Was ist Smart-Charging für E-Autos und wie nutze ich es?

Einer der größten Vorteile von Elektroautos gegenüber Autos mit fossilen Brennstoffen ist, dass sie einfach zu Hause oder am Arbeitsplatz aufgeladen werden können, anstatt zur Tankstelle zu fahren. Vor allem, wenn das Auto hauptsächlich für den Arbeitsweg, für Besorgungen oder um die Kinder zum Fußballtraining zu fahren verwendet wird, wird das Fahrzeug typischerweise zuhause oder am Arbeitsplatz geladen, und nicht an Schnelladern. Das typische Nutzerverhalten besteht darin, das Auto täglich oder ein paar Mal pro Woche zu Hause an die Steckdose anzuschließen, zum Beispiel abends nach der Rückkehr von der Arbeit. Da das Auto aber für längere Zeit neben dem Ladegerät geparkt wird, kann es besser sein, das Fahrzeug nicht direkt nach dem Einstecken aufzuladen, sondern einen idealen Zeitpunkt abzuwarten.

Und genau darum geht es beim intelligenten Laden. Dieser Beitrag soll einen einfachen Leitfaden für Theorie und Praxis des intelligenten Ladens bieten.

Was ist intelligentes Laden?

Der Begriff “Smart Charging” oder “intelligentes Laden” wird auf unterschiedliche Weise verwendet. Verallgemeinert könnte man sagen, dass das Auto zu anderen Zeitpunkten geladen wird anstatt Aufladen direkt nach dem Einstecken und um ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Diese Ziele können sein:

• Senkung der Ladekosten. Dies kann bedeuten, dass nur nachts mit einem Tag/Nacht-Tarif geladen wird, oder dass zu den günstigsten Zeiten eines dynamischen Tarifs geladen wird.
• Minimierung der CO2-Emissionen. Das Auto lädt sich auf, wenn die CO2-Intensität des Netzstroms gering ist, d.h. wenn Wind- oder Solarparks, die an das Netz angeschlossen sind, unter Spitzenlast laufen.
• Minimierung der Netzbelastung. Laden zu Zeiten, in denen die Netzbelastung geringer ist. (Ein dynamischer Strompreis kann bereits ein Signal für die Nachfrage und die Netzbelastung sein - aber die Betreiber experimentieren auch mit dynamischen Tarifen, die die Netzbelastung direkt widerspiegeln).
• Ermöglichung von Netzflexibilitätsdiensten. Es gibt neue Dienste wie DR (Demand-Side-Response), VPP (virtuelle Kraftwerke) usw., die im Wesentlichen zur Stabilisierung des Netzes beitragen.
• Erhöhung des Eigenverbrauchs von Solarstrom vom eigenen Dach. Ziel ist es hier, den Strom im Haus zu nutzen, was die Energieunabhängigkeit erhöht, aber natürlich auch Vorteile in Bezug auf Kosten, CO2 und Netzbelastung hat.

Aus der Systemperspektive wird intelligente Laden ein integraler Bestandteil des zukünftigen Energiesystems sein, und sie ergänzen die fluktuierende Natur der erneuerbaren Erzeugung sehr gut, wie in der nachstehenden IRENA-Grafik zu sehen ist:

Die Y-Achse zeigt die Produktion von Solar- und Windenergie über einen Tag sowie den Verbrauch einer Flotte von Elektrofahrzeugen mit und ohne intelligentes Laden. Das Ziel ist es, die Verbrauchs- und Produktionskurven so eng wie möglich aneinander auszurichten.

Für den einzelnen Haushalt liegt der Hauptnutzen des intelligenten Ladens natürlich oft vor allem in der Kosteneinsparung. Aber wenn das Konzept funktioniert, stehen die Perspektive des Haushalts und die des Systems nicht im Widerspruch zueinander.

