Bidirektionales Laden verspricht mehr Energiesicherheit: E-Auto-Akkus, die Strom aufnehmen und auch wieder abgeben, könnten die schwankende Energieversorgung aus erneuerbaren Quellen ausgleichen. Doch so einfach ist das nicht.
Beispielhafter vereinfachter Systemaufbau für das Heimladen
Studie Bidirektionales Laden (NRW.Energy4Climate/e-mobil BW)
Das Elektrofahrzeug als mobilen Speicher zu nutzen, bietet für die Stabilisierung des Stromnetzes ebenso wie als Geschäftsmodell für Netzbetreiber und Nutzer große Potenziale. Ziel des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) ist es, die Technologie bis 2025 zur Marktreife zu bringen. Doch derzeit bestehen sowohl technologische als auch rechtlich-regulatorische und prozesstechnische Lücken, die das bidirektionale Laden ausbremsen. Sollen bidirektionalen Ladestrategien in den massenfähigen Realbetrieb überführt werden, müssen geeignete Rahmenbedingungen geschaffen werden. Wie das gelingen kann, hat die Studie "Bidirektionales Laden in Deutschland – Marktentwicklung und Potenziale" der nordrhein-westfälischen Landesgesellschaft NRW.Energy4Climate und der baden-württembergischen Landesagentur e-mobil BW untersucht.
Beim bidirektionalen Laden geht es darum, im Elektrofahrzeug zwischengespeicherten Strom zurück in das Stromnetz einzuspeisen und die Akkus in E-Autos auch für andere Zwecke nutzbar zu machen. Bidirektionales Laden bietet die Möglichkeit, Stromnetze in Zeiten zunehmender erneuerbarer Energien stabil zu halten und neue Geschäftsmodelle zu eröffnen. So können elektrisch betriebene Fahrzeuge als mobiler Zwischenspeicher das Eigenheim oder ein Gewerbe mit Strom versorgen, wenn dieser gerade teuer ist, oder am Strommarkt selbst Gewinne erwirtschaften. In Verbindung mit einer Photovoltaik-Anlage können sie Solarstrom auch dann bereitstellen, wenn die Sonne nicht scheint. Mit dem bidirektionalen Laden sind daher große Hoffnungen verbunden: "Die Stromnetze sollen entlastet und große Mengen Erneuerbare Energie könnten zwischengespeichert werden", so Ulf C. Reichardt, Vorsitzender der Geschäftsführung von NRW.Energy4Climate.
Realistische Potenziale erkennen und keine verlieren
So weit die Idee. Bis zur Realisierung ist es allerdings noch ein weiter Weg. Wie die Studie von NRW.Energy4Climate und e-mobil BW verdeutlicht, ist es dabei wichtig, realistische Potenziale zu erkennen. Laut den Berechnungen der Studie sollen im Jahr 2035 rund 33 Millionen batterieelektrische Fahrzeuge in Deutschland zugelassen sein. Unter Berücksichtigung der von den Fahrzeugherstellern kommunizierten Planungen seien bis 2035 circa 65 % dieser Fahrzeuge technisch in der Lage, bidirektional zu laden. Jedoch würden nicht alle davon die benötigte Ladeinfrastruktur vorfinden, so die Studie. Somit ergebe sich ein Potenzial von circa 7,6 Millionen Fahrzeugen, die tatsächlich bidirektional Laden können. Mit dieser Menge an Fahrzeugen stünden bis zu 380 GWh als mobiler Speicher zur Verfügung, was dreimal so viel sei wie der deutschlandweite Bedarf an stationären Batteriespeichern.
Die Studie geht noch einen Schritt weiter: Zum gegenwärtigen Zeitpunkt hätten mit dem Bestand an reinen Elektrofahrzeugen im Jahr 2023 in Deutschland bereits 10 GW an Speicherleistung zur Verfügung stehen können. Das entspreche in etwa der zehnfachen Leistung der deutschen Pumpspeicherkraftwerke. Dazu seien aber weder derzeitige Batteriefahrzeuge noch die aktuell installierten Wallboxen in der Lage. Eine Nachrüstung der Bestandsfahrzeuge auf bidirektionales Laden sei technisch kaum umsetzbar, sodass ausschließlich zukünftige Neufahrzeuge in Frage kommen. Die Befähigung der Fahrzeuge für bidirektionales Laden werde zurzeit aber erst bei wenigen Modellen einzelner Autohersteller berücksichtigt, wie die Studie aufzeigt.
