Für die Regelung der Ladeleistung abhängig von der aktuellen Solarleistung benötigt man natürlich die passende Hard- und Software. In meinem Fall setze ich auf die Kooperation des Wechselrichter Herstellers SMA mit Mennekes, deren Wallbox ich benutze und integriert habe. Die Geräte verwenden für die Kommunikation das Simple Energy Management Protocol SEMP. Neben blindem Vertrauen in den Hersteller ist es natürlich sinnvoll, die Implementierung der Überschussladung einigen Messungen zu unterziehen. Vor der Wallbox habe ich noch einen geeichten Stromzähler installieren lassen, der mit einer Genauigkeit von 1 Wh die verbrauchte Energie der Wallbox messen kann. Mittels Odroid und 1-Wire logge ich die Verbrauchsdaten im csv-Format mit. Bei der vorhandenen Genauigkeit lohnt es sich, die Daten im Sekundentakt aufzunehmen.
Zum Verständnis werde ich jetzt exemplarisch eine Messung beleuchten. Ich hatte mir für diese Messung den 18.06.2020 herausgesucht. An dem Tag schien oft die Sonne, allerdings zogen auch viele Wolken durch den Himmel, die die Sonne zeitweise verdeckten. Ideale Voraussetzungen für einen Funktionstest der Laderegelung.
Die schwarze Linie zeigt die maximale, theoretische Ladeleisung meines Elektroautos durch die Wallbox von 11 kW. Die blaue Kurve zeigt die gemessene Ladeleistung mit Hilfe des oben genannten Stromzählers. Zu Beginn, um 09:29:00 Uhr lädt die Wallbox mit voller Leistung (ON). Es ist genug Solarleistung vorhanden (ca. 20 kW). Die Solarleistung ist in der gelben Kurve gezeigt. Der Gesamtverbrauch (graue Kurve) liegt unter der Erzeugungskurve. Alle elektrischen Verbraucher im Haushalt werden durch die Sonne gedeckt. Es ist kein Zukauf von Strom notwendig. Den Zukauf kann man in der roten Kurve beobachten. Gegen 09:30:00 Uhr zieht eine kleine Wolke auf. Hier liegt die Erzeugerleistung kurzzeitig unter dem Gesamtverbrauch und es muss Strom zugekauft werden. Um 09:31:00 Uhr fällt die erzeugte Solarenergie erneut ab. Um 09:32:00 Uhr sieht man, dass die Ladeleistung (blaue Kurve) heruntergeregelt wird. Die Wolken verdichten sich gegen 09:32:30 Uhr weiter, was zu weiteren Reduzierungen der Ladeleistung führt, bis schlussendlich um 09:35:00 Uhr die Ladung gestoppt wird (OFF). Erst als der erzeugt Strom einige Zeit über dem verbrauchten Strom liegt, schaltet die Ladung wieder ein. Die genaue Implementierung der Regelung ist aus diesen Daten nicht 100%-ig ersichtlich. Dennoch sieht man deutlich, dass die Steuerung im Minutentakt funktioniert und dass nicht der Momentanwert, sondern wohl ein kurzes Interval für die Regelung herangezogen wird. Vielleicht ist es möglich, vom Hersteller hier noch eine genauere Auskunft zu bekommen. Diese Kurve zeigt gut, dass die Ladeleistung nach vorhandener Sonneneinstrahlung geregelt wird.
Als nächste Frage beschäftigt mich, wie viel Energie durch die Laderegelung tatsächlich gespart worden ist. Dazu betrachten wir die Ladung in einem größeren Zeitfenster von mehreren Stunden.
Die Ladung wurde mittels RFID-Chip um 08:15:00 Uhr gestartet. In diesem Graphen ist ein Zeitfenster von drei Stunden bis 11:15:00 Uhr abgebildet. Der Solarertrag (gelbe Kurve) fluktuiert mehrmals in dem gewählten Zeitfenster. Dies ist natürlich auf Wolken und Wetter zurückzuführen. Die Ladeleistung ist wieder in blau abgebildet. Die roten Peaks zeigen deutlich, dass bei Abfall der Solarerzeugung Energie hinzugekauft werden muss. Dies tritt hier immer unmittelbar vor der Reduktion der Ladeleistung auf. Ohne Leistungsregelung wären in den drei Stunden bei 11 kW Ladeleistung 33 kWh Energie umgesetzt worden. Summiert man die einzelnen Beträge auf, so beläuft sich die Fläche unter der blauen Kurve auf 24,451 kWh, während sich der Zukauf (rote Kurve) auf 2,633 kWh summiert. Somit hat man 5,916 kWh an konventioneller Energie gespart. Aus dem Quotienten von Zukauf und tatsächlicher Ladeleistung berechnet sich eine Effizienz der Leistungsregelung auf ca. 90%. Dieser Wert ist soweit nur für diese Messung gültig und soll vorerst nicht verallgemeinert werden. Nach dem ersten Betriebsjahr habe ich vor, Bilanz zu ziehen. Der im Herstellerportal (Sunny Portal) für meine Anlage und meine Wallbox berechnete Wert beläuft sich auf einen Anteil an Solarenergie von 96% über die gesamte in Q2 2020 geladene Energie. In beiden Messungen ist etwas Potential nach oben vorhanden. Einen großen praktischen Mehrwert möchte ich Ihnen nicht vorenthalten: Mit dem System können Sie Ihr Elektroauto auch nachts an die Wallbox anschließen. Dank der Integration können Sie sicher sein, dass die ersten für den Haushalt überschüssigen Sonnenstrahlen bei Tagesanbruch Ihren Akku mit nachhaltiger Energie aufladen werden.
Ich hoffe, dass Ihnen dieser Beitrag einen guten Einblick in die solare Ladung von Elektroautos gegeben hat und würde mich über Ihr Feedback und Ihre Anregungen freuen. Die Energie- und Verkehrswende betrifft uns alle. Mit diesem Konzept und dieser Hardware lassen sich die oben genannten Zahlen ohne Probleme erreichen. Für die fehlenden Prozentpunkte zu 100% erneuerbarer Energie sind wir nicht alleine verantwortlich. Ich persönlich vertraue hierbei auf die Solaranlagen meiner Nachbarn und Mitmenschen und die Windkraftanlagen im Umkreis.
