrzeuge fällt aktuell die Stromsteuer nach dem StromStG an. Dies wirkt sich negativ auf den Anwendungsfall aus.

2. Reduzierte Netzentgelte

Bei der Ausprägung des §14a EnWG wurden lediglich die Reduzierung der Ladeleistung von Elektrofahrzeugen berücksichtigt, allerdings nicht die Verwendung der Fahrzeuge als Einspeiser. Außerdem ist das notwendige Modul noch nicht final beschlossen und soll ebenfalls bis 2025 reglementiert sein.

3. Kommunikationsstandards

Da keine definierten Kommuniktionsstandards vorhanden sind, wird das Einspeisen nicht nur im Kontext von Vehicle-to-Home (V2H) sondern vor allem durch Vehicle-to-Grid (V2G) erschwert. Nur durch einen Standard kann die Netzdienlichkeit sicher erbracht werden! Dadurch wird auch das Laden bzw. Entladen in einem offenen Markt ermöglicht.

Jedoch kündigen viel der Hersteller bereits Konzepte für das Jahr 2024 an! Leider wurde auf der IAA Mobility 2023 keine weiteren Rahmenbedingungen bekannt gegeben. Denn ein weiteres Argument für ein E-Auto, ist ein weiteres Argument für die Energiewende und für den Absatz der Automobilhersteller. Denn die Automobilindustrie als Schlüsselindustriezweig, genießt in Deutschland einen besonderen Stellenwert.