Ein Konsortium hat einen Qualitätsstandard für Wallboxen entwickelt. Damit gibt es auch erstmals ein Prüfverfahren für das solaroptimierte gesteuerte Laden von E-Fahrzeugen.

 

Die Transparenz im Markt für Wallboxen wollen das Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme (ISE), die Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW) und der ADAC erhöhen. Das Konsortium hat deshalb ein gemeinsames Projekt mit der Bezeichnung „Wallbox-Inspektion“ ins Leben gerufen und im Digital Grid Lab des Fraunhofer ISE die Wallboxen verschiedener Hersteller im Betrieb getestet. Es ging dabei um den Stromverbrauch der Geräte, um die Regelungsgüte und um Betriebseffekte, die beim solaren Laden von Elektrofahrzeugen eine Rolle spielen.

Insbesondere sei es um die Frage gegangen, wie ein solarer Überschuss möglichst gut in ein Elektrofahrzeug eingespeichert wird und wie bei kleinen Leistungen zwischen dem 1- und 3-phasigen Betrieb umgeschaltet werden kann, heißt es in einer Mitteilung des Fraunhofer-Instituts. Der solare Überschuss ist der Strom, der noch zur Verfügung steht, wenn alle anderen elektrischen Verbraucher im Haushalt schon versorgt sind.

Die Forschenden untersuchten deshalb, welcher maximal erlaubte Ladestrom von der Wallbox an das Fahrzeug kommuniziert wurde. Dieser Wert ist für die Steuerung der Stromaufnahme eines E-Autos, je nach verfügbarem solarem Angebot, entscheidend. Es wurden allerdings keine realen Fahrzeuge im Rahmen der Untersuchung geladen, sondern digitale Zwillinge genutzt, die am Fraunhofer ISE erstellt wurden. Entsprechend konnte den Forschenden zufolge das Ladeverhalten von 5.000 verschiedenen E-Autos simuliert werden.

Energiemanagementsystem überwacht und optimiert

Ein Energiemanagementsystem überwachte dabei den Netzanschluss und steuerte die Komponenten entsprechend. Insbesondere vor dem Hintergrund der Umsetzung des §14a EnWG ist die Überwachung und Steuerung des Leistungsbezugs am Netzanschlusspunkt von Bedeutung. Denn die Bundesnetzagentur hat in ihrer entsprechenden Festlegung zwei Alternativen vorgesehen für den Fall, dass Netzengpässe in der Niederspannung drohen und Netzbetreiber regelnd eingreifen müssen. So kann eine steuerbare Verbrauchseinrichtung direkt angesprochen werden, um den netzwirksamen Leistungsbezug zu begrenzen. Sofern sich hinter dem Netzanschlusspunkt mehrere steuerbare Verbrauchseinrichtungen befinden, kann aber auch ein Energiemanagementsystem den Leistungsbezug der verschiedenen Geräte und Anlagen unter Einbeziehung beispielsweise der solaren Eigenerzeugung optimieren. Es muss nur sicherstellen, dass die vom Netzbetreiber vorgegebene Maximallast am Netzanschlusspunkt nicht überschritten wird.

In der Mitteilung heißt es weiter, das Team habe das Reaktionsverhalten der Wallbox in spezifischen realitätsnahen Situationen, wie dem Standby-Modus und verschieden großen Sprüngen in der Leistung der Solaranlage getestet. „Eine schnelle Regelgeschwindigkeit bei hoher Regelgüte ist entscheidend für das solargesteuerte Laden. Im praktischen Betrieb bedeutet dies, dass die Steuerung durch die Wallbox dem solaren Überschuss möglichst gut folgt“, erklärt Bernhard Wille-Haussmann vom Fraunhofer ISE, Projektleiter Wallbox-Inspektion.

In der Analyse habe sich gezeigt, dass die Wallboxen unterschiedlich schnell auf Änderungen des Solarstromangebots reagieren. Bis zu 90 Sekunden habe die Latenz bei einigen Modellen betragen. Einige hätten aber auch sofort die Anpassung vorgenommen. Um eine gute Regelqualität zu gewährleisten, empfehlen die Wissenschaftler den Wallbox-Nutzern allerdings, das Energiemanagementsystem anzupassen. „Die Geräte arbeiten dann präziser als unter Standardeinstellungen. Auch die Unterschiede zwischen den Geräten der verschiedenen Hersteller sind dann nicht mehr so groß. Die Eigenheiten des eigenen Energiesystems spielen eben eine große Rolle“, so Wille-Haussmann.

Die Ergebnisse der Untersuchung fließen in einen Wallbox Score der HTW Berlin sowie in die Beratungspraxis des ADAC ein. Die Projektpartner wollen ihre Erkenntnisse außerdem am 8. Mai in einem Workshop im Rahmen der Smarter E in München präsentieren.