Fukushima war im März 2011 ein einschneidendes Erlebnis in vielerlei Hinsicht. Zum einen hat es Deutschland den längst fälligen Ausstieg aus der Atomenergie gebracht. Zum anderen hat es weit entfernt in Japan eine Technologie beschleunigt, die es ermöglicht, Elektrofahrzeuge in das Energiekonzept einer Gebäude- oder Netzstruktur einzubinden.
Japan ist in Sachen Elektromobilität bekanntlich weiter als Europa. Im Speziellen scheint der Vorsprung im Bereich Batterietechnologie kaum einzuholen zu sein. Nicht nur, dass die weltweit ersten serienmäßigen Elektrofahrzeuge zum Beispiel mit dem damals sogenannten Mitsubishi I-Mi EV in Japan entwickelt wurden. Man hat auch frühzeitig erkannt, dass die Elektromobilität ein Zusammenspiel aus verschiedenen Faktoren wie Photovoltaik, Ladelösungen und Fahrzeugen ist. Nur so kann sie zum Erfolg führen.
Erste Projekte seit 2012
Ein erstes Smart-Grid-Projekt fand hierzu bereits in 2012 in Nagoya statt. Ein 20-Kilowatt-Solardach, fünf rückspeisefähige Elektrofahrzeuge von Mitsubishi und gebrauchte E-Auto-Akkus mit insgesamt 80 Kilowattstunden Kapazität dienen dem Netz seitdem als Pufferspeicher. Weitere Smart-Grid- oder Smart-City-Projekte folgten.
Zum Beispiel sind seit Sommer 2013 rund 150 Elektrofahrzeuge im südspanischen Malaga in einem regionalen Carsharing-Verbund im Einsatz. Zusätzlich stabilisieren sie an ausgewählten Standorten das lokale Stromnetz, wenn sie nicht unterwegs sind.
Projektpartner wie Mitsubishi, Endesa und Hitachi konnten sich gerade erst über insgesamt vier Millionen gefahrene Kilometer und 300.000 Kilogramm eingespartes Kohlendioxid freuen.
Doch machen wir einen Sprung nach Deutschland und blicken auf den hiesigen Energiemarkt. Der Anteil der regenerativen Energien an der Bruttostromerzeugung in Deutschland ist im Jahr 2014 auf 26,2 Prozent gestiegen.
In der Photovoltaik haben bis 2012 natürlich die hohen Einspeisevergütungen zu einem massiven Zubau auf deutschen Privathaushalten und in kleinen bis mittleren Betrieben geführt. Sie waren und sind die Treiber der deutschen Energiewende.
Eigenverbrauch voranbringen
Seit Einführung des EEG 2012 und zuletzt durch das EEG 2014 betragen die Einnahmen pro Kilowattstunde bei einer installierten Solarleistung von zehn Kilowatt derzeit nur noch 13,15 Cent. Damit liegen die Einnahmen für den Privathaushalt deutlich unter den Ausgaben für den Zukauf von Strom. Somit steigt natürlich der Bedarf an Lösungen, die den Eigenverbrauch über 30 Prozent bringen.
Wer zum Beispiel auf die Kombination von Photovoltaik mit Kraft-Wärme-Kopplung setzt, kann von diesen Einsparpotenzialen umfangreich profitieren, erzeugt doch das Blockheizkraftwerk jede Menge Energie. Die Kopplung von Energie und Wärme wird hier aber nicht behandelt.
Ohne Brennstoffe auskommen
Denn das primäre Ziel muss sein, im Wesentlichen ohne fossile Brennstoffe auszukommen. Aus diesem Grund wird die Speicherung immer bedeutender. Es geht um erneuerbare Energie für den Haushalt, die unter möglichst geringen Wirkungsgradverlusten bei Bedarf sofort ins Hausnetz zurückgeführt werden kann.
Neben den bisherigen Anbietern für stationäre Speicher kann man derzeit einige Ankündigungen und Angebote von Tesla, BMW oder Daimler wahrnehmen. Sie waren auch auf der EES und der Intersolar in München vertreten. Bis Ende des Jahres sind spannende Kooperationen aus der Automobilindustrie zu erwarten, mit weiteren zusätzlichen stationären Speicherangeboten auf dem Markt.
Der smartere Speicher steckt allerdings in einem Elektrofahrzeug, das über eine bidirektionale Schnittstelle verfügt und somit in der Lage ist, den nicht genutzten Fahrstrom bei Bedarf wieder zurückzuspeisen. Bei Mitsubishi Motors in der Deutschlandzentrale sind wir der Überzeugung, dass Kunden den Mehrwert eines solchen Produktes erkennen.
