Der einfachste und komfortabelste Weg, das eigene Elektroauto aufzuladen, ist die heimische Wallbox. Da drängt sich doch der Gedanke auf, diese mit der Photovoltaik-Anlage zu koppeln. Et voilà: Das eigene E-Auto lässt sich mit kostenfreiem Solarstrom klimafreundlich laden. Doch geht die Rechnung auf? Wir haben uns die Idee einmal genauer angesehen.
Wie groß muss die PV-Anlage sein?
Das Elektroauto mit selbsterzeugtem Solarstrom zu laden, das ist nicht nur bei Solar-Autos ein interessantes (und witziges) Feature. Auch bei regulären Elektroautos ist das Aufladen über die Photovoltaik-Anlage aus einem ökologischen Blickwinkel überaus sinnvoll. Zudem macht die Kombination wirtschaftlich Sinn. Gerade bei neueren PV-Anlagen, bei denen nur noch eine geringe Einspeisevergütung gezahlt wird, lohnt es sich, möglichst viel des erzeugten Stroms selbst zu verbrauchen. So spart man bares Geld, weil man keinen zusätzlichen Strom aus dem Netz dazukaufen müsste.
Die Kombination aus Photovoltaik-Anlage und Aufladen des E-Autos mit Solarstrom ist sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich sinnvoll.
In der Regel wird man aber die PV-Anlage nicht nur deshalb installieren, um sein E-Auto zu laden. Eine Ausnahme sind Insellösungen, die ausschließlich dem Aufladen dienen, allerdings erhalten Sie für diese Anlagen auch keine staatliche Förderung. Stattdessen soll normalerweise die Anlage neben dem Auto gleichzeitig auch das Haus mit Strom versorgen.
Um abzuschätzen, wie groß die PV-Anlage dafür sein sollte (oder ob Ihre Anlage ausreicht), finden Sie im Folgenden eine Übersichtstabelle mit Angaben zum Jahresstromverbrauch und der benötigten PV-Leistung. Als Wert für den Jahresstromverbrauch ziehen wir den durchschnittlichen Verbrauch eines Vier-Personen-Haushalts in einem Einfamilienhaus heran (laut Stromspiegel-Statistik, ohne Wärmepumpe), den Stromverbrauch des E-Autos haben wir beispielhaft an einem VW ID.3 (ca. 20 kWh pro 100 km) berechnet.
| Jahresstrom- verbrauch Haushalt |
Fahr- leistung E-Auto |
Jahresstrom- verbrauch E-Auto |
Jahresstrom- verbrauch gesamt |
PV-Leistung* |
|---|---|---|---|---|
| 4.000 kWh | 10.000 km | 2.000 kWh | 6.000 kWh | 7 bis 8 kWp |
| 4.000 kWh | 15.000 km | 3.000 kWh | 7.000 kWh | 8 bis 9 kWp |
| 4.000 kWh | 20.000 km | 4.000 kWh | 8.000 kWh | 9 bis 10 kWp |
| 4.000 kWh | 30.000 km | 6.000 kWh | 10.000 kWh | 11 bis 12 kWp |
*Grundsätzlich sollte die Leistung der PV-Anlage (in kWp) immer etwas höher kalkuliert werden als der Stromverbrauch, da der tatsächliche Ertrag der Module von vielen Faktoren abhängt (Standort, Verschattung, Temperaturverhältnissen, Globalstrahlung etc.) und die unter Laborbedingungen ermittelten Werte nicht immer erreicht werden (können).
Herausforderungen bei der Planung der PV-Anlage
In der Praxis wird die Anlage meist etwas kleiner als in der oben abgebildeten Tabelle ausfallen . Die obigen Angaben sind nämlich auf die komplette Abdeckung des Jahresstrombedarfs ausgelegt. Doch egal ob mit E-Auto oder ohne, eine vollständige Autarkie ist meist gar nicht notwendig (oder möglich). Wer etwa sein Elektroauto auch an seinem Arbeitsplatz oder unterwegs an einer öffentlichen Ladesäule lädt, benötigt zuhause weniger Strom.
In die Planung fließen zudem immer auch bauliche Faktoren ein. Zum Beispiel ist die Dachfläche auf schmalen Reihenhäusern begrenzt, so dass die PV-Anlage den (zusätzlichen) Stromverbrauch des E-Autos möglicherweise nur zum Teil oder gar nicht abdecken kann. Eine Lösung wäre in diesem Fall, die PV-Anlage durch einen Solar-Carport zu erweitern, der zusätzlichen Solarstrom bereitstellt.
