Photovoltaik-Anlage fürs Elektroauto

Planung der eigenen E-Tankstation

Reicht meine Photovoltaikanlage für das Laden meines Elektroautos aus? Wie berechne ich die richtige Anlagengröße? Was brauche ich sonst noch, um das Fahrzeug aufzuladen? Das sind nur einige Fragen, die sich PV-Anlagen-Betreiber bei der Anschaffung eines umweltfreundlichen Neuwagens stellen. Dieser Beitrag widmet sich den erforderlichen Komponenten und hilft bei der Planung einer E-Tankstelle. Nützlich auch, wenn die Neuanschaffung schon in der Garage steht und die Installation der PV-Anlage noch in der Planungsphase steckt.

Das „E-Tankstellen-Trio“: 3 Komponenten der solaren Zapfstelle

Garage oder Carport gehören nicht zum Trio – obwohl das Fahrzeug meistens ein eigenes Zuhause hat. Was aber sehr wohl zur Solar-Tankstelle gehört, sind die folgenden drei Komponenten:

1. Photovoltaikanlage: Ob auf dem Dach des Hauses oder der Garage, ohne Solarmodule geht es nicht. Sie produzieren nicht nur den Strom für die elektrischen Geräte im Haushalt, sondern auch für die hauseigene „Ladesäule“. Mithilfe zwei einfacher Formeln, ist die richtige Dimensionierung ein Kinderspiel. Pi mal Daumen geht man von ca. 2 kWp für das Fahrzeug aus.
2. Stromspeicher: Ein Batteriespeicher ist nicht zwingend erforderlich, sorgt aber für mehr Flexibilität und Komfort. Damit kann das Laden auch nachts, wenn die Sonne keine Energie liefert und im Haushalt kein Strom verbraucht wird, vonstattengehen.
3. Ladestation: Viel schneller und sicherer als über die Steckdose ist das Aufladen über eine sogenannte Wallbox. Sie muss zum Fahrzeug passen und die perfekte Ladekapazität haben. Die richtige Ladestation auf dem Markt zu finden, ist jedoch keine Hexerei.

Beginnen wir mit der Photovoltaikanlage: Wie berechnet man die optimale Größe für den Energiebedarf des E-Autos?

Solarmodule: Stromproduzenten fürs Elektroauto

Ob Erweiterung einer bestehenden PVA oder gänzliche Neuplanung: Die richtige Größe zu berechnen, ist gerade für PV-Neulinge eine kleine Herausforderung. Dabei braucht es nicht mehr als zwei Schritte:

Schritt 1: Strombedarf des E-Autos berechnen

Die durchschnittliche Fahrleistung der Deutschen betrug 2021 ca. 13.000 km im Jahr. Elektroautos haben nach Herstellerangaben einen Stromverbrauch zwischen 5,8 kWh und 24,2 kWh, im Durchschnitt bei ca. 15 kWh pro 100 km (Quelle: Verivox). Diese Werte setzen wir für unsere Beispielrechnungen mit dem Ehepaar Schmidt an. Doch beginnen wir mit der entsprechenden Formel für den Energiebedarf des Wagens:

Sieht schlimmer aus als es ist: Teilen Sie einfach den Stromverbrauch Ihres Fahrzeugs durch 100 und multiplizieren Sie diesen Wert dann mit den Kilometern, die Sie in einem Jahr fahren.

Herr und Frau Schmidt hätten also einen jährlichen Energiebedarf fürs Elektroauto von 15 kWh / 100 * 13.000 km = 1.950 kWh.

Schritt 2: Größe der PV-Anlage berechnen

Wieder beginnen wir mit der Formel. Jetzt wird’s leider etwas komplizierter, denn Sie müssen auch Ihren persönlichen Energieertrag kennen. Dieser hängt bekanntermaßen von mehreren Standortfaktoren ab, d.h. von der Region, der Dachausrichtung und Dachneigung sowie der Verschattung. Die Strahlungsenergie, auch Globalstrahlung, liegt in normalen Jahren zwischen 950 und 1.150 kWh pro Quadratmeter (Nord-/Süddeutschland). Rechnet man die Leistungsverluste durch ungünstige Standortbedingungen und Wechselrichter sowie die Wirkungsgrade der Module mit ein, bleiben noch etwa 15 Prozent als Stromertrag übrig. In absoluten Zahlen also minimal 142,5 und maximal 172,5 kWh/m². Ausgehend von 6 m² für ein kWp ergibt sich damit ein jährlicher Energieertrag von 855 bis 1.035 kWh pro kWp und Jahr. Und hier kommt unsere Formel, die wir anschließend mit den Werten füttern können:

Unser Beispiel-Ehepaar ist auch hier durchschnittlich und bräuchte fürs Elektroauto eine Anlagenerweiterung von 1.950 kWh / 945 kWh pro kWp = 2,06 kWp.

Ergebnis: Je nach Modell, Verbrauch und Fahrleistung genügen für den Betrieb eines Elektrofahrzeugs zusätzliche Solarmodule mit 1,5 bis 2,5 kWp Leistung.

