Illustration Elektromobilität und smarte Energiemanagementsysteme

Stromspeicher auf Rädern

Stromspeicher auf Rädern

31. August 2019

Text von Phillip Bittner
Illustrationen von Yannic Hefermann

Die erneuerbaren Energien gelten als die nachhaltigste Lösung für die Energiezukunft. Sonne und Wind liefern zeitweise sogar so große Strommengen, dass es zu einer Überproduktion kommt. Wo kann man also die überschüssige Energie speichern? Ein Puzzleteil der Lösung: smarte Energiemanagementsysteme, die auch Elektrofahrzeuge miteinbeziehen. Volkswagen arbeitet an der technologischen Umsetzung.

Die Energiewende läuft auf Hochtouren. Die elektrische Energie stammt vermehrt aus erneuerbaren Energien. In diesem Jahr lösen Wasser, Sonne und Wind die Kohle als wichtigste Energiequellen ab. Und das, obwohl die größte Herausforderung noch gar nicht gelöst ist: die nicht kontinuierliche Verfügbarkeit von Energielieferanten. Wind weht, wenn er weht, und die Sonne scheint, wenn sie scheint. Hinzu kommen noch Extremereignisse wie große Herbststürme, die nur schwer in ihrer Stärke und ihrem Verlauf vorherzusagen sind. Dann wäre es ideal, die überschüssige Energie zu speichern – um sie zu einem späteren Zeitpunkt nach Bedarf abzurufen.

Eine mögliche Antwort auf die Zukunftsfrage Energiespeicherung rollt vermehrt über die Straßen: e-Fahrzeuge mit ihren Akkus. Hinter dieser Idee steht das Konzept „Vehicle-to-Grid“ – kurz V2G. Das Elektrofahrzeug wird an die Ladestation angeschlossen und so intelligent in das Stromnetz eingebunden – Energiemanagementsysteme (EMS) koordinieren automatisch die Aufnahme und Abgabe von Energie.

Illustration Energiemanagementsystem EMS
1. Energiemanagementsystem (EMS):
Das EMS ist das Gehirn des hauseigenen Stromnetzes und koordiniert Elektrofahrzeuge, Wallboxen, Photovoltaikanlagen, Heizungen und Co. intelligent nach Bedarf.
Und das ist letztendlich alles, was der Elektrofahrzeug-Besitzer tun muss: einfach das Ladekabel anschließen.

„Für die Netzbetreiber ist es wichtig, dass sich die sogenannten Netzverknüpfungspunkte, hinter denen die Stromzähler hängen, in ihrem Verhalten beeinflussen lassen“, erklärt Dr. Gunnar Bärwaldt, Volkswagen Experte für die Netzintegration von Fahrzeugen. Dies ist wichtig, wenn der vorab in den Netzen geplante Stromverbrauch oder die Einspeisung von Strom nicht eingehalten werden kann. Oder konkret: wenn die Sonne beispielsweise nicht wie vorhergesagt scheint oder der Wind stärker bläst als gedacht. Damit die Netze stabil bleiben, muss auf diese Schwankungen reagiert werden. Und hier kommen in der Zukunft die EMS ins Spiel.

Ein klassisches Szenario beim Einfamilienhaus: Auf dem Dach ist eine Photovoltaikanlage installiert, die Wärmepumpe sorgt für Behaglichkeit und in der Garage ist das Elektrofahrzeug an einer Wallbox angeschlossen. Das EMS, ein intelligenter Rechner, koordiniert nun alle an das lokale Netz angeschlossenen Geräte. „Steht beispielsweise nicht so viel Strom wie geplant zur Verfügung, lädt das Elektrofahrzeug weniger oder die Wärmepumpe macht eine Pause“, sagt Bärwaldt. Muss dagegen mehr Strom abgenommen werden, kann das Elektrofahrzeug mit mehr Leistung geladen werden. Volkswagen arbeitet außerdem daran, dass die Stromer aus Wolfsburg nicht nur Strom laden, sondern auch Energie abgeben können. So kann beispielsweise die Restenergie des Fahrzeugs ins Haus fließen, um den Strombedarf zeitweise zu decken. Ein Pilotprojekt von Volkswagen mit dem Fraunhofer-Institut wurde bereits erfolgreich abgeschlossen. Anfang der 2020er könnten die ersten Fahrzeuge vom Band laufen, die auch zum Zurück-Einspeisen fähig sind. „Die Möglichkeit des Entladens erweitert den Lösungsansatz, erneuerbare Energien noch besser zu integrieren“, stellt Bärwaldt fest.

