PV-Anlage für E-Auto: So geht ́s zu maximaler Wirtschaftlichkeit

Das Laden des E-Autos mit Solarstrom vom eigenen Dach ist für viele Besitzer eine attraktive Option. Durch die Nutzung des selbstproduzierten Solarstroms lassen sich die Betriebskosten des E-Autos deutlich senken. Zudem wird durch die solare Eigenversorgung die Umweltbilanz der Elektromobilität weiter verbessert.

Allerdings ist die solare Eigenversorgung nicht ganz einfach umzusetzen. Denn die Solarstromerzeugung unterliegt tageszeitlichen und jahreszeitlichen Schwankungen und das E-Auto steht nicht immer zum Laden zur Verfügung. Daher stellt sich die Frage, wie groß die Photovoltaikanlage dimensioniert sein muss, um den Strombedarf des E-Autos vollständig solar zu decken.

In diesem Artikel wird erläutert, welche Voraussetzungen für die solare Eigenversorgung bestehen, welche Technologien notwendig sind und wo mögliche Probleme auftreten können. Ziel ist es, Lesern eine fundierte Entscheidungsgrundlage dafür zu geben, ob und wie die solare Eigenversorgung beim eigenen E-Auto realisiert werden kann.

Theorie und Praxis der Solarenergie

Die Solarenergie bietet ein großes Potenzial, um E-Autos kostengünstig mit Strom zu versorgen. Allerdings gibt es einige Herausforderungen, die es zu beachten gilt.

Eine der größten Herausforderungen ist, dass die Solarstromerzeugung über den Tag schwankt. Bei bewölktem Himmel fällt deutlich weniger Strom an als bei Sonnenschein. Zudem produziert die Photovoltaikanlage in den frühen Morgen- und späten Abendstunden weniger Strom.

Ein weiterer kritischer Punkt ist, dass das E-Auto nicht immer dann verfügbar oder an die Ladestation angeschlossen ist, wenn die Solaranlage den meisten Strom produziert. Ist das Auto beispielsweise tagsüber nicht zu Hause, kann der Solarstrom nicht genutzt werden.

Um diese Herausforderungen zu meistern, ist es wichtig, die Solarstromerzeugung und die Ladezeiten des Autos optimal aufeinander abzustimmen. Hier kommen spezielle Energiemanagementsysteme und Steuerungsoptionen der Ladestation zum Einsatz. Zudem sollte die Größe der Solaranlage sorgfältig geplant werden, um ausreichend Solarstrom für Haus und Auto zu produzieren.

Technische Komponenten für das Solarladen

Die zentrale Komponente für das Laden des E-Autos mit Solarstrom ist die Ladebox, auch Wallbox genannt. Moderne Ladeboxen verfügen in der Regel über ein integriertes Energiemanagementsystem, das speziell auf die Nutzung von Solarstrom ausgelegt ist.

Die Wallbox übernimmt die Steuerung des Ladevorgangs und sorgt dafür, dass möglichst viel Solarstrom für das Aufladen des E-Autos genutzt wird. Dabei messen Sensoren den aktuellen Ertrag der Solaranlage und gleichen diesen mit dem Strombedarf des E-Autos ab. Ist gerade viel Solarenergie verfügbar, erhöht die Ladebox die Ladegeschwindigkeit. Bei Wolken oder in der Nacht wird langsamer oder gar nicht geladen.

Viele Ladeboxen verfügen zudem über eine Überschussladung. Solarstrom, der gerade nicht im Haushalt gebraucht wird, kann so automatisch für das Aufladen des E-Autos genutzt werden. Dies optimiert die Solarnutzung zusätzlich.

Moderne Energiemanagementsysteme sind in der Lage, auch weitere Komponenten wie einen Hausakku anzusteuern. So kann überschüssiger Solarstrom tagsüber zunächst im Akku zwischengespeichert und erst nachts für das Aufladen des E-Autos genutzt werden. Dies erhöht die Flexibilität beim Solarladen noch einmal deutlich.

