E-Autos: Wie die Batterie das Stromnetz entlasten könnte

Immer mehr moderne Gebäude besitzen heute eine Solaranlage auf dem Dach. In der Garage steht zudem ein E-Auto. Neue Technologien könnten die Stromnutzung an dieser Stelle noch deutlich effizienter machen und dabei zusätzlich etwas zum Klimaschutz beitragen.

Eine der bedeutsamsten Ideen stellt dabei das bidirektionale Laden dar, also das Laden in zwei Richtungen. Dabei fließt der Strom nicht nur von der Solaranlage ins Auto, sondern auch wieder zurück ins Haus oder ins gesamte Stromnetz. Ersteres nennt sich "Vehicle to home".

Eine Autobatterie mit einer Kapazität von 40 Kilowattstunden (kWh) könnte einen Familienhaushalt mit einem Verbrauch von circa zehn Kilowattstunden auf diese Weise für vier Tage mit Elektrizität versorgen. Und das auch, wenn die Solaranlage nicht genug Sonne abbekommt.

Dabei steht zunächst die Frage im Raum, ob das Auto dann noch genügend Strom für die Fahrt zur Verfügung hat. Neueste Mobilitätsdaten sagen jedoch, dass normale Alltagsfahrten im Durchschnitt nur wenig Batteriestrom verbrauchen. Das liegt daran, dass 90 Prozent der Fahrten unter 100 Kilometer lang sind und das Auto die meiste Zeit steht.

Viele Autohersteller arbeiten bereits daran, die große Kapazität von E-Auto-Batterien nicht nur zum Autofahren zu nutzen. Anstatt nur den eigenen Haushalt zu versorgen, gibt es auch die Idee, das gesamte Stromnetz auf diese Weise zu entlasten. Das wird als "Vehicle to Grid" bezeichnet, wenn Autos zu Stromlieferanten für unser Energiesystem werden.

Autobatterien sollen hierbei die Energie von Sonne und Wind aufnehmen, wenn zu viel davon da ist. Und umgekehrt wieder abgeben, wenn sie gebraucht wird. Das soll Sicherheit und Flexibilität liefern. Denn aktuell würden in Deutschland bis zu acht Terawattstunden grüner Strom im Jahr abgeregelt, weil er von den Netzen und den bisherigen Speichern nicht aufgenommen werden kann, erklärt Jan Figgener von der Universität Aachen. "So geht eine Menge Erzeugungskapazität verloren."

Nimmt man alle Speicherbatterien in Privathaushalten und Gewerbe in Deutschland zusammen, haben diese gemeinsam eine Kapazität von 12 Gigawattstunden pro Jahr. Im Vergleich haben Pumpspeicherkraftwerke aktuell eine Kapazität von 40 Gigawattstunden. Die Batterien aller 1,5 Millionen E-Autos in Deutschland zusammen haben heute bereits eine Kapazität von etwa 100 Gigawattstunden. Bis zum Jahr 2030 sollen planmäßig noch 15 Millionen E-Autos mehr auf deutschen Straßen fahren. Diese hätten dann eine Speicherkapazität von 1.000 Gigawattstunden.

Das wäre mehr als das Doppelte an Kurzzeitpuffern, die wir für eine stabile Energieversorgung bräuchten, sagen verschiedene Studien. Auch die Technische Universität in Aachen forscht zu Potentialen für "Vehicle to Grid".

Ingenieur Figgener forscht in Aachen zu Batteriepotentialen und erklärt: "Die Autobatterie eignet sich sehr gut als Speichermedium fürs Energiesystem. Dabei kommt zugute, dass Fahrzeuge sowohl wenig Energie für die Mobilität benötigen als auch lange Standzeiten haben." In diesen Standzeiten könnten Fahrzeuge ins Energiesystem eingebunden werden, schlägt Figgener vor.

In Zukunft werden viele neue Batterien, Verbraucher, aber auch Erzeuger von erneuerbaren Energien ans Netz gehen. Immer wichtiger werden daher intelligente Steuermechanismen, welche bereits unter anderem von einem IT-Unternehmen aus Mainz entwickelt werden. Vor allem im Hinblick auf die Frage: Wie kann man damit grünen Strom heute schon bestmöglich nutzbar machen?

Ein Ansatz dafür ist, den Ladevorgang des E-Autos mithilfe von Künstlicher Intelligenz zu optimieren. Eine Schnittstelle bringt dabei die Anforderungen des Autos und die Verfügbarkeit von grünem Strom zusammen - sei es die Leistung der direkt angeschlossenen Solaranlagen auf dem Dach oder die Verfügbarkeit von grünem Strom aus dem normalen Stromnetz. Ein intelligentes Programm kann dann individuelle Ladepläne erstellen.

In den Niederlanden will man mit "Vehicle to Grid" das modernste Energiesystem der Welt aufbauen. In 49 Kommunen laufen Praxiserprobungen, wobei die Stadt Utrecht führend ist.

Dort gibt es mittlerweile gut 2.000 Ladesäulen, die alle bidirektional funktionieren. Und passend dazu viele Autos, die eine dafür notwendige Schnittstelle eingebaut haben. Der verantwortliche Ingenieur Robin Berg erklärt, man könne bereits mit zehn Prozent der ansässigen Autos die erneuerbaren Energien in der gesamten Stadt für 24 Stunden nutzbar machen.

Die Entwicklung der Technologie schreitet in Deutschland jedoch langsamner voran. Hier fehlen noch wichtige Regularien. Doch immer mehr Hersteller von Ladesäulen und E-Autos bauen die Technik bereits für bidirektionales Laden in ihre Produkte mit ein.