Illustration einer Photovoltaikanlage
3. Photovoltaikanlage:
Der eigene Solarstrom kann in der Zukunft direkt ins eigene Elektrofahrzeug fließen – smartes Energiemanagement macht es möglich.
Illustration einer Ladesäule
2. Ladesäule:
Durch die Wallbox, die in der Zukunft laden und entladen kann, wird das Elektrofahrzeug zum temporären Energiespeicher.

Damit die EMS zuverlässig arbeiten, müssen die unterschiedlichen Netzteilnehmer in der Zukunft miteinander kommunizieren können. „Der Volkswagen Konzern setzt dabei auf den einheitlichen Kommunikationsstandard EEBUS, der über den Einsatz von Energiemanagementsystemen eine intelligente Vernetzung von Haushaltsgeräten und Anwendungen zur Energieeffizienz ermöglicht. So soll die Ladetechnik auf möglichst breiter Basis mit der Haustechnik kompatibel gemacht werden“, erläutert Bärwaldt. Die EEBUS-Initiative möchte eine einheitliche Sprache für alle Geräte – über die Grenzen von Ländern und Branchen hinweg. Eine Sprache der Energie, die jedes Gerät und jede Plattform unabhängig von Hersteller und Technologie frei nutzen kann.

Damit die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug und Ladestation automatisiert abläuft, setzt Volkswagen in seinen nächsten Modellgenerationen die ISO-Norm 15118 um. Sie definiert die Fahrzeug-zu-Ladepunkt-Schnittstelle zum Laden von Elektrofahrzeugen. So wird das sogenannte Plug-and-Charge ermöglicht. Perspektivisch wird damit auch das Zurück-Einspeisen beschrieben.

Durch das smarte Energiemanagement kann der Fahrer eines Elektrofahrzeugs sicher sein, dass er sein Ziel erreicht – unabhängig davon, ob die Sonne scheint oder der Herbststurm tobt.
Illustration öffentlicher Stromnetze
4. Öffentliche Netze:
Durch die erneuerbaren Energien sind smarte Stromnetze notwendig, die Kapazitäten individuell nach Bedarf regulieren. Nur so ist ein intelligentes Zusammenspiel aller Netzakteure möglich.

Und das ist es, was der Elektrofahrzeug-Besitzer tun muss: einfach das Ladekabel anschließen. Denn das EMS kümmert sich dann gemeinsam mit dem Fahrzeug um den Rest. Das gilt auch für den Abrechnungsvorgang mit dem Energieversorger, denn dieser wird für den Service, den das Elektrofahrzeug leistet, bezahlen. Experte Bärwaldt vergleicht das EMS daher auch mit einem „Bauchladen voller Angebote“, aus dem dann das sinnvollste für das Fahrzeug ausgewählt wird. „Die Algorithmen im Fahrzeug werden entscheiden, ob beispielsweise der Preis für das Entladen angemessen ist“, sagt Bärwaldt.

Das Elektrofahrzeug könnte zum elementaren Faktor in der Energiewende werden – hat dann der Netzbetreiber im Zweifel Vorrang? Gunnar Bärwaldt beruhigt: „Natürlich gibt es die Herausforderung, kurzfristige Engpasssituationen abzufedern. Da sagt das EMS beispielsweise: ‚Jetzt kannst du die nächsten zehn Minuten nicht mit der geplanten Stärke laden, doch danach steht dir die maximale Leistung wieder zur Verfügung.‘“ Der Fahrer kann also sicher sein, dass die zuvor eingestellte Mindestreichweite erreicht wird. Laden läuft auf diese Weise für den Kunden überwiegend unsichtbar ab. Maximaler Nutzen bei gleichem Komfort und gleichzeitig minimalem Aufwand für den Nutzer – da freut sich der Kunde.

Zukunftstechnologien by Volkswagen

Beim e-Rennwagen ID. R Pikes Peak ist das Gewicht des Akkus von besonderer Bedeutung: Er muss aus Performance-Gründen besonders leicht und damit auch kleiner sein. Die Ingenieure von Volkswagen Motorsport setzten nicht nur auf die fortschrittliche und gewichtsparende Lithium-Ionen-Bauweise, sondern auf eine Technologie, die bei Serienmodellen mit Elektroantrieb eingesetzt wird: Rekuperation. Der e-Rennwagen nutzt die Bremskraft und produziert rund 20 Prozent der benötigten Energie selbst.

