Wallboxen zum Laden des Elektrofahrzeugs sind an immer mehr Eigenheimen zu finden. Doch wie lässt sich damit der Solarstrom vom eigenen Dach möglichst gut nutzen? Im Projekt Wallbox-Inspektion hat ein Konsortium aus Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, HTW Berlin und ADAC erstmals Prüfverfahren für solaroptimiert gesteuertes Laden entwickelt und marktverfügbare Wallboxen damit getestet. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.
Bis zum Jahr 2030 sollen Millionen Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen unterwegs sein, die oft an privaten Ladestationen geladen werden. Aktuell finden 53 Prozent der Ladevorgänge zu Hause statt, besonders bei Besitzerinnen und Besitzern einer Photovoltaik-Anlage: 93 Prozent nutzen eine Wallbox, um ihr Elektrofahrzeug möglichst mit eigenem Strom zu laden oder durch entsprechend angepassten Betrieb der Wallbox zusätzlich von zeitvariablen Strompreisen zu profitieren. Wie dies möglichst exakt und wirtschaftlich geregelt werden kann, untersucht das Projekt Wallbox-Inspektion. Im Digital Grid Lab des Fraunhofer ISE wurden Wallbox-Lösungen verschiedener Hersteller unter identischen und realitätsnahen Betriebsbedingungen getestet.
Im Fokus der Tests standen neben dem Stromverbrauch im Betrieb und im Stand-by-Modus die Regelungsgüte und Betriebseffekte, die beim solaren Laden von Elektrofahrzeugen eine zentrale Rolle spielen. Hier steht besonders die Frage im Vordergrund, wie ein solarer Überschuss möglichst gut in ein Elektrofahrzeug eingespeichert wird, und wie bei kleinen Leistungen zwischen dem ein- und drei-phasigen Betrieb umgeschaltet werden kann.
Verhalten der Wallbox realitätsnah getestet
Die im Projekt entwickelten Tests betrachteten den Stromfluss zwischen Photovoltaikanlage, Haushalt, Stromnetz und Elektrofahrzeug. Die Forschenden maßen, welchen erlaubten maximal verfügbaren Ladestrom die Wallbox an das Fahrzeug kommunizierte. Über diesen Wert lässt sich die Stromaufnahme des Fahrzeuges entsprechend des solaren Angebots steuern. Der maximal verfügbare Strom ist dabei der Solarüberschuss, der nach Abzug des im Haushalt benötigten Stroms übrigbleibt. Das Team testete das Reaktionsverhalten der Wallbox in spezifischen realitätsnahen Situationen, wie dem Standby-Modus und verschieden großen Sprüngen in der Leistung der Solaranlage.
Testergebnisse sollen Transparenz im Markt erhöhen
Die getesteten Wallboxen reagierten unterschiedlich schnell auf Änderungen im Solarstromangebot und auch im Standby-Betrieb wiesen die Geräte ein unterschiedliches Verhalten auf. Es hat sich aber auch gezeigt, dass bei vielen Wallboxen für eine gute Regelqualität das Energiemanagementsystem angepasst werden muss: Die Forschenden empfehlen Nutzerinnen und Nutzern von Wallboxen daher generell, das Gerät auf das Fahrzeug und die eigenen Bedürfnisse einzustellen.
Auf Basis der Messergebnisse erstellt die Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin einen Wallbox-Score, der die Qualitätsunterschiede zwischen den Produkten quantifiziert. Grundlage hierfür sind Simulationsrechnungen, die auf Messungen gemäß Testleitfaden basieren. Der ADAC e.V. nutzt die Ergebnisse aus dem Projekt für die Beratung von Verbraucherinnen und Verbrauchern.
Über das transparente und einheitliche Messverfahren und die Messergebnisse will das Projektteam zudem den Wallboxherstellern konkrete Optimierungspotenziale im Hinblick auf die Qualität und Energieeffizienz ihrer Geräte aufzeigen. Endanwendern und Installateuren zeigen die Ergebnisse auf, welche Parametereinstellungen zu einer guten Solarenergienutzung führen.