Standards und Schnittstellen abstimmen
Größter Handlungsbedarf besteht bei der Klärung der regulatorischen Rahmenbedingungen, um die Technologie flächendeckend und wirtschaftlich einführen zu können. Auch aus technischer Sicht fehlt die Einigung auf Standards und Schnittstellen, um bidirektionales Laden herstellerübergreifend umzusetzen und Produkte auf den Markt zu bringen. Um diese Problematik zu adressieren, hat sich Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck kürzlich in Berlin zusammen mit Entscheidungsträgern aus Wirtschaft und Politik aus mehreren europäischen Ländern getroffen, um die Chancen und Perspektiven des bidirektionalen Ladens zu diskutieren. Das Ergebnis: Es sollen technische, rechtliche und organisatorische Hemmnisse abgebaut werden, die einer Markteinführung aktuell noch im Wege stehen. In rund einem Jahr soll ein nächstes Treffen auf gleicher Ebene stattfinden.
Im Rahmen des Gipfels für bidirektionales Laden wurde vereinbart, einen gemeinsamen rechtlichen und regulatorischen Rahmen so zu entwickeln, dass Steuern, Abgaben und Umlagen kein Hemmnis mehr für die Entwicklung des Geschäftsmodells darstellen. Darüber hinaus werde die Industrie die Entwicklung europäischer Normen und Standards für bidirektionale Laden vorantreiben. Nötig seien auch weitere Fortschritte bezüglich Harmonisierung und Sicherheit unter anderem beim Daten- und Netzzugang oder mit Blick auf Datenschutzbelange. Bislang gebe es zum Beispiel unterschiedliche Netzanschlussvoraussetzungen, insbesondere für die Rückspeisung von Strom ins Netz, die auf europäischer Ebene harmonisiert werden sollen. Wichtige Themen laut BMWK seien auch die Durchgängigkeit des Kommunikationssignals, die Priorisierung von Steuersignalen, europaweite Anschluss- und Eingriffsregeln zum Beispiel für Regelenergiedienstleistungen auch durch Flottenkraftwerke sowie deren Messung und Abrechnung.
Förderprojekt BDL Next
Konkret fördert das BMWK zum Beispiel das Forschungskonsortium "BDL Next", direkter Nachfolger des Projekts Bidirektionales Lademanagement (BDL). Das Konsortium hat im November 2023 seine Arbeit aufgenommen. Im Zentrum des Projekts steht ein mehrstufiger Feldversuch zur Erprobung der Massentauglichkeit und Massenintegration des bidirektionalen Ladens von Elektrofahrzeugen. Nach drei Jahren Projektlaufzeit sollen bidirektionale Serienfahrzeuge mithilfe standardisierter Technologien vollständig in energiewirtschaftliche Marktprozesse, den Netzbetrieb und das Energieökosystem der Kunden integrierbar sein. Die Leitung des Proejekts übernimmt die FfE aus München.
Zur Erprobung und Demonstration der neuentwickelten Lösungen wird ein dreistufiger Pilotbetrieb angestrebt. Im ersten Schritt sollen virtuell die Vermarktungs- und Betriebsstrategien weiterentwickelt und getestet werden. Anschließend kämen einige Pilotfahrzeuge des Vorgängerprojekts zum Einsatz, um die Prozesse zu implementieren und zu prüfen. Abschließend soll ein Wechsel auf bidirektionale Serienfahrzeuge stattfinden, um die Massentauglichkeit der Technologie zu demonstrieren.
Potenziale gesamtwirtschaftlich ausschöpfen
Noch ist also Einiges zu tun. Vor einem flächendeckenden Rollout der Technologie müssen vor allem die technischen und regulatorischen Rahmenbedingungen seitens der Industrie und Politik geklärt werden. Dazu kommt laut der Studie von NRW.Energy4Climate und e-mobil BW, dass die Maßnahmen der einzelnen Akteure zeitlich aufeinander abgestimmt werden sollten. "Damit sich tragfähige Geschäftsmodelle entwickeln können, ist intensive Kommunikation und Information zu den Vorteilen des bidirektionalen Ladens für die Nutzer Voraussetzung", heißt es.