Volkswagen AG Disclaimer

2.
Die angegebenen Verbrauchs- und Emissionswerte wurden nach den gesetzlich vorgeschriebenen Messverfahren ermittelt. Seit dem 1. September 2017 werden bestimmte Neuwagen bereits nach dem weltweit harmonisierten Prüfverfahren für Personenwagen und leichte Nutzfahrzeuge (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure, WLTP), einem realistischeren Prüfverfahren zur Messung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen, typgenehmigt. Ab dem 1. September 2018 wird der WLTP schrittweise den neuen europäischen Fahrzyklus (NEFZ) ersetzen. Wegen der realistischeren Prüfbedingungen sind die nach dem WLTP gemessenen Kraftstoffverbrauchs- und CO2-Emissionswerte in vielen Fällen höher als die nach dem NEFZ gemessenen. Dadurch können sich ab 1. September 2018 bei der Fahrzeugbesteuerung entsprechende Änderungen ergeben. Weitere Informationen zu den Unterschieden zwischen WLTP und NEFZ finden Sie unter www.volkswagen.de/wltp.

Aktuell sind noch die NEFZ-Werte verpflichtend zu kommunizieren. Soweit es sich um Neuwagen handelt, die nach WLTP typgenehmigt sind, werden die NEFZ-Werte von den WLTP-Werten abgeleitet. Die zusätzliche Angabe der WLTP-Werte kann bis zu deren verpflichtender Verwendung freiwillig erfolgen. Soweit die NEFZ-Werte als Spannen angegeben werden, beziehen sie sich nicht auf ein einzelnes, individuelles Fahrzeug und sind nicht Bestandteil des Angebotes. Sie dienen allein Vergleichszwecken zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen. Zusatzausstattungen und Zubehör (Anbauteile, Reifenformat usw.) können relevante Fahrzeugparameter, wie z. B. Gewicht, Rollwiderstand und Aerodynamik, verändern und neben Witterungs- und Verkehrsbedingungen sowie dem individuellen Fahrverhalten den Kraftstoffverbrauch, den Stromverbrauch, die CO2-Emissionen und die Fahrleistungswerte eines Fahrzeugs beeinflussen.

Weitere Informationen zum offiziellen Kraftstoffverbrauch und den offiziellen, spezifischen CO2-Emissionen neuer Personenkraftwagen können dem „Leitfaden über den Kraftstoffverbrauch, die CO2-Emissionen und den Stromverbrauch neuer Personenkraftwagen“ entnommen werden, der an allen Verkaufsstellen und bei der DAT Deutsche Automobil Treuhand GmbH, Hellmuth-Hirth-Str. 1, 73760 Ostfildern-Scharnhausen (www.dat.de/co2) unentgeltlich erhältlich ist.

Effizienzklassen bewerten Fahrzeuge anhand der CO2-Emissionen unter Berücksichtigung des Fahrzeugleergewichts. Fahrzeuge, die dem Durchschnitt entsprechen, werden mit D eingestuft. Fahrzeuge, die besser sind als der heutige Durchschnitt werden mit A+++, A++, A+, A, B oder C eingestuft. Fahrzeuge, die schlechter als der Durchschnitt sind, werden mit E, F oder G beschrieben. Die hier gemachten Angaben beziehen sich jeweils auf die EG-Typgenehmigung des gewählten Modells und dessen Serienausstattung gem. Richtlinie 2007/46/EG. Von Ihnen im Zuge der Konfiguration gewählte Sonderausstattung kann dazu führen, dass Ihr konfiguriertes Modell aufgrund der gewählten Ausstattung einem anderen genehmigten Typ entspricht, als dies ohne gewählte Sonderausstattung der Fall wäre. Daraus können sich Abweichungen der Angaben für Ihr konfiguriertes Modell ergeben. Bei den angegebenen CO2-Werten handelt es sich um die Werte, die im Rahmen der Typgenehmigung des Fahrzeugs ermittelt wurden.
  • Die in dieser Darstellung gezeigten Fahrzeuge und Ausstattungen können in einzelnen Details vom aktuellen deutschen Lieferprogramm abweichen. Abgebildet sind teilweise Sonderausstattungen der Fahrzeuge gegen Mehrpreis.

