So minimieren Sie die Ladeverluste beim PV-Überschussladen
Beim PV-Überschussladen wird überschüssiger Solarstrom genutzt, um das Elektroauto zu laden. Das erhöht den Eigenverbrauch der Photovoltaikanlage und reduziert den Bezug von Netzstrom. Allerdings kann gerade beim PV-Überschussladen ein interessanter Effekt auftreten: Je geringer die verfügbare Ladeleistung, desto höher können die relativen Ladeverluste ausfallen.
Was ist PV-Überschussladen?
Beim PV-Überschussladen wird das E-Auto möglichst mit dem Solarstrom geladen, der nach dem aktuellen Verbrauch im Haushalt übrig bleibt. Eine intelligente Wallbox oder ein Energiemanagementsystem (EMS, Smart Home) überwacht dafür die Energieflüsse und passt die Ladeleistung an den verfügbaren Überschuss an. Je nach System kann die Ladeleistung dynamisch angepasst oder zwischen einphasigem und dreiphasigem Laden gewechselt werden.
Wie hoch sind die Ladeverluste beim PV-Überschussladen?
Es gibt keinen festen Ladeverlust, der für jedes E-Auto und jede PV-Anlage gilt. Entscheidend sind unter anderem Fahrzeug, Ladeleistung und Ladebedingungen. Der ADAC hat das Laden mit reduzierter AC-Ladeleistung untersucht, wie es beispielsweise beim PV-Überschussladen vorkommt. Dabei lagen die gemessenen Ladeverluste bei:
| Fahrzeug | Ladeleistung | Ladeverlust |
|---|---|---|
| Fiat 500e | 3,6 kW | 13,9 % |
| Tesla Model 3 | 3,5 kW | 11,4 % |
| VW ID.3 | 5,5 kW | 9,2 % |
Zum Vergleich lagen die Ladeverluste derselben Testfahrzeuge beim Laden mit 11 kW zwischen 6,3 und 9,7 %. Damit zeigt sich: Reduziertes Laden kann höhere relative Ladeverluste verursachen als Laden mit höherer AC-Leistung.
Warum sind die Ladeverluste beim PV-Laden teilweise höher?
Der wichtigste Grund ist die lange Ladedauer. Ein Elektroauto benötigt auch während des Ladevorgangs Energie für Steuergeräte, Batteriemanagement und weitere Systeme. Wird beispielsweise nur mit 2 oder 3 kW geladen, dauert der Vorgang entsprechend länger. Die benötigte Energie für diese Nebenverbraucher fällt dadurch über einen längeren Zeitraum an und es wird mehr Energie verbraucht.
Vereinfacht:
Niedrige Ladeleistung → längere Ladezeit → Nebenverbraucher länger aktiv → höhere relative Ladeverluste
Die während des Ladevorgangs aktiven Komponenten benötigen je nach Fahrzeug und Bedingungen etwa 100 bis 300 Watt.
Ist PV-Überschussladen deshalb ineffizient?
Nein. Ein höherer prozentualer Ladeverlust bedeutet nicht automatisch, dass PV-Überschussladen wirtschaftlich schlechter ist. Beim PV-Laden wird Solarstrom verwendet, der andernfalls beispielsweise ins Netz eingespeist würde. Entscheidend ist daher nicht nur der Wirkungsgrad, sondern auch der Wert des verwendeten Solarstroms.
Hier ein Beispiel: Wenn 10 kWh überschüssiger Solarstrom zur Verfügung stehen und davon aufgrund der Ladeverluste 9 kWh in der Batterie ankommen, wurden zwar 1 kWh nicht gespeichert. Trotzdem kann das Laden sinnvoll sein, wenn der Solarstrom dadurch einen höheren Nutzen hat als eine Einspeisung.
Welche Rolle spielt die Ladeleistung?
Die Ladeleistung ist beim PV-Überschussladen besonders wichtig.
Eine kleine PV-Anlage produziert häufig nicht genügend Überschuss, um ein Elektroauto dauerhaft mit hoher Leistung zu laden. Das Fahrzeug lädt dann beispielsweise nur mit wenigen Kilowatt.
Genau hier können die relativen Ladeverluste steigen. Aktuelle Messungen zeigen eindeutig, dass die reduzierte Ladeleistung zu höheren Ladeverlusten führen. Das bedeutet aber nicht, dass die PV-Leistung künstlich maximiert werden sollte. Schließlich besteht der Sinn des Überschussladens gerade darin, möglichst wenig zusätzlichen Netzstrom zu beziehen.
1-phasiges oder 3-phasiges PV-Überschussladen?
Hier kommt ein weiterer wichtiger Punkt hinzu: Einphasiges Laden benötigt deutlich weniger PV-Überschuss als dreiphasiges Laden. Das bedeutet, dass der Ladevorgang einphasig schon bei geringem Überschuss gestartet werden kann (ab. ca. 1,4 kW). Dreiphasig kann der Ladevorgang erst ab einem Überschuss von ca. 4,2 kW starten.
