HTW Berlin Studie: Solares Laden von Elektrofahrzeugen

Die HTW-Studie zum solaren Laden von Elektrofahrzeugen analysiert die Energieflüsse in 730 Wohngebäuden und untersucht das Marktumfeld sowie die Technik für E-Autos und Wallboxen in Deutschland. Zentrale Erkenntnisse: Haushalte mit PV-Batteriesystem und E-Auto erreichen im Mittel 73% Autarkie. In Kombination mit einer Wärmepumpe können PV-Speicher rund 59% des jährlichen Strombedarfs decken. Solaroptimiertes Laden wird Standard bei Wallboxen, und dynamisches Überschussladen steigert den solaren Ladeanteil deutlich. Für maximale solare Deckung ist eine großzügige Dimensionierung der PV-Anlage entscheidend.

Wohngebäude mit PV-Batteriesystem und Elektroauto zu 73% autark

Die Studie der Hochschule für Technik und Wirtschaft zeigt, dass Wohngebäude mit Solaranlage und Elektroauto im Durchschnitt zu 73% autark sind. Somit reduzieren diese Haushalte die Jahresstromkosten von 6.900 Kilowattstunden auf 1.900 Kilowattstunden. Weil sich die Haushalte im Standort, im Haushaltstromverbrauch, im Fahrverhalten, in der PV-Anlagengengröße und in der Gebäudeausstattung unterscheiden, variiert der Autarkiegrad. Neben der ganzheitlichen Analyse der Haushalte untersucht die Studie auch das Marktumfeld und die Technik für Elektroautos sowie Wallboxen in Deutschland.

Analyse des Markts für Elektrofahrzeuge im Jahr 2024

Bis 2030 sollen laut Bundesregierung mindestens 15 Millionen vollelektrische Fahrzeuge auf deutschen Straßen unterwegs sein. Allerdings waren es Ende letzten Jahres erst 1,7 Millionen Pkw (3,3%). Dies zeigt wiederum, dass die Regierung noch weit vom geplanten Ziel entfernt ist. Insgesamt wurden 381.000 neue Elektroautos im Jahr 2024 angemeldet, jedoch waren es 27% weniger als im Vorjahr. Rund 51% der neu zugelassenen Elektroautos waren SUVs und nur 9% Kleinwagen oder Minis. Dabei waren die meistverkauften Fahrzeuge Tesla Model Y mit 7,9% und VW mit 16,3%. Zudem gibt es 161.000 öffentliche Ladesäulen in Deutschland, was rund 21% mehr als im Vorjahr ist. Um das angepeilte Ziel von 15 Millionen bis 2030 erreichen zu können, müsste ein jährliches Marktwachstum von 60% erfolgen.

Eigenverbrauch und Ladeeffizienz der E-Autos

Jedoch gibt es bei der effizienten Nutzung der Solarenergie zum Laden von Elektroautos nach wie vor Hürden. Es wird darauf hingewiesen, dass heutige Elektrofahrzeuge für schnelles Laden mit hoher Leistung ausgelegt seien. Zudem betont, Joseph Bergner, Co-Autor der Studie: „Das widerspricht allerdings den Anforderungen des solaren Ladens, bei dem längere Ladezeiten mit geringen Ladeleistungen im Fokus stehen.“ Momentan erreichen bei minimaler Ladeleistung von 1,4 kW nur 76% der Solarenergie die Autobatterie; bei 11 kW sind es 90%.

Dynamisches Überschussladen steigert Solaranteil um 25%

Im Zuge der Studie fanden Forscher heraus, dass 68% der analysierten Haushalte innerhalb einer Woche mehr als dreimal das E-Auto luden. Bevorzugt lud man die Fahrzeuge während der Mittagszeit. Nico Orth betont zudem:

„Im Vergleich zum herkömmlichen Laden des Elektrofahrzeugs bei Ankunft mit maximaler Leistung lässt sich mit der Funktionalität des dynamischen Überschussladens der Solaranteil im Mittel um 25 Prozentpunkte steigern.“

Dabei wird die Ladeleistung der Wallbox automatisch an den solaren Überschuss adjustiert. Jedoch steigert der Batteriespeicher den Solaranteil an der Fahrzeugladung im Durchschnitt nur um 9%. Bei dreiviertel der Haushalte liegt die Steigerung bei weniger als 15%, weil das Auto tagsüber geladen wird. In sehr seltenen Fällen sind allerdings auch Steigerungen von über 30% möglich.

Wie kann man den Solaranteil erhöhen?

Die Autoren der Studie raten, die Ladungen nach dem Solarangebot zu planen, das Elektrofahrzeug regelmäßig an die Wallbox anzuschließen und mit überschüssigem Solarstrom zu laden. Zudem solle man die Solaranlage bestmöglich und so groß wie möglich dimensionieren. Warum das vorteilhaft ist, erklärt Joseph Bergner:

„Bei einer durchschnittlichen Fahrleistung von 10 000 Kilometern bis 15 000 Kilometern im Jahr können Haushalte mit einer Solaranlage zwischen 5 Kilowatt und 10 Kilowatt im Mittel 46 Prozent des Energiebedarfs ihres Elektrofahrzeugs decken. Bietet das Dach hingegen Platz für 15 Kilowatt bis 20 Kilowatt, erhöht sich der Solaranteil an der Fahrzeugladung im Mittel auf 62 Prozentpunkte. Große PV-Anlagen wirken sich daher positiv auf den ökologischen Fußabdruck des Elektrofahrzeugs aus.“

Ferner zeigten Ergebnisse, dass man in vollelektrifizierten Haushalten mit PV-Speichersystem, Elektrofahrzeug und Wärmepumpe rund 59% des Jahresbedarfs mit Solarstrom decken konnte.

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