Optionen für das intelligente Laden Ihres Elektroautos

Aber wie laden Sie Ihr Auto in der Praxis intelligent auf? Sie haben eine Reihe von Möglichkeiten.

Ihr EV selbst und seine Begleit-App

Die meisten Elektroautos und ihre Apps bieten einige einfache intelligente Ladefunktionen, wie z. B. die Planung des Ladens in der Nacht. Der große Vorteil des Autos und der Auto-App ist, dass sie viele Informationen über das Auto haben, einschließlich des aktuellen Ladestands (Soc) und des Zielstands. Diese Informationen würden die Planung von Ladevorgängen ermöglichen, doch in der Praxis sind die meisten Auto-Apps in Bezug auf intelligentes Laden eher begrenzt.

Hardware und App für E-Ladegeräte

Die Wallbox Ihres EV-Ladegeräts ist ein offensichtlicher Ausgangspunkt für intelligentes Laden. Oftmals ist das System bereits für den Lastausgleich mit mehreren Ladegeräten in derselben Installation vorbereitet, falls zutreffend. Moderne Ladegeräte wie Easee, Wallbox oder Zaptec werden mit einer zugehörigen App geliefert, mit der das Laden aus der Ferne gesteuert werden kann und die möglicherweise zusätzliche Funktionen bietet. Die Hersteller von Ladegeräten erweitern ihr Angebot auch mit Hardwaremodulen, die das Aufladen mit Solarstrom ermöglichen, indem sie die aktuelle Solarstromerzeugung und den Eigenverbrauch über Hardware-Schnittstellen messen. Diese Hardware ist mit zusätzlichen Kosten verbunden. Auch dynamische Tarife sind unseres Wissens nach nicht in die gängigen Ladegeräte integriert.

Ein wichtiger Fakt ist, dass die Wechselstrom- Wallboxen keine Informationen über den aktuellen Ladestand des Autos haben. Das bedeutet, dass das Ladegerät keine Informationen darüber hat, wie viel es aufladen muss, bis das Auto voll ist. Es erhält lediglich eine Antwort vom Auto, sobald es voll ist, kann aber die Dauer eines Ladevorgangs nicht im Voraus “planen”. Das Ladegerät kann jedoch die Ladeleistung oft gut regulieren und/oder zwischen ein- und dreiphasigem Laden umschalten, um zu steuern, wie schnell es geladen wird. Dies ist bei überschüssigem Solarstrom nützlich, um nur die Menge an Ladeleistung zu beziehen, die dem aktuellen Solarstromüberschuss entspricht. Zudem ist dies auch hilfreich, um die Last auszugleichen oder zu vermeiden, dass die Sicherung durchbrennt, wenn andere große Verbraucher in einem Haus mit begrenzter Sicherungsgröße in Betrieb sind.

Spezielle Apps für intelligentes Laden

Es gibt eine Reihe von Apps (Jedlix, Optiwatt, Gridio, …), die ein intelligentes Laden Ihres E-Fahrzeugs ermöglichen In der Regel bedeutet dies, dass es zum niedrigsten Strompreis geladen wird. Einige Apps (wie z.B. Monta) ermöglichen die Einstellung einer Präferenz zwischen niedrigem Preis und niedriger CO2-Intensität. Diese Apps sind in der Regel über die API der Cloud-Plattform des Fahrzeugherstellers mit Ihrem E-Fahrzeug verbunden. Sie melden sich mit Ihren E-Auto-Kontodaten an und geben dann den Zugriff auf Ihr E-Auto frei.

Die App ermittelt die Markt-Strompreise für den nächsten Tag und berechnet anhand des aktuellen und des gewünschten Ladezustands die zu ladende Energiemenge. Sie plant dann die erforderliche Anzahl von Ladestunden zu den günstigsten Zeiten.

