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Elektroauto und Photovoltaik: Das E-Auto mit Solar laden

Elektroautos erfreuen sich – trotz einer bevorstehenden Kürzung der Förderung[1] – immer größerer Beliebtheit. Einer ihrer vielen Vorzüge ist, dass sie keinen Verbrennungsmotor und keinen Auspuff haben. Man produziert beim Fahren also keine giftigen Emissionen. Der Strom, mit dem E-Autos geladen und angetrieben werden, kann aber immer noch umweltschädlich hergestellt sein. Aber wie können Sie sicher sein, dass Ihr E-Auto mit Strom aus einer erneuerbaren Energiequelle geladen wird? Oder können Sie vielleicht sogar Ihr E-Auto mit Solar laden, wenn Sie Strom mit einer eigenen PV-Anlage generieren?

Das Wichtigste zu E-Auto und Photovoltaik in Kürze:
  • In 90% der Anwendungsfälle ist es problemlos möglich, ein E-Auto mit PV-Strom zu laden, ohne seine Fahrgewohnheiten einschränken zu müssen.
  • Ein E-Auto mit Solar zu laden ist eine effektive Möglichkeit, Ihren Eigenverbrauch zu erhöhen.
  • Schon mit einer 10 kWp PV-Anlage ist es möglich, bspw. ein Tesla Model 3 auf knapp 42 km Fahrleistung aufzuladen.
  • Mit einer Ladedauer von 2 bis 3 sonnenreichen Tagen können Sie ein durchschnittliches E-Auto 3 bis 4 Wochen fahrbereit halten, ohne es erneut aufladen zu müssen.
  • Um ein E-Auto effizient mit PV-Strom aufzuladen, ist eine smarte Wallbox einem zusätzlichen Batteriespeicher haushoch überlegen. Besonders im Hinblick auf die voranschreitenden Entwicklungen im Bereich bidirektionalen Ladens.


Nun versucht die Bundesregierung zwar die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Derzeit sind Kohle und Gas jedoch noch notwendig, um den nationalen Bedarf an Elektrizität zu decken. Wenn Sie Ihre eigene Energiewende nicht von den Klimaschutzzielen der Regierung abhängig machen möchten, können Sie mit der Wahl eines zertifizierten Ökostromanbieters sicherstellen, Ihr E-Auto nachhaltig zu laden. Oder Sie verwenden selbstproduzierten Solarstrom. Das können Sie beispielsweise ganz bequem, indem Sie Ihre Wallbox mit Ihrer PV-Anlage koppeln.

E-Auto mit Solar laden

Die Vorstellung, dass ein privates Photovoltaiksystem ausreicht, um ein Elektroauto zuverlässig zu laden, stößt bei vielen auf Skepsis. Und klar. Weil die PV-Anlage nur tagsüber Strom produziert, muss der Ladevorgang tagsüber geschehen. Das könnte durchaus eine Schwachstelle im System darstellen.

Aus diesem Grund hat sich ein Forschungsteam der Eidgenössischen Technischen Hochschule ETH Zürich der Frage angenommen: In welchem Umfang kann ein Elektroauto mit Solarenergie geladen werden?

Die Wissenschaftler wollten also wissen, in welchem Umfang E-Auto-Besitzer Ihre Fahrzeuge mit Strom aus der eigenen PV-Anlage laden können ohne Abstriche an Ihren Fahrgewohnheiten machen zu müssen. Die Antwort? Zu 90%.[2] So fasst einer der Studienleiter die Haupterkenntnis der Untersuchung zusammen:
Unsere Ergebnisse zeigen, dass Elektroautofahrer Ihr Fahrzeug ohne besondere Einschränkungen nutzen können, auch wenn sie es überwiegend mit Ihrer eigenen Solarenergie laden. Selbst ohne Zwischenspeichermöglichkeit.

