Entlastung der Stromnetze: Wie können E-Mobile dazu beitragen?

Bidirektionales Laden: Wenn E-Autos stillstehen, kann man ihre Akkus als dezentrale Speicher im Netz einsetzen und so das Flexibilitätspotenzial erhöhen. Was Experten dazu sagen.

Während der Aufbau von Speichern im öffentlichen Stromnetz noch immer nicht in Fahrt gekommen ist, boomt der Absatz von Elektrofahrzeugen. Seit geraumer Zeit wird daher darüber diskutiert, ob man nicht die Stillstandszeiten der E-Mobile nutzen könnte, um deren Akkus als Flexibitität im Verteilnetz zu nutzen. Ob der deutsche E-Mobilhalter sein elektrisches "Heilixblechle" dem Stromversorger zur Verfügung stellen will, ist aber noch nicht geklärt.

Elektrofahrzeuge bieten aufgrund ihrer großen Batteriekapazität und den meist langen Standzeiten ein großes Flexibilitätspotenzial. Dies kann jedoch nicht mit allen Ladearten voll ausgenutzt werden. Ungesteuertes Direktladen bietet wegen der nicht gesteuerten Ladeleistung kein Flexibilitätspotenzial.

Bidirektionales Laden

Anders beim gesteuerten Laden: Hierbei wird die Ladeleistung während des Ladens dynamisch variiert. Das größte Flexibilitätspotenzial ist durch bidirektionales Laden zu heben, das neben dem dynamischen Laden auch das gezielte Entladen des Fahrzeugs ermöglicht.

Telepolis hat drei Akteure im Feld des bidirektionalen Ladens zu ihrer aktuellen Einschätzung befragt.

Zu den Flexibilitätspotentialen, die E-Mobile im Netz bereitstellen können, hat sich Telepolis mit Mathias Müller, dem Leiter Verteilnetze und Elektromobilität bei der Forschungsstelle für Energiewirtschaft in München, unterhalten.

Deutliche Fortschritte im Bereich der Batterietechnologie

Wie viele zusätzliche Ladezyklen für bidirektionales Laden verträgt eine E-Mobil-Batterie?

Mathias Müller: Im Bereich der Batterietechnologie wurden in den letzten Jahren deutliche Fortschritte gemacht. Durch bidirektionales Laden wird insgesamt mehr Energie umgesetzt, bei der Bewertung muss allerdings der Ladezustand berücksichtigt werden, da beispielsweise Lade- und Entladevorgänge in den mittleren SoC (State of Charge - Kennwert für den Ladezustand eines Akkus)-Bereichen geringere Auswirkungen auf die Alterung haben als vollständige Zyklen.

Somit kann es trotz des erhöhten Energiedurchsatzes in batterieschonenden Ladezuständen zu einer geringeren Alterung kommen als beim Direktladen mit maximaler Leistung, wo die Batterie sehr häufig vollständig geladen ist.

Welche Anwendungsfälle gibt es für bidirektionales Laden und wie kann der Fahrzeug-Nutzer dadurch profitieren?

Mathias Müller: Die Nutzung der Flexibilität von (bidirektionalen) Elektrofahrzeugen lässt sich in die drei Kategorien markt-, system- und netzdienlich einteilen, welche teilweise ineinander übergehen. Marktliche Flexibilität wird verwendet, um durch Handel mit Energie Gewinne zu erzielen.

Hier wird Strom zu Zeiten niedriger Preise gekauft und in Zeiten hoher Preise verkauft. Systemdienliche Flexibilität wird überwiegend von den Übertragungsnetzbetreibern zur Wahrung der Systemverantwortung (§13 EnWG) eingesetzt.

Ein bekanntes Beispiel hierfür ist die Regelleistung. Netzdienliche Flexibilität dient zur Vermeidung von Netzengpässen, weswegen hier zusätzlich der Wirkort der Flexibilität relevant ist. Insgesamt gibt es in allen Kategorien zahlreiche unterschiedliche Anwendungsfälle.

