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Audi vernetzt das Elektroauto mit dem Smarthome

01.02.2019

Wer sein Elektroauto zu Hause auflädt, kann Kosten senken, das Stromnetz entlasten und so auch zum Klimaschutz beitragen. Umso mehr, wenn die Ladetechnik mit einem Energiemanager im Smarthome vernetzt ist. Das bietet künftig das Ladesystem connect des neuen Audi etron.

Das Elektroauto spielt in der künftigen Energiewelt eine wichtige Rolle als neuer, anspruchsvoller Stromverbraucher, der vor allem Zuhause geladen wird und so das Stromnetz im Haus zusätzlich belastet. Doch auch als Stromspeicher hat das E-Auto großes Potenzial, um die Energiewende voranzutreiben und durch regenerative Erzeugung bedingte Spitzenlasten wie auch Flauten abzufedern. Immerhin stehen Autos die meiste Zeit des Tages und bieten so viel Zeit für flexibles Laden.

Die neuen Stromverbraucher stellen also nicht nur eine neue Belastung für das Stromnetz dar. Sie sind potenziell auch flexible Speicher für den wechselhaft verfügbaren Sonnen- und Windstrom. Innerhalb eines Gebäudes können sich Elektroautos mit Hausgeräten, Wärmepumpen und anderen Verbrauchern über die jeweiligen Energiebedarfe abstimmen und so Überlasten vermeiden. Notwendig ist dafür allerdings eine Vernetzung aller großen Erzeuger und Verbraucher, um den Strombedarf intelligent zu steuern. Immerhin muss das Elektroauto wissen, wann die Photovoltaikanlage auf dem Dach überschüssigen Strom quasi umsonst anbietet, oder wann das lokale Stromnetz einen akuten Engpass hat.

Hausgrafik
Der EEBUS Kommunikationsstandard verbindet große und flexible Stromverbraucher im Gebäude über einen Energiemanager (HEMS, EMS) mit einer PV-Anlage und künftig auch mit dem Smart Grid. (Grafik: EEBUS Initiative)

Die Rolle des Vermittlers nimmt hier ein Heim-Energiemanagement System ein, das so genannte HEMS oder EMS (siehe Grafik). Und damit Elektroautos und Ladesäulen von vielen verschiedenen Herstellern sich mit unterschiedlichen Energiemanagern verstehen, gibt es einen Kommunikationsstandard für die flexible Nutzung von Energie. Der heißt EEBUS und wurde vom gleichnamigen Zusammenschluss von gut 70 Unternehmen aus allen möglichen energierelevanten Branchen gemeinsam erarbeitet. Er umfasst alle elektrischen Verbraucher im Haus, die Energie zu flexiblen Zeiten verbrauchen können: Waschmaschinen, Trockner, Geschirrspüler ebenso wie elektrische Heizungen, Boiler, Wärmepumpen und eben die Ladetechnik von Elektroautos.

Der EEBUS-Kommunikationsstandard für Elektroautos  ist gerade erst fertig geworden und wurde dieser Tage bei einem „Plugfest E-Mobility“ geprüft. Das ist ein Treffen der Entwickler, bei dem sie die Vernetzung ihrer verschiedenen Systeme praktisch testen. Das bei werden viele Stecker zusammengestöpselt - daher der Name Plugfest. Steckerparty. Entwickler und Ingenieure prüften in Modellversuchen, ob Photovoltaikanlage, Ladeinfrastruktur, Elektroauto und Heizung störungsfrei miteinander sprechen können. Die Vernetzung der Geräte findet hierbei über ein sogenanntes Heimenergie-Managementsystem (HEMS) statt. Hier laufen sämtliche Informationen zusammen, sodass sich alle energierelevanten Geräte über ihren Strombedarf austauschen können.


