Was ist PV-Überschussladen?
Wenn es darum geht, das Elektrofahrzeug zu Hause aufzuladen und dabei auf erneuerbare Energiequellen zu setzen, stehen Besitzerinnen und Besitzer eines Eigenheims vor einigen Herausforderungen. Die richtige Balance zwischen Effizienz und Kosten 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. Mehr erfahrt ihr im Video mit unserem eMobility-Experten Eckhard Wiese und Daniel Schmidt von „Neulich an der Ladesäule“:
Wie funktioniert PV-Überschussladen?
PV-Überschussladen ist für Hauseigentümerinnen und 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.
Mit der Kombination von E-Auto und PV-Anlage wird die Eigenverbrauchsquote einer Solaranlage erhöht und gleichzeitig werden die Abhängigkeit vom Netzstrom und die Betriebskosten des E-Autos reduziert.
Manuelles Solarladen per Knopfdruck
Die einfachste Variante des PV-Überschussladens ist das manuelle Solarladen. Dies erfordert aber auch ständige Überwachung, um auch wirklich nur mit dem PV-Überschuss zu laden. Mit einer manuellen Steuerung an der Wallbox bestimmst du selbst, wann du dein E-Auto per Solar lädst. Wenn der Wechselrichter der PV-Anlage einen Stromüberschuss anzeigt, kannst du den Ladevorgang per Knopfdruck über eine Smartphone-App oder direkt an der Wallbox starten. Fast alle Wallboxen sind für das manuelle PV-Überschussladen geeignet.
Dynamisches PV-Überschussladen mit externem Zähler
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.
Voraussetzung: dynamische Phasenumschaltung
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. Je nach Konfiguration wird bei Überschussleistungen unter 4,2 kW auf 1-phasiges Laden umgeschaltet. Denn bei 1-phasigem Laden reicht eine Ladeleistung von mindestens 1,4 kW aus. So kann auch bei geringerem PV-Überschuss Solarstrom geladen werden.
Überschussladen mittels HEMS und intelligenter Wallbox
Ein Heim-Energiemanagementsystem (HEMS) und eine intelligente Wallbox können ebenfalls den Eigenverbrauch erhöhen – und das deutlich komfortabler als mit einer manuellen Lösung. 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. Hauseigentümerinnen und Hauseigentümer können dafür auch eigene Regeln über das HEMS erstellen und beispielsweise bestimmen, ob zuerst ein Heimspeicher 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.
E-Auto über Pufferspeicher solarladen
Wer unabhängig von Tageszeit, Wetterlage und anderen Stromverbrauchern im Haushalt das E-Auto laden will, der braucht neben einem HEMS einen Energiespeicher. Damit kann überschüssiger Solarstrom zwischengespeichert und später – zum Beispiel abends oder bei wenig Sonne – zum Laden ihres E-Autos verwenden werden.
Der Nachteil: Die Kapazität des Stromspeichers im Haus muss relativ groß sein, damit die Batterie des E-Autos zumindest von 30 auf 80 % aufgeladen werden kann. Das kostet dementsprechend viel Geld – rund 1.000 € 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.
Was benötigt man für PV-Überschussladen?
Um PV-Überschussladen in der komfortabelsten Variante erfolgreich umzusetzen, benötigst du folgende Komponenten:
Beispiel PV-Anlage
Wechselrichter, Zähler & Co
Lohnt sich PV-Überschussladen, um ein E-Auto zu laden?
Die Frage nach der Rentabilität hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter Größe der PV-Anlage, Kosten für HEMS und Speicher sowie das Verhältnis von Stromkosten und Eigenverbrauch. Auch mögliche Ladezeiträume spielen eine Rolle. Während Zweitwagen auch tagsüber geladen werden können, sind E-Autos von Berufspendlerinnen und Berufspendlern oft erst abends oder nachts zum Laden zu Hause.
Die Investition lohnt sich vor allem dann, wenn mit dem Eigenverbrauch mehr gespart werden kann als mit der EEG-Einspeisevergütung für überschüssigem Strom vergütet wird. Um das zu bewerten, sollten die aktuellen Strompreise geprüft und die jeweiligen Beträge ausgerechnet werden. Zudem ist es sinnvoll, sich über eventuelle Förderprogramme zu informieren – diese gibt es teilweise auch auf regionaler Ebene.