"Smart Charging" heißt das Zauberwort

Unter "Smart Charging" oder "intelligentem Aufladen" versteht man den Ladevorgang zu wirtschaftlich sinnvollen Zeitpunkten. Vereinfacht gesagt: Ihr E-Auto wird immer dann geladen, wenn der dafür benötigte Strom am wenigsten kostet. Das kann entweder durch Überschussladen mit einer intelligenten Wallbox tagsüber passieren. Oder aber, wenn der zugekaufte Strom gerade günstig zu haben ist.

Wird das Potenzial intelligenten Aufladens konsequent ausgenutzt, kann man 90% der Zeit sein E-Auto mit Solar laden. Und man kommt dabei sogar ohne Batteriespeicher aus. Dank Smart Charging können Sie Ihr Fahrzeug genauso flexibel nutzen, wie wenn Sie es mit Strom aus dem Netz laden. Aber das beste: Sie erhöhen damit deutlich den Eigenverbrauch Ihrer Photovoltaikenergie. Das bedeutet, durch Smart Charging über eine intelligente Wallbox in Kombination mit einem modernen Home-Energymanagementsystem, sparen Sie mit Ihrer PV-Anlage noch mehr bares Geld ein.

Weil der E-Mobilität die Zukunft gehört und die Kombination von PV-Anlage und E-Auto immer attraktiver wird, statten wir alle unsere Photovoltaikanlagen mit einem eben solchen smarten Energymanager aus. Kostenlos. Damit Sie Ihre Wallbox mit Ihrer PV-Anlage koppeln und Ihr Elektroauto jederzeit bedarfsgerecht mit Ihre eigenen Solarenergie laden können:

Wie funktioniert Photovoltaik für ein E-Auto?

Eine Photovoltaikanlage ist aus unterschiedlichen Gründen eine gute Idee. Von der Umweltfreundlichkeit über die Autarkie bis hin zu finanziellen Anreizen. Stromkosten senken, Einspeisevergütung erhalten, Steuervorteile geltend machen, den Marktwert der Immobilie steigern usw. usf.

Solarpaneelen auf dem Dach zu installieren, um das E-Auto zu laden ist also nur einer der vielen Benefits, die mit einer eigenen PV-Anlage einhergehen. Genau genommen kann das Laden Ihres E-Autos mit Solarstrom die Vorteile von Photovoltaik sogar multiplizieren. Die Menge an Paneelen, die Sie brauchen, um Ihr Elektroauto zu laden ist zunächst einmal abhängig von der Batteriegröße Ihres Kfz. Ein durchschnittliches PV-Panel produziert in Westeuropa rund 1 kWh Elektrizität am Tag. Je nach Lage und Sonnenintensität generieren circa 12 Paneelen also täglich 10 kWh Strom. Die Strommenge ist beispielsweise ausreichend, um ein Standard Tesla Model 3 mit knapp 42 km Fahrweite zu versorgen. Das entspricht mehr als doppelt so viel Fahrtstrecke, wie der durchschnittliche deutsche Autofahrer am Tag zurücklegt.[3]

Das Problem dabei ist, dass die Stromgewinnung mit Photovoltaik ungleichmäßig und sehr unterschiedlich ist und der Strom genauso wenig direkt aus den Paneelen ins E-Auto eingespeist werden kann wie ins (Haus-)Netz.

Dazu muss der Gleichstrom vom Dach zunächst durch einen Wechselrichter geleitet werden, der ihn in Wechselstrom umwandelt und so brauchbar macht. Sowohl für Ihren Hausverbrauch als auch für Ihr E-Auto.

Verschiedene Möglichkeiten, wie Sie Ihr E-Auto mit Solar laden können

Im Grunde stehen Ihnen vier verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, um Ihr E-Auto Zuhause zu laden. Da wäre einerseits das "handelsübliche" Plugin-Ladekabel mit dem zweipoligen Schuko-Stecker, mit dem Sie Ihr E-Auto an jeder Steckdose laden können. Allerdings eben nur mit einer Kapazität von 1,4 bis 3,6 kW.

