Gleich vorweg: Ja, es ist möglich. Elektroautos können unter bestimmten Voraussetzungen künftig als Stromspeicher auf vier Rädern fungieren – durch bidirektionales Laden. Sie sind neben der Versorgung von Gebäuden aber auch in der Lage, Schwankungen im Stromnetz auszugleichen und damit der Allgemeinheit zu dienen. Das stellt das Ergebnis des Projekts «V2X Suisse» des Schweizer Carsharing-Unternehmens Mobility nun eindrucksvoll unter Beweis.
Die Zukunft der Elektromobilität ist dem Vernehmen nach «geteilt, bidirektional und netzdienlich». Die Erkenntnisse des größten schweizweiten Tests, die manche als «zukunftsweisend» bezeichnen, haben wir von i-Magazin, eCarandBike und SmartGyver für unsere Leser zusammengefasst.
Wenn wir alle Elektroautos fahren, dann…
Es ist nicht übertrieben, wenn man behauptet, dass mit dem vorliegenden Ergebnis eine neue Ära der Elektromobilität eingeleitet werden kann. Aber auf jeden Fall bringt uns das kürzlich abgeschlossene Projekt «V2X Suisse» dieser Zukunft einen entscheidenden Schritt näher. Denn während Autos mit Verbrennungsmotoren ausschließlich dazu dienen, Fahrer und Fahrgäste von A nach B zu bringen, werden batterieelektrisch betriebene Fahrzeuge künftig darüber hinaus in der Lage sein, als Energiespeicher für das Eigenheim und zur Stabilisierung unseres Stromnetzes zu fungieren.
„Der Erfolg unterstreicht das Potenzial von bidirektionaler Ladetechnik.“
Auch die weithin verbreitete Meinung, dass der Umstieg von Verbrennern auf E-Autos zum Problem für die elektrischen Netze werden könnte, ist mit dem nun vorliegenden Ergebnis von V2X Suisse nachweislich ins Positive gedreht. Sätze wie „Wenn wir alle Elektroautos fahren und laden, bricht das Stromnetz zusammen“ sind damit ein für alle Mal entkräftet.
Test bestanden
Mit einem umfassenden Test von 50 bidirektional ladenden E-Autos der Marke Honda hat das Carsharing-Unternehmen „Mobility“ bewiesen, dass diese Technologie nicht nur technisch machbar ist, sondern auch das Potenzial besitzt, die Energiewende maßgeblich zu beeinflussen. Die spannenden Erkenntnisse dieses Projekts liefern wertvolle Einblicke in die Zukunft der Energie- und Mobilitätsbranche. Das Projekt, das im Jahr 2022 gestartet wurde, hat in Tests nachweisen können, dass es die technischen Anforderungen der Schweizer Netzbetreiberin Swissgrid erfüllt.
Dieses Konzept verwandelt E-Autos in mobile Powerbanks.
Heißt konkret: „Die Systemplattform ist in der Lage, in weniger als zwei Sekunden auf ein Signal zu reagieren, um Netzschwankungen auszugleichen. In Zeiten von drohenden Strommangellagen und Netzengpässen ist dies ein wichtiger Erfolg, der das Potenzial von bidirektionaler Ladetechnik unterstreicht“, heißt es in jener der Redaktion vorliegenden Meldung unter anderem.
Bidirektionales Laden: Ein Durchbruch in der Elektromobilität
Lassen Sie es uns zusammenfassen: Bidirektionales Laden beschreibt die Fähigkeit eines Elektroautos, dessen Batterie nicht nur zum Fahren zu nutzen, sondern auch Strom ins eigene Haus (vehicle to home, V2H) und im Idealfall sogar ins Netz (vehicle to grid, V2G) zurückzuspeisen. Dieses Konzept verwandelt E-Autos in mobile Powerbanks, die Gebäude versorgen und zur Netzstabilität beitragen können. Besonders bei kurzfristigem Energiebedarf kann dies eine entscheidende Rolle spielen und die Einführung dieser Technologie dazu beitragen, dass die Gefahr eines Blackouts sinkt. Die Standards für die Kommunikationsprotokolle, die es den Netzbetreibern ermöglichen, mit den Ladestationen zu kommunizieren und den Energiebedarf an die einzelnen Nutzer weiterzugeben, sind bereits in Entwicklung. Diese Standards werden dann auch für alle Fahrzeuge einheitlich sein.