Optimierung der Solarnutzung

Um die Solarenergie optimal für das Laden des E-Autos zu nutzen, gibt es einige Strategien.

Eine Möglichkeit ist die Netzunterstützung. Hier wird bei niedriger Solarstrom-Produktion Strom aus dem Netz zugeschaltet, um das E-Auto weiter zu laden. Dies ist besonders in den Wintermonaten relevant, wenn durch die tiefere Sonneneinstrahlung weniger Solarstrom produziert wird.

Noch effektiver ist der Einsatz eines Energiemanagementsystems. Dieses überwacht kontinuierlich die Solarstrom-Produktion sowie den Ladestand und die Ladezeiten des E-Autos. Überschüssiger Solarstrom wird dann automatisch zum Laden des E-Autos genutzt.

Viele Energiemanagementsysteme ermöglichen es auch, den Ladevorgang des E-Autos so zu steuern, dass dieser gerade dann stattfindet, wenn viel Solarenergie zur Verfügung steht. So kann eine optimale Ausnutzung des selbstproduzierten Solarstroms erreicht werden.

Wichtig ist, dass das Energiemanagementsystem mit der Wallbox und dem E-Auto kompatibel ist und kommunizieren kann. Nur so ist eine automatische Anpassung von Ladezeiten und -leistung möglich. Der Fahrer muss sich dann um nichts mehr kümmern – das System sorgt von selbst dafür, dass das E-Auto immer dann lädt, wenn gerade viel Solarenergie verfügbar ist.

Hürden beim solar Laden

Das Laden von Elektroautos mit Solarenergie vom eigenen Dach ist zwar grundsätzlich möglich, bringt aber einige Hürden mit sich, die es zu beachten gilt.

Eine der größten Herausforderungen ist, dass die Solaranlage eine bestimmte Mindestleistung erbringen muss, um das Elektroauto effektiv aufladen zu können. Viele handelsübliche Wechselrichter für Photovoltaikanlagen verfügen über eine Untergrenze, ab der erst Energie ins Netz eingespeist wird. Liegt die Leistung der Solaranlage unter diesem Schwellenwert, kann kein Strom zum Aufladen des E-Autos abgezweigt werden.

Je nach Fabrikat des Wechselrichters liegt dieser Mindestwert häufig bei 300 bis 500 Watt. Das bedeutet, die Solaranlage muss diese Mindestleistung erbringen, um das Elektroauto direkt aufladen zu können. Ist die Leistung zu gering, geht der Solarstrom vorrangig ins öffentliche Netz, anstatt das E-Auto zu laden.

Ein weiteres Problem kann auftreten, wenn die Solarstrom-Überschüsse nicht direkt verwendet, sondern zunächst in einem Heimspeicher zwischengelagert werden. Beim Aufladen der Batterien treten nämlich immer gewisse Umwandlungs- und Speicherverluste auf. Je nach Batterietechnologie können diese Verluste 10 bis 20 Prozent des ursprünglich erzeugten Solarstroms ausmachen. Dadurch steht am Ende weniger Energie zum Aufladen des E-Autos zur Verfügung.

Es gilt also, diese Einschränkungen beim solar Laden zu berücksichtigen und die Solaranlage entsprechend auszulegen. Nur so lässt sich das Elektroauto effizient und kostengünstig mit selbst erzeugtem Solarstrom aufladen.

Tipps für Nutzer

Bei der Installation einer Solaranlage zur Ladung des E-Autos sollten Nutzer einige Punkte beachten, um die Effizienz zu maximieren:

• Systemgröße: Je größer die installierte Solarleistung, desto mehr Flexibilität für das Laden des E-Autos. Allerdings steigen auch die Kosten mit zunehmender Größe. Es empfiehlt sich, die Anlage so groß wie möglich in Hinblick auf den voraussichtlichen Verbrauch zu planen.

• Ausrichtung: Für ein Maximum an Solarstrom sollte auf eine Ausrichtung der Module nach Süden geachtet werden. Dadurch können morgens und mittags die Zeiten mit der höchsten Sonneneinstrahlung genutzt werden. Eine Abweichung von Südosten bis Südwesten ist möglich.

