V2G-Pilotprojekt von BMW startet die wichtigste Phase

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Copyright Abbildung(en): BMW

BMW hat Anfang Juli die ersten Fahrzeuge für die Phase „Kundenpilotbetrieb“ eines V2G-Projekts an die ersten Nutzerinnen und Nutzer übergeben. 20 BMW i3 mit der neuen Technologie an Bord befinden sich damit nun in Kundenhand, 30 weitere Fahrzeuge werden in den kommenden Wochen an gewerbliche Nutzer übergeben.

Im Mai 2019 gestarteten Verbund-Forschungsprojekt „Bidirektionales Lademanagement – BDL“ entwickeln Unternehmen und Institutionen aus den Bereichen Automobilindustrie, Ladeinfrastruktur, Energiewirtschaft und Wissenschaft gemeinsam technologische Lösungen, mit denen Elektromobilität für die Nutzerinnen und Nutzer noch komfortabler, kostengünstiger und emissionsärmer werden kann.

Ziel dabei ist es, mit einem ganzheitlichen Ansatz Fahrzeuge, Ladeinfrastruktur und Stromnetze so miteinander zu verknüpfen, dass regenerativ erzeugte Energie gefördert und gleichzeitig die Versorgungssicherheit gesteigert wird. Das Forschungsprojekt unter der Trägerschaft des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und ist auf drei Jahre angelegt.

Beginn der Erprobung im Alltag

Die Fähigkeit zum bidirektionalen Laden ermöglicht es Elektroautos, beim Anschluss an eine dafür ausgelegte Ladestation oder Wallbox nicht nur elektrische Energie aufzunehmen, sondern auch in umgekehrter Richtung in das Stromnetz des Verteilnetzbetreibers zurück zu speisen. Die Batterien der E-Autos werden so zu mobilen Energiespeichern, die bei Bedarf auch Strom abgeben können. Eine derartige Integration möglichst vieler E-Fahrzeuge in das Stromnetz erfordert vielfältige Innovationen in den Bereichen Fahrzeugtechnik, Ladehardware, Lademanagement und Kommunikationsschnittstellen zu den energiewirtschaftlichen Stakeholdern sowie hinsichtlich rechtlicher Rahmenbedingungen.

Diese entstehen im Rahmen des Forschungsprojekts, an dem neben dem Konsortialführer BMW Group auch die Kostal Industrie Elektrik GmbH (Entwicklung Ladehardware), Keo GmbH (Softwarelieferant für Anbindung Kundensysteme an die Energieversorger), der Übertragungsnetzbetreiber TenneT, der Verteilnetzbetreiber Bayernwerk Netz GmbH (beide: Energiesystem-Dienstleistungen), die Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. und die Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH (beide: FfE, Forschung zu Energiesystem- und Netzrückwirkungen & Messdatenauswertung), das Karlsruher Institut für Technologie (KIT; Forschung zu Strommarkt- und Netzrückwirkungen) sowie die Universität Passau (Nutzerforschung) beteiligt sind.

Die Pilotkundinnen und -kunden profitieren nun als erste von diesem neuen Technologiepaket. Es besteht im Wesentlichen aus der Technologie im Fahrzeug und Backend, der intelligenten Wallbox sowie der Vernetzung von E-Auto, Wallbox und Elektroinstallation des Kundengebäudes mit dem Stromnetz. Die erste für die Kundinnen und Kunden erlebbare Funktion wird die Optimierung des Eigenverbrauchs aus der Stromerzeugung der eigenen Photovoltaikanlage sein, womit eine spürbare Reduzierung der Stromkosten einhergehen wird.

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In der zweiten Stufe kommen „vehicle to grid“ (V2G) Funktionen hinzu, mit denen sich die Kundinnen und Kunden an neuen Geschäftsmodellen zum Energiehandel und der Stromnetz-Stabilisierung beteiligen werden können. In einer dritten Stufe kommen Firmen mit Elektrofahrzeugflotten hinzu. Diese werden die Fahrzeuge als Kurzzeitspeicher einsetzen, um auftretende Leistungsbedarfsspitzen im Tages-Lastgang zu vermeiden. Auch erste B2B-Firmenkunden gehören zu den Testnutzern der Pilotphase. Gemeinsam mit der Alphabet Fuhrparkmanagement GmbH, einer hundertprozentigen Tochter der BMW Group, konnten diese für das Projekt gewonnen werden.

