E-Autos zuhause kostengünstig und umweltfreundlich aufladen: Diese Bausteine sind notwendig

Elektrische Antriebe sind momentan nur eine Option unter vielen und stehen in absoluten Zahlen noch hinter fossilen. Allerdings ist die automobile Zukunft zweifellos elektrisch. In den vergangenen Jahren stiegen die Zulassungszahlen sprunghaft an.

Da allerdings bei allen batterieelektrischen Fahrzeugen das „Auftanken“ deutlich länger dauert als es bei Benzin, Diesel und Erdgas der Fall ist, haben Hausbesitzer eine Menge Vorteile gegenüber Wohnungsmietern. Damit diese aber zum Tragen kommen, sind technische Bausteine nötig, die idealerweise bereits in der Bauphase integriert werden sollten.

Elektroauto at Home: Die einfachste Lösung

Was das Aufladen von Elektrofahrzeugen anbelangt, gibt es im Prinzip vier verschiedene Optionen:

1. Zuhause: Insbesondere Eigenheimbesitzer können alle Bausteine weitgehend selbst bestimmen. Außerdem ist die Ladestation jederzeit verfügbar.
2. Am Arbeitsplatz: Viele Arbeitgeber erlauben ihren Mitarbeitern kostenloses Laden. Während der Arbeitszeit ist das sicherlich sehr gut, aber keine universelle Lösung für Wochenenden und andere Abwesenheitsphasen.
3. Vor Geschäften, Behörden etc.: Ist ebenfalls häufig kostenlos. Allerdings sind die Ladestationen begrenzt. Außerdem ist diese Vorgehensweise nur eine Lösung für die Zeit des Aufenthalts – nicht, um das Auto tagtäglich vollständig aufzuladen.
4. An öffentlichen Ladestationen: Von ihnen gibt es zwar immer mehr. Allerdings sind die Zahlungsmodelle immer noch vielfältig. Oft sind Abonnements nötig und die meisten Anbieter haben eigene Zahlungsmodelle, die miteinander inkompatibel sind (das wird sich erst ab 2023 ändern, wenn jedes Terminal kreditkartenfähig sein muss). Ferner ist es für derartige Ladestationen meist nötig, die Fahrt zu unterbrechen und sie sind in Sachen Stromkosten die mit Abstand teuerste Option.

Einmal abgesehen von Urlaubreisen, ist das Eigenheim der wirklich beste Ort, um sein E-Auto zu laden: Der Wagen steht immer bereit, wenn man zuhause ist. Es sind bei üblichen Fahrdistanzen keine Ladepausen nötig. Und mit den richtigen Bausteinen kann der Strompreis (und damit die Betriebskosten des Fahrzeugs) auf ein bemerkenswert niedriges Level gedrückt werden. Doch was braucht es dafür?

Fördermittel-Check

Elektromobilität wird hierzulande staatlich gefördert. Eigenheimbesitzer kommen dabei in den Genuss besonders umfangreicher Fördermittel. Der erste Schritt dieses Projekts sollte deshalb darin bestehen, die in seinem Bundesland aktuell gültigen Fördermittel zu sichten und zu beantragen.

Hier ist etwas Vorsicht vonnöten: Bei vielen dieser Programme darf das Projekt erst gestartet werden, wenn die Bewilligung erfolgt ist. In anderen Fällen sind nur bestimmte Systeme gestattet. Einige Fördermittel sind als Einmalzahlungen in Form von Zuschüssen konzipiert, andere als Kredite. Hier müssen sich Bauherrn etwas einlesen und alles gut miteinander abstimmen.

Photovoltaik-Anlage – für umweltfreundlichen und günstigen Strom

Selbsterzeugter Solarstrom ist beim Thema E-Auto optional. Die allermeisten Häuser sind standardmäßig an das 400-Volt-Stromnetz angeschlossen – und wenn man vor Beginn der Elektroinstallation bereits das Thema Elektroauto einbezieht, sind dabei sogar 63 Ampere (A) möglich.