• Ladezeitfenster: Die Ladevorgänge sollten in Zeiten hoher Solareinspeisung gelegt werden. Meist ist dies zwischen 9 und 16 Uhr der Fall. Nutzer sollten analysieren, wann das Auto in der Regel verfügbar ist.

• Lademodus: Moderne E-Autos unterstützen einen Solarladen-Modus, der Ladevorgänge automatisch in Zeiten hoher Solareinspeisung legt. Dieser Modus sollte aktiviert werden.

• Batteriekapazität: Je größer die Batterie, desto flexibler können Ladevorgänge verschoben werden. Kleinere Akkus erfordern präzisere Planung der Ladezeiten.

Systemauslegung

Bei der Planung der Solaranlage für das Laden des E-Autos sollte man diese so groß wie möglich dimensionieren. Je größer die Anlage, desto mehr Strom kann produziert werden und desto flexibler ist man beim Laden.

Ein wichtiger Faktor ist auch die Berücksichtigung der verfügbaren Ladezeitfenster. Wenn das E-Auto beispielsweise tagsüber auf der Arbeit geparkt wird, macht es wenig Sinn, die Solaranlage auf die Mittagsstunden auszulegen. Stattdessen sollte man die Morgen- und Abendstunden priorisieren, wenn das Auto zuhause steht und geladen werden kann.

Am besten stimmt man die Ausrichtung und Neigung der Solarmodule auf die Lademuster des Autos ab. Module nach Süden ausgerichtet ermöglichen längere Ladezeiten über den Tag verteilt. Nach Osten oder Westen ist das Ladefenster kürzer.

Insgesamt empfiehlt es sich, bei der Planung der Anlage einen Puffer einzukalkulieren. Lieber etwas größer dimensionieren, um Reserven für wolkige Tage, geringere Ausbeute im Winter oder steigenden Strombedarf in den nächsten Jahren zu haben.

Fazit

Mit einer sorgfältigen Planung und Auslegung des Solarsystems kann ein Großteil oder sogar der gesamte Ladestrom für ein E-Auto aus der eigenen Solaranlage kommen. Allerdings ist eine individuelle Anpassung an die tatsächlichen Gegebenheiten sehr wichtig.

Entscheidend ist es, die Solarenergieerzeugung und die Lademuster für das Elektroauto optimal aufeinander abzustimmen. Dabei sollten Faktoren wie die täglichen Fahrleistungen, die Verfügbarkeit des Autos sowie die Ausrichtung und Leistung der Solarmodule berücksichtigt werden.

Je besser die Passung zwischen Solarenergie und Ladebedarf, desto höher kann der Solaranteil am Ladestrom ausfallen. Mit einem ausreichend dimensionierten Solarsystem und einer intelligenten Lade- und Energiesteuerung lassen sich so die Ladekosten für ein E-Auto deutlich senken.

FAQ

Wie viel kostet eine Solaranlage für ein Einfamilienhaus?

Die Kosten für eine Solaranlage auf einem Einfamilienhaus liegen typischerweise zwischen 13.000 und 24.000 Euro. Der Preis hängt von der Leistung der Anlage und ob ein Batteriespeicher eingebaut wird ab. Ohne Batteriespeicher ist eine Anlage günstiger.

Wie viel Solarstrom benötigt ein E-Auto?

Für eine jährliche Fahrleistung von 10.000 km werden ungefähr 2.000 kWh Solarstrom benötigt. Die genaue Menge hängt vom Verbrauch des Fahrzeugs ab. Kleinere und sparsamere Modelle brauchen weniger Strom.

Welche Größe muss eine Solaranlage haben, um ein E-Auto zu laden?

Als grobe Faustregel gilt, dass eine Solaranlage mit mindestens 10 kW Leistung ausreichend Strom für ein Einfamilienhaus und das Laden eines E-Autos produzieren kann. Die optimale Anlagengröße hängt aber von vielen Faktoren wie Hausgröße, Verbrauch und Fahrprofil ab.