Denn unsere beiden Elektrofahrzeuge Electric Vehicle und der Plug-in-Hybrid Outlander fungieren als mobile Speicher. Die Kunden können die wesentlich stärker belastbare Fahrzeugbatterie auch als Stromspeicher für ihr Haus wählen.
Freilich wird der mobile Speicher nicht die Energiewende alleine lösen. Allerdings werden zunehmend dezentrale Lösungen zur Produktion, Pufferung und zum Verbrauch von Strom benötigt.
Fahren, stehen, laden, entladen
Was ist dezentraler als viele bidirektionale EVs und Plug-in-Fahrzeuge in Garagen, Carports oder vor Unternehmen geparkt? Was schont die kostbaren Ressourcen besser als eine Batterie, die im Energie- und Mobilitätskonzept optimal und mehrfach genutzt werden kann?
Genau hier kommt nämlich der zweite Punkt zum Tragen: das Pozential von mobilen Speichern im Schwarmverbund für mittelständische Unternehmen. Aufgrund der Volatilität von Strom aus erneuerbaren Quellen wie Photovoltaik und Wind wird es schwierig, den Stromertrag genau zu planen.
Stabilität steht an oberster Stelle
Dadurch kann der Netzbetreiber die Grundversorgung in seiner Region kaum gewährleisten, nicht für Unternehmen und auch nicht für private Haushalte. Netzstabilität und Planungssicherheit stehen jedoch an erster Stelle.
Ein erstes Projekt zur Pufferung von Lastspitzen in einem Unternehmen und der gleichzeitigen Netzstabilität für den Netzbetreiber läuft seit 2014 in einem Forschungsprojekt in der bayerischen Bad Neustadt an der Saale, einer Modellstadt für Elektromobilität.
Den Netzausbau verringern
Die ungeregelte, wetterabhängige Einspeisung von Photovoltaik- und Windkraftanlagen in das Energienetz erfordert den Ausbau der Versorgungsnetze, das ist mit immensen Kosten verbunden.
Der Ausbaubedarf wird dabei, besonders in den Niederspannungsnetzen im ländlichen Raum, nicht nur von der zu übertragenden Leistung bestimmt, sondern zunehmend auch durch Probleme in der Spannungshaltung.
Dieser Ausbau wird in beiden Fällen durch den gezielten Einsatz von Speichersystemen stark reduziert. Die Untersuchung der technischen Möglichkeiten, um Elektrofahrzeuge und Plug-in-Hybridfahrzeuge auch in Unternehmen als Speichersysteme einzusetzen, wird somit unabdingbar.
Der weltweite Bestand an Automobilen hat mittlerweile Größenordnungen von über einer Milliarde angenommen. Die tägliche Nutzungsdauer beträgt dabei im Schnitt nur vier Prozent.
Eine Million deutscher E-Fahrzeuge mit einer verfügbaren Batteriekapazität von jeweils entladbaren zehn Kilowattstunden wie beim Mitsubishi EV könnten somit theoretisch eine dauerhafte Regelleistung von 9,6 Gigawattstunden zur Verfügung stellen.
Entscheidend ist hierbei neben der verfügbaren Speicherkapazität (in Kilowattstunden) auch die maximal mögliche Anschlussleistung (in Kilowatt). Bei den Mitsubishi-Modellen liegt sie bei maximal 50 Kilowatt, geladen und eingespeist wird über das japanische Chademo-Protokoll, eine Ladetechnik mit Gleichstrom (DC). Die tatsächlich derzeitig freigegebene Entladeleistung ist über die Hardware der bidirektionalen Ladestation allerdings auf höchstens 9,3 Kilowatt gedrosselt.
Innerhalb der vom Batteriemanagementsystem vorgegebenen Grenzen kann der Fahrzeugakkumulator über netzlastabhängige, gesteuerte Lade- und Entladesignale effektiv in ein zukünftiges, mit dem Netzbetreiber abgestimmtes System (ein sogenanntes Vehicle to Grid: V2G) integriert werden. Diese Nutzung ist derzeit durch die Energie- und Einspeisegesetze noch nicht zulässig und bleibt im Projektstatus.
Die Potenziale für die Energiewirtschaft scheinen gigantisch. Im Kleinen gilt es zunächst, Unternehmer zu gewinnen, um bei der Implementierung von Elektrofahrzeugen in den Fuhrpark das Potenzial zur Kostensenkung darzustellen.
Kosten des Unternehmers senken
Jedes Kilowatt zusätzliche Einspeiseleistung kostet den Unternehmer im Jahr rund 100 Euro. Bei Fuhrparks mit fünf bis zehn Fahrzeugen bedeutet das eine Einspeiseleistung von etwa 100 bis 200 Kilowatt. Sie stehen eine halbe Stunde lang zur Verfügung.
