V2G Technologie

Vehicle-to-Grid ist eine Technologie, die die Kraft hat, das gesamte Energiesystem zu verändern.

1. Was ist V2G und V2 X?

V2G steht für „Vehicle-to-Grid“. Es handelt sich dabei um eine Technologie, die es ermöglicht, Energie aus den Batterien von Elektrofahrzeugen zurück ins Energiesystem zu speisen. Mittels der Vehicle-to-Grid Technologie können Elektrofahrzeuge basierend auf unterschiedlichen Faktoren aufgeladen oder entladen werden. So können beispielsweise die gesamte Energieproduktion und der tatsächliche Verbrauch in der Umgebung berücksichtigt werden.

V2X bedeutet Vehicle-to-Everything. Dies beinhaltet viele verschiedene Anwendungsbeispiele wie Vehicle-to-Home (V2H), Vehicle-to-Building (V2B) oder eben Vehicle-to-Grid. Je nachdem, ob Sie Ihrem eigenen Haus Energie aus der Autobatterie zuführen möchten oder eben einem anderen Gebäude, für jeden Nutzungsfall gibt es hier eine eigene Abkürzung.

Zusammengefasst ist die Grundidee von Vehicle-to-Grid die gleiche wie beim normalen smart charging. Smart charging, auch bekannt als V1G, erlaubt es, das Laden von Elektroautos so zu steuern, dass die Ladeleistung bei Bedarf erhöht und verringert werden kann. Vehicle-to-Grid geht dabei noch einen Schritt weiter und ermöglicht es, den geladenen Strom auch vorübergehend von Autobatterien ins Netz zurückzuspeisen, um Schwankungen bei Energieerzeugung und -verbrauch auszugleichen.

 

 

2. Warum ist V2G auch für Sie interessant?

Kurz gesagt, trägt Vehicle-to-Grid zur Eindämmung des Klimawandels bei, indem es unserem Energiesystem ermöglicht, immer größere Mengen erneuerbarer Energien auszugleichen und so einer Verwendung zuzuführen. Um die Klimakrise erfolgreich zu bewältigen, müssen im Energie- und Mobilitätssektor jedoch drei Dinge geschehen: Dekarbonisierung, Steigerung der Energieeffizienz und die Elektrifizierung der Mobilität.

Im Zusammenhang mit der Energieerzeugung bezieht sich die Dekarbonisierung auf den Einsatz erneuerbarer Energiequellen wie Solar- und Windkraft. Mit zunehmender Nutzung erneuerbarer Energien wächst auch die Nachfrage nach Speichermöglichkeiten für die grün erzeugte Energie. Fossile Brennstoffe können als eine Form der Energiespeicherung angesehen werden, da sie gelagert werden und erst beim Verbrennen Energie freisetzen. Bei Wind- und Sonnenenergie funktioniert das Prinzip aber anders. Die Energie sollte entweder gleich dort verwendet werden, wo sie produziert wird oder sie muss gespeichert werden, um später verwendet werden zu können. Daher macht die Zunahme erneuerbarer Energien unser Energiesystem unweigerlich volatiler und erfordert neue Wege, um Energie auszugleichen und zu speichern. Und hier kommen Elektrofahrzeuge (EV - electric vehicle) ins Spiel, da ihre Batterien perfekt geeignet sind Energie zu speichern. 

Gleichzeitig leistet der Verkehrssektor einen großen Beitrag zur CO2-Reduzierung und als bemerkenswerter Beweis dafür, steigt die Zahl der Elektrofahrzeuge stetig an. Elektrofahrzeugbatterien sind bei Weitem die kostengünstigste Form der Energiespeicherung, da sie keine zusätzlichen Investments oder weitere Hardware benötigen.

Im Vergleich zum Einweg-smart charging kann mit V2G die Akkukapazität effizienter genutzt werden. Mit V2X wird das Laden des Elektrofahrzeugs von der Bedarfsantwort auf eine Batterielösung umgestellt. Das ermöglicht eine zehnmal effizientere Nutzung des Akkus im Vergleich zum Einweg-smart charging.

