HTW-Studie zum solaren Laden von E-Autos

Für die vorliegende Studie ermittelte die Fronius International GmbH den Autarkiegrad von 730 Haushalten mit Solaranlage und Elektrofahrzeug. Die Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin verwendete diese Daten und verknüpfte sie mit dem Ladeverhalten von Elektrofahrzeugen. Ergebnis: Dynamisches Überschussladen steigert den Solaranteil um durchschnittlich 25 Prozent. Lesen Sie die spannenden Details zu dieser neuen Studie der Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der HTW Berlin. Besonders interessant fanden wir die ausgesprochenen Empfehlungen für die Erhöhung des Solaranteils an der Fahrzeugladung.

Ausstattung von Ladegeräten für E-Fahrzeuge

Die Studie legt die noch bestehenden technischen Herausforderungen auf dem Weg zur effizienten Nutzung der Solarenergie beim Laden der Fahrzeuge dar. So liegen bspw. die Wirkungsgrade der Ladegeräte noch weit hinter denen ähnlich leistungsstarker Wechselrichter von PV-Speichersystemen zurück und verbraucht die Bordelektronik noch bis zu 350 Watt. Auf der anderen Seite ermöglichen die großen Batterien hohe Reichweiten und genügend Flexibilität für eine solaroptimierte Ladung.

Die Funktionalität des solaren Ladens gehört bei vielen Wallboxen mittlerweile zur Standardausstattung. Ebenso wie die automatische Phasenumschaltung zwischen ein- und dreiphasigem Betrieb. Die Möglichkeit des bidirektionalen Ladens ist hingegen noch wenig verbreitet.

Hinweis: Beim solaren Laden stehen längere Ladezeiten mit geringen Ladeleistungen im Fokus. Die meisten Elektrofahrzeuge sind jedoch (noch) für schnelles Laden mit hoher Leistung ausgelegt. Im Idealfall ermöglicht eine Wallbox das Umschalten zwischen ein- und dreiphasigem Betrieb.

Fronius International: Autarkiegrad mit E-Auto

In den untersuchten Wohngebäuden deckt die Solaranlage durchschnittlich 47 Prozent des Haushaltsstrombedarfs und der Energieaufnahme des Elektroautos, mit zusätzlichem Batteriespeicher sogar zu 73 Prozent. Gesellt sich eine Wärmepumpe hinzu, lassen sich immerhin noch bis zu 59 Prozent des jährlichen Strombedarfs decken. Vorausgesetzt, die PV-Anlage ist entsprechend ausgelegt. Denn im Winter, wenn die Wärmepumpe bei knapper Solarenergie arbeitet, kommt es auf jedes Solarmodul an.

Ergebnisse der Betriebsdatenanalyse von Wallboxen

Die Fronius Betriebsdatenanalyse zeigt: Der mittlere Solaranteil an der Fahrzeugladung beträgt ohne Batteriespeicher rund 53 Prozent und mit Batteriespeicher plus 9 Prozent, also rund 62 Prozent. Einige Haushalte ließen bei der Analyse sogar eine deutlich höhere Steigerung erkennen.

Diese Daten fußten auf folgenden Mittelwerten: eine PV-Leistung von 9,9 kW, eine jährliche solare Stromproduktion von 2.228 kWh, eine Ladung an 3,9 Tagen pro Woche und ein 93-prozentiger Verbleib der Anlage im Stand-by.

Das spannendste Ergebnis der Erhebung war: Mit der Funktion des dynamischen Überschussladens lässt sich der solare Anteil um 25 Prozent steigern – gegenüber dem herkömmlichen, ungesteuerten Laden des Elektrofahrzeugs direkt bei Ankunft zuhause und mit maximaler Leistung. Mit dieser Funktionalität wird die Ladeleistung der Wallbox automatisch an den solaren Überschuss angepasst.

Hinweis: Ab Seite 28 zeigt die Studie weitere Faktoren – wie das Ladeverhalten oder die Ladehäufigkeit – auf, die die Ergebnisse beeinflussen.