Das Projekt «V2X Suisse»
Das Pilotprojekt «V2X Suisse» lief von Herbst 2022 bis Frühling 2024. Ausgegangen ist man zu Beginn des Projektes von folgenden Rahmenbedingungen: „Wird ein bidirektionales Elektroauto des Carsharing-Unternehmens Mobility nicht gefahren, kann es bis zu 20 Kilowatt Leistung zurück ins Stromnetz speisen (ein Hausanschluss in Österreich wird meist mit 4 Kilowatt angenommen) – vorausgesetzt, es ist auch an einer bidirektionalen Ladestation angeschlossen. Das würde auf die gesamte Carsharing-Flotte des Schweizer Sharing-Dienst »Mobility« mit rund 3.000 Fahrzeugen gerechnet 60 Megawatt ausmachen – eine größere Leistung, als sie beispielsweise das Tessiner Pumpspeicherkraftwerk Peccia bereitstellen kann. Diese elektrische Regelleistung wird helfen, das Stromnetz zu stabilisieren, Engpässe im Verteilnetz zu minimieren und teure Netzausbauten im Verteilnetz zu verhindern, zu verringern oder zu verzögern“, sagte damals Dr. Anna Roschewitz, Co-Gründerin und -Geschäftsführerin der novatlantis GmbH, als Partnerin für Wissens- und Technologietransfer im Beisein der Redaktion.
Stellen wir uns vor, in Österreich stünden alle 5,2 Millionen Autos für die Netzversorgung zur Verfügung!
In eine ähnliche Kerbe wie Roschewitz schlägt nun auch Mobility nach Abschluss des Tests, indem das Unternehmen in einer Pressemeldung unterstrich, dass nur wenige tausend bidirektionale Autos die gleiche Leistung bereitstellen wie ein Pumpspeicherkraftwerk. Ein spannendes Statement in Anbetracht der Möglichkeiten, die sich alleine aus dem Fahrzeugbestand der Österreicherinnen und Österreicher von derzeit rund 5,2 Millionen PKWs künftig ergeben könnte – im Juni 2024 waren laut Bundesverband Elektromobilität Österreich (BEO) rund 177.000 rein batterieelektrisch angetriebene Fahrzeuge (BEV) mit einer durchschnittlichen Akku-Kapazität von 40 kWh für den Straßenverkehr angemeldet. Die rein elektrisch betriebenen Fahrzeuge machen derzeit also erst 3,4 % des gesamten PKW-Bestands in Österreich aus. Trotzdem zeigen sich die Expertinnen und Experten optimistisch: „Wenn davon nur 20 % für das Netz genutzt werden, entspräche das einer Energie von 1.416 MWh. Ich möchte aber auch ein visionäres Bild zeichnen: Österreich benötigt pro Tag ca. 150 GWh an elektrischer Energie. Unter der Voraussetzung, dass 2,5 Mio. Elektrofahrzeuge – also knapp 50 % aller PKWs, die heute auf der Straße in Österreich unterwegs sind – mit durchschnittlich 60 kWh-Akkus verfügbar wären, die man dann auch zu 100 % nutzen würde, könnte man mit dieser Energie den Strombedarf Österreichs decken“, sagt etwa Markus Essbüchl, Geschäftsführer bei Schrack Technik Energie GmbH.
