Im Projekt »Wallbox-Inspektion« hat ein Konsortium aus Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, HTW Berlin und ADAC erstmals Prüfverfahren für solaroptimiert gesteuertes Laden mit dem Ziel Qualitätsstandard entwickelt. Wie die Institut mitteilte, haben die Partner damit marktverfügbare Wallboxen getestet. Im Anschluss hätten sie gemeinsam mit einem Industriebeirat ein Prüfleitfaden für das unidirektionale und solare Laden entwickelt.

Aktuell finden 53 Prozent der Ladevorgänge zu Hause statt, besonders bei Besitzerinnen und Besitzern einer Photovoltaik-Anlage. Laut Fraunhofer nutzten 93 Prozent eine Wallbox, um ihr Elektrofahrzeug möglichst mit eigenem Strom zu laden oder durch entsprechend angepassten Betrieb der Wallbox zusätzlich von zeitvariablen Strompreisen zu profitieren.

Im Fokus der Tests standen neben dem Stromverbrauch im Betrieb und im Stand-by-Modus die Regelungsgüte und Betriebseffekte, die beim solaren Laden von Elektrofahrzeugen eine zentrale Rolle spielen. Hier steht besonders die Frage im Vordergrund, wie sich ein solarer Überschuss möglichst gut in ein Elektrofahrzeug eingespeichern lasse. Ein weiterer Aspekt war der Wechsel zwischen dem 1- und 3-phasigen Betrieb bei kleinen Leistungen.

Verhalten der Wallbox realitätsnah getestet

Die im Projekt entwickelten Tests betrachteten den Stromfluss zwischen Photovoltaikanlage, Haushalt, Stromnetz und Elektrofahrzeug. Die Forschenden maßen dabei, welchen erlaubten maximal verfügbaren Ladestrom die Wallbox an das Fahrzeug kommunizierte. Über diesen Wert lasse sich die Stromaufnahme des Fahrzeuges entsprechend des solaren Angebots steuern. Der maximal verfügbare Strom ist dabei der Solarüberschuss, der nach Abzug des im Haushalt benötigten Stroms übrigbleibt.

Das Energiemanagementsystem – in die Wallbox oder das Energy Meter integriert – überwacht dabei über das Energy Meter den Netzanschluss und steuert über die Wallbox das Elektrofahrzeug. Für das Testen der Ladestation kamen keine echten Fahrzeuge zum Einsatz, sondern der digitale Fahrzeug-Zwilling »ev twin« des Fraunhofer ISE. Dieses könne das Verhalten von 5.000 verschiedenen E-Autos simulieren. Das biete den Vorteil, dass nach dem Ladetest für einen weiteren Test kein Fahrzeug leergefahren werden muss. Weiterer Vorteil: die Einflüsse verschiedener Laderegler im Fahrzeug sind eliminiert.

Das Team testete das Reaktionsverhalten der Wallbox in spezifischen realitätsnahen Situationen, wie dem Standby-Modus und verschieden großen Sprüngen in der Leistung der Solaranlage. »Eine schnelle Regelgeschwindigkeit bei hoher Regelgüte ist entscheidend für das solargesteuerte Laden. Im praktischen Betrieb bedeutet dies, dass die Steuerung durch die Wallbox dem solaren Überschuss möglichst gut folgt«, erklärt Dr. Bernhard Wille-Haussmann, Projektleiter »Wallbox-Inspektion«.

Testergebnisse sollen Transparenz im Markt erhöhen

Die getesteten Wallboxen reagierten ferner unterschiedlich schnell auf Änderungen im Solarstromangebot. Während einige instantan die Ladeleistung anpassten, wiesen andere eine Verzögerung von bis zu 90 Sekunden auf. Auch im Standby-Betrieb zeigten die Geräte unterschiedliches Verhalten. Einige gehen dabei in einen reduzierten Betrieb (Deep Standby), um Strom zu sparen.

Es habe sich aber auch gezeigt, dass bei vielen Wallboxen für eine gute Regelqualität das Energiemanagementsystem einer Anpassung bedürfe. Die Forschenden empfehlen Nutzerinnen und Nutzern von Wallboxen generell, das Gerät auf das Fahrzeug und die eigenen Bedürfnisse einzustellen. »Die Geräte arbeiten dann präziser als unter Standardeinstellungen. Auch die Unterschiede zwischen den Geräten der verschiedenen Hersteller sind dann nicht mehr so groß. Die Eigenheiten des eigenen Energiesystems spielen eben eine große Rolle«, so Wille-Haussmann.

Auf Basis der Messergebnisse erstellt die Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin einen Wallbox-Score, der die Qualitätsunterschiede zwischen den Produkten quantifiziert. Grundlage hierfür sind Simulationsrechnungen, die auf Messungen gemäß Testleitfaden basieren. Der ADAC e.V. nutzt die Ergebnisse aus dem Projekt für die Beratung von Verbraucherinnen und Verbrauchern.

Über das transparente und einheitliche Messverfahren und die Messergebnisse will das Projektteam zudem den Wallboxherstellern konkrete Optimierungspotenziale im Hinblick auf die Qualität und Energieeffizienz ihrer Geräte aufzeigen. Endanwendern und Installateuren zeigen die Ergebnisse auf, welche Parametereinstellungen zu einer guten Solarenergienutzung führen.

Quelle: Fraunhofer ISE | www.solarserver.de © Solarthemen Media GmbH