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Hagen, 13.07.2021

KOSTALs neue bidirektionale Ladestation BDL Wallbox macht aus Elektroautos regelbare Energiespeicher

KOSTALs neue und revolutionäre bidirektionale Ladestation BDL Wallbox für Elektrofahrzeuge steht nun auf dem Prüfstand bei Privatkunden und Gewerbetreibenden.

Das Partnerunternehmen BMW hat die ersten zwanzig technisch fürs Laden und Entladen konfektionierten BMW i3 am 09. Juli 2021 zum Alltagstest an Privatnutzer übergeben. In den nächsten Wochen stocken dreißig weitere PKWs dieser BMW i3 Modellausführung den Fuhrpark von Unternehmen auf und dürfen sich auch hier in Leistung, Nachhaltigkeit und Effizienz beweisen. Denn mit ihnen soll es elektromobil nachweislich noch komfortabler, kostengünstiger und emissionsärmer zugehen.

 Dieser nun initiierte Testlauf entspringt dem seit 2019 von Bundesministerium für Wirtschaft und Energie unter der Trägerschaft des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt unterstützten dreijährigen Verbund-Forschungsprojekt „Bidirektionales Lademanagement – BDL“, bei dem KOSTAL das in zwei Richtungen operierende Herzstück zum Laden und Entladen des Fahrzeugs, die bidirektionale Ladestation, entwickelt hat. Sie sorgt für ein optimales und hocheffizientes Zusammenspiel zwischen dem Wechselrichter einer Photovoltaikanlage, möglicherweise weiteren angeschlossenen Energiequellen und dem Elektromobil in Lade- und Entladevorgängen sowie Steuerungsmöglichkeiten durch einen Energieversorger.

Der grundlegende Ansatz des Projekts ist für KOSTAL als langjährig ausgewiesener Automotive-Elektrik- und Solarenergie-Experte sowie den Partnern aus den Sparten Automobilindustrie, Ladeinfrastruktur, Energiewirtschaft und Wissenschaft so allumfassend wie superintelligent bahnbrechend: Erstmalig sollen Fahrzeuge, Ladeinfrastruktur und Stromnetze so miteinander verbunden werden, dass ganzheitlich regenerativ produzierte Energie und Versorgungsicherheit sich gleichzeitig erhöhen. Denn durch den Energiewandel wächst der Bestand an Elektrofahrzeugen an und bringt nicht nur einen größeren Strombedarf, sondern auch die Notwendigkeit zur intelligenten Steuerung der Stromkapazitäten mit sich. Denn nur mit einer perfekten Regulierung sind erneuerbare Energiequellen optimal nutzbar und erhöhen nachhaltig die Lebensqualität.

Während die Taskforce der KOSTAL Industrie Elektrik GmbH die bidirektionale Wallbox ins neue System als innovative Wandel- und Steuerungszentrale einbringt, besteht das Konsortium des Projekts aus der BMW Group als Bereitsteller des Elektromobils, den Energiesystem-Dienstleistern in Übertragung und Verteilung TenneT und Bayernwerk Netz GmbH, sowie den wissenschaftlichen Laboren der Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE), der Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH, dem Karlsruher Institut für Technologie  und der Universität Passau. Ihre Untersuchungen geben Aufschluss zur Energiesystemanalyse, über Strommarkt- und Netzrückwirkungen sowie das gezeigte Nutzerverhalten.

Energieflüsse in zwei Richtungen für mehr Effizienz und Flexibilität

Mit bidirektionalen Ladevorgängen wird die Nutzung von regenerativem Strom äußerst flexibel: In herkömmlich bekannter Weise fließt der Strom aus dem Stromnetz, einer anderen Energiequelle (z.B. Windturbine, Blockheizkraftwerk) oder eine Photovoltaikanlage mit möglicherweise angebundenem Speicher über die Ladestation ins Elektroauto. So fährt man kostengünstig mit ökologisch verträglichem Strom. – Mit der bidirektionalen Wallbox und einem entladekompatiblen Elektrofahrzeug ist es darüber hinaus möglich, den in der Autobatterie vorhandenen Strom wieder zurück in den hauseigenen Verbrauch oder ins Netz einzuspeisen. Das erhöht die Flexibilität, Strom netzdienlich oder endverbrauchsrelevant bereitzustellen und gleichzeitig Kosten einzusparen. Da jedes Elektromobil während des Ladevorgangs im Sinne des Netzverbunds einen Verbraucher darstellt, müssen Stromnetz und auch hauseigene Energiequellen und deren steuernde Komponenten an diese Verbrauchersituation des mobilen Energiespeichers Elektroauto angepasst werden. KOSTAL bietet als Systemlieferant schon heute hier alle laderelevanten Komponenten mit hocheffizienter Leistung und einfachem Handling aus einer Hand.

Perfektes Lastmanagement als Optimierungslösung für Stromrückspeisung ins Netz oder zum Eigenverbrauch.