Hier gilt es über die Software des Fuhrparks, die Verfügbarkeit der mobilen Speicher am Firmennetz zu Spitzenlastzeiten zu gewährleisten. Die verfügbare Energie kann genau die Differenz zwischen Spitzenlast und Grundlast decken.
Die Batterie wird geschont
Geladen werden die Fahrzeuge, wenn weniger Strom im Firmennetz gebraucht wird, also wenn Senken für den Strom gesucht werden.
Als Antriebsstrom für die Fahrzeuge steht die Energie dann wieder den Mitarbeitern für Dienstfahrten oder für den Heimweg zur Verfügung. Da sich die durchschnittliche Pendelstrecke eines deutschen Berufstätigen bei insgesamt rund 50 Kilometern bewegt, ist die Mobilität stets gesichert.
Abschließend soll noch darauf hingewiesen werden: Jegliche Vorwürfe, dass bidirektionales Laden die Zyklenfestigkeit der Batterie und damit ihre Lebensdauer verkürze, treffen nicht zu. Das komplexe Batteriemanagementsystem des Mitsubishi EV zum Beispiel gewährleistet, dass die Batterie niemals in den Bereich der temperaturkritischen Tiefenentladung oder Überspannung gerät.
Schlüssel liegt in der Vernetzung
Der aus der Fahrbatterie (beim Mitsubishi EV: zwölf von 16 Kilowattstunden) freigegebene Entladestrom stellt lediglich das Potenzial dar und niemals den vollen Hub, der einer Batterie entnommen werden muss.
Anderweitige Studien haben sogar ergeben, dass es bei einem bidirektionalen Ladeverhalten (V2HG) zu einem „Gesundungsprozess“ der Batterie kommt und sich die Performance der Zellen verbessert.
Zusammenfassend glauben wir, dass in einem grundsätzlichen Verständnis von einer Vernetzung von Energieerzeugung, Stromspeichern, Verkehr und Gebäuden der Schlüssel zum Erfolg liegt. Sei es im Smart Home, wo ein intelligentes Energiesystem die Photovoltaik mit stationären und mobilen Speichern koppelt. Sei es zur Pufferung von Lastspitzen, um die Strombezugskosten eines Unternehmers zu senken. Sei es im Regelenergiemarkt als virtuelles Kraftwerk zur Nutzung von Überstromkapazitäten für den Energieversorger: Elektromobiltät wird zum Erfolg, wenn Elektrofahrzeuge als mobile Speicher eingesetzt werden.
Mitsubishi Motors wird nach der Intersolar in München auch auf der diesjährigen IAA im September sowohl die serienmäßig bidirektional ladefähigen Elektrofahrzeuge als auch die bidirektionale Ladestation von Endesa und ein mögliches Home-Energiemanagementsystem zeigen.
Ab Frühjahr im Handel
Ein Verkauf einer Gesamtlösung inklusive Hardware und Lastmanagement ist bereits für Anfang 2016 vorbereitet. Somit wird ein neues Kapitel der Automobilindustrie in Deutschland aufgeschlagen. Die Fahrzeuge als mobile Speicher stehen in den Autohäusern von Mitsubishi bereit.
Eight
Schlaue Ladestation
Die Solarladestation vom Typ Point One S von der Firma Eight setzt auf ein modernes Design und viel Komfort. Für die Außenwirkung, aber auch für eine komfortable Nutzung der Solarladestation wurde ein auf LEDs basierendes Beleuchtungskonzept entwickelt. Wenn sich ein Fahrzeug nähert, können Farbgebung oder Lichtintensität verändert werden. Darüber hinaus wird so ein sichtbares Zeichen über den Status quo der Solarladestation kommuniziert.
Die zweite Interaktionsebene ist ein Benutzerinterface, das auf einer interaktiven Benutzeroberfläche basiert. Dieses Terminal ermöglicht die Identifizierung des Nutzers und die Auswahl der gewünschten Ladestrategie. Ergänzend hierzu dient der Touchscreen zur Bereitstellung von Informationen.
Für diese Nutzungsmöglichkeiten des Touchscreens und Applikationen des Informationskiosk wurden von Eight intuitive Benutzerinterfaces entwickelt. Das Unternehmen arbeitete hierfür eng mit einer Hochschule zusammen.
Clickcon
Gekrümmte Module mit Schwung
Eine augenfällige Neuheit hat Clickcon auf der Intersolar in München gezeigt: Curved Port. Durch die Kombination von gekrümmten Solarmodulen (curved modules) mit Formen aus der Natur und dem Indachsystem Clickplain entstand ein schwungvoller, ästhetisch ansprechender Carport.
