Es wird erwartet, dass der weltweite Markt für Ladegeräte für Elektrofahrzeuge (EV) bis 2028 bei einer CAGR von rund 30 % von 18 Mrd. USD auf 111,90 Mrd. USD ansteigen wird. Darüber hinaus wird erwartet, dass der globale V2G-Markt (Vehicle to Grid) bis 2026 etwa 28 Milliarden Dollar erreichen wird, bei einer CAGR von 4,28%, berichtet von Industry ARC. Diese Zahlen zeigen, dass mit der Zunahme von Elektrofahrzeugen auf der Straße auch das Laden und die V2G-Technologie zu einem integralen Bestandteil des EV-Paradigmas werden.

Eine andere Studie des Rocky Mountain Institute geht davon aus, dass bei einer Elektrifizierung aller leichten Nutzfahrzeuge in den USA rund 250 Millionen Elektrofahrzeuge den jährlichen Energieverbrauch um 25 % erhöhen werden. Dabei sind schwere Fahrzeuge wie Busse und Lastwagen noch gar nicht berücksichtigt(Utility Dive). Dies unterstreicht die Bedeutung eines EV-Paradigmas, das das Stromnetz mit einem bidirektionalen Energiefluss unterstützen kann.

Bidirektionaler Energiefluss bedeutet, dass das Stromnetz zwar Strom zum Laden der Akkus der Elektrofahrzeuge liefert, die Elektrofahrzeuge aber gleichzeitig bei Bedarf auch wieder Strom in das Netz zurückspeisen können. Die Netze liefern Wechselstrom, der von der Infrastruktur in Gleichstrom umgewandelt wird, um die Batterien der E-Fahrzeuge zu laden. Für den bidirektionalen Energiefluss sollten entweder die Fahrzeuge über eingebaute Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler oder eine Ladeinfrastruktur verfügen, die die Stromumwandlung unterstützt und das bidirektionale Laden ermöglicht.

Wie funktioniert das bidirektionale Laden von Elektrofahrzeugen?

Wie der Name schon sagt, ist das bidirektionale Laden die Fähigkeit einer Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge, den Stromfluss vom Netz zum Fahrzeug (G2V) und V2G zu ermöglichen. Wenn das EV-Ladegerät mit einem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler und einer V2G-Kommunikationsfunktion ausgestattet ist, kann es die Energie bei Bedarf an das Netz zurückgeben. Durch die V2G-Kommunikation können EV-Ladegeräte intelligent arbeiten. Zum Beispiel können EV-Ladegeräte das Netz als erweiterte Energiequelle unterstützen, wenn das Fahrzeug außerhalb der Spitzenzeiten aufgeladen wird oder wenn das Netz stark belastet ist. Mehr als 90 % der Zeit befinden sich die Fahrzeuge im stationären Zustand, und zusammen können Millionen von Elektrofahrzeugen eine große Energiequelle darstellen. Laut einer Studie von IRENA (International Renewable Energy Agency) werden bis 2050 etwa 14 TWh (Terra-Wattstunden) an Batterien für die Stromversorgung zur Verfügung stehen.

Um diese bidirektionale Kommunikation zu ermöglichen, hat die ISO/IEC den 15118-Kommunikationsstandard definiert. HomePlug Green Phy (HPGP) ist die bevorzugte Power Line Communication (PLC), die in der Industrie für V2G-Kommunikation auf der Grundlage des IEC 15118-Standards standardisiert wird.

Bidirektionale Ladegeräte helfen auch bei der Stromversorgung von Häusern und Gebäuden (V2H und V2B). Der einzige Unterschied zwischen V2G und V2H besteht darin, dass das Fahrzeug ein Haus oder ein Gebäude mit einer Batteriestromquelle versorgt. Besitzer von Elektrofahrzeugen können tagsüber während der Spitzenlastzeiten Batteriestrom für ein Haus nutzen, um die Überlastung des Stromnetzes zu verringern, und das Fahrzeug nachts oder in den Schwachlastzeiten aufladen.

Vorteile des bidirektionalen Ladens:

Besitzer von Elektroautos können mit ihrem Fahrzeug Geld verdienen, indem sie die überschüssige Energie an das Stromnetz zurückverkaufen. Außerdem können sie Geld sparen, indem sie den Strom aus dem Netz in Zeiten geringer Auslastung nutzen, da viele Länder in Europa und den USA variable Energiepreise je nach Auslastung anbieten.

Einige Forscher haben gezeigt, dass Besitzer von Elektrofahrzeugen durch V2G oder bidirektionale Ladetechnologie bis zu 500 Dollar im Jahr sparen können. Ein Elektrofahrzeug kann während seiner gesamten Lebensdauer Kostenvorteile von 4.000 bis 10.000 US-Dollar bieten (Malmgren, 2016).

Ingrid Malmgren erwähnte in ihrer Studie "Quantifying the Societal Benefits of Electric Vehicles" (2016, S. 7), dass Elektrofahrzeuge für den Markt der Frequenzregulierung Geld einbringen können, z. B. "Nuuve Corporation, ein führendes V2G-Pilotprogramm, testet derzeit 30 Elektrofahrzeuge für den Markt der Frequenzregulierung in Dänemark und rechnet damit, den Besitzern von Elektrofahrzeugen über die Lebensdauer des Fahrzeugs bis zu 10.000 Dollar zu zahlen." (2016, p7). Elektrofahrzeuge bieten also der Umwelt, den Fahrzeugbesitzern und den Energieversorgern auf unterschiedliche Weise Vorteile, weshalb die Industrie bald eine große Nachfrage nach Elektrofahrzeugen sehen wird.

Schlussfolgerung

Wie oben dargelegt, hat die Automobilindustrie eine neue Stufe der nachhaltigen Entwicklung erreicht, von der alle Beteiligten in mehrfacher Hinsicht profitieren. Die Industrie ist auf der Suche nach High-End-Engineering-Design und Entwicklung für diese technologischen Fortschritte.

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