Wie groß muss eine PV-Anlage sein, um ein E-Auto zu laden?
Die benötigte Größe der PV-Anlage hängt vom Energiebedarf und dem Ladeverhalten des Elektroautos ab. Handelt es sich bei dem E-Auto beispielsweise um einen Zweitwagen, der auch tagsüber geladen werden kann, dann reicht eine kleine PV-Anlage ohne Stromspeicher aus. Wer hingegen beruflich pendeln muss, ist in der Regel mit einer größeren PV-Anlage und unter Umständen einem Stromspeicher besser beraten, damit das E-Auto auch abends und nachts aufgeladen werden kann.
Eine grobe Faustregel besagt, dass eine PV-Anlage eine zusätzliche Leistung von 1,7 kWp bieten muss, damit ein E-Auto 10.000 km im Jahr zurücklegen kann. Sollen 15.000 km pro Jahr gefahren werden, dann sind es schon rund 2,5 kWp. Bei einer PV-Anlage mit einer Spitzenleistung von 10 kWp beträgt der jährliche Stromertrag realistischerweise 8.000 kWh. Verbraucht das E-Auto mit einer jährlichen Kilometerleistung von 10.000 km rund 2.000 kWh, bleibt für einen 4-Personen-Haushalt immer noch mehr als genug Strom übrig. Der durchschnittliche Stromverbrauch beträgt nämlich 4.000 kWh im Jahr.
Worauf muss man achten, wenn man seine PV-Anlage nachrüsten möchte?
Wenn du bereits eine PV-Anlage besitzt und diese um die Möglichkeit des Überschussladens erweitern möchtest, solltest du eine Elektrofachkraft konsultieren. Es muss sichergestellt werden, dass deine bestehende Anlage ausreichend groß ist oder entsprechend erweitert werden kann.
Kann jede Wallbox PV-Überschussladen?
Grundsätzlich gilt: Jede Wallbox kann mit Solarstrom betrieben werden. Wer ganz sicher gehen will, entscheidet sich für eine Wallbox mit Solarladefunktion, die man gezielt auswählen kann. Optimal ist eine geringe Startladeleistung ab 1,4 kW, damit das E-Auto auch schon bei geringen Mengen an Stromüberschuss einphasig geladen wird. Wallboxen, die nur das Laden mit 7,4 kW oder 11 kW ermöglichen, sind dafür eher ungeeignet.
Für das flexible Solarladen ist das Umschalten zwischen 1- und 3-phasigem Laden bei einer Wallbox wichtig. Damit kann das Fahrzeug schon ab einer Überschussleistung von 1,4 kW geladen werden. Das ist besonders bei wechselhaftem Wetter oder in Randzeiten ein Vorteil. Intelligente Wallboxen mit Überschussladefunktion können die Ladeleistung in Echtzeit an den aktuellen PV-Überschuss anpassen und das E-Auto auch mit Strom aus dem Energiespeicher aufladen.
Fazit
Wer ein E-Auto fährt, benötigt zuverlässige und günstige Lademöglichkeiten, am besten direkt zu Hause. Wer eine Photovoltaik-Anlage besitzt, kann mit einer eigenen Solar-Wallbox die Eigenverbrauchsquote der PV-Anlage erhöhen und das E-Auto mit selbst produziertem Strom aufladen. Selbst produzierten, überschüssigen PV-Strom für das Laden des E-Autos zu verwenden, anstatt ihn in das Netz einzuspeisen, macht dich etwas unabhängiger vom Netzbezug und kann sich abhängig von Strompreis, Fahrprofil und Anlagengröße in der Regel auch wirtschaftlich lohnen. Damit sich eine PV-betriebene Wallbox lohnt, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein. Hier sind auch die Komponenten zu beachten, die du in deinem Zuhause bereits installiert hast. Eine sorgfältige Planung und Auswahl der Wallbox mit den richtigen Schnittstellen und dem passenden Lademanagement ist deshalb entscheidend für eine erfolgreiche Verbindung mit der PV-Anlage.