 

Bis 2030 wird es weltweit 140 bis 240 Millionen Elektrofahrzeuge geben. Dies wiederum bedeutet, dass wir mindestens 140 Millionen winzige Energiespeicher auf Rädern mit einer Gesamtspeicherkapazität von 7 TWh haben werden.

 

Die Vehicle-to-Grid-Technologie ermöglicht die optionale Verwendung von vorhandenen Elektrofahrzeugen.


 

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Virtas Vision von Vehicle-to-Grid Lösungen

Stationäre Energiespeicher - gewissermaßen große Energieakkus - werden immer häufiger. Sie sind eine praktische Möglichkeit, Energie beispielsweise aus großen Solarkraftwerken zu speichern. Tesla und Nissan bieten schon jetzt Heimbatterien für den Endverbraucher an. Diese Heimbatterien sind zusammen mit Sonnenkollektoren und Ladestationen eine hervorragende Möglichkeit, die Energieerzeugung und den Energieverbrauch in Einfamilienhäusern oder kleinen Gemeinden auszugleichen. Zudem sind derzeit Pumpstationen, bei denen Wasser zur Speicherung von Energie auf und ab gepumpt wird, eine der häufigsten Arten der Speicherung.

Im größeren Maßstab und vor allem im Vergleich zu Elektrofahrzeugen erfordern diese Energiespeicher erhebliche Investitionen und sind somit teuer in der Anschaffung.

Wir bei Virta glauben, dass Elektroautos der intelligenteste Weg sind, um Energieschwankungen im Netz auszugleichen und somit den Ausbau von erneuerbaren Energien voranzutreiben. Wir glauben daran, dass Elektrofahrzeuge in Zukunft ein fester Teil unseres Lebens sein werden – ganz unabhängig davon, wie wir sie verwenden.

 

3. Wie funktioniert Vehicle-to-Grid?

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Wenn es darum geht, V2G praxistauglich einzusetzen, ist ein bestimmter Punkt am wichtigsten: EV-Fahrer müssen bei Bedarf genügend Energie in ihren Autobatterien haben. Wenn die Endverbraucher morgens zur Arbeit fahren, muss die Autobatterie selbstverständlich voll genug sein, um Hin- und Rückweg zu bewältigen. Das ist im Grunde die Hauptanforderung an die V2G- und andere Ladetechnologien: Dem EV-Fahrer muss es ermöglicht werden, entscheiden zu können, wann er sein Auto ausstecken möchte und wie voll die Batterie zu diesem Zeitpunkt sein sollte.

 
Mit Virtas V2G Lösung ist die Autobatterie immer zu 70-90 % aufgeladen, wenn der Fahrer losfahren möchte.

 

Bei Verwendung von smart charging endet die Möglichkeit des Netzausgleichs genau dann, wenn der Akku vollständig aufgeladen ist. Mit V2G hingegen kann der Netzausgleich fortgesetzt werden, so lange das Fahrzeug ans Stromnetz angeschlossen ist.

 

Ein Beispiel aus der Praxis

Lassen Sie uns zunächst die Grundlagen des Stromflusses im Netz durchgehen: Strom nimmt quasi immer den kürzesten Weg zum nächstgelegenen Ort, an dem er benötigt wird. Ein V2G Ladegerät absorbiert Strom aus der Autobatterie und gibt ihn einfach zurück ins Netz, wo er seine Reise zum Bestimmungsziel fortsetzt.