Mit dem bidirektionalen Laden eröffnet sich die Möglichkeit die Energiespeicherung und Stromrückführung aus der Autobatterie unter Rentabilitäts-Gesichtspunkten an Verbrauchszyklen und Stromnetzrestriktionen anzupassen um mehr Effizienz zu erzielen.

Mit einem geräteintegrierten Energie Management System in der Wallbox können optimale Lade- und Einspeisepunkte gemanagt werden, sodass Spitzenlasten abgefedert werden können. Diese Flexibilität erhöht sich mit einer bidirektionalen Wallbox immens. Aus Parametern der künftigen benötigten Reichweite fürs Fahrzeug, dem Stromtarifniveau zum geplanten Ladezeitpunkt, dem Haushaltsstrombedarf und der Menge an selbstproduziertem (Solar-)Strom ist der jeweils beste Lade- bzw. Entladezeitpunkt durchführbar. Der Ladezeitpunkt wird damit zum optimierbaren Kalkül, ist frei wählbar und gleicht das Netzniveau durch Autos mit kurzen und langen Standzeiten aus.

Das Elektroauto bewegt sich bei Bidirektionalität auf vier Wegen als nutzenbringende Energiequelle: Es bietet sich die Einspeisung ins Netz (V2G) an, um an neuen Energiehandelsmodellen teilzunehmen und zur Netzstabilität beizutragen; in Funktion eines Flottenverbunds über das E-Auto die Aufgabe eines Speicherkraftwerks für den Kurzzeiteinsatz; bei Rückfluss aus der Autobatterie in den Haushalt sorgt es für den erhöhten Eigenbedarf aus ökologisch verträglichem Strom (V2H) und als Powerbank fungiert es als Ladestation von angeschlossenen Elektrogeräten wie Smartphone oder Laptop (V2L). Darüber hinaus kann es auch die Rolle einer mobilen Ladestation übernehmen, die andere Elektroautos auflädt (V2V).

Die höhere Belastung der Autobatterie für diese Anwendung wird von der Branche unkritisch gesehen, insofern Schutzstandards eingehalten werden. Denn das Hauptkriterium für den Batterieaustausch ist nach wissenschaftlichen Erkenntnissen das Alter des Speichers, nicht die Vielzahl der Ladezyklen.

Mehr Stromautarkie fürs Eigenheim durch den Einsatz von bidirektionalen Wallboxen

Mit Hilfe der bidirektionalen Wallbox von KOSTAL wird eine Zwischenspeicherung von selbsterzeugter Energie (z.B. durch eine Solaranlage) im Elektrofahrzeug ermöglicht, die durch Rückspeisung den Strombedarf des Haushalts bei Bedarf decken kann. Bemisst sich der Tagesbedarf eines Eigenheims z.B. auf 11 kW am Tag, so kann ein 55 kW Elektroauto seine Ladung in den Haushalt bei geplanten Standzeiten zurückgeben und damit den Energiebedarf des Haushalts über Tage hinweg alleinig decken. Dadurch werden Strombezugskosten reduziert und der zuvor günstig getankte Solarstrom anstatt des kostenintensiveren Netzstroms endverbraucht. Und die CO2-Emissionen sinken dabei gleichzeitig in beträchtlichem Maße. – Ein gewinnbringendes Unterfangen in jeder Hinsicht.

Nicht nur die Erhöhung des Eigenverbrauchs darf der private Heimanwender dabei im Blick haben, auch Notstromkapazitäten werden mit dem bidirektionalen Laden über das Elektromobil verfügbar – unter Berücksichtigung aller Vorgaben des Netzbetreibers - und die Ladezyklen können unter tarifoptimierten Vorgängen für größere Rentabilität sorgen.

Der Gewerbefuhrpark steht … und bietet gleichzeitig hohe Stromeffizienz

Unternehmen sind mit bidirektionale Ladestationen in der Lage, ihre Fahrzeugflotte künftig zu Zeiten geringerer Lastniveaus zu laden und die an die bidirektionale Wallbox angeschlossenen Fahrzeuge im Verbund während der höchsten Lastspitzen zu entladen. Das kappt Spitzenlasten und versorgt gleichzeitig den hauseigenen Betrieb mit ökologisch verträglichen und kostengünstigen Strom. Gleichzeitig ist es durch eine optimierte Flottenladung möglich, den teuren Netzstrombezug zu reduzieren. Denn bei Bedarf können Fahrzeuge aus dem Fuhrpark Strom zurückspeisen, um damit höher priorisierte Fahrzeuge zu laden, ohne die maximale Bezugsleistung zu überschreiten.

