Überschussladen mit einer Wallbox und PV-Anlage

Die Beliebtheit von Photovoltaik-Anlagen für das Eigenheim und Elektroautos nimmt stetig zu. Immer mehr Bürgerinnen und Bürger möchten sich von steigenden Energiekosten unabhängig machen und gleichzeitig einen Beitrag zum Umweltschutz leisten. Die Kombination einer PV-Anlage mit dem E-Auto für das PV-Laden ist daher mehr als naheliegend.

Doch nicht jeder ist sich darüber im Klaren, wie das Laden mit einer eigenen Photovoltaik-Anlage funktioniert, was es mit dem Überschussladen auf sich hat und welche Schritte dafür erforderlich sind. Wir beantworten die wichtigsten Fragen rund um dieses Thema.

Inhaltsverzeichnis

Was bedeutet Laden per Photovoltaik?

Laden per Photovoltaik (PV) bedeutet, dass Elektrofahrzeuge mit Strom aus der eigenen PV-Anlage auf dem Dach geladen werden. Auf diese Weise wird ein Großteil des benötigten Stroms für das Aufladen des E-Autos direkt aus der eigenen PV-Anlage gewonnen. Dies reduziert den Strombezug vom lokalen Netzbetreiber deutlich.

Positiv hervorzuheben ist dabei, dass der selbst erzeugte Strom vom Dach deutlich günstiger ist als der Strom aus dem öffentlichen Netz. Die Ersparnis liegt bei grob 20 Cent pro Kilowattstunde.

Zudem ist der Sonnenstrom vom Dach zu 100 Prozent regenerativ und umweltfreundlich, da er keine CO2-Emissionen verursacht. Im Gegensatz dazu stammt der Strom aus dem Netz, insbesondere in Deutschland oft aus einem Strommix mit erheblichen fossilen Anteilen.

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Was wird aus technischer Sicht für das PV-Laden benötigt?

Für das PV-Laden werden mehrere Komponenten benötigt. Zum einen ist eine PV-Anlage erforderlich, die aus PV-Modulen auf dem Dach und einem passenden Wechselrichter besteht. Der Wechselrichter wandelt den vom Dach kommenden Gleichstrom in Wechselstrom um, der von den Verbrauchern im Haushalt verwendet werden kann.

Zum anderen benötigt man eine Wallbox, um diesen Strom dann in die Antriebsbatterie des Elektroautos zu laden. Für einen Strompuffer, zum Beispiel für die Nacht oder bei schlechtem Wetter, ist ein Stromspeicher sinnvoll. Allerdings raten wir nicht nur aus Effizienzgründen davon ab, das Elektroauto mit dem gespeicherten Strom aus dem Heimspeicher zu laden. Der Stromspeicher im Keller fasst in der Regel etwa 10 kWh, während Elektroautos zwischen 40 und mittlerweile über 80 kWh Kapazität haben.

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Was ist der Unterschied zwischen PV-Überschussladen und PV-prognostiziertem Laden?

Die beiden Begriffe PV-Überschussladen und PV-prognostiziertes Laden werden oft synonym miteinander verwendet. Dabei beschreibt jeder Begriff einen eigenen Vorgang.

PV-Überschussladen

wird durch eine "intelligente" Wallbox ermöglicht. Von einer "intelligenten" Wallbox spricht man, wenn sie über eine Datenschnittstelle verfügt, die die aktuelle Stromproduktion vom Dach und den parallel entstehenden Strombedarf im Haushalt misst. Sie verwendet ausschließlich das resultierende Delta(der sogenannte Überschuss an Strom), um das E-Auto zu laden. Das gesamte System wird dadurch besonders kosteneffizient.

Das PV-Überschussladen führt zu folgenden Vorgängen:

Der Strom der für das Laden des E-Autos benötigt wird, stammt vollständig aus der eigenen PV-Anlage und nicht mehr aus dem öffentlichen Stromnetz.
Weniger Überschuss kann dazu führen, dass das Laden des E-Autos etwas länger dauert.
Die Einspeisung überschüssigen Stroms ins Netz verringert sich. Die dadurch entfallende Einspeisevergütung wird aber aber durch den eingesparten Fahrstrom kompensiert.

Das PV-prognostizierte Laden

verfolgt einen anderen Ansatz: Es geht dabei um das Laden des Heimspeichers, nicht der Antriebsbatterie im Elektroauto. Ziel ist es, den Stromspeicher so schonend wie möglich zu be- und entladen. Wenn an einem sonnigen Tag der Stromspeicher theoretisch bereits am späten Vormittag vollgeladen sein könnte, jedoch im vollen Zustand erst am Abend nach Sonnenuntergang wieder entladen würde, wäre der Heimspeicher fast den ganzen Tag über mit ungenutzter voller Ladung ungenutzt.

Ein solcher Zustand kann auf Dauer die Leistung der Batteriezellen beeinträchtigen. Daher nutzen moderne Wechselrichter zusätzliche Informationen, wie zum Beispiel Wetterprognosedaten, um an solchen Tagen mit dem Aufladen des Heimspeichers erst am Nachmittag zu beginnen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Speicher erst kurz vor Sonnenuntergang voll geladen ist. Auf diese Weise wird die Batterie geschont, und gleichzeitig wird das Maximum aus dem Stromspeicher gewonnen.

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Welche Varianten gibt es beim Überschussladen mit der Wallbox?

PV-Überschussladen mit Strom der ausschließlich aus der PV-Anlage kommt

Dies wird mit einer "intelligenten" Wallbox ermöglicht. Die Wallbox stellt dazu die aktuelle Stromproduktion und den prognostizierten Strombedarf gegenüber und errechnet den Überschuss. Der Stromüberschuss wird zum Laden des E-Autos genutzt.

PV-Überschussladen mit zusätzlichem Netzstrom

Bei dieser Variante zieht sich eine entsprechend konfigurierte Wallbox den fehlenden Strom aus dem öffentlichen Stromnetz.

Zur Verdeutlichung dient folgendes Beispiel. E-Autos laden meistens über ein einphasiges (mind. 1,4 kWh) oder ein dreiphasiges Kabel (mind. 4,1 kWh). Wenn der Überschuss bei einem einphasigen Ladekabel nun aber nur 1,1 kWh beträgt, kann der Ladevorgang nicht gestartet werden, da mind. 1,4 kWh benötigt werden. Daher muss die Wallbox so eingestellt sein, dass sie sich den restlichen Strom (0,3 kWh) aus dem Netz holen kann. So kann man weiterhin vom Überschuss profitieren.

Ad-hoc-Laden

Eine weitere Variante ist das Ad-hoc-laden und bedeutet, das Elektrofahrzeug so schnell wie möglich aufzuladen. Ganz unabhängig vom verfügbaren Überschussstrom aus der eigenen PV-Anlage. Um diese Methode zu nutzen, benötigt man eine PV-Anlage sowie eine kompatible Wallbox, die die beschriebenen intelligenten Ladeschemata in Zusammenarbeit mit dem Wechselrichter umsetzen kann.

Gängige Wallboxen können bis zu 11 kWh laden, die PV-Anlage sollte idealerweise ähnlich groß dimensioniert sein, also mindestens 10 kWp umfassen. Eine entsprechende Dachgröße und idealerweise eine südliche Ausrichtung des Daches sind natürlich von Vorteil, um die maximale Leistung der PV-Anlage zu gewährleisten.

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