Allerdings würde das bedeuten, sein E-Auto zum jeweils marktüblichen Strompreis aufzuladen. Das ist bei Grünstromtarifen zwar zweifelsohne umweltfreundlich, allerdings ist es bei zuletzt 50 Cent und steigend pro Kilowattstunde (kW/h) wirklich keine günstige Lösung mehr.

Eine PV-Anlage greift diese Herausforderung an der Wurzel: Der Strom wird selbst erzeugt. Dadurch betragen die Gestehungskosten bei typischen Einfamilienhaussystemen

• 7,96 bis 11,01 Cent / kW/h im Norden Deutschlands,
• 5,81 bis 8,05 Cent / kW/h im Süden Deutschlands.

Der Unterschied liegt an der im Norden etwas schwächeren Sonneneinstrahlung. Selbst dieser niedrige Preis gilt nur, solange die Anlage sich amortisieren muss. Danach entsteht der Strom kostenlos.

Was die Größe der Anlage anbelangt, kann man sich am Durchschnittsverbrauch von Elektro-PKW orientieren: Pro 10.000 Kilometern benötigen sie zirka 2.000 kW/h. Das sollte das Mindestmaß sein; die Anlage dementsprechend 2 bis 3 Kilowatt Peak (kW/p) leisten.

Bei einer geschickt geplanten Anlage fließt sämtlicher zusätzlich erzeugte Strom in den häuslichen Verbrauch und senkt somit dessen Stromkosten ebenfalls. Mehr ist also immer besser, solange die Dachform, -tragfähigkeit und alle anderen Parameter es gestatten.

Wechselrichter und Stromspeicher mit Mehrwert

Photovoltaik erzeugt aus physikalischen Gründen Gleichstrom. Die meisten Elektrofahrzeuge können ebenfalls damit geladen werden – wohingegen die Hauselektrik auf Wechselstrom setzt. Allerdings funktioniert es nur in der Theorie, Solaranlage und E-Auto direkt zu verbinden:

1. Meist wird ein Stromer nachts geladen, wenn die PV-Anlage keinen Strom erzeugt.
2. Direktladen funktioniert nur, wenn die Solaranlage mindestens 6 Ampere Überschuss liefert. Bei einphasigem Laden bedeutet das 1,4 kW, bei dreiphasigem Laden 4,2 kW. So viel liegt nur in der Mittagszeit bei Bestwetter an – und nur sehr großen PV-Systemen.

Im Klartext: Das E-Auto muss seinen Strom über die Hauselektrik beziehen, damit eine ganzjährige Versorgungssicherheit garantiert ist. Dann aber sollten die dafür nötigen und sinnvollen Bausteine geschickt kombiniert werden:

• Das Herzstück dieser Einspeisung ist ein Wechselrichter. Er wandelt den PV-Gleich- in Wechselstrom um und existiert in unterschiedlichen Bauarten, von denen für häusliche Systeme besonders sogenannte Stringwechselrichter relevant sind. Sie sind an mehrere Solarmodule angeschlossen und sorgen dadurch für einen gleichmäßigen Betrieb. Wer dieses System einbaut, sollte unbedingt auf einen „inselfähigen“ Wechselrichter setzen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Modellen benötigt dieser nicht die 50-Hertz-Frequenz des von außen kommenden Netzstromes als Taktgeber. Der Vorteil? Dadurch kann diese PV-Anlage selbst bei Stromausfällen nutzbaren Strom liefern.
• Wichtig für die ganztägige Nutzung des Solarstroms ist ein Stromspeicher. Seine Größe muss auf die Leistungsfähigkeit der PV-Anlage, den Stromverbrauch des Hauses und den des E-Autos angepasst werden. Das sollten Bauherren sich von Fachleuten durchrechnen lassen. Der Speicher hat ebenfalls einen gewaltigen Zusatzvorteil: Durch ihn kann 100 Prozent des Eigenstromes selbst verbraucht werden. Bei mittlerweile (im Vergleich mit den Strompreisen) kaum noch nennenswerten Einspeisevergütungen ist das die effektivste Option.