Finanziell interessant aus Kundensicht

Finanziell interessant aus Kundensicht könnten in naher Zukunft vor allem die Anwendungsfälle PV-Eigenverbrauchserhöhung (ca. 300 €/Jahr Einsparungen gegenüber Direktladen), bei dem analog zu einem Batteriespeicher PV-Strom für die spätere Nutzung zwischengespeichert wird, oder der Handel an verschiedenen Strombörsen werden.

Hierzu bedarf es aus aktueller Sicht jedoch Anpassungen an der Regulatorik, um wieder eingespeisten Strom von Abgaben und Umlagen zu befreien (bei vollständiger Befreiung sind Erlöse zw. 200 und 1.300 €/Jahr möglich).

Gemeinsam mit unseren Projektpartnern im BDL-Projekt haben wir in einem umfassenden Pilotbetrieb mit über 50 bidirektionalen BMW i3s (bei Privat- und Firmenkunden) gezeigt, dass die beschriebenen Use Cases technisch umsetzbar sind.

Welche Kriterien müssen für das bidirektionale Laden erfüllt sein?

Mathias Müller: Prinzipiell müssen das Elektrofahrzeug und die Ladestation kompatibel sein. Für das bidirektionale Laden gibt es unterschiedliche Use Cases. Je nach Use Case wird Strom in das Netz oder nur in das Gebäude eingespeist.

Je höher die Verfügbarkeit an der Ladestation ist, desto effektiver kann das System genutzt werden. Eine exakte Ausgestaltung der Geschäftsmodelle muss noch erfolgen. Zukünftig könnte eine hohe Verfügbarkeit über Boni/Anreizmodelle angereizt werden.

Wie kann der Nutzer sicherstellen, dass der Ladezustand für seinen aktuellen Bedarf ausreicht?

Mathias Müller: Hierzu gibt der Nutzer in einer App seine nächste geplante Abfahrt und einen dann minimalen Ladezustand an, auf welchen das Elektrofahrzeug mindestens geladen wird. Zusätzlich wird meist auch direkt beim Anstecken auf einen gewissen Mindest-Ladezustand, z.B. 30 Prozent direkt geladen und auch nicht mehr unter diesen Wert entladen.

Geschäftsmodelle und Regulierungen

Wie groß muss die Spreizung der netzzustandsabhängigen, variablen Netzentgelte sein, damit sich die Flexibilität bidirektionaler Elektrofahrzeuge für eine bessere Netzintegration der Elektromobilität auch für den Kunden wirtschaftlich nutzen lässt?

Mathias Müller: Aktuell gibt es in Deutschland keine variablen Netzentgelte. Prinzipiell könnten diese zukünftig neben den schwankenden Börsenpreisen zur Ladeoptimierung genutzt werden. Die Wirtschaftlichkeit für den Kunden hängt neben den Tarifen auch von zahlreichen weiteren Faktoren (Kosten der Ladestation, Zusatzkosten Fahrzeug…) ab und kann aktuell nur schwer abgeschätzt werden.

Unsere Analyse zeigen aber, dass ab dem Jahr 2025 bis 2030 je nach Anpassungen in der Regulatorik die meisten Use Cases wirtschaftlich werden.

Prinzipiell müssen aber die Geschäftsmodelle noch entwickelt werden und vermutlich werden die Aggregatoren die Flexibilität an unterschiedlichen Märkten monetarisieren und den Kunden je nach Verfügbarkeit und erlaubter Flexibilitätsnutzung vergüten.

Welche regulatorischen Änderungen sind notwendig, damit sich die Flexibilität bidirektionaler Elektrofahrzeuge für eine bessere Netzintegration der Elektromobilität nutzen lässt?

Mathias Müller: Zum netzdienlichen Erschließen der Flexibilität sollten mobile Batteriespeicher analog zu anderen Speichern von gewissen Umlagen und Abgaben befreit werden. Das aktuelle Energiewendefinanzierungsgesetz ist ein erster Schritt in die richtige Richtung.

Für eine wirkliche Gleichstellung müssten auch die Netzentgelte, Konzessionsabgabe, StromNEV- und AbLaV-Umlage in die Befreiung mit aufgenommen werden.