SmartGyver fragt nach
Auf Anfrage der Redaktion, ob der Vergleich mit einem Pumpspeicherkraftwerk auch in der Praxis standhält, wies DI Daniel Herbst vom Institut für Elektrische Anlagen und Netze der Technischen Universität Graz auf zentrale Kriterien hin: „Es ist wichtig zu verstehen, dass Energie, die über eine bestimmte Zeitspanne gelieferte Strommenge ist, während Leistung die zu einem bestimmten Zeitpunkt verfügbare Strommenge darstellt. Beide Aspekte müssen betrachtet werden, um die Kapazität eines Kraftwerks vollständig zu erfassen“, erinnert uns Herbst an Kenntnisse aus dem Physikunterricht.
Der großflächige Test hat die technische Machbarkeit von bidirektionalem Laden bewiesen
Die Rechenergebnisse von DI Daniel Herbst, die SmartGyver online für seine Leser zur Verfügung stellt, zeichnen ein klares Bild. Der Experte der Technischen Universität Graz meint in seinem Resümee, dass Elektrofahrzeuge ein herkömmliches Kraftwerk unter idealen Bedingungen tatsächlich zumindest teilweise ersetzen könnten: „Jedoch müssen zahlreiche Annahmen eintreten und Faktoren berücksichtigt werden, darunter die Bereitschaft der EV-Nutzerinnen und Nutzer, die technische Machbarkeit oder gewisse Einschränkungen des Stromnetzes“, betonte Herbst. Mehr darüber lesen Sie in diesem Gespräch mit DI Daniel Herbst online auf www.smartGyver.com.
Der Honda-e machte das Rennen
Drehen wir noch einmal das Rad der Zeit zurück: Neben dem Ladestationen-Hersteller EVTec und dem Software-Entwickler sun2wheel gewährleistete der Flexibilitäts-Aggregator tiko die Regulierung der Leistung. Die Wahl bei den Fahrzeugen fiel auf den Honda-e, mit einem 35,5 kWh-Akku von dem 50 Stück in den regulären Carsharing-Betrieb von Mobility auf insgesamt 40 Standorten ins Rennen geschickt wurde. Doch soviel sei erwähnt: Neben Honda bieten mittlerweile auch noch andere Fahrzeughersteller unter den unterschiedlichsten Voraussetzungen das Feature des bidirektionalen Ladens an. Ziel des Mobility-Tests war jedoch nicht das richtige Fahrzeug zu finden, sondern herauszufinden, ob und in welcher Weise V2G einen Beitrag zur Stabilisierung verschiedener Netzebenen leistet, die Möglichkeit zu testen, Lastspitzen im Stromnetz durch bidirektionales Laden zu kappen und das wirtschaftliche Potenzial dieser Technologie in der Schweiz zu untersuchen.
Zwei bidirektionale Ladestationen im Einsatz
Laut Information von Honda kamen zwei verschiedene Arten von Ladestationen zum Einsatz: einerseits spezifisch für dieses Projekt entwickelte, bidirektionale Gleichstrom(DC)-Ladestationen von EVTEC mit doppeltem und kombinierbarem CCS (Combined Charging System) Ausgang, andererseits bidirektionale Honda Power Manager DC-Ladestationen mit einfachem CCS-Ausgang. Die Kombination des Fahrzeugs mit dem Honda Power Manager war in der Lage, 10 kWh Energie ans Gebäude oder ins Netz zu liefern. Der Power Manager wurde als Prototyp entwickelt, um das Potenzial der Vehicle-to-Grid (V2G) Technologie zu erforschen. Es war ein abgeschlossenes Versuchsprojekt ohne Grenzen und hatte laut Honda Österreich keine Auswirkungen auf die Garantie dieser Fahrzeuge. Auf Nachfrage von SmartGyver plant der japanische Autokonzern derzeit nicht, den Honda Power Manager kommerziell verfügbar zu machen.
Der Test hat bewiesen, dass es möglich ist, eine Vielzahl von E-Autos zu einem virtuellen Speicher zu bündeln.