Was nicht funktioniert, ist das Laden eines Elektroautos mithilfe eines Balkonkraftwerks. Zwar liefern die kleinen Module ebenfalls Sonnenenergie, so dass Sie Ihre Stromkosten etwas senken können. Jedoch ist die Leistung mit 600 bis 800 Watt (und das nur bei vollem Sonnenschein!) zu gering, um einen nennenswerten Vorteil beim Laden zu erzielen. Bei modernen E-Autos mit Akku-Kapazitäten von 50 bis 100 kWh würde es mehrere Wochen oder Monate dauern, bis sie einmal aufgeladen sind.
Mit einer intelligenten Wallbox kann das Laden optimiert werden.
Technische Möglichkeiten, um das E-Auto mit Solarstrom zu laden
Grundsätzlich haben Sie drei Möglichkeiten, Ihre PV-Anlage einzusetzen, um Ihr E-Auto mit Solarstrom zu laden:
- ohne Energiemanagement-System
- mit Energiemanagement-System
- mit Energiemanagement-System und Pufferspeicher
PV-Anlage ohne Energiemanagement-System
Der Strom von der PV-Anlage wird zunächst ins Haus eingespeist, der Rest geht in den Akku des E-Autos, das an die Wallbox angeschlossen ist. Bei guten Bedingungen kann ein Großteil oder sogar die volle Ladeleistung mit eigenem Solarstrom abgedeckt werden, ansonsten muss der Rest mit Strom aus dem öffentlichen Netz ausgeglichen werden. Die Verteilung der Stromflüsse lässt sich unter Umständen manuell verändern (per App, am Fahrzeug oder an der Wallbox).
PV-Anlage mit Energiemanagement-System
Das System misst den aktuell erzeugten Strom und weiß, wie viel davon ins Haus und ins Netz eingespeist wird. Ist ein E-Auto an die Wallbox angeschlossen, ändert die Steuerung automatisch den Stromfluss, so dass das Fahrzeug geladen wird. Notwendig ist neben dem Energiemanagement-System auch eine intelligente Wallbox, für beides müssen Sie zusätzlich Geld investieren. Die Lösung bietet sich für alle an, die sich um nichts kümmern wollen. Auch ließe sich auf diese Weise der Akku des E-Autos relativ einfach als Stromspeicher nutzen.
PV-Anlage mit Energiemanagement-System und Pufferspeicher
Bei dieser Variante wird überschüssiger Strom in einem Solarspeicher zwischengespeichert. Zwar ist die Lösung recht teuer: pro kWh Speicher rechnet man mit rund 1.000 Euro. Allerdings arbeiten die Speicher mit einem hohen Wirkungsgrad und das Ganze fast so effizient wie direktes Laden. Diese Lösung eignet sich zum Beispiel für Berufspendler, die erst nach Feierabend oder am Wochenende das E-Auto laden können. Sie bietet sich aber auch für alle an, die sich eine möglichst große Flexibilität beim Laden wünschen.
Schwellenwerte, Ladestrategien und Optimierungen
Aus technischen Gründen funktioniert das direkte Laden von Solarstrom erst ab einer überschüssigen Stromstärke von 6 Ampere. Das bedeutet, dass die PV-Anlage über einen Leistungsüberschuss von mindestens 1,4 kW verfügen muss. Und das gilt nur für einphasiges Laden. Moderne E-Autos können aber auch dreiphasig laden. Dann laden sie schneller, es erhöht sich aber auch der Leistungsbedarf auf 4,2 kW (3 x 1,4 kW). Ist dieser Schwellenwert nicht erreicht, lädt das Auto nicht.
Gerade kleinere PV-Anlagen können daher nur bedingt eingesetzt werden, um das E-Auto komplett mit eigenem Solarstrom zu laden – die Zeitfenster für den entsprechenden Überschuss sind einfach zu gering. Mit der Ladestrategie „Netzstromergänzung“ lässt sich aber der fehlende Strom durch Zukauf im öffentlichen Stromnetz ganz gut ausgleichen.
Hilfreich ist auch eine Wallbox mit Phasenumschaltung. Entsprechend der vorhandenen PV-Leistung kann sie automatisch zwischen ein- und dreiphasigem Laden wechseln. So lässt sich die Ladezeit während bewölkten Wetters oder in die Abendstunden hinein (bei Süd-West-Ausrichtung der PV-Anlage) verlängern.
Freie Ladestation finden, E-Auto laden und zu transparenten Preisen bezahlen.