Die Art und Weise, wie die App über die API mit dem Fahrzeug interagiert, erfordert, dass sie ständig den Zustand des Fahrzeugs überprüft. Sobald das Auto eingesteckt ist, beginnt es zu laden. Sobald die App feststellt, dass ein Auto eingesteckt ist und lädt, stoppt/unterbricht sie den Ladevorgang, bis das berechnete Zeitfenster für den geplanten Ladevorgang erreicht ist, und setzt dann den Ladevorgang fort. Hier ist eine gute Benutzerschnittstelle und die Mitteilung des Status durch die App von entscheidender Bedeutung: Wenn das Auto einige Minuten nach dem Einstecken aufhört zu laden und der Benutzer nicht weiß, dass dies auf eine von ihm installierte intelligente Lade-App zurückzuführen ist, könnte er denken, dass mit dem Auto etwas nicht stimmt.

Einige der Apps stellen auch eine Verbindung zu Ihrem Ladegerät her, so dass die Sitzungen über das Ladegerät und nicht nur über das Auto gesteuert werden können (allerdings ohne Zugriff auf den Ladezustand), und einige bieten auch eine Verbindung zu Solarwechselrichtern für eine solare Überschussladung. Insgesamt liegt der Schwerpunkt jedoch auf der Verbindung mit Ihrem Fahrzeug und dem Laden zum niedrigsten Preis aus dem Netz.

Eine wichtiger Punkt, den man als Nutzer beachten sollte, ist, dass das Auto eine Mobilfunkverbindung benötigt, um aufzuwachen und über die App gesteuert werden zu können. Wenn Dein Auto z. B. in einer Tiefgarage geparkt ist, hat es möglicherweise keine Verbindung und kann nicht erreicht werden, um das intelligente Laden über die Lade-App zu steuern. Wifi-Konnektivität reicht nicht aus, wenn Dein Auto in den Ruhezustand geht. Normalerweise kann das Auto nur über ein Mobilfunksignal (GSM) geweckt werden. Beachte jedoch, dass Deine Wallbox, sobald sie den Ladevorgang einleitet, auch das angeschlossene Auto aufweckt. Das bedeutet, dass im Falle einer Tiefgarage das intelligente Laden über das Wallbox-Ladegerät die einzige Möglichkeit ist. Der Nachteil ist in diesem Fall, dass der Ladezustand des Fahrzeugs nicht bekannt ist. (Ideal wäre in diesem Fall ein System, das die Informationen des Ladegeräts und des Fahrzeugs kombiniert, wenn beide angeschlossen sind).

Die App Ihres Energieversorgers mit Smart Charging

Immer mehr Energieversorger bieten intelligentes Laden als Teil ihrer Kunden-Apps an. “Neo”-Energieanbieter wie Tibber waren die Pioniere in diesem Bereich, aber zunehmend kommen auch traditionelle Anbieter mit ähnlichen Angeboten auf den Markt. Die Smart-Charging-Funktionalität oder App ist oft ein Whitelabel-Produkt von einigen der üblichen B2C-Anbieter.

Energieversorger haben den Vorteil, dass sie die Smart-Charging-Funktionalität mit ihren Tarifen koppeln und E-Fahrern, die ihr Fahrzeug anschließen und es vom Energieversorger laden lassen, spezielle Tarife oder Rabatte gewähren können. Der Energie-/Netzbetreiber kann davon profitieren, indem er Kapazitäten auf sogenannten Flexibilitätsmärkten anbietet, seine kurzfristigen Energieeinkäufe optimiert oder einfach die Netzstabilität sicherstellt. Die monetären Erträge aus diesen Aktivitäten werden dann häufig mit dem Nutzer geteilt oder sind bereits in den speziellen Tarifen enthalten, die dem Nutzer angeboten werden.

Systeme und Anwendungen für das Energiemanagement zu Hause

Intelligente Ladevorgänge sind auch Teil von Heim-Energie Management Systemen (HEMS), insbesondere von solchen, die auf elektrifizierte Haushalte mit Solaranlagen, Wärmepumpen, Elektrofahrzeugen usw. abzielen.

