Performance Indikator für solaroptimierte Wallboxen

Macht es einen Unterschied, welche Wallbox zum solaren Laden eingesetzt wird? Und lässt sich der Unterschied quantifizieren? Das Ziel dieser Untersuchung ist die Bewertung der Nutzung von Solarenergie in realen Ladestationen für Elektrofahrzeuge für Privathaushalte. Fünf Wallboxen wurden hierfür im Labor am Fraunhofer Institut für Solarenergieforschung ISE getestet und zur Validierung eines Simulationsmodells verwendet. Die validierte Simulation der Wallboxen ermöglicht die Analyse ganzer Jahre, die im Labor nicht möglich ist. Zur Quantifizierung der Effizienz und der Netzinteraktion wurde ein Performance Indikator (PI) eingeführt, der den Vergleich mit einer verlustfreien Wallbox erlaubt. Die vergleichende Analyse des PI zeigt Werte zwischen 85 % und 95 %. Somit macht es durchaus einen Unterschied, welche Wallbox man nutzt. Welche Parameter hierbei zu berücksichtigen sind, zeigt dieser Konferenzbeitrag.

Welche Parameter wurden im Labor ermittelt?

Die Messung im Labor erfolgte nach dem Prüfrichtlinie für Unidirektionales und Solares Laden. Hier werden zunächst wurden der Standby- und Peripherieverbrauch gemessen. Dies sind wichtige Parameter, da die meisten Wallboxen in Wohngebäuden mehr als 8000 Stunden pro Jahr im Standby-Modus verweilen. Ferner lassen sich aus Sprungantworttest und kurzen Anwendungstest mit realen Erzeugungsprofilen, die Schwellwerte und Verzögerungen vor Beginn und während des Ladevorgangs ermitteln, wie z. B. die Tot- und Einschwingzeiten. Auch die maximal und minimal einstellbare Leistung sowie stationäre Regelabweichung wird berücksichtigt. Abschließend werden die Fähigkeit und Einschränkungen der Phasenumschaltung charakterisiert, wobei das Hauptaugenmerk ebenfalls auf verschiedenen Regelungsparametern liegt.

Welchen Nutzen hat der Performance Indikator?

Der vorgestellte Perfomance Indikator (PI) vergleicht eine ideale Wallbox mit einer Wallbox, die nach Labormessung parametrisiert wurde. Neben einer Gesamtperformance erlaubt der PI die Aufschlüsselung der Verlustmechanismen, durch welche der PI zustande kommt. Dies liefert nützliche Erkenntnisse für Endnutzer, Installateure und Ingenieure zur Optimierung von Systemen mit dem Ziel, den Netzverbrauch zu senken. Dennoch muss betont werden, dass die Optimierung dieser Parameter einen Kompromiss zwischen Effizienz und Alterung der Komponenten erfordert. Beispielsweise könnte eine häufige Phasenumschaltung den Verschleiß mechanischer Schaltgeräte beschleunigen, während zu lange Zeitkonstanten die bei sich schnell ändernder Solarleistung zu einer geringeren Einsparung führen.

Welche Unterschiede gibt es zwischen den Wallboxen?

Im Beitrag wurden Unterschiede zwischen 85 % und 95 % verglichen mit der idealen Wallbox ermittelt. Massgeblich ist hierbei, welches System den Netzbezug am effektivsten reduzieren kann. Hierbei zeigt sich, dass die Fähigkeit auch kleine Solarleistungen zu nutzen essentiell ist. Die kleinen Ladeleistungen sind besonders relevant am Morgen und am Abend aber auch an Herbst- und Wintertagen. Hierbei zügig auf Änderungen reagieren zu können ist unabdingbar. Neben einer guten Regelung verspricht ein geringer Standby-Verbrauch deutlich höhere Einsparungen und sollte beachtet werden. Beachtlich am Vergleich: Trotz unterschiedlicher Parameter können die Wallboxen zu vergleichbaren Einsparungen kommen. Dennoch ist Sorgfalt bei der Produktauswahl geboten: Wer zu einer weniger effizienten Wallbox greift, kann höhere Kosten von mehr als 50 €/a haben verglichen mit einer sehr guten Ladelösung.