Bidirektionale Wallboxen

[Martin K.]

Kürzlich hatten wir hier das KfW Förderprogramm 442, das Photovoltaik
mit PV-Anlage, Speicher und Wallbox als komplettes System fördert. Als
Besonderheit gab es dort auch eine höhere Förderung für bidirektionale
DC Wallboxen, mit denen man das BEV als Hausspeicher mitnutzen kann.
Ich habe mich gefragt, welche das denn konkret sein sollen?

Bekannt war mir eigentlich nur, dass SMA zusammen mit VW an der
Sache dran ist. Mittlerweile schlagen in der Liste der zu fördernden
Bi-Wallboxen fast täglich neue Modelle auf:

https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Privatpersonen/Bestehende-Immobilie/F%C3%B6rderprodukte/Solarstrom-f%C3%BCr-Elektroautos-(442)/

1) ambiCHARGE: https://www.ambibox.de/de/ambicharge/11-kw-dc-wallbox

2) Eaton: https://www.eaton.com/de/de-de/catalog/emobility/green-motion-dc-22.html

3) Sigenergy: https://www.sigenergy.com/uploads/en_download/1693469889417106.pdf

4) Wallbox Chargers: https://wallbox.com/de_de/quasar-2-bidirektionales-ladegerat-elektrofahrzeuge

Rein technisch und wirtschaftlich interessant ist, wenn man so eine
Bi-Wallbox nicht wieder als Einzelteil betrachtet und an Wechselstrom
bzw. Drehstrom anschließt und deshalb nach Gleichstrom wandeln
muss. Sondern DC gekoppelt in den PV-Wechselrichter integriert, so
wie man sich heute bei PV-Neuanlagen den Batteriewechselrichter
spart und Hybrid Wechselrichter verwendet.

So ein Tri-Wechselrichter könnte dann DC-Anschlüsse haben für:
PV-String(s)
stationärer Speicher
Bi-Wallbox(en)

Was ich hier noch nie thematisiert habe sind Ersatzstrom/Notstrom-
Funktionalitäten. Selbst wenn im Krisenfall bei Stromausfall Schnee
auf den PV-Modulen liegt, könnte man mit dem BEV an einen noch
funktionierende Schnelllader fahren und dort Strom laden um das
Haus wieder ein paar Tage zu versorgen :-)

Es bleibt spannend :-)

[Ralf Koenig]

Am 20.10.2023 um 10:20 schrieb Martin K.:
> Kürzlich hatten wir hier das KfW Förderprogramm 442, das Photovoltaik
> mit PV-Anlage, Speicher und Wallbox als komplettes System fördert. Als
> Besonderheit gab es dort auch eine höhere Förderung für bidirektionale
> DC Wallboxen,

Jepp.

> mit denen man das BEV als Hausspeicher mitnutzen kann.
> Ich habe mich gefragt, welche das denn konkret sein sollen?

Die Liste hatte bisher genau 1 Eintrag. :-D

Als du gepostet hattest, waren es 4, die du nanntest.

Aktuell sind es wieder nur 3, weil eine (Eaton ) wieder gestrichen wurde.
* ambiCHARGE 11kW DC-Wallbox
* Sigen EV DC Charging Modul
* Wallbox Chargers Quasar 2

> Bekannt war mir eigentlich nur, dass SMA zusammen mit VW an der
> Sache dran ist.

Und dass diese auf DC gehen.

An sich sind aber mehr bekannt:
* Ford Charge Station Pro in den USA, auch mit Intelligent Backup Power
über Sunrun
* so einige V2G-Lösungen für CHAdeMO, die aus Japan kommen
* Lucid mit seiner Wunderbox und einen birektionalen *AC*-Lader im Auto,
das ist bisher aber mehr noch eine Ankündigung

* viele Ankündigungen mehr auf Fahrzeugseite, leider oft unkonkret und
vage. Sowas wie "V2G-ready. Wird umgesetzt mit irgendeinem späteren
Software-Update".

