Wallbox-Inspektion 2025: Erstmals Regelgüte und Effizienz im Vergleich

Die Kopplung einer Photovoltaik-Anlage mit einem Elektrofahrzeug über eine Wallbox ist ein essenzieller Baustein der Energiewende im Eigenheim. Dabei steht die Maximierung des Eigenverbrauchs mithilfe der solaren Überschussladung im Fokus. Trotz der weiten Verbreitung dieser Technologie blieben fundamentale Fragen zur tatsächlichen technischen Performance lange unbeantwortet, da „ein systematischer Vergleich der Ladelösungen […] nur auf Basis von Datenblattvergleichen“ möglich war. Die von der HTW Berlin, dem Fraunhofer ISE und dem ADAC e.V. initiierte „Wallbox-Inspektion 2025“ schließt diese Lücke nun mit einer tiefgehenden Analyse der Regelgüte und Effizienz. Fünf Wallboxen – darunter von Amperfied, Fronius, Kostal und SMA – wurden nach einem neu entwickelten Testverfahren bewertet. Die Unterschiede hinsichtlich der Effizienz überraschen und können sich über 10 Jahre auf bis zu 540 Euro addieren.

Die Notwendigkeit eines systematischen Wallbox-Vergleichs

Die Funktion der solaren Überschussladung ist zum zentralen Merkmal moderner Wallboxen avanciert. Ziel dieser Betriebsmodi – oft als „Eco“, „Solar Pure“ oder „Laden mit PV-Überschuss“ bezeichnet – ist es, den Netzstrombezug zu minimieren und stattdessen die momentan überschüssige Leistung der Photovoltaik-Anlage maximal in das Elektrofahrzeug zu speisen. Hierfür ist es essenziell, dass die Wallboxen über einen zusätzlichen Stromzähler am Netzanschluss die solare Überschussleistung innerhalb von Millisekunden präzise erfassen.

Die technische Notwendigkeit eines systematischen Praxistests wurde durch die HTW Berlin, das Fraunhofer ISE und den ADAC e.V. erkannt und mit der „Wallbox-Inspektion 2025“ umgesetzt. Die Kernergebnisse belegen die ökonomische Relevanz der technischen Unterschiede, denn allein die jährliche Kostendifferenz zwischen dem Testsieger und der leistungsschwächsten Ladelösung beträgt 54 Euro, was sich über eine Laufzeit von zehn Jahren auf bis zu 540 Euro summiert.

Simulationsbasierte Systembewertung mit dem Wallbox-Performance-Index

Um diese ökonomischen Unterschiede messbar und vergleichbar zu machen, entwickelten die Forscher den Wallbox-Performance-Index (WPI). Dieses Modell ermöglichte somit eine Bewertung unter realitätsnahen Bedingungen über einen Zeitraum von einem Jahr, wodurch der neu entwickelte Wallbox-Performance-Index (WPI) geschaffen wurde.

Der WPI bewertet die Effizienz der Wallboxen relativ zu einem theoretisch idealen System. „Hierfür tritt der Prüfling virtuell gegen eine ideale, verlustfreie Wallbox mit einer 10-Kilowatt-Photovoltaikanlage an“, betonte Joseph Bergner, Erstautor der Studie und Doktorand an der HTW Berlin. Zum Beispiel würde die ideale, verlustfreie Wallbox im Referenzfall jährlich rund 470 Euro gegenüber einem reinen Netzstrombezug einsparen.

Das WPI-Ranking im Detail

Alle getesteten Geräte erreichten einen WPI von mehr als 83 Prozent der idealen Einsparungen, was die generelle Wirtschaftlichkeit des solaren Ladens unterstreicht. Dennoch zeigten sich im Ranking klare Unterschiede:

1. Platz: Die Wallbox Amperfied connect.solar mit dem PowerMeter 63 erreichte mit 94,8% den höchsten WPI-Wert.
2. Platz: Der Fronius Wattpilot Flex Home 22 C6 darf sich mit dem Smart Meter IP, der 94,4% erzielte, über die zweite Platzierung freuen.
3. Platz: Schließlich gelang es Enector AC in Kombination mit dem Smart Energy Meter G2 mit 92,7% den dritten Platz zu belegen.