Bei einem Mindeststrom von 6 A bedeutet das ungefähr:
- 1-phasig: Ladevorgang startet ab etwa 1,4 kW Überschuss
- 3-phasig: Ladevorgang startet ab etwa 4,2 kW Überschuss
Das kann vor allem bei kleineren PV-Anlagen einen erheblichen Unterschied machen. Eine Wallbox mit automatischer Phasenumschaltung kann deshalb interessant sein: Sie kann bei geringem Überschuss einphasig und bei größerem Überschuss dreiphasig laden.
Hier finden Sie eine einfache Erklärung zur automatischen Phasenumschaltung und warum diese beim PV-Laden unverzichtbar ist.
Was ist besser: möglichst wenig Netzstrom oder möglichst geringe Ladeverluste?
Hier muss zwischen Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit unterschieden werden.
Wer ausschließlich den Ladeverlust minimieren möchte, fährt mit einer höheren Ladeleistung häufig besser.
Beim PV-Überschussladen geht es dagegen vor allem darum, möglichst viel eigenen Solarstrom zum Laden der Fahrzeugbatterie zu nutzen.
Deshalb kann es sinnvoll sein, auch mit einer niedrigeren Leistung zu laden und dafür mehr Solarstrom selbst zu verbrauchen.
Die optimale Strategie hängt unter anderem ab von:
- Größe der PV-Anlage
- aktuellem Hausverbrauch
- verfügbarem PV-Überschuss
- Fahrzeug
- Ladeleistung
- Einspeisevergütung
- Strompreis
So lassen sich Ladeverluste beim PV-Überschussladen reduzieren
1. Intelligente Wallbox verwenden
Eine PV-fähige Wallbox kann die Ladeleistung automatisch an den verfügbaren Überschuss anpassen.
2. Phasenumschaltung nutzen
Eine automatische Umschaltung zwischen ein- und dreiphasigem Laden kann die nutzbaren PV-Zeitfenster erweitern. Gerade bei kleineren PV-Anlagen kann das sinnvoll sein. Für diesen Fall gibt es eigene Wallboxen mit PV-Überschussladen.
3. Nicht unnötig mit sehr geringer Leistung laden
Wenn ausreichend Solarstrom vorhanden ist, kann eine höhere Ladeleistung die Ladezeit verkürzen und damit relative Ladeverluste reduzieren.
4. Hausverbrauch berücksichtigen
Das Elektroauto sollte nur den tatsächlichen Überschuss nutzen. Ein Energiemanagementsystem bzw. Smart Home System kann Hausverbrauch und PV-Erzeugung überwachen und die Ladeleistung entsprechend steuern.
5. PV-Laden nicht nur nach dem Ladeverlust beurteilen
Ein etwas höherer Ladeverlust kann akzeptabel sein, wenn dadurch mehr eigener Solarstrom im E-Auto genutzt wird und weniger günstiger Solarstrom ins Netz abgegeben werden muss.
Lohnt sich PV-Überschussladen trotz Ladeverlusten?
Ja, denn die vor allem beim langsam Laden auftretenden Verluste sind nur ein Teil der Gesamtbetrachtung.
Das Ziel des PV-Überschussladens besteht darin, möglichst viel selbst erzeugte Solarenergie direkt zu nutzen. Selbst wenn das Laden bei geringer Leistung prozentual etwas höhere Verluste verursacht, kann die Nutzung des eigenen Solarstroms wirtschaftlich sinnvoll sein.
Entscheidend ist daher nicht:
„Wie bekomme ich den niedrigsten Ladeverlust?“
Sondern:
„Wie nutze ich meinen Solarstrom möglichst sinnvoll, ohne unnötig Netzstrom zu beziehen?“
Tipps: Ladeverluste beim PV-Überschussladen gering halten
Beim PV-Überschussladen können die Ladeverluste höher ausfallen als beim Laden mit hoher AC-Leistung. Der Grund liegt vor allem in der längeren Ladedauer bei niedriger Ladeleistung. Die Fahrzeugelektronik benötigt während dieser Zeit weiterhin Energie. Der ADAC ermittelte bei reduzierter Ladeleistung beispielsweise Ladeverluste von 9,2 bis 13,9 % bei drei getesteten Fahrzeugen.
Trotzdem bleibt PV-Überschussladen eine sinnvolle Möglichkeit, den Eigenverbrauch einer Photovoltaikanlage zu erhöhen. Eine intelligente Wallbox mit Energiemanagement und gegebenenfalls automatischer Phasenumschaltung kann dabei helfen, Solarstrom möglichst effizient ins E-Auto zu übertragen.