V2G (Vehicle to Grid)
Die Vehicle-to-Grid (V2G)-Technologie ermöglicht die Nutzung der in den Batterien von Elektrofahrzeugen gespeicherten Energie und deren Rückspeisung ins Stromnetz. Die V2G-Technologie stellt die Batterie eines Elektrofahrzeugs als eine Art Mini-Speicher zur Verfügung. Die Nutzung von V2G kann nicht nur den Besitzern von Elektrofahrzeugen, sondern der gesamten Gesellschaft Vorteile bringen.
Die Vehicle-to-Grid (V2G)-Technologie ermöglicht es batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV), Energie über ein bidirektionales, ferngesteuertes Ladegerät zurück ins Stromnetz zu speisen. V2G unterscheidet sich von den einfacheren Technologien Vehicle-to-Home (V2H) und Vehicle-to-Load (V2L), die es Fahrzeugen lediglich ermöglichen, Haushalte oder angeschlossene elektrische Geräte zu versorgen, jedoch keine Energie zurück ins Netz zu speisen.
Funktionsprinzip von V2G:
Batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) sind mit einer Traktions-Hochvoltbatterie ausgestattet, deren Kapazität üblicherweise dem mehrtägigen Verbrauch eines Einfamilienhauses entspricht (z. B. Škoda Enyaq iV 80: 82 kWh, Volkswagen ID.3 Pro: 58 kWh, Hyundai Kona electric: 64 kWh, Tesla Model 3 Long Range: 82 kWh). Das Hauptproblem besteht darin, dass diese Energie in der Batterie in Form von Gleichspannung, üblicherweise 400 V oder bei neueren Elektroautos 800 V, gespeichert ist. Herkömmliche Haushaltsgeräte funktionieren jedoch mit Wechselspannung von 230 V (120 V).
Die V2G-Technologie nutzt gesteuerte bidirektionale Energiewandler (V2G-Einheit), die es Elektroautos ermöglichen, entweder die Batterie zu laden oder umgekehrt Energie zurück ins Netz zu speisen, wodurch sie beispielsweise zur Stabilisierung des Netzes beitragen können, insbesondere bei hohem Stromverbrauch.
Um die Vorteile und das Nutzungspotenzial der V2G-Technologie besser zu verstehen, beschreiben wir ein typisches Modellbeispiel:
Eine Studie der Europäischen Umweltagentur (EUA) rechnet mit einer deutlichen Entwicklung der Elektromobilität und prognostiziert, dass bis zum Jahr 2050 bis zu 80 % der Personenkraftwagen in der EU ausschließlich elektrisch angetrieben werden. Lassen wir einmal beiseite, ob dies der richtige Weg ist und ob er demokratisch oder durch politischen Druck zustande kommt. Diese Fragen muss sich jeder selbst beantworten. Der Übergang zur Elektromobilität wird vor allem neue technische Möglichkeiten für die Nutzer von Elektroautos und große Herausforderungen für die Energieinfrastruktur mit sich bringen.
Es ist offensichtlich, dass sich der Umgang mit und die Speicherung von elektrischer Energie in Zukunft deutlich verändern wird. Eines der Hauptprobleme bei der Nutzung elektrischer Energie ist ihre aufwendige Speicherung. Für kleine Verbraucher und Autofahrer dient meist eine Batterie als Energiespeicher, die jedoch relativ teuer, schwer und von relativ geringer Energiedichte ist. Wenn jedoch Batterien in Tausenden von Fahrzeugen vorhanden sind, warum sollten sie nicht anders als nur zum Antrieb genutzt werden? Sie könnten als temporäre Energiespeicher dienen – mobile Batteriespeicher, die zur Stabilisierung des Stromnetzes beitragen könnten.
Die Vehicle-to-Grid (V2G)-Technologie bietet eine potenzielle Lösung für diese Idee. V2G ermöglicht es, die in den Batterien von Elektroautos gespeicherte Energie zu nutzen und sie während der Spitzenzeiten ins Stromnetz zurückzuspeisen. Diese Technologie kann helfen, Schwankungen bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien auszugleichen. Letztendlich kann V2G sowohl den Besitzern von Elektroautos als auch der gesamten Gesellschaft Vorteile bringen.
Leider erfordert die Nutzung von V2G die Zusammenarbeit von Regierungen, Energieversorgern und Automobilherstellern, was ihre Entwicklung erheblich erschwert. Für das Funktionieren des V2G-Dienstes müssen drei grundlegende Bedingungen erfüllt sein:
- Das Elektrofahrzeug muss über eine V2G-Funktion verfügen.
- Ein kompatibles bidirektionales Ladegerät
- Der Besitzer muss an einem Programm für virtuelle Kraftwerke teilnehmen.
Praktische Anwendung von V2G:
- Ein durchschnittliches batterieelektrisches Fahrzeug hat eine Batteriekapazität von 60 kWh, was sechsmal mehr ist als eine typische Haussolarbatterie mit einer Kapazität von 10 kWh und etwa dreimal so viel Energie, wie ein durchschnittlicher Haushalt pro Tag verbraucht.
- Das Problem ist, dass die Energie in Form von Gleichspannung in der Traktionsbatterie des Fahrzeugs gespeichert ist.
- Elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen hat eine schwankende Leistung.
- Das Fahrzeug parkt die meiste Zeit.
Verbindet man diese Fakten – die natürlich nicht allgemeingültig sind – als Fallstudie, so erweist sich die V2G-Technologie als eine sehr interessante Alternative.
Die Anbindung von Elektroautos an das Stromnetz mittels der Vehicle-to-Grid (V2G)-Technologie stellt jedoch sowohl technische als auch administrative Herausforderungen dar. Die Übertragung elektrischer Energie in das öffentliche Netz erfordert erstens eine gründliche technische Lösung mit Fokus auf die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Verbindung. Zweitens handelt es sich um eine bidirektionale Anbindung an das öffentliche Stromnetz, die die Einhaltung zahlreicher unterschiedlicher, oft regionaler Vorschriften und Normen erfordert.
Vorteile von V2G:
- Stabilisierung des Stromnetzes – V2G ermöglicht es Elektroautos, Energie zurück ins Netz zu speisen, was hilft, Angebot und Nachfrage nach Energie auszugleichen, insbesondere während der Spitzenzeiten.
- Flexibilität der Energienutzung – V2G ermöglicht die Nutzung der in Elektroautos gespeicherten Energie zur Unterstützung lokaler Stromnetze und reduziert die Notwendigkeit teurer Investitionen in neue Infrastruktur.
- Finanzielle Vorteile für Besitzer von Elektroautos – Besitzer von Elektroautos können finanzielle Anreize für die Einspeisung von Energie ins Netz während hoher Nachfrage erhalten.
- Förderung erneuerbarer Energien – V2G kann bei der Integration unregelmäßiger Energieeinspeisungen aus erneuerbaren Quellen helfen und deren breitere Nutzung fördern.
Unterscheidet sich V2L stark von V2G?
Oft verwechseln Menschen die V2L-Technologie (Vehicle-to-Load) mit dem bidirektionalen Laden V2G (Vehicle-to-Grid). Es handelt sich nicht um dasselbe – diese Technologien werden für zwei völlig unterschiedliche Zwecke eingesetzt. V2L ist viel einfacher und ermöglicht es, jedes gängige Haushaltsgerät über ein Verlängerungskabel vom Elektroauto aus zu betreiben. Im Gegensatz dazu ist V2G viel komplexer und kann Energie über ein externes bidirektionales Ladegerät zurück ins Stromnetz (oder in Hausstromkreise) einspeisen.
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