Studie sieht hohe Systempotenziale von Vehicle-to-Home

Die zunehmende Elektrifizierung des Verkehrssektors und die steigende Zahl von Elektrofahrzeugen auf den Straßen stellen das Stromnetz vor Herausforderungen. In der Studie „Power-Transfer-V2H“ analysierte das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) die Anwendung von Vehicle-to-Home in gemeinschaftlich genutzten Parkhäusern. Das teure Batteriespeicherpotenzial der Elektrofahrzeuge könnte während ihrer Ruhezeiten aktiv und netzdienlich genutzt werden.

Die Studienautoren untersuchten regulatorische Möglichkeiten, wirtschaftliche Hürden und technische Herausforderungen. So hätten Fahrer von Elektroautos grundsätzlich eine positive Einstellung zum netzdienlichen bidirektionalen Laden (Vehicle-to-Home – V2H), aber Bedenken hinsichtlich Batteriedegradation und mangelnder Reichweite für die nächste Fahrt.

Netzdienliches Laden

Insbesondere für Mehrfamilienhäuser mit gemeinsamem Netzanschluss und Tiefgarage könnte Vehicle-to-Home hilfreich sein. Dabei wird das Elektrofahrzeug nicht nur als Fortbewegungsmittel, sondern auch als mobile Energiequelle für das Haus genutzt. Elektrofahrzeuge können als Notstromversorgung dienen, wenn der Energiebedarf im Haus hoch ist oder das Stromnetz ausfällt. Gleichzeitig kann überschüssige Energie aus erneuerbaren Quellen, wie einer Dachsolaranlage, in das Haus zurückgespeist werden. So kann tagsüber kostengünstig Strom erzeugt werden, der abends genutzt werden kann.

Die Umsetzung dieses Energietransfers erscheint technisch machbar und praktikabel, da der Energiebedarf für typische Fahrten unter den verfügbaren Batteriekapazitäten liegt, die Pendler üblicherweise benötigen. Im Vergleich zu Vehicle-to-Grid-Anwendungen, bei denen Strom aus den Batterien von Elektroautos in das öffentliche Stromnetz zurückgespeist wird, kann hier eine größere Energiemenge übertragen werden, ohne in das öffentliche Stromnetz eingespeist zu werden.

E-Auto-Batterien als Speicher diskriminiert

Die Studie kommt zum Ergebnis, dass Einsatz extern geladener bidirektionaler Elektrofahrzeuge und Ladeinfrastruktur in Wohngebieten rechtlich unproblematisch ist, aber wirtschaftliche Hürden bestehen. „Insbesondere im Bereich der Tarifmodelle für die Energieversorgung und die Kommunikationsinfrastruktur bestehen Hindernisse, auch durch die Ungleichbehandlung von bidirektionalen Elektrofahrzeugen im Vergleich zu stationären Batteriespeichern bei der Strombesteuerung“, sagte Co-Autor Andre Leippi, Wissenschaftler im Team „Energy Innovation“ am IAO.

Obwohl es Ankündigungen zu bidirektionalen Fahrzeugen und Ladeinfrastruktur gibt, sei zudem die tatsächliche Produktion von serienreifen Modellen noch sehr begrenzt. Optimierungsbedarf sehen die in der Studie befragten Expertinnen und Experten bei den aktuellen Anreizen und Rahmenbedingungen für die Einführung von V2X-Systemen.

Der wirtschaftliche Aspekt richtet sich vor allem an die Netzbetreiber. Um einen höheren Nutzen zu erzielen, sind speziell Veränderungen in den Betreiberstrukturen des Strommarktes notwendig. Der Zugang zu flexiblen Tarifen und Preisstrukturen müsse grundsätzlich ermöglicht werden.

Nutzen erst ab deutlicher Strompreisdifferenz

Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit von V2H ist die Preisdifferenz zwischen dem Laden zu Hause und am Arbeitsplatz, wobei eine Preisschwelle von 5 bis 10 ct/kWh identifiziert wurde, ab der V2H unter der Annahme einer Investition in die notwendige bidirektionale Ladeinfrastruktur wirtschaftlich ist. Größere Elektrofahrzeugmodelle weisen aufgrund ihrer höheren Batteriekapazität und Reichweite eine höhere Wirtschaftlichkeit auf als kleinere Modelle.

Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse, dass der Betrieb eines Batteriespeichers unter den angenommenen Bedingungen nicht wirtschaftlich ist, da Elektrofahrzeuge Batteriespeicher effektiv ersetzen können.

Die Integration von PV-Systemen in V2H-Umgebungen zeigt Synergiepotenziale, wobei eine effiziente Auslegung der PV-Systeme die Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit der V2H-Systeme maßgeblich beeinflusst. Eine zentrale Herausforderung wird laut der Autoren die Integration von bidirektionalem Laden in lokale Lastprognosen sein, um den steigenden Bedarf durch die zunehmende Verbreitung von Elektrofahrzeugen zu antizipieren.

Die Studie „Power-Transfer-V2H“ steht zum kostenlosen Download bereit.