Dabei fehlen oft schon Basisparameter wie:
* über AC oder DC realisiert
* welche maximale und dauerhafte Leistung
* wenn AC: wieviele Phasen
* wenn DC: welcher Spannungsbereich
* welches Kommunikationsprotokoll

> Mittlerweile schlagen in der Liste der zu fördernden
> Bi-Wallboxen fast täglich neue Modelle auf:
>
> https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Privatpersonen/Bestehende-Immobilie/F%C3%B6rderprodukte/Solarstrom-f%C3%BCr-Elektroautos-(442)/
>
> 1) ambiCHARGE: https://www.ambibox.de/de/ambicharge/11-kw-dc-wallbox
>
> 2) Eaton: https://www.eaton.com/de/de-de/catalog/emobility/green-motion-dc-22.html

Diese ist schon wieder entfallen. Sie steht nicht mehr auf der Liste der
KfW.

Ein Satz wie "Green Motion DC 22 wurde entwickelt, um Vehicle-to-Grid
(V2G) bereit zu sein." reicht also offenbar nicht.

> 3) Sigenergy: https://www.sigenergy.com/uploads/en_download/1693469889417106.pdf
>
> 4) Wallbox Chargers: https://wallbox.com/de_de/quasar-2-bidirektionales-ladegerat-elektrofahrzeuge

Was interessant ist: das sind alles V2G-Wallboxen, die DC-seitig mit
10-25 kW zum Fahrzeug gekoppelt werden. Und dann AC-seitig ans Netz,
hoffentlich gleich nach europäischer Vorstellung mit 3 Phasen.

Mich wundert ja, dass E3/DC da noch nix auf der Liste hat.

Auch interessant: keiner der Anbieter nennt eine Liste kompatibler
Fahrzeuge (sowie Software-Versionen der ChargeController im Fahrzeueg),
die über DC (und dann CHAdeMO oder CCS) wirklich auch wieder 10-25 kW
rausrücken. Dabei müssen sie es ja mit irgendwas getestet haben und
hoffentlich nicht nur mit protokollgetreuen, simulierten Lasten.
Also: das ist eher Early-Adopter-Futter. :-D

Hier nennt Quasar 2 mal ein Modell (Cupra Born 77 kWh).
https://wallbox.com/en_us/newsroom/wallbox-announces-its-latest-bidirectional-ev-charger-quasar-2-has-confirmed-compatibility-with-cupra-born-77kwh.html
Aber konkrete technische Angaben (z.B. nötige Software-Version im
Fahrzeug) sind wieder nicht dabei.


Zusätzlich interessant: an die kleineren
AC-Vehicle-to-Load-Schnittstellen (1-phasig bis 2,5 oder 3 kW), die
verschiedene Fahrzeuganbieter schon 1-2 Jahre (eher proprietär, also
z.B. MG, Hyundai/Kia) realisiert haben, geht entweder keiner ran. Oder
das entspräche nicht den Förderbedingungen der KfW. Sondern da spannen
die Fahrzeuge dann ein Inselnetz auf, das aber nicht für die
Netzkopplung vorgesehen ist.

> Rein technisch und wirtschaftlich interessant ist, wenn man so eine
> Bi-Wallbox nicht wieder als Einzelteil betrachtet und an Wechselstrom
> bzw. Drehstrom anschließt und deshalb nach Gleichstrom wandeln
> muss.

Stimmt, wäre interessant, wird aber derzeit wohl nicht so gemacht.

Denn der netzseitige Anschluss an AC wird jedoch die übliche
Arbeitsweise dieser Boxen sein. Sie haben einen integrierten
Wechselrichter, werden netzseitig an AC angebunden und wandeln auf dem
Weg zum Fahrzeug und vom (Bidi-fähigen) Fahrzeug zwischen DC und AC.

> Sondern DC gekoppelt in den PV-Wechselrichter integriert, so
> wie man sich heute bei PV-Neuanlagen den Batteriewechselrichter
> spart und Hybrid Wechselrichter verwendet.

Die Idee liegt nahe, wird aber derzeit nicht so hochintegriert realisiert.