Der große Vorteil eines HEMS ist, dass es den gesamten Kontext des Energieverbrauchs und des Solarertrags im Haus kennt, während die bisherigen Lösungen nur eine begrenzte “Sicht” bieten. Wenn man alle Informationen hat, kann man die besten Optimierungsentscheidungen treffen: wann und in welcher Reihenfolge man welche Geräte einschaltet, zum Beispiel. Das intelligente Laden Ihres Elektrofahrzeugs kann also als eine der Funktionen des gesamten Energiemanagements im Haus betrachtet werden.

Viele HEMS haben ihren Ursprung im Anwendungsfall der Solar-Eigenverbrauchsoptimierung (inklusive “PV-Überschussladen”) und sind daher oft sehr auf diesen Bereich ausgerichtet (mit oder ohne lokale Batterie). Erst in jüngster Zeit haben einige der Systeme auch mit der Integration dynamischer Stromtarife begonnen, was eine weitere Senkung der Netzverbrauchskosten ermöglicht.

Ein weiteres Merkmal herkömmlicher HEMS ist, dass sie lokale Hardware erfordern und oft komplex einzurichten und über Dashboards mit vielen Einstellungen zu konfigurieren sind. Lokale Hardware und eine feste Verkabelung haben einige Vorteile und bieten zusätzliche Zuverlässigkeit. Im Falle des intelligenten Ladens von Elektrofahrzeugen können sie jedoch nur über das Ladegerät gesteuert werden, es sei denn, sie fügen auch Cloud-APIs in ihr System ein.

Einige neuere HEMS (wie unser eigenes Zerofy) sind rein cloudbasiert, ohne lokale Hardware. Stellen Sie sich eine intelligente Lade-App auf Steroiden vor, oder ein HEMS der nächsten Generation. Diese Systeme stützen sich ausschließlich auf Cloud-Konten für verschiedene Hardware (Solarwechselrichter, Wärmepumpe, Ladegerät/EV usw.), was ihre Einrichtung einfach und kosteneffizient macht (Sie können zwischen 500 und sogar mehr als 1000 Euro Anschaffungskosten sparen! Es muss keine zusätzliche Hardware installiert werden - alles, was die Nutzer tun müssen, ist, sich über ihre Cloud-Konten mit den verschiedenen Diensten zu verbinden.

Wie Sie Ihr Auto intelligent aufladen können - die richtige Option für Dich

Welche Option für dich die richtige ist, hängt von deiner Einrichtung und deinen Gewohnheiten ab:

• Hast du nur ein Elektroauto und lädst es hauptsächlich über das Stromnetz auf? Oder hast du ein Haus mit Solaranlage, Wärmepumpe und mehr? Im ersten Fall kann eine einfache intelligente Lade-App ausreichen, im zweiten Fall empfehle ich ein HEMS-Produkt.
• Hast du einen dynamischen Tarif, um die Vorteile des intelligenten Ladens voll auszuschöpfen?
• Hast du ein eigenes Ladegerät, an das du dein Auto jeden Tag anschließen kannst? Oder teilst du dir ein Ladegerät mit anderen Mietern in einem Gebäude?
• Parkst du an einem Ort, an dem du Anschlussmöglichkeiten für dein Auto hast, zum Beispiel in einer Tiefgarage? In letzterem Fall müsstest du das Laden über das Ladegerät und nicht über das Fahrzeug steuern können.

Um wirklich von den Vorteilen des intelligenten Ladens zu profitieren, solltest du es dir zur Gewohnheit machen, dein Auto die meiste Zeit über an der Steckdose zu lassen, wenn es geparkt ist.

Damit ist unser Überblick über die Möglichkeiten des intelligenten Ladens abgeschlossen. Wenn Du intelligentes Laden und Energiemanagement gleich in der Praxis ausprobieren möchtest, kannst Du Zerofy hier laden.