Am Hauptsitz von Virta haben wir derzeit zwei V2G Ladestationen in ständigem Betrieb. Diese Stationen befinden sich in der Garage des Bürogebäudes gleich neben den regulären, öffentlich zugänglichen intelligenten Ladestationen. Wenn an der V2G-Station entladen wird, wird der Strom hier im Virta Hauptquartier direkt auf die nahe gelegenen Autobatterien übertragen, die an den regulären Stationen aufgeladen werden – also den nächstgelegenen Standorten, an denen Strombedarf herrscht. Wenn zu diesem Zeitpunkt keine Autos aufgeladen werden, wird der entladene Strom für die Garagenbeleuchtung oder die Klimaanlage verwendet. Dies wiederum reduziert den Gesamtenergieverbrauch des Gebäudes, wodurch das Energiesystem rund um unser Büro ausgeglichen wird.

Kommen Sie mit uns auf eine virtuelle Tour ins Virta HQ, um unsere V2G-Ladelösung zu testen:

 

 

Ein Beispiel aus der Praxis ist das eFuture Projekt, bei dem Virta mit Nissan kooperiert und es Nissan ermöglicht, V2G gemeinsam mit E.ON auf den Markt zu bringen.

Dabei stellte Virta E.ON eine digitale Ladeplattform für Elektrofahrzeuge zur Verfügung, die das Laden und den Energieausgleich anhand von Signalen wie Netzbedarf, Energiepreis und Kohlenstoffintensität des Energiemixes automatisiert. Während des Projekts werden Fahrzeuge in Intervallen an die Ladegeräte angeschlossen, um die Zeitpläne der Unternehmensflotte nachzubilden - hauptsächlich über Nacht, aber auch für einige Zeiträume am Tage.

 

4. Die Vorteile von Vehicle-to-Grid

Zusammenfassung der Vorteile, die am besten zu Ihren jeweiligen Zielen passen:

  • Reduzierung der Gesamtkosten bei Flottenlösungen
  • Autohersteller können Fahrzeuge mit Mehrwert anbieten
  • Energiemarktakteure können besser handeln und das Gleichgewicht im Netz optimieren
  • Netzbetreiber können Investitionen optimieren und das Netz stabilisieren

 

HouseIcon Für Immobilien

Bei der Installation eines Ladegeräts besteht der erste Schritt darin, das elektrische System des Gebäudes zu überprüfen. Die elektrischen Zuleitungen können das geplante Projekt der EV-Ladeanlage behindern oder die Kosten erheblich erhöhen, falls die Verbindung erneuert werden muss.

Vehicle-to-Grid, sowie andere intelligente Energiemanagementfunktionen ermöglichen das Aufladen von Elektrofahrzeugen überall, unabhängig von der Umgebung oder dem Standort. Die Vorteile von V2G für Gebäude werden sichtbar, wenn der Strom aus Autobatterien dort verwendet wird, wo er am ehesten benötigt wird (wie im vorherigen Kapitel beschrieben). Vehicle-to-Grid hilft dabei, den Strombedarf auszugleichen und unnötige Kosten für den Bau eines neuen Stromsystems zu vermeiden. Dank V2G können akute Stromverbrauchsspitzen im Gebäude mithilfe von Elektroautos ausgeglichen werden, es wird keine zusätzliche Energie aus dem Netz benötigt.

 

PowerGrid-Icon-WithWires Für das Stromnetz

Wenn Gebäude ihren Strombedarf mit V2G-Ladestationen selbstständig ausgleichen können, hilft das auch dem Stromnetz in größerem Maßstab. Das ist besonders dann praktisch, wenn die Menge von erneuerbaren Energien im Netz, die mit Wind und Sonne erzeugt werden, zunimmt. Ohne die Vehicle-to-Grid Technologie muss Energie aus Reservekraftwerken gekauft werden, was die Strompreise in Spitzenzeiten erhöht. Sie haben dann keine Kontrolle über die Kosten und müssen den vorgegebenen Preis annehmen. Mit V2G sind Sie der Meister, um Ihre Kosten und Gewinne zu optimieren. Mit anderen Worten, V2G ermöglicht es Energieunternehmen, Pingpong mit dem Strom im Netz zu spielen.