> So ein Tri-Wechselrichter könnte dann DC-Anschlüsse haben für:
> PV-String(s)
> stationärer Speicher
> Bi-Wallbox(en)

Mit 3x DC Schnittstellen wäre es ja zunächst kein
"Tri-*Wechsel*richter", sondern er hätte ja intern nur noch
DC-DC-Converter. Es wäre eine unmodulare, integrierte Box, die aber an
allen drei Schnittstellen passen muss:

* genau die richtige Universalschnittstelle zur individuell verbauten PV
* genau die richtige Universalschnittstelle zum individuell verbauten
Speicher
* genau die richtige Universalschnittstelle zum individuell genutzten
Fahrzeug

Diese Schnittstellen haben dabei jeweils eine DC-Stromschnittstelle,
aber auch eine Kommunikationsschnitstelle.

Für Neuinstallationen könnte sowas mal ganz interessant werden. Eine
AC-Seite und netzseitige Kommunikationsschnittstelle müsste jedoch doch
noch dazu kommen, denn natürlich wird es Szenarien geben, wo PV-Strom
ins Netz soll (Sonne ballert, Fahrzeug nicht da, Hausspeicher voll),
oder wo da Fahrzeug doch aus Netzstrom geladen werden soll (Hausspeicher
leer, von der PV kommt gerade nix).

Aber ändert sich da was: also wird die PV größer oder wird der Speicher
anders oder ändert sich die Fahrzeugschnittstelle, würde wieder eine
komplett neue Box fällig. Mit einer modularen Lösung ginge das besser.

> Was ich hier noch nie thematisiert habe sind Ersatzstrom/Notstrom-
> Funktionalitäten. Selbst wenn im Krisenfall bei Stromausfall Schnee
> auf den PV-Modulen liegt, könnte man mit dem BEV an einen noch
> funktionierende Schnelllader fahren und dort Strom laden um das
> Haus wieder ein paar Tage zu versorgen :-)

Nimm es mir nicht übel, aber bei echten Krisenfällen (z.B.
Überschwemmungen, andauernde politische Unruhen, Bürgerkriege, Kriege)
haben die Leute ganz andere Sorgen. Und ihre ganze Haustechnik ist dann
ziemlich sinnbefreit, ggf. unter Wasser, und bleibt bei Flucht eh zurück.

Was du eigentlich bei "Krisenfall" meinst, ist ein temporärer,
ungeplanter Ausfall der lokalen/regionalen Stromversorgung, der dann
noch zu lange dauert, um "einfach so" gut durchzukommen. Mit dem Verweis
auf solche Blackout-Gefahren wurden schon andere Geräte sinnlos
vertickt, wie neulich kleine Generatoren mit Verbrennungsmotor auch von
den Discountern. Zumindest bisher war nix - trotz mancher skeptischen
Prognose. Die Dinger verstauben jetzt in irgendwelchen Kellern. Und von
ihrem Spritvorrat (denn ohne Sprit ergibt ihre Bevorratung wenig Sinn)
geht eine neue, zusätzliche, reale Gefahr aus.

Damit dein Szenario jedoch noch irgendwie Gültigkeit hat, müssten in der
Umgebung die Ladesäulen noch mit Strom versorgt sein. Der "Krisenfall"
muss dann also eng begrenzt sein und wäre gar kein "richtiger"
Krisenfall mehr.

Grüße, Ralf

[Matthias Frank]

Am 25.10.2023 um 18:22 schrieb Ralf Koenig:

> Damit dein Szenario jedoch noch irgendwie Gültigkeit hat, müssten in der
> Umgebung die Ladesäulen noch mit Strom versorgt sein. Der "Krisenfall"
> muss dann also eng begrenzt sein und wäre gar kein "richtiger"
> Krisenfall mehr.
>

So seh ich das im Bezug zu der ganzen Prepper Szene auch.

Wenn die Apocalypse a la Mad Max einschlägt, dann ist eh nix
mehr zu retten und jeder kämpft nur noch ums Überleben.
Dann kommt der Nachbar mit der Wumme und fragt nicht lange
und deine Vorräte und dein Stromlader sind weg.

[Ralf Koenig]

Und daher ist es aus meiner Sicht auch passender, mit Begriffen wie
"Autarkie"/"Unabhängigkeit", "Autarkiegrad", oder "Selbstversorger" zu
argumentieren.