Die technische Herausforderung in der Gestaltung dieses Paketes lag in erster Linie darin, die Interaktion zwischen den einzelnen Komponenten mit bestehenden und künftigen Kommunikationsstandards so aufeinander abzustimmen, dass eine durchgängige Gesamtfunktion hergestellt werden konnte.

Ausbau der Elektromobilität als Beitrag zur Versorgungssicherheit

Mit dem kontinuierlich wachsenden Bestand an Elektroautos auf deutschen Straßen steigt langfristig einerseits der Bedarf an Strom, gleichzeitig wächst die Notwendigkeit, die Energieflüsse intelligent zu steuern. Nur so kann Strom aus erneuerbaren Quellen optimal genutzt werden.

Als Antwort auf diese Herausforderung hat die BMW Group in Kooperation mit dem Netzbetreiber TenneT in Deutschland in einem vorgelagertem Projekt eine Lösung entwickelt, mit der die Ladestrategie von E-Autos neben den Mobilitätsplänen der Kundinnen und Kunden auch die Verfügbarkeit von grünem Strom und die Auslastung des Stromnetzes berücksichtigt wird. Bayernwerk und KEO liefern hierzu die nötige Intelligenz zur Vernetzung vor Ort. D.h. konkret: Auf entsprechende Signale des Verteil- oder Übertragungsnetzbetreibers hin können angeschlossene Fahrzeuge den Ladevorgang unterbrechen und zu einem späteren Zeitpunkt fortsetzen. Mit der jetzt erforschten Technologie des bidirektionalen Ladens, also der Rückspeisefähigkeit können hierfür noch stärkere Effekte erzielt werden. Geparkte E-Autos, die an eine Ladestation oder Wallbox angeschlossen sind, können damit als flexible und mobile Stromspeicher genutzt werden.

In Phasen besonders hoher Nachfrage nach elektrischer Energie speisen sie zusätzlichen Strom ins Netz ein. Das Aufladen ihrer Batterien erfolgt dagegen vornehmlich zu Zeiten, in denen Strom aus erneuerbaren Energiequellen verfügbar ist, bzw. wenn der allgemeine Strombedarf geringer ausfällt. Und die Nutzung der gespeicherten Energie kann wiederum genau dann erfolgen, wenn sie gebraucht wird – zum elektrischen Fahren oder zur Unterstützung der Stromnetze.

Bidirektionales Laden unterstützt die Energiewende

Neben einer gestärkten Versorgungssicherheit kann durch die intelligent gesteuerte Integration von E-Autos in das Stromnetz auch der Anteil regenerativ erzeugter Energie am Gesamtverbrauch in Deutschland weiter erhöht werden. Durch die Nutzung der in den Akkus elektrifizierter Fahrzeuge bereitgestellten Speicherkapazitäten lassen sich Angebot und Nachfrage im Bereich des Ökostroms besser aufeinander abstimmen.

So können die Speicher auf vier Rädern beispielsweise Erzeugungsspitzen von Windkraft- und Solaranlagen gezielt aufnehmen und in Zeiten mit geringer Erneuerbarer-Energie (EE) -Erzeugung (Nacht, Flauten) den EE-Strom unter Wahrung des Fahrbedarfs der Kundinnen und Kunden wieder abgeben. Damit kann das Hochfahren von fossilen Kraftwerken und deren CO2-Ausstoß in solchen Zeitfenstern reduziert werden. Auf diese Weise wird Elektromobilität mehr denn je zu einem integralen Bestandteil der Energiewende. Ihr Ausbau vermindert CO2-Emissionen sowohl im Bereich der Mobilität als auch auf dem Gebiet der Stromerzeugung.

Den im BDL Projekt verfolgten ganzheitlichen Ansatz bezeichnet BMW als derzeit einzigartig, da alle relevanten Elemente und Stellhebel für einen späteren regulären Betrieb im Projekt holistisch betrachtet und miteinander in Einklang gebracht werden: Das Zusammenspiel der Ladehardware im Fahrzeug und am Ladepunkt, die dazugehörigen digitalen Services sowie die Rolle der Netze auf allen Ebenen.

Regulatorische Rahmenbedingungen und Smart Meter

Zusätzlich werden rechtliche und regulatorische Rahmenbedingungen im Pilotbetrieb evaluiert. Für die Nutzung des bidirektionalen Lademanagements zuhause („vehicle to home“ – V2H) konnten die Projektpartner mit einem ersten Positionspapier aufzeigen: „V2H“ ist bereits im heutigen deutschen Rechtsrahmen möglich. Analysen der netz- und marktorientierten Nutzungsmöglichkeiten im gegenwärtigen Rechtsrahmen befinden sich aktuell in Arbeit.