Eine bessere Option sind ein- und dreiphasige Wallboxen. Je nachdem laden die Wallboxen mit einer Kapazität von 3,3 kW bis 7,4 kW bzw. 7 kW bis 22 kW. Eine weitere Option stellt dann noch SolarEdge dar, ein Kombigerät, das Wechselrichter und E-Fahrzeugladeanschluss in Einem ist. SolarEdge kann mit einer Kapazität von bis zu 7,4 kW wahlweise nur Solarstrom oder Solar- und Netzstrom gemeinsam nutzen, um ein Elektroauto zu laden. Der Nachteil: Als Produkt ist diese Option höchst unflexibel. Sie können es nur in Verbindung mit anderen SolarEdge-Komponenten wirklich effektiv nutzen.

Und nicht nur das. Auch die Ladegeschwindigkeit bewegt sich eher im Bereich einer einphasigen Wallbox. Um Ihre Wallbox mit Ihrer PV-Anlage zu koppeln, ist also ein dreiphasiges Modell die passendste Wahl.

Allerdings: Ladezeit ist nicht alles!

Wenn Sie vor der Wahl einer passenden Wallbox stehen, kann weniger durchaus mehr sein. Zwar bedeutet eine geringere Ladeleistung (Vgl. o.g. einphasige Modelle) auch eine längere Ladezeit. Mit Blick auf die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage allerdings ist eine Ladekapazität von 3 bis 6 kW am ratsamsten.

So nutzt die Wallbox einen höheren Anteil Ihres Solarstroms zur Ladung Ihres Elektroautos. Eine schnellere Ladung erfordert selbst zu Produktionshöchstzeiten der PV-Anlage zusätzlichen Strom aus dem Netz. Und das schlägt sich auf die Stromkosten bzw. die Ersparnis nieder.

Es muss dabei nicht einmal zwingend eine smarte Wallbox sein. Allerdings ist sie extrem hilfreich, um den Ladeprozess zu managen. Sie können damit kontrollieren, wann wie viel Strom aus Ihrer PV-Anlage dazu verwendet wird, Ihr E-Fahrzeug zu laden. Zum Beispiel nur dann, wenn Ihre Solaranlage gerade Strom produziert. Oder dann, wenn Sie mehr Strom generiert, als Ihr Hausnetz zum gegebenen Zeitpunkt verbraucht. Das gewährleistet, dass Sie Ihr Fahrzeug mit nachhaltiger Energie laden. Und Sie vermeiden es, Strom aus dem Netz zukaufen zu müssen. In Kombination mit einem Energiemanagement-System kann eine intelligente Wallbox auch den Zeitpunkt vorhersehen, zu dem Sie Ihr E-Auto am effektivsten laden können.

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Der Energiemanager von Klarsolar beherrscht beispielsweise verschiedene Lademodi, die je nach Stromverfügbarkeit Ihr E-Auto wahlweise besonders effizient, besonders effektiv, besonders kostengünstig oder termingerecht laden kann. So können Sie sogar ohne Stromspeicher Ihre Wallbox mit Ihrer PV-Anlage koppeln und Ihr Elektroauto mit Solar laden:

Solaranlage fürs E-Auto – Photovoltaik nur fürs Elektroauto?

Sie möchten aus Autarkie- oder wirtschaftlichen Gründen eine Photovoltaikanlage? Oder Sie sind von der PV-Pflicht für Neubauten betroffen? Dann ist es absolut sinnvoll, wenn Sie schon jetzt darüber nachdenken, ein bereits vorhandenes oder in naher Zukunft geplantes E-Fahrzeug vorrangig aus Ihrem eigenen Solarstrom zu speisen.

Aber ist es sinnvoll, Photovoltaik nur fürs Elektroauto zu installieren?

Aus wirtschaftlichen Gründen ist es das sicher nicht. Und zwar ungeachtet dessen, dass verschiedene E-Autos unterschiedlich große Batterien haben, was je nachdem größere oder kleinere PV-Systeme erfordern würde.

