PV-Überschussladen - Elektroautos effizient und nachhaltig mit Solarenergie tanken

Für das neue E-Auto können als Stromquelle sowohl das öffentliche Stromnetz als auch die eigene Solaranlage genutzt werden. Da liegt insbesondere bei Besitzern einer PV-Anlage der Gedanke nah, das eigene Elektroauto mit selbst erzeugter Solarenergie zu tanken – dem sogenannten PV-Überschussladen. Auch bei dem Vorhaben, eine neue PV-Anlage anzuschaffen, spielt das Laden eines E-Autos mit überschüssigem Solarstrom eine wichtige Rolle.

Immerhin ist durch die hauseigene Solaranlage gewährleistet, dass die Tankladung auch tatsächlich umweltfreundlich ist und zudem kostengünstig. Darüber hinaus wird der Eigenverbrauch erhöht und damit die Wirtschaftlichkeit der eigenen Photovoltaik-Anlage.

Damit die Kombination aus Solaranlage und Elektrofahrzeug einen maximalen finanziellen Mehrwert schafft, gilt es jedoch einige Aspekte zu beachten. Denn jede individuelle Situation bedarf der richtigen Ladestrategie, sodass der im Überschuss produzierte Solarstrom dann auch rentabel und effektiv zum Eigenverbrauch genutzt werden kann.

So funktioniert das Laden von E-Autos mit Solarstrom

Mit dem E-Auto hält ein weiterer wichtiger Verbraucher im Haushalt Einzug, der den Eigenverbrauch an Sonnenenergie erhöhen kann und damit die Wirtschaftlichkeit der eigenen Solaranlage. Denn jede selbst produzierte kWh, die nicht durch andere Verbraucher im Haushalt genutzt wird oder in einem Speicher aufgenommen wird, kann zum PV-Überschussladen des eigenen E-Autos verwendet werden.

Zu den Kernkomponenten des Solartankens als Netzstromergänzung und Überschussladen zählen neben der PV-Anlage selbst, ein Wechselrichter, Stromzähler und mindestens eine Wallbox. Ein zusätzliches Energiemanagementsystem sowie ein Speicher optimieren das PV-Laden, sind aber nicht zwingend notwendig. 

Weiterhin muss jedoch beachtet werden, dass je nach Elektrofahrzeug und dessen dazugehörige Ladeeinheit, der Ladevorgang normalerweise erst ab einer Mindeststromstärke von 6 Ampere startet. Das macht einen PV-Überschuss von mindestens 1,4 kW erforderlich. Da können zwar kleinere Anlagen an ihre Grenzen stoßen, aber intelligente Lösungen ermöglichen auch ein Überschussladen in diesen Fällen.

Ein wesentlicher Faktor ist natürlich die PV-Anlage und deren Produktion. Neben der Größe spielen auch die Ausrichtung und der Neigungswinkel der Solarmodule eine wichtige Rolle. Darüber hinaus kann zusätzlich bei Auswahl einer Wallbox darauf geachtet werden, dass sie über eine automatische Phasenumschaltfunktion verfügt. So lässt sich das PV-Überschussladen maximieren. Denn bei geringen PV-Leistungen unter 4,2 kW schaltet die Wallbox nur eine der drei möglichen Phasen und beginnt schon bei nur 1,4 kW mit dem Laden. Bei hoher Stromproduktion wechselt die Wallbox auf einen Drei-Phasen-Betrieb, sodass die gesamte überschüssige Energie bis 22 KW geladen werden kann.

#1 Ladestrategie - reines PV-Überschussladen ohne Ansteuerung

Bei dieser Ladelösung fließt der Solarstrom über die Wallbox direkt in das Elektroauto, sobald alle weiteren Verbraucher im Haushalt versorgt sind. Dabei werden Echtzeit-Informationen zur aktuellen Energieproduktion der PV-Anlage nicht berücksichtigt. Also wird der Ladevorgang nicht gesteuert und falls nicht ausreichend PV-Strom zur Verfügung stehen sollte, wird mittels Netzstromergänzung das E-Auto trotzdem geladen. Hinsichtlich der Investitionskosten ist dies eine günstigere Variante, da keine weiteren technischen Anforderungen an die Wallbox oder ein zusätzliches Steuerungssystem erfüllt werden müssen.

#2 Ladestrategie – PV-Überschussladen über ein Freigabesignal

Hier fließt der Solarstrom erst dann in das Akku des Elektroautos, wenn die PV-Anlage einen zuvor festgelegten Überschusswert erreicht. Ist dieser Schwellenwert erreicht, dann wird an die Wallbox ein Freigabesignal erteilt und der Ladevorgang startet.

