Frau hält ihr Smartphone in der Hand und überprüft den Stromspeicher ihres Porsche Elektro oder Hybrid Modelles
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Elektroauto als Stromspeicher

von Christian

Das Elektroauto zeichnet sich durch den besonders großen Stromspeicher aus, der sich auch für andere Zwecke als die Bevorratung von Energie zur Fortbewegung eignet. „Vehicle-to-Grid“ bezeichnet eine neue Technologie, bei der das Elektroauto als Stromspeicher für regenerativ erzeugte Energie gilt. Eine intelligente Steuerung des Stromnetzes soll dafür sorgen, dass es einerseits nicht zu Engpässen im Stromnetz kommt, andererseits Ihr Elektroauto stets ausreichend geladen ist.

Wie funktioniert diese Technologie, welche Risiken bestehen?

Die Besonderheit von Elektroautos
Zunächst stellt sich die Frage: Was zeichnet ein Elektroauto überhaupt aus? Der Elektromotor ist dabei das weniger spektakuläre Bauteil – die Technologie ist seit vielen Jahrzehnten ausgereift. Im Unterschied zu einem Verbrennungsmotor bietet der Elektromotor drei ganz erhebliche Vorteile:

  1. Er arbeitet beinahe geräuschfrei
  2. Der Wirkungsgrad liegt bei über 90 %, was bedeutet, dass beinahe die gesamte zugeführte Energie auch in Bewegung umgesetzt wird.
  3. Der Elektromotor liefert bei jeder Drehzahl praktisch dieselbe Leistung, weshalb ein Getriebe bei einem Auto entfallen kann.

Die Nachteile, die Elektroautos aktuell noch bieten, sind eher in der Speicherung des Stroms begründet. Trotz günstiger werdende Akkus müssen die Hersteller immer noch mehr als 100 EUR je Kilowattstunde Speicherkapazität einkalkulieren. Bei einer Kapazität von beispielsweise 50 kWh entspräche dies einem Kostenfaktor von 5000 EUR – bei einer kalkulierte Reichweite von gerade einmal rund 300 km. Im Stromnetz stellt sich die Situation umgekehrt dar: Photovoltaik und Windkraft stellen häufig sehr viel Energie zur Verfügung, für die keine Abnehmer vorhanden sind. Anders als bei konventionellen Kraftwerken lässt sich die erzeugte Energie nicht wirklich steuern; abgesehen von der Möglichkeit, Windkraftwerke auch stilllegen zu können.

Vehicle-to-Grid: Elektroautos als Pufferspeicher fürs öffentliche Stromnetz

Beide Eigenschaften, sollen durch „Vehicle-to-Grid„, was ins Deutsche übersetzt nichts anderes bedeutet als „Autos-ans-Stromnetz„, kombiniert werden. In Zeiten, in denen erneuerbare Energien einen Überschuss an Energie produzieren, wird diese im ohnehin vorhandenen Akku des Elektroautos gespeichert. Um die Dimensionen eines E Autoakkus einmal verständlich zu machen nur folgendes Rechenbeispiel: Wird von einem Energieverbrauch eines Vierpersonenhaushalts von 3000 kWh im Jahr ausgegangen, entspricht dies einem Verbrauch von etwa 8,5 kWh täglich. Ein Elektroauto Akku mit einer Kapazität von 50 kWh könnte demzufolge die Energie für beinahe sechs Tage bereitstellen. Es handelt sich also um eine durchaus ernst zunehmende Speichergröße.

Wie steht es um den Akkuverschleiß

Bei dem Konzept geht es allerdings weniger darum, autark zu sein. Vielmehr sollen Spannungsspitzen aufgefangen werden, die durch die unstete Stromeinspeisung in das öffentliche Energienetz entstehen. Der Akku des eigenen Fahrzeugs wird nicht komplett entladen, was gleich zwei negative Folgen hätte: Ihr Elektroauto wäre nicht mehr jederzeit einsatzfähig und gleichzeitig würde der Stromspeicher Schaden nehmen. Denn bei einem Hochvoltakku, wie er in den meisten Elektroautos verbaut ist, kommen mehr oder weniger konventionelle Lithium-Ionen Zellen zum Einsatz, die keine extremen Ladeständebevorzugen. Eine vollständige Entladung unterhalb von 20 % der Nennkapazität ist genauso nachteilig wie ein ständig volles Laden mit hoher Geschwindigkeit. Durch eine hohe Ladegeschwindigkeit steigt die Temperatur an was letztlich den chemischen Zersetzungsprozess und damit die Alterung innerhalb der Zellen beschleunigt. Bei der „Vehicle-to-Grid„-Technologie kommt es deshalb auf eine intelligente Steuerung an, die den Ladestand innerhalb eines Spektrums von ca. 40-80% der Akkukapazität hält. Wenn diese Ladestände eingehalten werden, dann hält sich der Verschleiß der Autobatterie in sehr engen Grenzen. Gleichzeitig ist eine Verfügbarkeit des Fahrzeugs sichergestellt. Idealerweise wird bei der Steuerung ebenso berücksichtigt, wann das Fahrzeug von Ihnen für welche Strecke benötigt wird.