Um beispielsweise die 64 kWh-Batterie eines Hyundai Kona auf bis zu 80% Ihrer Ladekapazität aufzuladen, würden Sie unter optimalsten Bedingungen (langer Hochsommer-Sonnentag mit idealer Dachausrichtung) 5 bis 8 Stunden benötigen. Je nach Größe Ihrer PV-Anlage – im genannten Beispielfall eine 10 kWp-Anlage mit einer einphasigen 7 kW-, respektive einer dreiphasigen 15 kW-Wallbox. Weniger Sonne führt dabei natürlich zu längeren Ladezeiten. Ebenso wie eine nicht ganz optimale Dachausrichtung und ein paralleler Solarstromverbrauch im Haushalt.

Dem gegenüber steht natürlich die Überlegung, dass es sich beim genannten Beispielauto um ein recht leistungsfähiges Modell handelt. Seine 64 kWh-Batterie lässt den Hyundai bis zu 480 km weit fahren.[4]

Bei circa 20 km Durchschnittsstrecke, die in Deutschland pro Tag mit dem Auto zurückgelegt wird, reicht eine volle Batterie locker 21 Tage aus. Selbst, wenn man potenzielle Entladeverluste der Batterie berücksichtigt.

Einer Ladedauer von etwa 2 bis 3 sonnenreichen Tagen stehen also 3 bis 4 Wochen Fahrbereitschaft gegenüber. Es ist also nicht so, dass Sie Ihr E-Auto im alltäglichen Gebrauch jeden Tag aufladen müssen. Schon gar nicht voll. Wenn Sie nicht mehr als 80 km am Tag zurücklegen, ist es kein Problem, Ihr Elektroauto mit Solar aus Ihrer eigenen PV-Anlage zu laden. Vorausgesetzt, Sie laden das Fahrzeug tagsüber.

Nehmen wir nun also an, Sie würden Photovoltaik nur für Ihr E-Auto installieren, wäre das extrem unprofitabel. Selbst, wenn Sie an Tagen, an denen Sie Ihre Solaranlage nicht fürs Elektroauto benötigten, den gesamten produzierten Strom ins öffentliche Netz einspeisen und sich vergüten lassen würden, nicht. Besonders dann, wenn Sie für den Rest im Haushalt Netzstrom bezögen.

Elektroauto mit Solarstrom aus dem Batteriespeicher laden

Sowohl ein E-Auto als auch ein Batteriespeicher sind legitime Mittel, den Eigenverbrauch an Haushaltsstrom zu maximieren. So weit, so gut. Da liegt der Gedanke nahe, den Batteriespeicher als Stromquelle für ein Elektrofahrzeug einzusetzen natürlich nahe. Zumal die vorherrschende (wenngleich wie weiter oben bereits belegt falsche) Meinung das ja befürwortet. Warum also sprechen wir hier ausschließlich von der Option einer Wallbox mit PV-Überschuss?

Abgesehen davon, dass Stand jetzt Batteriespeicher per se aus wirtschaftlicher Sicht in den meisten Fällen unrentabel sind: Es ist technisch nicht logisch die Batterie eines E-Autos mit Strom aus einer anderen Batterie zu speisen.

Das hat einerseits mit den verschiedenen Ent- und Auflade- bzw. den Speicherkapazitäten zu tun. Ein E-Auto lädt mit einer durchschnittlich doppelt so hohen Kapazität, mit der ein Batteriespeicher Strom abgibt (entlädt). Andererseits ist der Gedanke beim Batteriespeicher ja der, das E-Auto auch dann mit eigens produziertem Strom zu laden, wenn die PV-Anlage gerade nichts produziert. Selbst, wenn Sie einen großen 10 kWh-Batteriespeicher installieren, entlädt das Elektroauto diesen innerhalb von 1 bis 2 Stunden. Dadurch, dass die Autobatterie aber deutlich mehr kWh umfasst als nur die 10 kWh, schaffen Sie es nicht, Ihr E-Auto mit dem Batteriespeicher aufzuladen.