    Bitte beachten Sie auch unseren Konfigurator für eine Übersicht der aktuell verfügbaren Modelle und Ausstattungen.Die Angaben beziehen sich nicht auf ein einzelnes Fahrzeug und sind nicht Bestandteil des Angebots, sondern dienen allein Vergleichszwecken zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen.
  • Bitte beachten Sie die allgemeingültigen Corona Regelungen. 
  • Die angegebenen Verbrauchs- und Emissionswerte wurden nach den gesetzlich vorgeschriebenen Messverfahren ermittelt. Seit dem 1. September 2017 werden bestimmte Neuwagen bereits nach dem weltweit harmonisierten Prüfverfahren für Personenwagen und leichte Nutzfahrzeuge (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure, WLTP), einem realistischeren Prüfverfahren zur Messung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen, typgenehmigt. Ab dem 1. September 2018 wird der WLTP schrittweise den neuen europäischen Fahrzyklus (NEFZ) ersetzen. Wegen der realistischeren Prüfbedingungen sind die nach dem WLTP gemessenen Kraftstoffverbrauchs- und CO2-Emissionswerte in vielen Fällen höher als die nach dem NEFZ gemessenen. Dadurch können sich ab 1. September 2018 bei der Fahrzeugbesteuerung entsprechende Änderungen ergeben. Weitere Informationen zu den Unterschieden zwischen WLTP und NEFZ finden Sie unter www.volkswagen.de/wltp.

    Aktuell sind noch die NEFZ-Werte verpflichtend zu kommunizieren. Soweit es sich um Neuwagen handelt, die nach WLTP typgenehmigt sind, werden die NEFZ-Werte von den WLTP-Werten abgeleitet. Die zusätzliche Angabe der WLTP-Werte kann bis zu deren verpflichtender Verwendung freiwillig erfolgen. Soweit die NEFZ-Werte als Spannen angegeben werden, beziehen sie sich nicht auf ein einzelnes, individuelles Fahrzeug und sind nicht Bestandteil des Angebotes. Sie dienen allein Vergleichszwecken zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen. Zusatzausstattungen und Zubehör (Anbauteile, Reifenformat usw.) können relevante Fahrzeugparameter, wie z. B. Gewicht, Rollwiderstand und Aerodynamik, verändern und neben Witterungs- und Verkehrsbedingungen sowie dem individuellen Fahrverhalten den Kraftstoffverbrauch, den Stromverbrauch, die CO2-Emissionen und die Fahrleistungswerte eines Fahrzeugs beeinflussen.

    Weitere Informationen zum offiziellen Kraftstoffverbrauch und den offiziellen, spezifischen CO2-Emissionen neuer Personenkraftwagen können dem „Leitfaden über den Kraftstoffverbrauch, die CO2-Emissionen und den Stromverbrauch neuer Personenkraftwagen“ entnommen werden, der an allen Verkaufsstellen und bei der DAT Deutsche Automobil Treuhand GmbH, Hellmuth-Hirth-Str. 1, 73760 Ostfildern-Scharnhausen (www.dat.de/co2) unentgeltlich erhältlich ist.

    Effizienzklassen bewerten Fahrzeuge anhand der CO2-Emissionen unter Berücksichtigung des Fahrzeugleergewichts. Fahrzeuge, die dem Durchschnitt entsprechen, werden mit D eingestuft. Fahrzeuge, die besser sind als der heutige Durchschnitt werden mit A+++, A++, A+, A, B oder C eingestuft. Fahrzeuge, die schlechter als der Durchschnitt sind, werden mit E, F oder G beschrieben. Die hier gemachten Angaben beziehen sich jeweils auf die EG-Typgenehmigung des gewählten Modells und dessen Serienausstattung gem. Richtlinie 2007/46/EG. Von Ihnen im Zuge der Konfiguration gewählte Sonderausstattung kann dazu führen, dass Ihr konfiguriertes Modell aufgrund der gewählten Ausstattung einem anderen genehmigten Typ entspricht, als dies ohne gewählte Sonderausstattung der Fall wäre. Daraus können sich Abweichungen der Angaben für Ihr konfiguriertes Modell ergeben. Bei den angegebenen CO2-Werten handelt es sich um die Werte, die im Rahmen der Typgenehmigung des Fahrzeugs ermittelt wurden.