Strom im eigenen Haushalt nutzen

Alternativ hierzu kann das Elektroauto als Stromspeicher im eigenen Haushalt genutzt werden. Die Besonderheit liegt hierbei darin, dass das Fahrzeug mit der eigenen Photovoltaik-Anlage aufgeladen wird. Eine smarte Haussteuerung ermöglicht es, Strom aus dem öffentlichen Stromnetz zu beziehen, wenn die eingespeiste Energie der Solarzellen nicht mehr ausreicht. Ebenso kann der Akku des Fahrzeugs unter bestimmten Umständen Energie abgeben, die Sie selbst zu Hause nutzen. Elektroautos werden häufig mit einer weitaus höheren Systemspannung betrieben, als Sie dem öffentlichen Stromnetz entspricht: Der Akku des Porsche Taycan besitzt eine Systemspannung von 800 V, während das Stromnetz bekanntermaßen nur 230 V liefert. Eine Umwandlung ist daher notwendig, aber auch mit vergleichsweise geringen Verlusten möglich. Diese Verluste fallen aber vergleichsweise gering aus. Wenn die Energie hingegen ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird, geht ein nicht unbeträchtlicher Anteil des Stroms aufgrund der langen Leitungsnetze verloren. Aus diesem Grund ist es deutlich sinnvoller, die selbst erzeugte Energie auch an Ort und Stelle zu nutzen. Hierbei ergibt sich auch eine interessante Kostenrechnung: Besitzer von Photovoltaik-Anlagen schaffen sich als Pufferspeicher häufig sogenannte „Wallboxen“ an, die als Akku dienen und Energie in den eigenen vier Wänden bevorraten. Mit dem Kauf eines Elektroautos kann darauf verzichtet werden, was die Kosten-Nutzen-Rechnung aus Sicht des E-Fahrzeugs noch ein wenig günstiger ausfallen lässt.

Elektroauto als Stromspeicher: Energie selbst nutzen

Die sinnvollste Lösung besteht aus energetischer Sicht im Eigenverbrauch der selbst erzeugten Energie. Die nicht genutzten Überschüsse können dazu verwendet werden, das eigene Elektroauto bedarfsgerecht aufzuladen – und diesen Strom gegebenenfalls wieder zu entnehmen, wenn beispielsweise nachts keine Solarenergie erzeugt wird. Dadurch verringern sich auch die Bezugskosten vom Strom aus dem öffentlichen Netz, was Sie zudem unabhängig von steigenden Strompreisen macht.

Fazit: Elektroauto als Stütze der Energiewende?

Ein Elektroauto bietet einen besonders großen Stromspeicher, der auch für den privaten Energiebedarf und die Stabilität des Stromnetzes von Bedeutung ist. Zum einen können Sie selbst erzeugte Energie in den E-Auto-Akku einspeisen und bei Bedarf verbrauchen. Zum anderen kann das Elektroauto als Stromspeicher auch das öffentliche Netz entlasten, indem Spannungsspitzen abgefangen werden und eine Unterversorgung durch eine Stromentnahme kompensiert wird. Wenn die Kapazität des Akkus dabei nicht voll ausgeschöpft wird, dann sind solche Ladungen und Entladungen sogar ohne nennenswerten Akkuverschleiß möglich.

https://www.photovoltaik4all.de/solarblog/eigenverbrauch-solarstrom-selbst-nutzen-so-geht-s
https://www.mobilityhouse.com/de_de/vehicle-to-grid
https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/elektromobilitaet/antrieb/elektroantrieb/
https://www.zeit.de/zeit-wissen/2015/05/elektroauto-entwicklung-akku-geraeusche-klima/seite-5
https://www.deutschlandfunk.de/e-mobilitaet-die-autobatterie-als-stromspeicher-fuer-zu.697.de.html?dram:article_id=442732
https://www.handelsblatt.com/unternehmen/energie/vehicle-to-grid-prinzip-wenn-das-e-auto-zur-batterie-auf-vier-raedern-wird/24213466.html

Bildnachweis: Porsche Deutschland GmbH, Porsche Zentrum Bensberg

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