Um den monetären und ökologischen Kundennutzen sowie die Benutzerfreundlichkeit der aufgezeigten bidirektionalen Anwendungsfälle zu testen, sind die Universität Passau (Nutzerforschung), die Partner Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE) und die Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH (beide: Energiesystemanalyse), sowie das Karlsruher Institut für Technologie (KIT; Forschung zu Strommarkt- und Netzrückwirkungen) beteiligt.

Eine besondere Komponente bringt die FfE durch das „FfE-Verbundprojekt“ ein. In diesem sind eine ganze Reihe Stakeholder aus der Energiewirtschaft und Industrie in das Forschungsprojekt eingebunden: Bayernwerk AG, IAV GmbH, illwerke vkw AG, E.ON Group Innovation GmbH, LEW Verteilnetz GmbH, rhenag Rheinische Energie AG, Stadtwerke München GmbH, SOLARWATT GmbH, TransnetBW GmbH, Uniper SE, Viessmann Werke GmbH & Co. KG. Dies ermöglicht einen Erfahrungsaustausch, die Beschleunigung der Standardisierungsarbeiten und das Herausarbeiten von Lösungen die in der Breite akzeptiert sind.

Damit soll die Grundlage für einen späteren serienmäßigen und damit flächendeckenden Einsatz der Technologie zur Integration von Elektromobilität in das deutsche Stromnetz geschaffen werden. Für die BMW Group indes ist laut eigener Aussage klar, dass der ganzheitliche Ansatz und die konsequente Kundenorientierung die Erfolgsfaktoren für die individuelle Mobilität der Zukunft sind.

Quelle: BMW – Pressemitteilung vom 14.07.2021

Über den Autor

Michael Neißendorfer ist E-Mobility-Journalist und hat stets das große Ganze im Blick: Darum schreibt er nicht nur über E-Autos, sondern auch andere Arten fossilfreier Mobilität sowie über erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit im Allgemeinen.

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So kann man natürlich auch versuchen einen vom Aussterben bedrohtes Fahrzeug irgendwie im Markt zu halten – Bei einer 40 kW Batterie könnte man die auch einfach ausbauen und stationär in den Schrank stellen.
BMW versagt gerade irgendwie auf allen Ebenen.
Aber eine OEM muss ich auch als erste verabschieden.
Time will tell

BMW will den i3 nicht mit V2G im Markt halten, vielmehr dient der i3 als Testplattform.
Bei Erfolg kann die Technik dann zukünftig in allen BEVs von BMW verbaut werden.

Ich wüsste nicht, warum ich auch nur einen meiner kostbaren Ladzyklen für V2G hergeben sollte.

Ich gehe davon aus, dass Batterien in 10 Jahren so günstig sind, dass sich keiner um „kostbare Ladezyklen“ sorgen muss und dass E-Autos nach Feierabend das Haus mit Strom versorgen, den sie tagsüber am Arbeitsplatz oder von der eigenen PV-Anlage auf dem Hausdach geladen haben.

Das E-Auto dürfte in Zukunft auch als Pufferspeicher dienen, in kleinem (vorort) wie im großen Kreis (landesweit). Batterien altern mit der Zeit, auch ohne viele Ladezyklen. Bei Kurzstreckenfahrern lohnt sich zukünftig die Nutzung als Pufferspeicher ganz besonders – besser die Zeit als Pufferspeicher nutzen als eine alte Batterie mit wenig Kilometern zu tauschen.

Ich wüsste nicht, warum ich mir extra einen Akku kaufen sollte, wenn in der Garage schon ein bezahlter sieht, den ich sowieso nie komplett nutze. Dann kann ich auch einen Teil davon als netzdienlichen Speicher nutzen.

Farnsworth

V2G ist eine Technologie, die bei entsprechender Markt-Durchdringung mit E-Fahrzeugen die Energiewende erheblich voranbringen wird. Durch ihre Peak-Shaving-Funktion (Aufnahme/Abgabe von Lastspitzen) entsteht für alle Beteiligten eine absolute Win-Win-Situation. Allerdings kommt nach der anfänglichen Reichweiten-Skepsis bei so machen nun die Skepsis hinzu, ob der Akku den zusätzlichen „Verbrauch“ von Ladezyklen auch wirklich schadlos übersteht. Erst wenn das außer Frage steht, wird V2G sich großflächig durchsetzen.

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