Welche Technik ermöglicht das Laden eines E-Autos mit Solarstrom?

Um Solarstrom fürs Laden zu nutzen, benötigt man eine Wallbox mit Energiemanagement sowie Überschussladung. Dies steuert, wann mithilfe von Solarstrom geladen wird. Oft ist auch ein Batteriespeicher nötig, um überschüssigen Solarstrom zwischenspeichern zu können.

Wann lohnt sich solar geladenes E-Auto?

Am meisten lohnt sich ein E-Auto mit Solarstrom, wenn es ein Zweitwagen ist, der tagsüber meist zuhause steht. So fällt die Solarproduktion zeitlich mit dem Ladebedarf zusammen. Ist das E-Auto auch nachts und außerhalb unterwegs, sinkt der Solaranteil am Ladestrom.

Theorie und Praxis der Solarenergie

Die Nutzung von Solarenergie aus der eigenen Photovoltaikanlage auf dem Dach zum Laden von Elektroautos hat zwei große Vorteile:

Erstens ist der selbst erzeugte Solarstrom deutlich günstiger als Strom aus dem Netz. Während der Haushaltsstrom rund 30 Cent pro kWh kostet, ist der “eigene” Solarstrom praktisch kostenlos.

Zweitens trägt die solare Eigenversorgung zur Energiewende bei. Je mehr Strombedarf aus erneuerbaren Quellen gedeckt wird, desto schneller können fossile Energieträger ersetzt werden.

Allerdings gibt es auch Herausforderungen beim solarbetriebenen Laden von E-Autos:

Die Solarstromproduktion unterliegt tageszeitlichen und wetterbedingten Schwankungen. Nicht immer steht genug Solarstrom für eine volle Ladung zur Verfügung.

Außerdem muss das E-Auto zur Verfügung stehen, wenn die Sonne scheint. Ist das Fahrzeug tagsüber nicht daheim, geht wertvoller Solarstrom verloren.

Als Faustregel gilt: Mit einer 10 Kilowatt-Peak-Solaranlage auf dem Dach kann in der Regel der Strombedarf für Haushalt und E-Auto gedeckt werden.

Theorie und Praxis der Solarenergie

Die Solarenergie hat in den letzten Jahren enorm an Bedeutung gewonnen. Viele Hausbesitzer entscheiden sich für eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach, um ihren eigenen Solarstrom zu erzeugen. Dieser kann direkt vor Ort genutzt oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

Für Besitzer von Elektroautos bietet sich zudem die Möglichkeit, das emissionsfreie Fahrzeug direkt mit dem sauberen Solarstrom zu laden. Dies ist technisch möglich und oft auch wirtschaftlich sinnvoll. Allerdings gibt es einige Herausforderungen zu beachten.

Die Solarenergieproduktion unterliegt tageszeitlichen und jahreszeitlichen Schwankungen. Im Winter und bei bewölktem Himmel fällt deutlich weniger Solarstrom an als im Sommer. Zudem steht die Energie nur tagsüber zur Verfügung, während E-Autos auch nachts geladen werden müssen.

Als Faustregel gilt, dass eine 10 kW-Solaranlage genug Strom für ein Einfamilienhaus und ein Elektroauto produzieren kann. Doch eine genaue Berechnung hängt von vielen Faktoren wie Stromverbrauch, Fahrprofil und Anlagengröße ab. Mit einem Energiemanagementsystem und einem steuerbaren Ladepunkt kann der Solarstrom ideal für die E-Mobilität genutzt werden.

Theorie und Praxis der Solarenergie

Der Vorteil der Solarenergienutzung zum Laden des E-Autos liegt klar auf der Hand: Statt den überschüssigen Solarstrom ins Netz einzuspeisen, kann man ihn direkt für das Aufladen des E-Autos nutzen und spart sich so die Stromkosten. Allerdings gibt es hier auch einige Herausforderungen zu beachten.