Die BDL Wallbox von KOSTAL – die einzigartige zukunftsweisende Ladestation

Die Formel der BDL Wallbox ist brillant: Leistungsstark, kompakt, leicht, intelligent. – Mit der BDL Wallbox etabliert KOSTAL eine Ladestation, die elegant Bewährtes und revolutionär Neues in sich vereint. Das Gehäusekonzept ähnelt dem des bewährten hocheffizienten Allround-Wechselrichters PLENTICORE plus, der bereits durch klare Linienführung, robustes wetterbeständiges Design und seine kompakte Bauweise glänzt und dessen Gehäuseeigenschaften nun auch die BDL Wallbox in gleicher Manier veredeln. Mit knapp über 20 kg ist die BDL Wallbox ein Leichtgewicht, das von nur einer Fachkraft einfach und schnell zu installieren ist. Das Laden und Entladen vollzieht sich in leistungsstarken 11 kW, wobei ein normgerechter Einspeisebetrieb nach VDE AR N 4105 gewährleistet ist. Im Entladebetrieb kann dabei mit maximal 10,5 kW ins Netz zurückgespeist werden. Die BDL Wallbox verfügt über eine DC-Auslage im Spannungsbereich von 250 bis maximal 475 Volt bei einer Gleichstromstärke von bis zu 33 Ampere. Das sorgt bei großer Dimensionierung für schnelle Ladezyklen bzw. hohe Verfügbarkeit.

Das Wirkprinzip der BDL Wallbox ist einfach und perfekt zugleich: Sie belädt das Elektromobil durch anliegende Energiequellen wie etwa einer PV-Anlage oder weiteren mit dem Wechselrichter des Solarsystems angeschlossene Energiequellen. Im Gegenzug ist eine Rückspeisung mittels BDL Wallbox möglich, wobei das Gerät die Verbindung zwischen AC-Netz, Fahrzeug, Gebäude und Backend herstellt.

Die bidirektionale Ladestation ist mit allen zukunftsweisenden Kommunikationsschnittstellen ausgestattet, die ein hochflexibler und immens effizienter Dauereinsatz mit sich bringt. Über PLC, Ethernet, GSM, RS485 und RFID sind alle netzwerktechnischen Anbindungen und Authentifizierungsnotwendigkeiten optimal zu managen. Das Betreiberbackend wird über OCPP bedient. Softwareupdates sind über die LTE-Verbindung leicht durchzuführen. So bleibt die Wallbox immer auf dem neuesten Stand und verfügt über die neuesten Funktionsmodi.

Besonderer Fokus liegt auf den weiteren Schnittstellenprotokollen Modbus und EEBUS, da hierüber die relevanten Parameter zur Effizienzsteigerung erhoben und für Haushalte und Energieversorger austauschbar gemacht werden. Per Energie-Management-System erfolgt in Echtzeit eine ständige Optimierung, die Erzeugung und Verwendung des Stroms bestmöglich reguliert. Für weniger Kosten bei gleichzeitiger Nutzenmaximierung. In Verbindung mit einem smarten Energiezähler (KOSTAL Smart Energy Meter) werden alle Energieflüsse im Haus gemessen und liegen als Daten zur Analyse und Modifizierung des Systems engmaschig vor.

Die Ladestation ist per international gängigem CCS Combo Stecker mit dem Elektrofahrzeug zu verbinden. Dieser Stecker erlaubt das Laden im Gleichstrom- und im Wechselstromverfahren, sodass eine große Anwendungsbreite auf verschiedenste Fahrzeugtypen entsteht.

Mit der bidirektionalen BDL-Wallbox von KOSTAL erreicht die Energieflexibilität bei elektromobilen Fahrzeugen eine neue Dimension. Für mehr Nachhaltigkeit. Für höheren Nutzen und größtmögliche Effizienz. Einfach intelligent verbunden.

KOSTAL Industrie Elektrik GmbH

KOSTAL ist ein seit 1912 bestehendes unabhängiges Familienunternehmen, das mit 20.000 Mitarbeitern weltweit Automotiv- und Industrie-Applikationen entwickelt, herstellt und vertreibt. Dabei erwirtschaftet KOSTAL in 2020 etwa 2,6 Mrd. Euro Umsatz.

Neben der Automobil-Elektrik besteht seit über 20 Jahren der Geschäftsbereich der KOSTAL Industrie Elektrik, der sich auf die Entwicklung und Produktion kommunikativ vernetzter und netzgekoppelter leistungselektronischer Geräte wie z.B. PV-Wechselrichter spezialisiert hat. KOSTAL bietet dabei als Systemlieferant für das gesamte AC- und DC-Portfolio bis 22 kW inkl. bidirektionalem DC-Laden alle Komponenten des Energiesystems aus einer Hand. Individuelle Beratung und Entwicklung von speziellen Kundenlösungen fernab des seriell Verfügbaren und ein umfangreicher Service runden das reichhaltige und differenzierte Portfolio ab. Kunden profitieren dabei insbesondere von KOSTALs Detailkenntnis über das Gesamtsystem und das Zusammenspiel von On-Board-, Off-Board-Charging und Photovoltaik in den Sektoren der Elektromobilität und Solarenergie. KOSTALs Philosophie ist es, größtmögliche Interoperabilität zwischen PV-Anlage, Wallbox und elektromobilem Fahrzeug optimal und hocheffizient zu realisieren.