Diese Kunden werden unabhängiger von Netzanbietern und
Preismodellen/Zwangspreismodellen, unabhängiger vom Netzausbau. Sowas
kann ich verstehen, wenn es als individuelle Motivation gesehen wird.

In diese Richtung gehen die Bemühungen derer, die sich mit lokaler PV
und Speicher mehr Eigenversorgung wünschen.

Aber irgendwie "krisenfest" ist man damit nicht. Sondern die ganzen
Betrachtungen bleiben in Friedensverhältnissen. Und da mag es alle
möglichen Vorfälle geben, aber vereinzelte Vorfälle sind IMHO noch keine
Krisen.

Bzgl Autarkie/Unabhängigkeit: man verschiebt die Abhängigkeiten etwas
weiter weg von den Netzanbietern, wird dafür aber etwas abhängiger vom
Wetter (starker Wind/Hagel kann PV schädigen, Sonne schwankt zeitlich),
von Versicherern (dass diese z.B. eine Reparatur nach Schadenfall dann
auch zahlen), von Elektroinstallationsfirmen (die z.B. Reparatur-,
Wartungs- und Anpassungsarbeiten vornehmen müssen, oder Prüfarbeiten),
oder den Garantien der Hersteller auf PV-Panele und Wechselrichter. Bis
hin zu Software, die das ganze im Energiemanagement steuert.

Und natürlich entstehen auch Abhängigkeiten rund um V2G. Die
offensichtlichste ist, dass das Auto daheim angesteckt sein muss, damit
V2G daheim irgendwie wirksam werden kann. Sobald es in der
Weltgeschichte rumdüst, kann es nicht daheim mit seiner Batterie
V2G-wirksam ein.
Oder wer das Anstecken lästig oder unbequem findet, der kann eben auf
konduktive Art auch kein V2G machen.

Wer sein V2G-fähiges BEV auch unterwegs via V2G als mobilen Speicherakku
anbieten will (z.B. an schmal angebundenen Ladeparks), läuft in die
Abhängigkeit, dass er unterwegs dann V2G-fähige Wallboxen braucht, die
gern Strom aus dem Auto beziehen. Und dann immer nur zu den Konditionen
anbieten kann, wie es ein Abnehmer eben auch abnimmt. Dieser Ausbau an
öffentlichen V2G-DC-Wallboxen ist bisher quasi nicht existent. Und dann
in die Abhängigkeit, dass es eben nur das an Geld gibt, was in der Regel
ein Anbieter dort halt gerade anbietet.

Ich halte V2G trotzdem für eine sinnvolle und gute Technologie, aber man
darf nicht nur ihre Vorteile rausstreichen, sondern sollte auch ihre
Grenzen gegenüberstellen. Gerade zu dem jetzigen Zustand, wo das ganze
noch keine reife Technologie ist. Es wäre wünschenswert, wenn eine Art
von Reife zeitnah erreicht werden würde.

Grüße, Ralf

[Martin K.]

Ralf Koenig schrieb am Mittwoch, 25. Oktober 2023 um 18:22:23 UTC+2:
> Am 20.10.2023 um 10:20 schrieb Martin K.:
>
> > Ich habe mich gefragt, welche das denn konkret sein sollen?
> Die Liste hatte bisher genau 1 Eintrag. :-D

Ganz am Anfang gar keinen :-)

> > Bekannt war mir eigentlich nur, dass SMA zusammen mit VW an der
> > Sache dran ist.
> Und dass diese auf DC gehen.

Eigentlich gehe ich immer von DC aus. Klar, auch AC ist denkbar, hat aber
in jedem Auto höhere Umsetzungskosten zur Folge. Man darf auch nicht die
technischen Anschlussbedingungen der Verteilnetzbetreiber unterschätzen.

> * so einige V2G-Lösungen für CHAdeMO, die aus Japan kommen

Ist IMHO ein Ergebnis von Fukushima. Ich meine mein 2013er Leaf hätte
es gekonnt. Der 2012er, die französischen Drillinge und mein Kia nicht.
Aber egal, wenn ich Geld dafür ausgeben würde, wäre es nur noch für CCS.