Das Energiesystem von SMA erreichte einen WPI von 87,5%. Die Forschenden führen diesen Wert darauf zurück, dass hier eine prognosebasierte Optimierung in einem Minutentakt erfolgt, was ohne ein integriertes Batteriesystem tendenziell zu einem höheren Netzbezug führt. Zwischen dem Spitzenreiter (94,8%) und der ausschließlich dreiphasig ladenden Wallbox auf Platz fünf der Bewertung (83,3%) liegen somit 11 Prozentpunkte, was die jährliche Kostendifferenz von 54 Euro ausmacht.

Methodik: Prüfbedingungen und der „Digitale Zwilling“

Diese präzisen Simulationsergebnisse und WPI-Werte konnten nur durch eine anspruchsvolle und reproduzierbare Labormethodik erzielt werden. Die hohe Qualität und Reproduzierbarkeit der Testergebnisse basiert auf einer anspruchsvollen Labormethodik. Demnach wurde der Testaufbau im Digital Grid Lab des Fraunhofer ISE realisiert. Die Prüfungen fanden in einer sogenannten Power Hardware-in-the-Loop (PHIL)-Umgebung statt. Diese Umgebung erlaubt die Simulation komplexer Lastprofile unter Ausschluss unkontrollierbarer Umwelteinflüsse. Im Fokus der Methodik stand der „Digitale Zwilling“ des Elektrofahrzeugs, d.h. anstelle eines physischen Fahrzeugs testete man alle Prüflinge mit einer digitalen Simulation. Projektleiter Dr. Bernhard Wille-Haussmann merkte an, dass das Forscherteam „insgesamt 80 Testzyklen durchgeführt“ habe.

Die Tests folgten der „Richtlinie zur Charakterisierung von unidirektionalem und solaren Laden für Elektrofahrzeuge“. Darüber hinaus wurden diese um dynamische Anwendungstests ergänzt, die auf realen, sekündlichen Lastprofilen von Einfamilienhäusern in Berlin basierten und die tatsächlich auftretenden Schwankungen in der PV-Erzeugung und der Haushaltslast abbildeten. Die Visualisierung dieser Belastungsprofile ist ein wichtiger Punkt, um realitätsnahe Labormessungen zu gewährleisten.

Technische Unterschiede: Dynamische Regelgüte und Stand-by-Verbrauch

Die Labormessungen im Detail verdeutlichten, dass die Effizienz der Wallboxen, gemessen an der maximalen Nutzung des solaren Überschusses, von zwei zentralen, voneinander unabhängigen technischen Parametern abhängt. Diese sind die dynamische Regelgüte und die Eigenverluste im Bereitschaftsbetrieb. Dabei entscheidet die dynamische Regelgüte darüber, wie schnell und präzise die Wallbox auf kurzfristige Schwankungen der PV-Erzeugung oder der Haushaltslast reagieren kann. Dies ist essenziell, um einerseits den teuren Netzbezug zu vermeiden und andererseits keine wertvolle Solarenergie ungenutzt ins Netz einzuspeisen. Außerdem ist auch der zweite Faktor, die Minimierung der Eigenverluste (Stand-by-Verbrauch), ein kritischer Kostenfaktor, da die Wallboxen den Großteil des Jahres (>8.000 Stunden) inaktiv sind.

