Forschung HTW Berlin: E-Autos mit mehr Solarstrom laden
Mit Solarstrom das eigene Elektrofahrzeug laden – das ist für viele Hausbesitzer der Plan. Wieviel Solarstrom im laufenden Betrieb tatsächlich in der Batterie landet, hat ein Team der HTW anhand von Daten aus 730 Haushalten untersucht.
05.05.2025 – Haushalte mit Photovoltaikanlage, Heimspeicher und Elektroauto können hohe Autarkiegrade erreichen. Doch der Solarstromanteil in der Fahrzeugbatterie lässt sich häufig noch steigern. Ein Forscherteam der Hochschule für Technik und Wirtschaft hat sich die Messdaten von 730 Haushalten genauer angeschaut. Neben der detaillierten Analyse der Energieflüsse in den Wohngebäuden wirft die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme einen umfassenden Blick auf das Marktumfeld und die Technik für Elektrofahrzeuge und Wallboxen in Deutschland.
Eigenverbrauch und Ladeeffizienz der Elektroautos noch verbesserungswürdig
Zur effizienten Nutzung der Solarenergie beim Laden von Elektrofahrzeugen sind noch einige Herausforderungen zu meistern, wie die Forscher feststellen. „Heutige Elektrofahrzeuge sind für schnelles Laden mit hoher Leistung ausgelegt“, erklärt Joseph Bergner und Co-Autor der Studie. Das widerspreche allerdings den Anforderungen des solaren Ladens, bei dem längere Ladezeiten mit geringen Ladeleistungen im Fokus stehen. Derzeit erreichen bei einer minimalen Ladeleistung von 1,4 Kilowatt im Mittel nur 76 Prozent der Solarenergie die Fahrzeugbatterie, bei 11 Kilowatt sind es immerhin 90 Prozent.
Damit liegen die Wirkungsgrade der Fahrzeugladegeräte noch weit hinter den Maßstäben zurück, die ähnlich leistungsstarke Wechselrichter von PV-Speichersystemen setzen. Weiteres Einsparungspotenzial sehen die Forscher im Energieverbrauch der Elektrofahrzeuge: 150 Watt bis 350 Watt verbraucht die Bordelektronik der vollelektrischen Pkw. Einzelne Wallboxen beziehen im Stand-by-Modus zusätzlich bis zu 20 Watt. Bei einer typischen Standzeit der Wallbox im Bereitschaftsbetrieb von 93 Prozent oder 8100 Stunden pro Jahr, summiert sich allein dieser Energiebezug auf jährlich 164 Kilowattstunden.
Dynamisches Überschussladen steigert den Solaranteil im Mittel um 25 Prozentpunkte
Ein erstaunliches Ergebnis für die Forscher: 68 Prozent der analysierten Haushalte laden innerhalb einer Woche mehr als dreimal das Elektrofahrzeug - vornehmlich zur Mittagszeit. Anhand der Daten lässt sich auch der Vorteil einer dynamischen Überschussladung gegenüber einer ungesteuerten Ladung nachweisen. „Im Vergleich zur herkömmlichen Ladung des Elektrofahrzeugs bei Ankunft mit maximaler Leistung lässt sich mit der Funktionalität des dynamischen Überschussladens der Solaranteil im Mittel um 25 Prozentpunkte steigern“, sagt Nico Orth, Autor und wissenschaftlicher Mitarbeiter der HTW Berlin.
Dabei wird die Ladeleistung von der Wallbox automatisch an den solaren Überschuss angepasst. Der Batteriespeicher steigert den Solaranteil an der Fahrzeugladung hingegen im Mittel nur um 9 Prozentpunkte. In dreiviertel der Haushalte beträgt die Steigerung des Solaranteils durch einen Heimspeicher weniger als 15 Prozentpunkte, da das Elektrofahrzeug vornehmlich tagsüber geladen wird. In Ausnahmefällen sind auch Steigerungen über 30 Prozentpunkte möglich. Welchen Einfluss weitere Faktoren wie das Ladeverhalten, die Ladehäufigkeit oder die Größe der Solaranlage auf die Ergebnisse haben, zeigen die HTW-Forscher in der 53-seitigen Studie.
Empfehlungen zur Steigerung des Solaranteils
Auch Empfehlungen für die Steigerung des Solaranteils sprechen die Autoren aus: Die Ladungen entsprechend dem solaren Angebot planen, das Elektrofahrzeug regelmäßig an die Wallbox anschießen und mit überschüssigem Solarstrom laden sowie die Solaranlage möglichst groß dimensionieren.
Die Messdaten der Haushalte mit PV-Anlage, Batteriespeicher, Wallbox und Elektrofahrzeug wurden den Forschenden von der Fronius International GmbH bereitgestellt. Im Durchschnitt deckt die Solaranlage in den untersuchten Wohngebäuden 47 Prozent des Haushaltsstrombedarfs und der Energieaufnahme des Elektroautos. Die Haushalte, in denen zusätzlich ein Batteriespeicher installiert ist, sind im Mittel sogar zu 73 Prozent autark.
Weit weniger Elektrofahrzeuge unterwegs als geplant
Bis 2030 sollen mindestens 15 Millionen vollelektrische Pkw auf den deutschen Straßen fahren, so das Ziel der Bundesregierung. Ende 2024 waren es nur 1,7 Millionen, das sind gerade einmal 3 Prozent aller Pkw. Davon wurden 381 000 neue Elektrofahrzeuge im Jahr 2024 zugelassen – allerdings 27 Prozent weniger als im Jahr zuvor. „Um die 15 Millionen Elektrofahrzeuge noch ansatzweise erreichen zu können, müssten wir ein jährliches Marktwachstum von mehr als 60 Prozent auf die Straße stellen“, betont Nico Orth. pf
Grafik: HTW Berlin
