E-Auto mit Sonnenenergie laden

Wenn es darum geht, das Elektrofahrzeug zu Hause aufzuladen und dabei auf erneuerbare Energiequellen zu setzen, stehen Eigenheimbesitzer vor einigen Herausforderungen. Die richtige Balance zwischen Effizienz, Kosten und Klimaschutz zu finden, kann eine anspruchsvolle Aufgabe sein. Doch mit der Nutzung von Solarstrom aus der eigenen Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) und dem PV-Überschussladen gelingt genau das.

PV-Überschussladen ist für Hauseigentümer eine clevere Methode, ihr Elektrofahrzeug mit selbst erzeugtem Solarstrom aufzuladen. Wenn die PV-Anlage auf dem Dach mehr Strom erzeugt, als gerade im Haushalt verbraucht wird, dann kann der Überschuss auch zum Aufladen des E-Autos genutzt werden, anstatt einfach ins Netz eingespeist zu werden. Der Solarstrom wird da verbraucht, wo er entsteht.

Die Kombination von E-Auto und PV-Anlage kommt Mensch und Klima zu gute. Hauseigentümer maximieren dadurch die Eigenverbrauchsquote ihrer Solaranlage und reduzieren gleichzeitig ihre Abhängigkeit vom Netzstrom und die Betriebskosten ihres E-Autos. Weil das E-Auto mit Solarstrom vom Dach anstatt mit Kohle- und Atomstrom aus dem öffentlichen Netz aufgeladen wird, verringert sich außerdem der ökologische Fußabdruck.

Die einfachste Variante des PV-Überschussladens ist das manuelle Solarladen, das den Eigenverbrauch von Solarstrom um bis zu 10 Prozent erhöhen kann – erfordert aber auch ständige Überwachung, um eine hundertprozentige Überschussladung zu erzielen. Mit einer manuellen Steuerung an ihrer Wallbox bestimmen Hauseigentümer selbst, wann sie ihr E-Auto solarladen wollen.
Wenn der Wechselrichter der PV-Anlage einen Stromüberschuss anzeigt, können sie per Knopfdruck über eine Smartphone-App oder direkt an der Wallbox den Ladevorgang starten. Fast alle Wallboxen sind für das manuelle PV-Überschussladen geeignet.  

Einen großen Vorteil bietet eine Wallbox mit einer dynamischen Phasenumschaltung, die zwischen dem 1- und 3-phasigem Laden umschalten kann. 3-phasig angeschlossene Wallboxen können das Fahrzeug mit einer Mindest-Ladeleistung von 4,2 kW versorgen, vorausgesetzt, das Fahrzeug unterstützt ebenfalls das 3-phasige Laden. Bei Überschussleistungen unter 4,2 kW wird bei dieser Konstellation Energie aus dem Netz gezogen. 1-phasig angeschlossene Wallboxen bzw. ladende Fahrzeuge können schon ab einer min. Ladeleistung von 1,4 kW laden. Erst bei geringeren Überschussleistungen wird Energie aus dem Netz gezogen.

Diese Methode bietet eine bequeme Möglichkeit, das Elektroauto aufzuladen, ohne ständig die Solaranlage und die Wallbox im Blick behalten zu müssen. Hierbei gibt es einen separaten, externen Zähler am Hausanschluss und eine Wallbox, die den Zähler genau ausliest. Die Wallbox „analysiert“ über den externen Zähler permanent den Energieverbrauch und steuert sich dann selbst. Sobald ein festgelegter kW-Grenzwert überschritten und genügend Solarstrom verfügbar ist, weist die Wallbox den Stromüberschuss dem E-Auto automatisch zu und startet die Ladung. Dazu muss lediglich der Lademodus Solarladen am Ladepunkt aktiviert werden. 

Ein weiterer Vorteil: Das PV-Überschussladen mit externem Zähler ist ohne Heim-Energiemanagementsystem (HEMS) möglich und völlig unabhängig vom Hersteller der PV-Anlage. Diese Lösung ist in der Regel auch kostengünstiger als eine Lösung mit HEMS, es sei denn, das HEMS ist schon vorhanden.

Ein Heim-Energiemanagementsystem (HEMS) und eine intelligente Wallbox können die Effizienz des PV-Überschussladens weiter steigern und den Eigenverbrauch um bis zu 30 Prozent erhöhen. Das HEMS analysiert kontinuierlich den Energieverbrauch im Haushalt und den erzeugten Solarstrom. Die Steuerung der Wallbox erfolgt automatisch über eine Schnittstelle, die mit dem übergeordneten HEMS verbunden ist.
Unter Berücksichtigung des verfügbaren Stromüberschusses wird die Ladeleistung des E-Autos permanent angepasst. Der Hauseigentümer kann dafür auch eigene Regeln über das HEMS erstellen und beispielsweise bestimmen, ob zuerst ein Stromspeicher oder das E-Auto aufgeladen werden soll. Bei Bedarf, z. B. bei schlechtem Wetter oder wenn es schnell gehen soll, kann Netzstrom auch zugekauft werden, um die gewünschte Ladeleistung zu erreichen.

Wer absolut unabhängig von Tageszeit, Wetterlage und anderen Stromverbrauchern im Haushalt das E-Auto laden will, der braucht neben einem HEMS einen Energiespeicher. Damit können Hauseigentümer überschüssigen Solarstrom zwischenspeichern und später – zum Beispiel abends oder bei wenig Sonne – zum Laden ihres E-Autos verwenden.

Der Nachteil: Die Kapazität des Stromspeichers im Haus muss relativ groß sein, damit die Batterie des E-Autos zumindest von 30 auf 80 Prozent aufgeladen werden kann. Das kostet dementsprechend viel. Rund 1000 Euro pro kWh sind nötig. Hinzu kommt, dass das Laden und Entladen eines Stromspeichers nicht verlustfrei ist. Am effizientesten ist es daher, dass E-Auto ohne den zwischengespeicherten Strom zu laden.