Durch die konvex oder konkav gebogenen Module bieten sich neue Möglichkeiten zur Gebäudeintegration von Photovoltaik. Das Produkt hat die bauaufsichtliche Zulassung des Deutschen Instituts für Bautechnik in Berlin.
Solarworld
Zusätzliche Solarfläche am Haus
Mit dem Sun Carport von Solarworld steht neben dem eigenen Hausdach eine weitere Fläche für die Photovoltaik zur Verfügung. Das Paket beinhaltet eine komplette Photovoltaikanlage inklusive Solarmodulen, Wechselrichter und Unterkonstruktion. So dient der Sun Carport als Witterungsschutz und zugleich als Tankstelle für das Elektro- oder Hybridfahrzeug.
Der Sun Carport wird in verschiedenen Konfigurationen angeboten, zum Beispiel als Längs- oder Querversion oder auch als Doppelcarport. Je nach Version kommen neun, zehn oder 15 Solarmodule von Solarworld zum Einsatz. Allen Modellen gleich ist eine Dachneigung von zehn Grad.
Neben den Standardversionen werden auch Sun Carports mit verstärkten Bauteilen für besonders hohe Schnee- und Windlasten angeboten. Hinsichtlich der Solarmodule kann der Kunde zwischen zwei Varianten wählen: Sun Carport blue (polykristalline Module in Blau) und Sun Carport black (Designlösung mit monokristallinen Modulen in Schwarz).
Die Konstruktionselemente bestehen aus eloxiertem Aluminium und Edelstahl. Ein Trapezblech mit Regenrinne dient zur Wasserabführung. Das Gewicht des Carports beträgt in der Standardversion 535 Kilogramm, in der Schwerlastvariante sind es 562 Kilogramm (Einzelcarport für neun Solarmodule).
E3/DC
Wallbox ergänzt Hauskraftwerk
Mit der Wallbox leistet das Hauskraftwerk S10 von E3/DC aus Osnabrück noch mehr: Das Zusatzmodul gibt den aus Solarenergie gewonnenen, kostenlosen Strom direkt an das Elektrofahrzeug weiter.
Das Ladegerät misst die Ladeleistung und kennt den Hausverbrauch, sodass eine exakte Priorisierung möglich ist. Zudem kommuniziert es mit dem Elektrofahrzeug und reduziert den Ladestrom so, dass die Fahrzeugbatterie fast ausschließlich Eigenstrom aufnimmt.
Die Wallbox ist aktuell zur Ladung der meisten Typ-2-fähigen Elektrofahrzeuge und vieler Plug-in-Hybridfahrzeuge einsetzbar. E3/DC hat etliche Fahrzeuge getestet. Allerdings empfiehlt der Anbieter, das gewünschte Fahrzeug zum Schnelltest und zur Applikation zur Verfügung zu stellen. Dann wird sichergestellt, dass das Auto den Ladestandard erfüllt und richtig interpretiert.
Solarwatt
Neun Varianten für die Kunden
Das Carport System von Solarwatt nutzt den Parkplatz, um Sonnenstrom für das Elektroauto zu erzeugen. Alle Komponenten sind aufeinander abgestimmt. Die hochwertige Konstruktion aus Qualitätsholz wird nach alter Zimmermannskunst solide verzapft, ohne Blechwinkel oder andere optisch störende Verbindungen. Zum Einsatz kommen teiltransparente Glas-Glas-Module, die besonders robust und langlebig sind. Das Carport System wird in neun Varianten angeboten, je nach Anzahl der Stellplätze, gewünschter Tiefe und Breite des Carports.
Optionale Ergänzungen wie Seitenwände oder ein Geräteraum runden die Auswahl ab. Egal, ob ein oder zwei Stellplätze: Das System lässt sich leicht erweitern und den individuellen Bedürfnissen der Nutzer anpassen. Durch einen hochwertigen und wetterfesten Farbauftrag kann der Solarcarport auch farblich individuell gestaltet werden.
Der Autor
Peter Siegert
ist Experte für Elektromobilität bei MMD Automobile GmbH (Importeur von Mitsubishi Motors in Deutschland) in Nierstein. Dort arbeitet er seit März 2012. Vorher war er in verschiedenen Branchen als Vertriebsingenieur tätig. An der Fachhochschule in Bingen hat er Umweltschutz studiert.
Teststation von Mitsubishi, in der Solarmodule und mobile Stromspeicher für Elektroautos kombiniert wurden.
So präsentierte sich Mitsubishi auf der Intersolar im Juni in München.