 

Car-and-ICU-Icon-RGB Für Endverbraucher

Warum sollten auch Endverbraucher nach V2G Lösungen suchen? Wie wir zuvor erklärt haben, wird V2G dem Endverbraucher natürlich nicht schaden, aber gibt es darüber hinaus sogar einen Nutzen für EV-Fahrer?

Da V2G Lösungen mit Sicherheit von großem finanziellem Interesse für Energieunternehmen sein werden, besteht ein klarer Anreiz darin, die Verbraucher zur Teilnahme zu ermutigen. Schließlich reichen die mit der V2G-Technologie kompatiblen Geräte und Fahrzeuge alleine nicht aus – die Verbraucher selbst müssen mitmachen, ihre Autos einstecken und die Verwendung ihrer Autobatterien für V2G ermöglichen. Sicher wird es sich für Verbraucher in Zukunft finanziell lohnen, ihrer Autobatterien der V2G zur Verfügung zu stellen.

 

5. Wie wird V2G massentauglich?

V2G Lösungen sind jetzt schon so weit entwickelt, dass sie reif für den Markt sind. Einige Hürden müssen jedoch noch überwunden werden, bevor V2G zum gängigen Energiemanagementinstrument werden kann.

 

A. V2G Technologie und ihre Geräte

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Mehrere Hardwareanbieter haben Gerätemodelle entwickelt, die mit der Vehicle-to-Grid Technologie kompatibel sind. Wie bei jedem anderen Ladegerät gibt es auch V2G-Ladegeräte in vielen unterschiedlichen Ausführungen.

Normalerweise liegt die maximale Ladeleistung bei etwa 10 kW - gerade genug für das Laden zu Hause oder am Arbeitsplatz. In Zukunft werden noch umfassendere Ladelösungen Anwendung finden. V2G Ladegeräte sind Gleichstromladegeräte, da auf diese Weise die unidirektionalen Bordladegeräte des Autos umgangen werden können. Es gab auch Projekte, bei denen das Fahrzeug über ein integriertes Gleichstromladegerät verfügt und das Fahrzeug an ein Wechselstromladegerät angeschlossen werden kann. Diese Idee konnte sich letztendlich aber nicht durchsetzen.

Zusammengefasst kann man sagen, dass es bereits Geräte gibt, die verwendet werden können - allerdings gibt es noch Spielraum für Verbesserungen, bis die Technologie völlig ausgereift ist.

 

B. Mit V2G kompatible Fahrzeuge

Derzeit haben CHAdeMo-Fahrzeuge (wie Nissan) bei den Autoherstellern die Nase vorn, da sie bereits V2G-kompatible Automodelle auf den Markt gebracht haben. Alle auf dem Markt befindlichen Nissan Leafs können mit V2G Stationen ge- und entladen werden. Die Fähigkeit, V2G zu nutzen, ist ein echter Vorteil für Fahrzeuge. Viele weitere Hersteller werden hoffentlich bald dem Club der V2G Kompatibilität beitreten und entsprechende Modelle produzieren. So hat zum Beispiel Mitsubishi ebenfalls Pläne angekündigt, den Outlander PHEV mit integriertem V2G zu vermarkten.

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Beeinflusst V2G die Lebensdauer der Autobatterie?

Als Randnotiz: Manche V2G Kritiker behaupten, dass die Verwendung der Vehicle-to-Grid Technologie die Lebensdauer der Autobatterien verkürzt. Die Behauptung selbst ist doch etwas seltsam, da die Autobatterien sowieso täglich durch die Nutzung des Autos entladen werden. Viele denken, dass V2X / V2G ein vollständiges Laden und Entladen bedeuten, das heißt, die Batterie wird bei einem Ladezustand von null Prozent voll aufgeladen, nur um danach wieder völlig entleert zu werden. Das ist aber nicht der Fall. Alles in allem wirkt sich das Entladen des Fahrzeugs zu Gunsten des Stromnetzes nicht auf die Batterielebensdauer aus, da dies täglich nur für einige Minuten passieren würde. Die Auswirkungen von V2G auf den Lebenszyklus von EV-Batterien werden jedoch ständig untersucht und im Auge behalten.
Lesen Sie mehr zum Thema V2G und zur Lebensdauer von Batterien

C. Kooperationen: Autohersteller und die Energiebranche müssen mit einsteigen

Vehicle-to-Grid ist nur ein Beispiel für mögliche Energiemanagementfunktionen in der Zukunft der Elektromobilität. Energie- und Mobilitätssektoren werden in Zukunft mit oder ohne V2G zusammenwachsen müssen. Wir bei Virta glauben, dass dies mit V2G geschehen wird.