Die Solarstromerzeugung schwankt je nach Wetter und Tageszeit teilweise stark, während das E-Auto nicht immer zur Verfügung steht, um geladen zu werden. Als grobe Faustregel gilt, dass eine 10 kW Photovoltaikanlage in etwa genug Solarstrom produziert, um ein Einfamilienhaus und ein E-Auto zu versorgen. Allerdings kommt es stark auf die individuellen Gegebenheiten an.

Tipps für Nutzer

Um das eigene Elektroauto mit Solarstrom vom eigenen Dach optimal zu laden, gibt es einige Tipps für Nutzer:

• Systemgröße: Je größer die Photovoltaikanlage, desto mehr Flexibilität für das Laden. Mindestens 10 kWp Leistung sollten es sein, besser mehr.

• Nutzungsmuster: Die Ladezeiten sollten zu den Sonnenstunden passen. Wer tagsüber oft unterwegs ist, profitiert mehr.

• Ausrichtung: Module nach Süden ausrichten verlängert tägliche Ladezeitfenster. Ost-West bringt frühere und spätere Ladung.

• Ladeleistung: Hohe Ladeleistung ermöglicht schnelleres Laden in begrenzten Zeitfenstern. 11 kW oder mehr sind empfehlenswert.

• Auto-Funktionen: Das Elektroauto sollte Lade- und Entladesteuerung unterstützen, um Überschussladung zu ermöglichen.

• Eigenverbrauch: Maximale Nutzung des Solarstroms für Haus und Auto senkt die Stromrechnung. Vermeidung der Einspeisung lohnt sich.

• Speicher: Mit Batteriespeicher kann die Nutzung optimiert werden, allerdings mit Verlusten. Ohne Speicher ist direktes Laden effizienter.

• Wallbox: Eine steuerbare Wallbox mit Energiemanagement ist für die Optimierung unerlässlich.

Theorie und Praxis der Solarenergie

Die Solarenergie aus der eigenen Photovoltaikanlage bietet große Vorteile für das Laden von Elektroautos. Im Vergleich zum Einspeisen des Solarstroms ins öffentliche Netz ist das Laden des E-Autos wesentlich kostengünstiger. Allerdings gibt es auch einige Herausforderungen zu beachten.

Die Solarstromerzeugung unterliegt tageszeitlichen und jahreszeitlichen Schwankungen. Zudem ist das Elektroauto nicht immer zum Laden verfügbar, wenn die Sonne scheint. Als grobe Faustregel gilt, dass eine 10 kW Photovoltaikanlage genug Solarstrom für ein Einfamilienhaus und ein Elektroauto produzieren kann. Mit einem Energiemanagementsystem und gezielten Ladestrategien lässt sich der selbst erzeugte Solarstrom optimal für das Elektroauto nutzen.

Technische Komponenten für das Solarladen

Um ein Elektroauto mit selbst erzeugtem Solarstrom zu laden, sind einige spezielle technische Komponenten erforderlich.

Die wichtigste Komponente ist die Ladestation, auch Wallbox genannt. Beim Laden mit Solarstrom ist es entscheidend, dass die Wallbox intelligent gesteuert werden kann. Dafür gibt es spezielle Energiemanagementsysteme. Diese erkennen, wann überschüssiger Solarstrom vom Dach zur Verfügung steht und starten dann automatisch den Ladevorgang der Wallbox.

Weitere wichtige Funktionen der Energiemanagementsysteme sind:

• Priorisierung der Solarstromnutzung gegenüber der Einspeisung ins Netz
• Nutzung von Zwischenspeichern wie der Hausspeicherbatterie
• Ergänzung durch Netzstrom, wenn die Solarleistung nicht ausreicht

Auf Seiten des Elektroautos muss dieses in der Lage sein, den Ladevorgang zu unterbrechen und wieder aufzunehmen. Denn die Solarstromerzeugung schwankt über den Tag. Unterstützt das Elektroauto dies nicht, gehen Ladekapazitäten verloren.

Moderne Energiemanagementsysteme und Wallboxen kommunizieren bidirektional mit dem Elektroauto. So kann der Ladevorgang exakt gesteuert werden und die vorhandene Solarenergie optimal genutzt werden.