Stromspeicher: „Benzinkanister“ fürs Elektroauto

Auch beim Tanken von Strom stellt sich die Frage: Energiespeicher: ja oder nein? Ist die bestehende Photovoltaikanlage bereits mit einem Batteriespeicher ausgerüstet, beantwortet sie sich natürlich von selbst. Auch wenn die Möglichkeit besteht, den Wagen während der stärksten Sonnenstrahlung in den Mittagsstunden zuhause aufzuladen, kann aus Kostengründen darauf verzichtet werden. Soll das Betanken allerdings während des Betriebs anderer Stromverbraucher oder bei völliger Dunkelheit stattfinden, lohnt sich ein Puffer durchaus. Im Bereich der Elektromobilität dienen Batteriespeicher sozusagen als Kraftstofflager: Tagsüber wird es befüllt, nachts genutzt.

Zwar sind die Preise für Stromspeicher in den letzten Jahren stark gefallen, dennoch bedeutet eine Solarbatterie eine zusätzliche Ausgabe, die es abzuwägen gilt. Auf der Plus-Seite stehen jedoch immer die Unabhängigkeit beim Tanken und die Entlastung des lokalen Stromnetzes. Damit leistet jeder noch so kleine Stromspeicher einen wichtigen Beitrag zur Energiewende.

Energiespeicher Photovoltaikanlagen

Solarstrom-Speicher als Ergänzung zur PV-Anlage Sie werden unter zahlreichen Bezeichnungen angeboten: Batteriespeicher, Solarakkumulatoren oder Solar-Akkus, Solarbatterien oder Solarspeicher, Stromspeicher, Solarstromspeicher… weiterlesen

Solar-Tankstelle: weiteres Equipment

Auf die dritte Komponente des „E-Tankstellen-Trios“, die Ladestation, gehen wir im Beitrag zur Wallbox ausführlich ein. Hier zeigen wir auf, was wann für den Betrieb einer Ladestation fürs Elektroauto benötigt wird und welchen Komfort dieses Equipment bietet.

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Zweiter Stromzähler

Ob ein Extra-Stromzähler installiert werden muss, hängt von der Nutzung der Photovoltaikanlage ab. Gibt es große Stromverbraucher wie Durchlauferhitzer oder E-Heizungen im Haus, könnte das Laden des Elektroautos den vorhandenen Stromzähler überfordern. Vor allem bei einer größeren Wandladestation schreiben Netzbetreiber daher oft einen zweiten Zähler vor – und damit auch zweiten Stromvertrag.

Dies hat Vor- und Nachteile:

• Einerseits dient dies dem eigenen Überblick, denn es kann genau verfolgt werden, wie viel Strom über die Wallbox geladen wird. Ist ein Wallbox Sharing geplant, kommt man ohnehin nicht daran vorbei, um den Verbrauch exakt abzurechnen.
• Andererseits lässt sich der eigene Solarstrom dann nicht mehr direkt zum Laden des Elektrofahrzeugs nutzen. Dies müsste mit Strom aus dem öffentlichen Netz geschehen.

Aus dem genannten Dilemma führen jedoch zwei Wege: Die Wandladestation müsste klein genug sein, um einen zweiten Stromzähler zu erübrigen. Oder man greift zu einer Wallbox mit integriertem Stromzähler. Doch Vorsicht: Dieser muss auch abrechnungsfähig sein. Am besten ist es, sich vor dem Kauf beim Netzbetreiber und/oder einem versierten Elektrofachbetrieb zu informieren.

Lademanagementsystem

Ein Home Energy Management System, kurz HEMS, hilft nicht nur, die Stromverbraucher im Haus effizienter zu nutzen. Darüber hinaus passt HEMS die Ladegeschwindigkeit des E-Autos der Leistung der Photovoltaikanlage an. Ein Beispiel: Reicht die momentane Solarleistung gerade nur für die Verbraucher im Haushalt aus, wird das Fahrzeug einfach langsamer betankt oder das Tanken auf einen späteren Zeitpunkt verschoben.

Ein Energiemanager kann auch ohne Anbindung eines Energiespeichers arbeiten. Allerdings wird die Effektivität im Zusammenspiel mit einer Solarbatterie erheblich gesteigert.

Mobile Steuerung

Ist eine sogenannte intelligente Wallbox installiert, kann der Netzbetreiber bei einer drohenden Überlastung des Netzes regulierend eingreifen und die Leistung drosseln. Die Kommunikation findet dabei über LAN, WLAN oder das Mobilfunknetz GSM statt. Vorteil für die Verbraucher: Sie können auch per Smartphone jederzeit den Status der Ladestation überprüfen und sie gezielt steuern. Bei vielen Wallboxen ist zudem die Einbindung ins heimische Smart-Home-Netz möglich.

Fazit

Drei Dinge braucht der PV-Anlagenbetreiber: Solaranlage – Stromspeicher – Ladestation. Auf Nummer 2, die Speicherbatterie, zu verzichten, ist zwar möglich, jedoch in den wenigsten Fällen sinnvoll. Ähnlich steht es mit einem Managementsystem, mit dem sich die Ladegeschwindigkeit an die aktuelle Leistung der PV-Anlage anpassen lässt. Eine intelligente Wallbox ersetzt einen zweiten Stromzähler, wenn dieser allein dem Ablesen des E-Auto-Strombedarfs dient.

Wallbox: die eigene Ladestation

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