Welche Erfahrungen haben wir mit bidirektionalem Laden im Labor gemacht?
Die Idee des bidirektionalen Ladens ist einfach: Batterien von Elektrofahrzeugen werden bei Bedarf entladen. Durch intelligentes Energiemanagement wird sichergestellt, dass die Fahrzeuge ausreichend geladen sind, wenn man sie braucht. So kann die Speicherkapazität der Elektrofahrzeuge genutzt werden, um erneuerbare Energie zwischenzuspeichern oder Netze zu entlasten.
Was einfach klingt, erfordert ein reibungsloses Zusammenspiel von Fahrzeugen, Ladestationen und Energiemanagementsystemen. Und genau hier hapert es noch.
Zunächst gibt es zwei Möglichkeiten, Fahrzeuge zu laden oder zu entladen: Über AC-Ladestationen oder über DC-Ladestationen. AC ist die Wechselspannung im Stromnetz, DC die Gleichspannung in der Batterie. Dementsprechend muss irgendwo eine Umwandlung von Gleichspannung in Wechselstrom oder umgekehrt geschehen. Bei AC-Ladestationen passiert die Umwandlung im Fahrzeug, bei DC-Ladestationen in der Ladestation. Dementsprechend sind DC-Ladestationen grundsätzlich immer teurer als AC-Ladestationen, da sie die Umrichtertechnik beinhalten.
Beim Zurückspeisen ist es wichtig, die Anforderungen und Normen des Netzes einzuhalten. Das ist einfacher in der Ladestation umzusetzen, da das Fahrzeug sich ja an unterschiedlichen Orten und Stromnetzen befinden kann. Deshalb funktioniert heute meistens die Rückspeisung über DC-Ladestationen, was bedeutet, dass man für bidirektionales Laden eine teurere Ladestation benötigt. Generell sind jedoch zurzeit bidirektionale Ladestationen schwer zu bekommen. Das FZI besitzt einen Prototyp von Ambibox, viele Serienmodelle kommen oft erst in den nächsten Monaten oder Jahren.
Die zweite Schwierigkeit nach der aufwendigeren Ladetechnik sind die Protokolle, über die Fahrzeuge und Ladestationen kommunizieren. Beispielsweise gibt das Fahrzeug den aktuellen Ladezustand an die Ladestation weiter, sodass diese weiß, ob das Fahrzeug überhaupt weiter entladen werden kann. Das Protokoll, das eigentlich der Standard werden soll, heißt ISO 15118-20. Bisher sind jedoch keine Serienfahrzeuge auf dem Markt, die dieses Protokoll unterstützen. Viele Hersteller haben eine Unterstützung ab 2025 angekündigt, bis dahin muss man aber mit dem Vorgänger-Protokoll ISO 15118-2 auskommen, welches jedoch Spielräume in der Implementierung bietet. Das bedeutet, dass eine Interoperabilität von Fahrzeug und Hersteller nicht immer gegeben ist. Beispielsweise gibt es bidirektionale Ladestationen von E3DC, die nur mit VW-Fahrzeugen kompatibel sind.
Bidirektionale Ladestation im Testlabor des FZI
Im FZI Labor wird die bidirektionale Ladestation AmbiCharge mit verschiedenen Fahrzeugtypen auf Kompatibilität geprüft und die Einbindung ins „Smart Charging“ getestet
EV6 Ladetest der AmbiCharge-Ladestation
Mit einem KIA EV6 unseres Partners Stadtmobil wird die AmbiCharge-Ladestation vonAmbibox getestet
Der Prototyp der AmbiCharge Ladestation
Bidirektionale Ladestationen sind immer noch in der Erprobungsphase. Im Projekt WeForming bekamen wir von Ambibox einen Prototyp zur Verfügung gestellt
Das Kernstück der AmbiCharge-Ladestation
Der Prototyp der AmbiCharge-Ladestation von enthält die Steuerelektronik und den Wechselrichter
Wie geht es weiter?
Im Smart East Quartier möchten wir herstellerunabhängiges bidirektionales Laden darstellen und eine Blaupause für andere Quartiere sein. Wir werden daher weiter den Prototyp der AmbiCharge-Ladestation von Ambibox mit unterschiedlichen Fahrzeugen testen, um zu prüfen, ob und wie gut das bidirektionale Laden funktioniert.
Die nächste Stufe ist dann die Installation von Serienmodellen bidirektionaler Ladestationen und der operative Betrieb im Quartier. Sobald Serienmodelle verfügbar sind, werden wir diese an der Technologiefabrik und auf dem Hoepfner-Areal aufstellen. Unser Ziel ist es zu zeigen, wie man in der Praxis die Batteriespeicher von Elektrofahrzeugen im Quartier und für das Stromnetz mit verschiedenen Szenarien nutzen kann. Die Ladestationen werden dazu vom Quartiersenergieversorger Badische Energie in das bestehende Energiemanagement „Smart Charging“ von InnoCharge integriert. Ziel ist es, Leistungsspitzen zu vermeiden, die Nutzung von PV-Strom im Quartier zu maximieren und die Strombezugskosten mit einem dynamischen Stromtarif zu minimieren. Das Quartier soll auch netzstabilisierend wirken, da es auf Drosselungssignale des Verteilnetzbetreibers reagieren kann (§ 14a EnWG).
Wir erwarten die Verfügbarkeit erster kommerzieller Ladestationen gegen Mitte 2025.