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Smartes und nachhaltiges Laden

Audi bietet für seinen ersten vollelektrischen Wagen verschiedene Lösungen zum Laden an. Als höchste Ausbaustufe erlaubt das Ladesystem „connect“ eine Ladeleistung von bis zu 22 Kilowatt, die da sAuto in nur 4,5 Stunden vollladen kann. Die Vorteile des Systems liegen auf der Hand: Damit kann der Audi e-tron immer mit der maximal verfügbaren Leistung laden, die der Hausanschluss und das Auto ermöglichen. Dabei berücksichtigt es den Bedarf anderer Verbraucher im Haushalt und vermeidet ein Überlasten des Hausanschlusses und in der Folge das Auslösen der Sicherung. Voraussetzung im Haus ist ein kompatibler Energiemanager, mit dem sich das Ladesystem zum Beispiel über das Haus-WLAN vernetzt. 

Im Zusammenspiel mit dem Ladesystem connect und einem entsprechend ausgestatteten HEMS kann der Audi e-tron auch variable Stromtarife nutzen, sobald es diese im großen Stil gibt. So kann er zu kostengünstigen Zeiten die Batterie mit Strom versorgen und dabei gleichzeitig die Mobilitätswünsche des Kunden berücksichtigen, wie etwa Abfahrtszeit oder Ladezustand. Die nötigen Stromtarifdaten bezieht das Ladesystem connect dafür entweder vom Energiemanager oder von den individuell hinterlegten Kundenangaben im myAudi Portal.

Verfügt das Haus über eine Photovoltaik-Anlage, kann der Kunde den Ladevorgang auch so optimieren, dass der Audi e-tron bevorzugt mit dem eigenerzeugten Strom lädt. Dazu berücksichtigt der mächtige Elektro-SUV entweder prognostizierte Sonnenscheinphasen, die das HEMS zur Verfügung stellt, oder den aktuellen Stromfluss am Hausanschluss. Passende, EEBUS-kompatible Energiemanager bringen zunächst die Hersteller Hager und SMA auf den Markt. Weitere Modelle stecken schon in den Startlöchern. Es gibt daneben auch Hausgeräte, etwa von Miele und BSH, die sich über die EEBUS-Kommunikation flexibel steuern lassen. Vaillant schließlich hat 2018 bereits einen EEBUS-kompatibeln, vernetzten Regler für seine Wärmepumpen auf den Markt gebracht. Weitere Hersteller sollen im Laufe des Jahres 2019 dazu stoßen.

Audi e-tron
Mit einem intelligenten Energiemanagement lässt sich das Auto täglich so weit laden, dass es möglichst günstig die nächste Fahrtstrecke bewältigt. (Foto: Audi AG)

Interaktion mit dem Stromnetz

Für die Zukunft ist denkbar, dass EEBUS-Geräte noch stärker mit dem Energienetz interagieren. Eine mögliche Anwendung ist eine Schnittstelle über den Energiemanager zum Netzbetreiber. Damit könnten E-Autos ihre Ladeplanung noch besser an Netzengpässe anpassen und die Stabilität des Stromnetzes gewährleisten – etwa, wenn viele Elektroautos in einem Straßenzug gleichzeitig laden. Umgekehrt können Elektroautos, zusammen mit elektrisch betriebenen Wärmepumpen dann Überproduktionen aus dem Netz abführen, wenn etwa an windigen Tagen mittags viel Sonnen- und Windstrom das Netz überflutet. 

Systeme

Energie-Basics

2018 wurden bereits rund 40 Prozent unsers Stroms aus regenerativen Quellen gewonnen. Führend sind dabei Windkraft und Photovoltaik

Das Wachstum der Elektroautos steigert den Stromverbrauch. Ein typischer Haushalt benötigt etwa 40 Prozent mehr Strom, wenn auch das neue Elektroauto zu Hause geladen wird.

Im Durchschnitt benötigt die Heizung knapp zwei Drittel des Energieverbrauchs im Haus. Auch die Heiztechnik wird künftig immer mehr auf Strom umgestellt, etwa mit Wärmepumpen.

Laut einer aktuellen Studie der Energy Watch Group ist eine klimaneutrale Energieversorgung durch eine weit gehende Elektrifizierung der Verbraucher möglich. Dadurch soll der Stromverbrauch im Jahre 2050 vier bis fünf Mal höher sein als heute und dann zu über 90 Prozent aus Windkraft und Photovoltaik stammen.

Durch diese Entwicklungen wird die Energieversorgung immer wechselhafter. Energiespeicher und flexible Verbraucher müssen die variable Erzeugung abfedern. 

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