Durchbruch beim bidirektionalen Laden

Solarstrom vom Dach direkt ins E-Auto laden – und bei Bedarf in die eigenen vier Wände zurückspeisen: Die Bayernwerk Netz GmbH (Bayernwerk) hat mit weiteren Unternehmen das bidirektionale Laden erfolgreich getestet.

Die Energie-, Verkehrs- und Wärmewende schreitet zügig voran und immer mehr Eigenheimbesitzer sind Erzeuger, Zwischenspeicher und Verbraucher von Energie gleichzeitig, haben PV-Anlage, Elektroauto und vielleicht auch Wärmepumpe angeschlossen. Wie dabei „Strom erzeugen, speichern und verbrauchen“ sinnvoll in Einklang gebracht werden kann, wollte das Bayernwerk mit weiteren Partnern in dem 2019 gegründeten Forschungsprojekt „Bidirektionales Lademanagement“ (BDL) herausfinden. Das haben die Bayernwerk Netz GmbH (Bayernwerk) und das Kommunikationsunternehmen PPC nun erfolgreich erprobt. Und damit die Weichen für eine neue Energiewelt im Eigenheim gestellt.

Kommunikation zwischen Zähler und Endgerät als Schlüsselrolle

Als Netz- und Messstellenbetreiber ist das Bayernwerk ein wichtiges Bindeglied zwischen Endkunden und Markt und hat bereits früh verschiedene Ideen im Projekt eingebracht, um den Verbrauchern zusätzliche Dienste über das intelligente Messsystem zu ermöglichen.
Von zentraler Bedeutung war hierbei eine sinnvolle Verbindung zu ermöglichen zwischen dem intelligenten Stromzähler, dem sogenannten Smart-Meter-Gateway (SMGW) sowie dem Energiemanagementsystem, also einem Heimspeicher oder einem E-Auto in der Liegenschaft. Dazu wurden ausreichend hochfrequente Messwerte benötigt, die automatisiert übertragen wurden. Das heißt, Zähler und Endgerät tauschten in Echtzeit Informationen aus, sei es der Ladezustand des E-Autos oder die Menge an verfügbarem Solarstrom vom Dach.

Das Ziel der Entwickler: Der gesamte Solarstrom sollte vollständig im Gebäude verbraucht, die Fahrzeugbatterie aufgeladen werden und kein Strom zurück ins Netz fließen. Der mobile Speicher sollte also in Zeiten einer Überschussproduktion durch die PV-Anlage geladen und auf Wunsch, wenn die Sonne mal nicht schien, der Strom aus dem E-Auto wieder zurück in den Haushalt gespeist werden. In diesen Zeiten konnte der Energiebedarf in der Liegenschaft wieder mit dem zwischengespeicherten Grünstrom gedeckt werden. In gewisser Weise war es ein Autarkietest. Und es gelang: Die dafür notwendigen Protokolle und Schnittstellen im Smart Meter Gateway hat PPC nun erfolgreich im Zuge des Projektss Bidirektionales Lademanagement (BDL) integriert und mit dem Bayernwerk erfolgreich getestet.

Klarer Vorteil für Netz und Endkunden

„Ein intelligentes Zusammenspiel von E-Fahrzeugen, Ladeinfrastruktur, Energiemanagement und dem intelligenten Messsystem wird für die Endverbraucher daheim eine echte Trendwende einleiten. Mehr erneuerbare Energie kann lokal und effizient genutzt werden, während die Flexibilitätsnutzung für uns Netzbetreiber neue Potenziale zur Versorgungsqualität und Netzstabilität leisten können“, fasst Wolfgang Duschl, BDL-Projektleiter beim Bayernwerk, die Möglichkeiten zusammen. Perspektivisch könnten die Autofahrer damit die Rahmenbedingungen ihres E-Fahrzeugs selbst festlegen und Ladevorgang, Speichervorgang, Einspeisung oder Rückspeisung komplett selbst steuern. Zu welchem Anteil soll der Akku stets geladen sein? Wie viel Energie soll zur Optimierung genutzt werden? Das Flexibilitätspotenzial ist hier enorm.
Im Feldtest des BDL-Projekts wurden von Mitte 2021 bis Ende 2022 Versuche mit 50 rückspeisefähigen BMW i3s durchgeführt. PPC integrierte im Rahmen des Projekts eine sogenannte EEBus-Schnittstelle in das Smart Meter Gateway (SMGW), um eine erfolgreiche Kommunikation mit dem Energiemanagementsystem zu realisieren.

Ein Gemeinschaftsprojekt

Weitere Partner im Projekt waren BMW, in Verantwortlichkeit für Weiterentwicklungen an den Fahrzeugen, sowie Kostal als Bereitsteller und Entwickler für die Wallboxinfrastruktur. Gemeinsam wurde die Kommunikation der Wallbox mit dem SMGW über EEBus in enger Zusammenarbeit mit dem Unternehmen KEO weiterentwickelt und getestet. Der Übertragungsnetzbetreiber Tennet betreute dabei alle Aufgaben der Systemdienstleistungen. Zusätzlich wurde das Projekt durch die Universität Passau, die Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE) und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wissenschaftlich begleitet. Zukünftig sollen diese Entwicklungen und die Ergebnisse des gesamten Forschungsprojektes dazu beitragen, ein nutzerorientiertes Angebot zur Integration bidirektionaler ladender Fahrzeuge in das lokale Energiemanagement zu ermöglichen.