Wenn jedoch die PV-Stromerzeugung unter den fest definierten Wert fällt, wird der Ladevorgang automatisch pausiert bzw. gestoppt. Erst nach erneutem Erreichen des Überschusswerts wird das Laden erneut gestartet. Für diese Ladestrategie sollte bei Auswahl der Wallbox darauf geachtet werden, dass sie über einen Freigabekontakt verfügt.

#3 Ladestrategie – PV-Überschussladen durch dynamische Ansteuerung

Die effektivste Möglichkeit den Eigenverbrauch zu optimieren, wird durch eine dynamische Ansteuerung der Ladestation erreicht. Dabei ist die Wallbox so konzipiert, dass sie kontinuierlich den Ladestrom anpassen kann und genau den Überschuss lädt, der gerade von der Solaranlage zur Verfügung steht.

Damit wird der lukrative PV-Eigenverbrauch natürlich optimiert und der teure Zukauf von Strom aus dem öffentlichen Netz kann weitestgehend reduziert werden. Die Investitionskosten dieser Überschusslade-Variante ist zunächst zwar höher als die zuvor beschriebenen Ladestrategien. Jedoch gleicht sich dies durch eine effizientere Nutzung des eigenen Solarstroms wieder aus.

Intelligenter und kontrollierter Solarstrom-Verbrauch mit Energiemanagementsystemen

Gezielt den erzeugten Solarstrom steuern, sodass er jederzeit genau dort verbraucht wird, wo benötigt – das leistet ein intelligentes Energiemanagementsystem. Damit wird nicht nur der Eigenverbrauch optimiert. Sondern die Stromkosten bei Zukauf aus dem öffentlichen Netz werden darüber hinaus erheblich reduziert, zumal wenn zusätzlich noch ein Speichersystem eingesetzt wird.

Die intelligente Energiemanagement-Software steuert sämtliche Verbräuche in einem Haushalt maßgeschneidert. Sobald die eigene Photovoltaik-Anlage mehr Energie erzeugt, als im Haushalt aktuell verbraucht wird, leitet der smarte Energiemanager den überschüssigen Solarstrom direkt an fest definierte Verbraucher weiter. Das kann die Wallbox für das E-Auto sein, aber auch Wärmepumpen, Waschmaschinen, Wäschetrockner oder Geschirrspüler. Das Ziel eines Energiemanagementsystems (EMS) ist, die selbst erzeugte Energie möglichst effizient zu nutzen oder zu speichern.

Dafür erhält das EMS Daten zur Stromerzeugung der Solaranlage und zum Energieverbrauch einzelner Geräte, die es dann analysiert. Ebenfalls können weitere Daten hinzugefügt werden, wie z. B. Wettervorhersagen, die zeitnahe Erzeugungsmengen prognostizieren können. Das Energiemanagementsystem kennt alle Erzeugungs- und Verbrauchs-Daten, sodass es die Energieflüsse intelligent steuern kann. Dies kann die Software selbstständig erlernen oder aber manuelle Vorgaben werden zusätzlich eingegeben.

Mit der richtigen Strategie das Laden optimieren

Natürlich liefert eine große PV-Anlage mehr Strom als eine kleine. Und selbstverständlich ermöglicht ein Batteriespeicher mehr Flexibilität beim Laden. Zusätzlich sorgt ein entsprechendes Energiemanagementsystem für mehr Effizienz. Jedoch sind bei Planung der eigenen PV-Anlage und ihrer wirtschaftlich optimierten Nutzung noch weitere Aspekte ausschlaggebend.

So muss das E-Auto eines Berufspendlers zu anderen Zeiten geladen werden als ein E-Auto, das als Zweitwagen genutzt wird. Und der Ladevorgang selbst ist auch abhängig von einigen Faktoren wie:

• Kapazität der Traktionsbatterie
• Füllstand der Batterie des E-Autos
• Verbaute Ladetechnik nach E-Auto-Modell
• Temperatur des Akkus sowie Umgebungstemperaturen
• Ladeleistung der Wallbox und des Onboard-Laders im Auto

Daher sollte sowohl bei Kauf eines E-Autos als auch bei der Auswahl einer PV-Anlage und der entsprechenden Komponenten die individuelle Bedarfssituation genau analysiert werden. Schließlich muss die Anlage so konzipiert werden, dass sie Ihnen einen maximalen Nutzen bieten kann. In diesem Fall können Sie sich einfach fachmännischen Rat und sachkundige Unterstützung einholen.

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