Große Veränderungen benötigen aber immer eine Vorlaufzeit und manchmal gibt es Widerstände gegen neue Entwicklungen. Nissan geht mit gutem Beispiel voran und arbeitet mit dem Energiesektor zusammen, um etwas Neues und Lebensveränderndes zu entwickeln und mutig in die Zukunft zu schauen. Die Autoindustrie erlebt derzeit eine Revolution wie nie zuvor. Die Bündelung der Kräfte mit dem Energiesektor bietet der Automobilindustrie die Chance, eine neue Blütezeit einzuläuten. 

Gleiches gilt für den Energiesektor: Wenn die Energieeffizienz steigt und mehr erneuerbare Energien hinzukommen, wird sich das Stromnetz drastisch ändern. Der Energiesektor muss neue Wege finden, um Energieerzeugung und -verbrauch in Einklang zu bringen. Und genau dabei können Elektrofahrzeuge helfen.

 

D. Der neue europäische Standard

Die Demand-Response-Märkte in Europa haben eine jährliche Wachstumsrate von über 20 Prozent. Dabei ist die V2G Technologie eine der vielversprechendsten Neuheiten auf dem Markt. Es ist also kein Wunder, dass der V2G-Markt zwischen 2020 und 2024 voraussichtlich auf über 5 Milliarden US-Dollar wachsen wird.

Noch ist V2G ein projektbasiertes Geschäftsmodell, doch das wird sich bald ändern. V2G entwickelt sich hin zu einem kommerziell rentablen Modell.

Ende 2020 wird der neue europäische Standard ISO 15118-20 in Kraft treten. Dieser neue Standard wird den V2G-Markt spürbar beschleunigen, da er bidirektionale Ladevorgänge für mehrere Autos ermöglicht. In der Praxis werden dann die Kapazitäten von EV-Batterien für das Energiemanagement in den nächsten Jahren stark zunehmen. So werden europäische Autohersteller das bidirektionale Laden standardmäßig anbieten. Dies wiederum würde die maximale Batteriekapazität für das europäische Stromnetz bedeuten.

Wir stehen kurz vor einer großen Veränderung. Jetzt ist der richtige Zeitpunkt, um in den Markt einzusteigen.

 

Eine einmalige Gelegenheit

Die ersten V2G Projekte laufen und die Vehicle-to-Grid Lösung wurde mehrfach erfolgreich implementiert. V2G wird genau dann zu einer wichtigen Lösung, wenn das Energiesystem am volatilsten ist. Wenn extreme Wetterbedingungen zu Stromausfällen führen, können Elektrofahrzeuge die Stromversorgung für die Grundversorgung aufrechterhalten, bis das Problem behoben ist. Das macht das Stromnetz weniger anfällig und weniger abhängig von äußeren Bedingungen. Jetzt müssen wir nur noch alle Akteure ins Boot holen, um den größten und kostengünstigsten Energiespeicher, den wir haben, optimal zu nutzen - nämlich Elektrofahrzeuge.

 

6. Weitere Informationen

Webinar: 5 Dinge, die Sie wissen müssen, bevor Sie Ihr V2G Geschäft starten

In diesem Webinar (auf Englisch) werden wir die V2G-Wertschöpfungskette und technologische Anforderungen, Trends und Anwendungsfälle sowie neue Geschäftsmöglichkeiten behandeln und mit einer Fragerunde abschließen.

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