Stattdessen zieht Ihr E-Auto dann nachts Netzstrom, sobald der Batteriespeicher leer ist. Denn nachts oder an Regentagen, kriegt Ihre Photovoltaikanlage den Speicher auch nicht voll. Sie laden also ein Stromspeichermedium (Autobatterie) mit einem anderen Stromspeichermedium (Batteriespeicher). Und verbrauchen trotzdem noch teuren Netzstrom – sofern nicht eine intelligente Wallbox dafür sorgt, dass der Aufladevorgang unterbrochen wird, sobald der Batteriespeicher leer ist. Und dann ist die Frage, wie viel Ihnen eine nächtliche Aufladung um 10 kWh (und in der Praxis eher weniger) bringt.

Ihr E-Auto als Stromspeicher: Ein Ausblick

In Kombination mit einer Photovoltaikanlage auf dem Dach kann ein E-Auto einen großen finanziellen Vorteil generieren. Das Laden Ihres Elektroautos mit selbst produziertem Solarstrom ist eine effektive Möglichkeit, Ihren Eigenverbrauch zu erhöhen. Und das trägt dazu bei, möglichst viel Geld zu sparen. Die Schwierigkeit dabei ist jedoch: Die Sonne scheint nicht das ganze Jahr, nicht einmal den ganzen Tag. Und der über Mittag produzierte Strom wird meist nicht vollständig genutzt. Statt nun einen derzeit wirtschaftlich noch höchst unattraktiven Batteriespeicher zu installieren, kann das E-Auto diese Funktion erfüllen. Indem Sie das Auto tagsüber direkt laden, verbrauchen Sie mehr Solarstrom und können diesen in der Autobatterie speichern. Später nutzen Sie diesen gespeicherten Strom dann zum Autofahren. Ganz ohne eine zusätzliche Batterie installieren zu müssen.

Indem Sie auf einen Stromspeicher zum Laden Ihres Elektroautos verzichten, beweisen Sie auch technische Weitsicht.

Was bei vielen asiatischen E-Autos längst gang und gäbe ist, ist auch auf dem europäischen Markt auf dem Vormarsch: die Fähigkeit bidirektionalen Ladens.

E-Auto-mit-Solar-laden-Bidirektionales_Laden

Nissan hat mit dem Leaf und dem e-NV200 gleich zwei Modelle im Angebot, die bidirektionales Laden können. Der Ioniq 5 von Hyundai und der Outlander Plug-in Hybrid von Mitsubishi, sowie der Kia EV6, der MG 5 und der Honda e sind ebenfalls alle rückspeisefähige Elektroautos.

Außerdem können der Polestar 3 von Volvo, sowie der ID.5 und der ID.Buzz von VW Strom wieder ins Netz zurückspeisen. Geplant ist seitens VW außerdem, auch die Modelle ID.3 und ID.4 mit Hilfe eines Softwareupdates bidirektional ladefähig zu machen. Und das Startup Sono Motors will 2023 ihren rückspeisefähigen Sion in Serie geben.

Die technischen Möglichkeiten sind also längst vorhanden, die einen stationären Batteriespeicher für PV-Anlagenbetreiber mit Elektroauto überflüssig machen. Einzig: Der Gesetzgeber und die Infrastruktur stehen dem flächendeckenden Ausbau der sogenannten V2H (Vehicle-to-Home) und V2G (Vehicle to Grid) Technologie noch im Weg. In Deutschland ist bislang ein einziges rückspeisefähiges Elektroauto als Stromspeicher für einen Feldversuch zugelassen worden. Ein Nissan Leaf, der seit 2018 das Stromnetz eines Kraftwerks in Hagen stabilisiert.[5]

Experten erwarten, dass sich in den nächsten 3 Jahren an den regulatorischen Voraussetzungen etwas tut, um ein Elektroauto als Stromspeicher nutzen zu können.

Wie Sie Ihre Photovoltaikanlage so konzipieren und dimensionieren, dass Sie das Meiste für Ihren Eigenverbrauch herausholen können und Ihr Elektroauto mit Solar laden können, besprechen unsere Klarsolar-Experten gerne persönlich mit Ihnen:

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