Faktor A: Reaktionsgeschwindigkeit und Genauigkeit (Regelgüte)

Die Essenz des solaren Ladens liegt in der dynamischen Reaktion. Die Wallbox muss schnell und präzise auf die ständig schwankende Überschussleistung der PV-Anlage reagieren. Genau dies untersuchten die Forscher im sogenannten Sprungantworttest, bei dem die Überschussleistung als Sollwert 18 verschiedene Zustände annahm. Hier zeigten sich die größten Abweichungen im Betriebsverhalten der Geräte. „Wie schnell und genau die Anpassung der Ladeleistung erfolgt, haben wir uns im Rahmen der Wallbox-Inspektion 2025 erstmalig angeschaut“, sagte Nico Orth, Autor der Studie.

Die besten dynamischen Eigenschaften zeigten die Systeme von Amperfied connect.solar und der Fronius Wattpilot Flex. Sie regelten Änderungen im Mittel in nur 9,2 Sekunden. Interessanterweise reagierte das Amperfied-System bei größeren Leistungssprüngen z.B. bewusst langsamer und schrittweise – ein Verhalten, das die Gesamteffizienz nicht negativ beeinflussen muss.

Hinsichtlich der Präzision stach die Systemkombination von SMA (eCharger, Sunny Home Manager 2) hervor. Sie war zwar langsamer in der Reaktion, zeigte jedoch die höchste Präzision in der stationären Regelabweichung. Die Ladeleistung wird im Labortest im Mittel auf 16 Watt genau eingestellt. Die Bandbreite der Einschwingzeit (bis zum neuen Sollwert) variierte signifikant zwischen den Bestwerten von 9,2 Sekunden und Spitzenwerten von bis zu 127 Sekunden bei den langsameren Systemen.

Faktor B: Der Stand-by-Verbrauch

Der zweite entscheidende Faktor für die Langzeiteffizienz ist der Eigenverbrauch der Wallbox im Ruhezustand. Da die Wallboxen mehr als 8.000 Stunden (typischerweise 93% des Jahres) im Bereitschaftsbetrieb verharren, ist der Stand-by-Verbrauch ein kritischer, oft unterschätzter Kostenfaktor. Die Studie weist darauf hin, dass „die Stand-by-Leistung somit einen entscheidenden Einfluss auf die Gesamtperformance“ hat.

Das System von Kostal Enector AC (mit Smart Energy Meter G2) stach mit dem niedrigsten Eigenverbrauch hervor, denn es benötigte lediglich 3,2 Watt im Stand-by. Dies ist z.B. dreimal niedriger als beim verlustreichsten Gerät im Testfeld; das zeigte der direkte Vergleich der Medianwerte der Stand-by-Verbräuche. Kurzum: Dies entspricht einer jährlichen Reduzierung der Stand-by-Verluste um 50 Kilowattstunden und damit fast 12 Euro.

Fazit und Ausblick ‒ Der Weg zur optimierten PV-Lösung

Schließlich liefert die Wallbox-Inspektion 2025 erstmals systematische, praxisnahe Bewertungskriterien für die technische Performance von Ladelösungen. Die Studie verdeutlicht, dass die Wahl der Wallbox weit über die reine Nennleistung hinausgeht. Obwohl alle Testgeräte hohe Effizienzwerte aufweisen, zeigen Messungen, dass weiterhin Optimierungspotenziale in der Systemintegration und den technischen Kennzahlen bestehen. Für Endverbraucher sind nicht nur der WPI und die damit verbundenen Kostenersparnisse entscheidend, sondern auch das Zusammenspiel der Einzelkriterien:

• Geschwindigkeit und Präzision der Regelung sind entscheidend zur Vermeidung von PV-Spitzenverlusten.
• Minimaler Stand-by-Verbrauch zur direkten Senkung der laufenden Systemkosten.
• Effiziente Phasenumschaltung für die optimale Nutzung auch geringer Überschüsse.

Folglich entwickelt sich die Wallbox immer mehr zu einem integralen Bestandteil des intelligenten Energiemanagements im Haushalt. Somit bieten Studienergebnisse Herstellern klare Richtlinien, um ihre Systeme zu optimieren und die Wirtschaftlichkeit des solaren Ladens zu steigern.

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