Beide Ladestationen – sowohl die von EVTEC als auch jene von Honda – waren mit Rundsteuerempfängern für die Verteilnetzbetreiber sowie mit einer digitalen Schnittstelle ausgestattet. Hierfür brauchte es die Entwicklung einer Cloud-to-Cloud-IT-Plattform, die bei jedem Mobility-Elektroauto die verfügbare Leistung im Viertelstunden-Takt verwaltete (d.h. anbot, zuordnete, freigab, allenfalls direkt regelte und «zählte», um eine Abrechnung zu ermöglichen/kontrollieren). Diese von sun2wheel entwickelte Cloud-to-Cloud Lösung verband die Verfügbarkeits-Inputs der Mobility-Buchungen mit dem für Swissgrid relevanten Aggregator tiko.
Technische Machbarkeit und wirtschaftliche Herausforderungen
Das Ergebnis von V2X Suisse zeichnet nun ein eindeutiges Bild: Der großflächige Test hat die technische Machbarkeit von bidirektionalem Laden bewiesen und dem Konzept erhebliche Aufmerksamkeit verschafft. Zum ersten Mal konnte laut den Verantwortlichen des Tests gezeigt werden, dass es möglich ist, eine Vielzahl von E-Autos zu einem virtuellen Speicher zu bündeln und den Energiefluss in Echtzeit zu steuern – sowohl netz- als auch systemdienlich. Allerdings hat sich auch gezeigt, dass ein wirtschaftlicher Betrieb für ein Carsharing-Unternehmen wie beispielsweise Mobility, derzeit noch nicht realisierbar ist.
Einnahmen – die wirtschaftliche Seite des bidirektionalen Ladens
Vor dem Projektstart wurde angenommen, dass ein «Stehzeug» – wie Fahrzeuge, die tagsüber zum Großteil parken und nicht gefahren werden, von Mobilitätsexperten gerne scherzhaft genannt werden – im Schnitt ein bis zwei Franken (1,05 bis 2,10 Euro) Flexibilitäts-Umsatz pro Tag erwirtschaften könnte. Heute zeigen die Ergebnisse: Abhängig von den Marktpreisen konnten bis zu 600 Franken (rund 630 Euro) Einnahmen pro Jahr und Fahrzeug generiert werden.
Die gesetzlichen Rahmenbedingungen müssen auch in Österreich noch geschaffen werden.
Doch trotz dieser Zahlen bleiben die hohen Investitions- und Betriebskosten eine Herausforderung. Die Kosten konnten in der Testphase nicht gedeckt werden, was bedeutet, dass ein wirtschaftlicher Betrieb für Mobility derzeit noch nicht möglich ist. Aber soviel sei dazu am Rande erwähnt: An der Reduzierung der Kosten wird aktuell in mehrfacher Hinsicht gearbeitet.
Sicherung der Kundenzufriedenheit: Keine leeren Autoakkus
Die Kundinnen und Kunden von Mobility mussten keine Bedenken haben, in Elektroautos mit leeren Akkus einzusteigen. Denn um die Zufriedenheit der Nutzer zu gewährleisten, buchten und nutzen die Kunden einerseits die Fahrzeuge, in der Regel ohne die verborgenen Fähigkeiten des EVs zu bemerken und andererseits speisten die Fahrzeuge nur bis zu einem festgelegten Ladestand Strom ins Netz zurück, sodass immer genügend Strom zum Fahren zur Verfügung stand. Während des Projekts haben über 6.600 Kunden von Mobility die bidirektionalen Fahrzeuge genutzt und dabei nahezu 800.000 Kilometer zurückgelegt. Trotz dieser intensiven Nutzung gab es kaum Reklamationen, die auf die V2X-Technologie zurückzuführen waren – lautet das offizielle Statement. Dies zeigt aus der Sicht von Mobility, dass die Akzeptanz der Kundschaft hoch ist und bidirektionales Laden im Carsharing-Kontext funktioniert.
