Solares Laden – Erkenntnisse aus Feldbeobachtungen

Große Vorteile durch solares Laden

In dieser Studie wird die sinnvolle Kombination von PV und Elektrofahrzeugen (EV) analysiert, indem ein Monitoring-Datensatz genauer betrachtet wird. Der erste Blick auf diesen Datensatz zeigt gewisse Verzerrungen, die typischerweise in Umfragen zur Nutzung von Elektrofahrzeugen zu finden sind. Einerseits beispielsweise ein hoher Energiebedarf und andererseits eine höhere Präsenz von Wärmepumpen als Indikator für ein höheres Einkommen.

Die Hauptfaktoren, die zu hohen solaren Anteilen beitragen, wurden durch unterschiedliche Perspektiven auf dasselbe Bild identifiziert. Es wurde festgestellt, dass sowohl saisonale als auch tägliche Anpassungen einen Einfluss haben. Während eine stationäre Batterie die Flexibilität der täglichen Anpassung erhöhen kann, wurde eine saisonale Anpassung auf zwei Arten festgestellt: erstens durch die Erhöhung der eigenen Generation von Solarenergie, selbst im dunkelsten Monat, und zweitens durch die Aussetzung des Ladens zu Hause während der Wintermonate. Logischerweise ist das Laden mit eigens produzierter Solarenergie essenziell für einen hohen Solaranteil des Gesamtstrombedarfs, da es den Solaranteil im Vergleich zu dem willkürlichen Laden um etwa 25 Prozentpunkte erhöht.

Welche Informationen beinhalten die Datensätze?

Die bereitgestellten Datensätze beinhalten Metadaten und Zeitreihen für jeden anonymen Nutzer. Die Metadaten umfassen unter anderem eine Systembeschreibung wie die installierte PV-Leistung, das Vorhandensein eines Batteriesystems, das jeweilige Land, und Informationen über weitere elektrische Großverbraucher im Haushalt. Zeitreihen sind für die PV-Leistung und die Leistung der Batterie, der Gesamtlast, des Elektrofahrzeugs und des Netzanschlusspunkts verfügbar. Darüber hinaus können die Leistungsflüsse von der Batterie zur Gesamtlast, zum Elektrofahrzeug und zum Netzanschluss sowie der Ladezustand (SOC) für die Analyse herangezogen werden. Zumindest alle Stromflüsse vom Netz zur Batterie, zur Gesamtlast und zum Elektrofahrzeug sind im Datensatz enthalten.

Quo vadis solares Laden?

Der Datensatz erlaubt einen breiten Einblick in die Nutzung des solaren Ladens. Hierbei zeigt sich die gesamte Bandbreite von Haushalten: von solchen, die nahezu keinen Solarstrom laden, bis hin zu Haushalten, die sich fast ausschließlich mit der eigenen PV-Energie bewegen. Um die Unterschiede besser verstehen zu können, wurden vier Cluster gebildet anhand der Laderpräferenz gebildet:

• Solaraffine mit höchsten Solaranteilen: Laden ihr Elektrofahrzeug hauptsächlich Tagsüber und häufig während der Mittagszeit. Die Ladung wird mitunter verzögert und erst am Wochenende durchgeführt.
• Nachmittags Ladende mit mittleren Solaranteilen: Haben eine Ladepräferenz für den Nachmittag, vermutlich weil das EV erst bei Ankunft geladen werden kann.
• Abends Ladende mit geringen Solaranteilen: Laden bei Ankunft und häufiger ohne Solarenergie. Eine große Batterie ist hier besonders hilfreich.
• Nutzende von dynamischen Tariffen mit mittleren bis geringen Solaranteilen : Laden entsprechend günstiger dynamischer Tariffe, Mittags oder mitten in der Nacht.

Ziel der Untersuchung ist, die Einflüsse zuzuordnen und entlang der Cluster einzelne Effekte zu erklären. Eine beispielhafte Fragestellung ist dabei, welchen Effekt ein Batteriespeicher oder die Häufigkeit des Laden spielt oder aber auch ob sich dynamisches Laden, also die Leistungsanpassung nach dem solaren Überschuss lohnt.

Lohnt sich dynamisches Laden?

Die Ergebnisse der Analyse zeigen, dass ein sinnvoller Einsatz des dynamischen Ladens stark vom Ladeprofil der Nutzer:innen abhängt. Ein solaradaptiertes Ladeprofil hätte den Solaranteil beim Laden von Elektrofahrzeugen um etwa 30 % (Median) erhöhen können, wenn die EV-Ladeeinrichtung dynamisch dem Überschuss gefolgt wäre, anstatt mit  maximaler Leistung zu laden. Haushalte, die hauptsächlich nachmittags laden und preissensibel sind, profitieren durch die angepasste Strategie und verzeichnen einen Anstieg des mittleren (Median) Solaranteils von etwa 17 % auf 21 %. Bei Haushalten, die abends laden, steigt der Median der Solaranteile hingegen nur um 9 %.

Solaranteil vollständig elektrifizierter Haushalte

Neben dem Laden von Elektrofahrzeugen ist der Datensatz auch in Bezug auf die Nutzung von Wärmepumpen und Speichern aufschlussreich, da er reale Solarstromanteile vollständig elektrifizierter Haushalte abbildet. Der Solaranteil kann unmittelbar mit Einsparungen beim Netzstrombezug und den damit verbundenen Kosten verknüpft werden und stellt somit einen zentralen ökonomischen Treiber für private PV-Systeme dar.

Die Daten zeigen, dass mehr als 50 % der Haushalte mit Elektrofahrzeug etwa 46 % ihres Gesamtenergiebedarfs durch Solarenergie decken können. Dieser Wert steigt auf einen Median von über 73 %, wenn zusätzlich ein Batteriespeicher vorhanden ist. Dies liegt etwa 10 % über den Erwartungen für vergleichbare Haushalte ohne Elektrofahrzeug. Eine mögliche Erklärung hierfür ist, dass diese Haushalte nicht nur das Laden der Elektrofahrzeuge in sonnenreiche Stunden verlagern, sondern auch den Betrieb von Haushaltsgeräten entsprechend anpassen.

Haushalte, die sowohl über ein Elektrofahrzeug als auch über einen stationären Batteriespeicher verfügen, beziehen lediglich etwa ein Viertel ihres Energiebedarfs aus dem Netz. Dieser verbleibende Bedarf tritt jedoch häufig in Zeiten hoher Last auf, etwa in winterlichen Perioden mit geringer PV-Erzeugung und entladenen Speichern. Die derzeitigen Tarifstrukturen in Deutschland, die Netzentgelte ausschließlich auf den Energieverbrauch erheben, setzen daher nur geringe Anreize zur Entlastung oder Refinanzierung des Stromnetzes.