Übrigens: Theoretisch und praktisch könnte das E-Auto als Stromspeicher dienen; es enthält schließlich einen großen Akkumulator. Jedoch gibt es noch nicht sonderlich viele Modelle, die dieses „bidirektionale Laden“ beherrschen. Außerdem muss die Wallbox (siehe weiter unten) ebenfalls in einer dafür ausgelegten Variante angeschafft werden. Zuvor wird jedoch noch ein anderer Systembaustein benötigt.

Die Ladesteuerung – Gehirn des häuslichen Stroms

Stromnetze sind theoretisch simpel: Es muss jederzeit ein exaktes Gleichgewicht zwischen Einspeisung und Entnahme bestehen. Geschieht das nicht, fliegt irgendwo eine Sicherung raus oder droht ein Stromausfall. Speziell bei typischen Einfamilienhaus-Solaranlagen ist deshalb ein sogenanntes Lastmanagement-System vonnöten, wenn ein Elektroauto involviert ist.

Vereinfacht gesprochen handelt es sich dabei um eine Steuerungszentrale, die vorgibt, welcher Strom wohin fließen soll. Beispielsweise könnte das Lastmanagement sämtlichen PV-Strom erst einmal in den Stromspeicher leiten und von dort aus dem E-Auto nur so viel Strom zumessen, wie im Speicher ist. Das würde verhindern, dass der Stromer mit teurem Netzstrom geladen wird.

Da sich jedoch moderne Lastmanagement-Systeme sehr umfassend konfigurieren lassen, ist das nur eines von mehreren möglichen Szenarien. Das Lastmanagement ist nur grundsätzlich nötig, damit es zu keiner unkontrollierten Stromentnahme kommt. Allerdings ist dafür mitunter kein eigenes Bauteil vonnöten, wenn das final nötige Stück Technik geschickt ausgewählt wird.

Wallbox oder Ladesäule: Der letzte Puzzlestein

Spätestens mit einem Adapter lässt sich jedes Elektroauto mit einer im Haus installierten 230- oder 400-Volt-Steckdose verbinden. Das allerdings wäre keine gute Lösung. Denn die Ladestation ist ein sehr fähiges und vielfältiges Bauteil:

• An einer 400-Volt-Steckdose mit 16 Ampere können nur 6,4 kW Leistung entnommen werden. Bei Ladestationen sind es je nach Modell mindestens 11 oder sogar 22 kW. Dadurch lädt das E-Auto deutlich schneller.
• Immer mehr Ladestationen sind mit Lastmanagement kombiniert, enthalten also beide Systeme in einem Gehäuse. Das ist meist günstiger als ein getrennter Einzelkauf.
• Die Geräte sind nur aufs Laden spezialisiert. Schon der Umgang mit den Steckern ist deshalb komfortabler als mit den sehr „stramm“ sitzenden 400-Volt-CEE-Steckern.
• In den Ladestationen kann weitere Technik integriert werden. Dadurch erfolgt das Aufladen kommunizierend mit dem Fahrzeug und deshalb so batterieschonend oder schnell, wie es gewünscht ist.

Sehr viele Ladestationen können mit mechanischen Schlüsseln, Schlüsselkarten und anderen Verriegelungselementen versehen werden. Außerdem sind Stromzähler möglich. Das ist beispielsweise praktisch, um Verbräuche im Blick zu behalten oder eine (im Freien) stehende Ladestation vor Stromdieben zu schützen.

Zum Schluss noch ein Wort zur Begrifflichkeit: „Ladestation“ ist der generelle und immer korrekte Dachbegriff für diese Systeme. Die „Wallbox“ ist wandmontiert, die „Ladesäule“ steht dagegen frei. Andere Unterschiede gibt es nicht. Wie fließend die Übergänge sein können, lässt sich daran erkennen, dass es für viele Wallboxen optionale Standsäulen gibt – die sie dann zur Ladesäule machen.