Wenn E-Autos zu Energiespeichern werden

Bidirektionales Laden ist die nächste Stufe der E-Mobilität. Dann werden Elektroautos zu Nutzfahrzeugen, wenn sie – immobil – an der Wallbox parken.

Die Idee: Strom, der in Zeiten der Überproduktion ungenutzt verpufft, wird im Fahr-Akku zwischengespeichert und abgerufen, wenn der Bedarf im Stromnetz besonders groß ist. E-Auto-Besitzer erhalten dafür eine Kompensation, ähnlich einer Miete. Fraglich ist jedoch, ob das permanente Be- und Entladen dem Akku schadet.

Die Technische Hochschule RWTH Aachen hat jetzt in einem Praxistest gemeinsam mit dem Technologie-Anbieter The Mobility House untersucht, ob bidirektionales Laden die Lebenserwartung der Batterie verkürzt. Nach herrschender Meinung müsste das so sein, da grundsätzlich jeder Ladezyklus die Batterie altern lässt. Das wird "zyklische Alterung" genannt.

Im Test wurden drei Batteriepakete mit einer Kapazität von jeweils 53 kWh und einer Spannung von 335 Volt genutzt. Das ähnelt den Leistungsdaten eines Hochvolt-Elektroautos mit mittelgroßem Energiespeicher. Eines der Pakete enthielt Rundzellen, eines Pouchzellen und eines prismatische Zellen. Das sind die verbreiteten Zelltypen bei neuen E-Autos.

Nacheinander spielte das Forscherteam damit drei Lade-Szenarien durch: gewöhnliches Laden, intelligentes Laden ("smart charging") und bidirektionales Laden. Es wurden so viele Ladezyklen durchgeführt, wie es einem Zehn-Jahres-Betrieb entspräche.

Erwartungsgemäß war das direkte, unverzügliche Laden am schlechtesten für die Lebenserwartung der Batterie. Grund: Der Akku wird dabei häufig auf 100 Prozent aufgeladen, ohne dass die gespeicherte Energie schnell wieder abgerufen wird. Langes Herumstehen im voll geladenen Zustand schadet der Batterie, lässt sie schneller altern. Beim intelligenten Laden werden hohe Ladestände dagegen zuverlässig vermieden.

Außerdem schonen weniger Spannungsspitzen und Ladeabbrüche die Batterieelektronik. Überdies können beim intelligenten Laden die Ladezeiten vom System so gelegt werden, dass die Batterie im optimalen Temperaturbereich lädt. Zuletzt nutzt das Smart Charging viele kleine Lade-"Hübe" statt weniger tiefer Ladezyklen, auch das reduziert Zellstress und verlangsamt so die Alterung.

Indirekte Folgen sind auch höhere Kosten für den Nutzer, weil beim umgehenden Laden keine Rücksicht auf die Strompreise genommen wird – beim intelligenten Laden hingegen wird der Akku betankt, wenn die Preise aufgrund eines Überangebots besonders niedrig sind.

Als die Batterie fürs bidirektionale Laden als Zwischenspeicher genutzt (Vehicle two Grid/V2G) wurde, betrug die zusätzliche Alterung nach den simulierten zehn Nutzungsjahren zwischen 1,7 und 5,8 Prozent. Es ist also nicht so, dass das bidirektionale Laden den Akku in kürzester Zeit unbrauchbar macht. "Die Batterien moderner E-Autos sind so langlebig, dass sie oft das Fahrzeug selbst überleben", so ein Mitarbeiter von The Mobility House gegenüber AUTO BILD.

Der etwas schnelleren Alterung gegenüber steht der potenzielle Zuverdienst als Zwischenspeicher von bis zu 6000 Euro (Laufzeit zehn Jahre, entsprechend 600 Euro jährlich, schätzt das Forscherteam). Das Potenzial von V2G ist beträchtlich: Zehn Millionen Elektroautos sind rein rechnerisch in der Lage, als Zwischenspeicher den durchschnittlichen Strombedarf Deutschlands für eine Nacht zu decken, ohne dass ihre Batterien halb entladen sind, hat The Mobility House ausgerechnet.