Empfehlungen für die Erhöhung des Solaranteils

Aus den Messdaten leitet die HTW Berlin eine Reihe von Empfehlungen zur Steigerung des Solaranteils an der Fahrzeugladung ab:

• Solaranlage möglichst groß auslegen: Mit einer größeren Photovoltaikanlage werden erwiesenermaßen höhere Solaranteile an der Fahrzeugladung erzielt. (siehe Tipp unten)
• Sinnvoll dimensionierten Batteriespeicher installieren: Es ist eine alte Weisheit, dass die Größe des Batteriespeichers zur Größe der PV-Anlage passen muss. Ist er zu groß dimensioniert, leidet unter Umständen die Lebensdauer. Ein zu kleiner Energiespeicher lässt zu viel Überschussenergie ungenutzt. Der Solaranlage-Ratgeber-Rechner hilft bei der richtigen Dimensionierung.
• Elektrofahrzeug tagsüber regelmäßig an die Wallbox anschließen: Im passenden Betriebsmodus wird das Auto vermehrt ausschließlich mit überschüssigem Solarstrom geladen. Noch besser, wenn die Wallbox selbständig der solaren Überschussleistung folgt.
• Mobilitätsverhalten prüfen: Muss es immer das Auto sein? Manche Ziele lassen sich bequem auch mit dem (Elektro-)Fahrrad oder dem ÖPNV erreichen. Des hilft, die Kilowattstunden im Fahrzeug zu reduzieren.

• Wallbox nach der Größe der Solaranlage auswählen: Dreiphasige Wallboxen erzielen aufgrund ihrer Minimal-Ladeleistung von 4,2 kW erst bei Solaranlagen ab 15 kW höhere Solaranteile an der Fahrzeugladung als einphasige Wallboxen. Einphasige Wallboxen fallen dagegen durch höhere Ladezeiten und Verluste negativ auf. Ideal ist eine Wallbox mit der Funktionalität der automatischen Phasenumschaltung, da sie die Vorteile von ein- und dreiphasigen Ladegeräten verbindet.
• Ladungen steuern und planen: Richtet sich die Verzögerung einer Ladung nach dem Wetterbericht, lässt sich der Solaranteil recht einfach erhöhen. Gut strukturierte Apps lassen die schnelle Änderung der Betriebsmodi, Start und Stopp der Ladungen und die Anpassung an individuelle Bedürfnisse zu.

Tipp: Ein Beispiel zeigt, dass größere Photovoltaikanlagen höhere Solaranteile an der Fahrzeugladung erzielen. Bei einer Fahrleistung von jährlich 10.000–15.000 km können mit einer 5 kW bis 10 kW Photovoltaikanlage 46 Prozent des Energiebedarfs eines zuhause geladenen Elektrofahrzeugs gedeckt werden. Ist die Solaranlage 15 kW bis 20 kW groß, ergaben die Tests eine Erhöhung des solaren Anteils an der Fahrzeugladung auf 62 Prozent. Gut für Geldbeutel und Umwelt: Große PV-Anlagen wirken sich zudem positiv auf den ökologischen Fußabdruck des Elektrofahrzeugs aus.

Solaroptimiertes Laden als Wallbox-Standardausstattung

In ihrer Ausstattung variieren die Wallboxen auf dem Markt stark. Das Angebot richtet sich vor allem nach der Zielgruppe. Schließlich benötigen private Fahrzeughalter, Unternehmen und öffentliche Institutionen unterschiedliche Ladestationen in Bezug auf die Leistungsfähigkeit, die Ausstattung, die installierten Kommunikationsprotokolle und das Energiemanagement.

Dass sich vor der Auswahl einer Ladelösung ein Blick in das Datenblatt oder die Betriebsanleitung lohnt, liegt daher auf der Hand. Die gute Nachricht: Bei der Analyse des Marktumfeldes stellte sich heraus, dass viele Wallboxen auf eine solaren Überschuss reagieren und die Ladeleistung entsprechend anpassen. Die Bezeichnungen der Betriebsmodi sind jedoch alles andere als einheitlich. Einige Beispiele nennt die folgende Grafik. In welchen Punkten sich die Standard-Lademodi genau unterscheiden, können Interessierte in der Studie nachzulesen.

Quelle: Forschungsgruppe Solarspeichersysteme, Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin: Studie „Solares Laden von Elektrofahrzeugen“ (April 2025). Alle Daten sind Durchschnittswerte aus der Studie.

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