> > 4) Wallbox Chargers: https://wallbox.com/de_de/quasar-2-bidirektionales-ladegerat-elektrofahrzeuge
> Was interessant ist: das sind alles V2G-Wallboxen, die DC-seitig mit
> 10-25 kW zum Fahrzeug gekoppelt werden. Und dann AC-seitig ans Netz,
> hoffentlich gleich nach europäischer Vorstellung mit 3 Phasen.

1phasig verbietet sich bei diesen Leistungen in Deutschland wegen der
maximalen Schieflast von 4,6 kVA.

> Hier nennt Quasar 2 mal ein Modell (Cupra Born 77 kWh).
> https://wallbox.com/en_us/newsroom/wallbox-announces-its-latest-bidirectional-ev-charger-quasar-2-has-confirmed-compatibility-with-cupra-born-77kwh.html
> Aber konkrete technische Angaben (z.B. nötige Software-Version im
> Fahrzeug) sind wieder nicht dabei.

Danke, war mir nicht bewusst, dass es in einem Fahrzeuge der MEB Plattform bereits
umgesetzt ist.

> Nimm es mir nicht übel, aber bei echten Krisenfällen (z.B.
> Überschwemmungen, andauernde politische Unruhen, Bürgerkriege, Kriege)
> haben die Leute ganz andere Sorgen. Und ihre ganze Haustechnik ist dann
> ziemlich sinnbefreit, ggf. unter Wasser, und bleibt bei Flucht eh zurück.

Mein erster Gedanke im Winter ist wie ich ohne Strom die Heizung wieder
zum laufen bekomme. Nach ein paar Tagen sind die Lebensmittel im Kühl-
und Gefrierschrank hinüber, nach 1 - 2 Wochen frieren die Wasserrohre ein
und nach ein paar Wochen die Heizungsrohre samt Fußbodenheizung.

> Was du eigentlich bei "Krisenfall" meinst, ist ein temporärer,
> ungeplanter Ausfall der lokalen/regionalen Stromversorgung, der dann
> noch zu lange dauert, um "einfach so" gut durchzukommen. Mit dem Verweis
> auf solche Blackout-Gefahren wurden schon andere Geräte sinnlos
> vertickt, wie neulich kleine Generatoren mit Verbrennungsmotor auch von
> den Discountern.

Mein Auslöser war ein Stromausfall (vom Sturm zerlegte Mittelspannuns-
Leitungen) bei mir für 1 Tag, in Nachbarorten bis zu 5 Tagen. Nur kein
Billigteil von Discounter sondern Honda, der beim 1. mal ziehen läuft nachdem
er ein paar Jahre stand.

Klar haben die Netzbetreiber auch NEAs, im Zweifelsfall aber nicht genügend.

> Und von
> ihrem Spritvorrat (denn ohne Sprit ergibt ihre Bevorratung wenig Sinn)
> geht eine neue, zusätzliche, reale Gefahr aus.

Die ersten paar Liter frischen Sprit habe ich aktuell noch vom Rasenmäher. Wenn
der aus ist, im Zweifelsfall aus PKW Tanks.



Was hier bei den BEVs als PV-Stromspeicher noch nicht zur Sprache kam ist,
ob man es der Autobatterie antun kann. Aktuell ziehe ich pro Tag ca. 7 kWh
aus dem Heimspeicher. Hochgerechnet auf 1 Jahr sind das rund 2500 kWh.
Ja nach aktueller Akkugröße sind das rund 40 Vollzyklen im Jahr, in einem
Autoleben von 20 Jahren also rund 800 Vollzyklen.

Bei NMC Zellen mit z.B. 1500 möglichen Zyklen kann man sich das überlegen,
wenn man nicht sehr viel fährt.

Bei LFP Zellen mit z.B. 5000 Zyklen (BYD-Angabe) kann das problemlos jeder
machen. Bei z.B. 400 km Reichweite mit einer Akkuladung sind das rund
1,7 Mio km im Vergleich zu 2,0 Mio km. Natürlich ohne Berücksichtigung einer
etwaigen kalendarischen Lebensdauer.