Zukünftige Entwicklungen und Herausforderungen
Die aktuelle Situation in der Schweiz zeigt nun Folgendes: Das am 9. Juni 2024 von der Schweizer Bevölkerung angenommene Stromgesetz (Bundesgesetz über eine sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Energien) verbessert die Rahmenbedingungen für den wirtschaftlichen Betrieb von bidirektionalen Ladesystemen. Es ermöglicht die Rückerstattung doppelter Netzgebühren, die bis dato die Rückspeisung von Strom ins Netz finanziell unattraktiv gemacht haben, und die Schaffung eines Flexibilitätsmarktes bei lokalen Verteilnetzbetreibern ab dem Jahr 2025.
Die österreichische Regierung muss noch liefern!
Auch in Österreich müssen stationäre Stromspeicher Netzgebühren zahlen, wenn sie Strom ins Netz einspeisen, was zu einer Benachteiligung gegenüber Pumpspeichern führt. Die freiwillige und überparteiliche Interessenvertretung zur Verbesserung der Rahmenbedingungen für die Photovoltaik- und Stromspeicherbranche in Österreich, PV Austria, thematisiert dieses Problem seit Jahren in der Politik. Eine Anpassung zur Gleichbehandlung der Speichertechnologien wäre im Elektrizitätswirtschaftsgesetz (ElWG) vorgesehen gewesen – das Gesetz wurde dem Parlament von der Regierung zwar bereits vorgelegt, fand allerdings bisher nicht die notwendige Zweidrittelmehrheit. Auch Oesterreichs Energie als Interessenvertretung der österreichischen E-Wirtschaft fordert seit längerem eine Entlastung der Stromspeicher von doppelten Netzentgelten, da Speicher aus der Sicht zur Stabilisierung der volatilen Stromerzeugung aus Wind und Sonne notwendig sind.
„Wenn V2G im anspruchsvollen Carsharing-Betrieb funktioniert, dann kann V2G für jedes E-Fahrzeug angewendet werden.“
Lange Rede, kurzer Sinn: Es sind noch einige Hürden zu überwinden. Die Kosten für bidirektionale Ladestationen müssen sinken und die Auswahl an bidirektionalen E-Autos muss steigen. Auch Verteilnetzbetreiber müssen attraktivere Bedingungen für die Rückspeisung von Strom schaffen und last, but not least muss man sich endlich auf eine interoperable Norm für Ladestationen einigen.
Langfristige Perspektiven
Die Erkenntnisse aus dem Projekt «V2X Suisse» sind wertvoll für die zukünftige Entwicklung der Elektromobilität. Mobility plant, die Elektroflotte intelligenter zu laden und damit nicht nur finanzielle Vorteile zu erzielen, sondern auch die Lebensdauer der Akkus zu verlängern. Und auch wenn sich ein V2G-Geschäftsmodell für Mobility derzeit noch nicht lohnt, auf die Elektromobilität setzt das Carsharing-Unternehmen trotzdem. Denn mit rund 600 rein elektrischen der insgesamt 3.000 Fahrzeuge treibt Mobility den Wandel zur Elektromobilität weiter voran.
Fazit
Das Projekt «V2X Suisse» hat gezeigt, dass bidirektionales Laden technisch möglich und vielversprechend ist. Für eine breite Umsetzung müssen jedoch die Kosten gesenkt und die Auswahl an geeigneten Fahrzeugen und Ladestationen erhöht werden. Die Erkenntnisse aus dem Projekt bieten eine wertvolle Grundlage für die Weiterentwicklung der Elektromobilität und könnten einen entscheidenden Beitrag zur Energiewende leisten. „Wenn V2G im anspruchsvollen Carsharing-Betrieb funktioniert, dann kann V2G für jedes E-Fahrzeug angewendet werden“, schließt Pascal Barth, Elektroingenieur bei Mobility die Zusammenfassung des Testlaufs mit einem durchaus interessanten Statement.
