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PV-Überschussladen

Was ist Überschussladen?

Wenn es darum geht, ihr Elektrofahrzeug zu Hause aufzuladen und dabei auf erneuerbare Energiequellen zu setzen, stehen Eigenheimbesitzer vor einigen Herausforderungen. Die richtige Balance zwischen Effizienz, Kosten und Klimaschutz zu finden, kann eine anspruchsvolle Aufgabe sein. Doch mit der Nutzung von Solarstrom aus der eigenen Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) und dem PV-Überschussladen gelingt genau das.

Wie funktioniert PV-Überschussladen?

PV-Überschussladen ist für Hauseigentümer eine clevere Methode, ihr Elektrofahrzeug mit selbst erzeugtem Solarstrom aufzuladen. Wenn die PV-Anlage auf dem Dach mehr Strom erzeugt, als gerade im Haushalt verbraucht wird, dann kann der der Überschuss auch zum Aufladen des E-Autos genutzt werden, anstatt einfach ins Netz eingespeist zu werden. Der Solarstrom wird da verbraucht, wo er entsteht.

Die Kombination von E-Auto und PV-Anlage kommt Mensch und Klima zu gute. Hauseigentümer maximieren dadurch die Eigenverbrauchsquote ihrer Solaranlage und reduzieren gleichzeitig ihre Abhängigkeit vom Netzstrom und die Betriebskosten ihres E-Autos. Weil das E-Auto mit Solarstrom vom Dach anstatt mit Kohle- und Atomstrom aus dem öffentlichen Netz aufgeladen wird, verringert sich außerdem der ökologische Fußabdruck.

Manuelles Solarladen per Knopfdruck an der Wallbox

Die einfachste Variante des PV-Überschussladens ist das manuelle Solarladen, das den Eigenverbrauch von Solarstrom bis zu 10 Prozent erhöhen kann – erfordert aber auch ständige Überwachung, um eine hundertprozentige Überschussladung zu erzielen. Mit einer manuellen Steuerung an Ihrer Wallbox bestimmen Hauseigentümer selbst, wann sie ihr E-Auto solarladen wollen.

Wenn der Wechselrichter der PV-Anlage einen Stromüberschuss anzeigt, können sie per Knopfdruck über eine Smartphone-App oder direkt an der Wallbox den Ladevorgang starten. Fast alle Wallboxen sind für das manuelle PV-Überschussladen geeignet. Am besten sollte es eine Wallbox mit einer Ladeleistung ab 1,4 kW sein, damit der Ladevorgang auch schon bei geringem Überschussstrom starten kann, wenn das Elektroauto einphasig lädt. Lädt das Elektroauto dreiphasig, was bei den meisten modernen Elektroautos der Fall ist, müssen mindestens 4,2 kW (3 x 1,4 kW) an elektrischer Leistung vorhanden sein.

Voreingestelltes PV-Überschussladen mit Zähler

Diese Methode ist für alle Hauseigentümer geeignet, denen eine hohe Ausschöpfung nicht so wichtig ist. Sie bietet eine bequeme Möglichkeit, das Elektroauto aufzuladen, ohne ständig die Solaranlage und die Wallbox im Blick behalten zu müssen. Hierbei gibt es einen separaten, externen Zähler am Hausanschluss und eine Wallbox, die den Zähler ausliest und bei der eine bestimmte Ladeleistung voreingestellt werden kann.

Sobald ein festgelegter kW-Grenzwert überschritten und genügend Solarstrom verfügbar ist, weist die Wallbox den Stromüberschuss dem E-Auto automatisch zu und startet die Ladung. Ein weiterer Vorteil: Das voreingestellte PV-Überschussladen ist ohne Energiemanagementsystem möglich und völlig unabhängig vom Hersteller der PV-Anlage.

Überschussladen mittels HEMS und intelligenter Wallbox

Ein Home Energy Management System (HEMS) und eine intelligente Wallbox können die Effizienz des PV-Überschussladens weiter steigern und den Eigenverbrauch um bis zu 30 Prozent erhöhen. Das HEMS analysiert kontinuierlich den Energieverbrauch im Haushalt und den erzeugten Solarstrom. Die Steuerung der Wallbox erfolgt automatisch über eine Schnittstelle, die mit dem übergeordneten HEMS verbunden ist.

Unter Berücksichtigung des verfügbaren Stromüberschusses wird die Ladeleistung des E-Autos permanent angepasst. Der Hauseigentümer kann dafür auch eigene Regeln über das HEMS erstellen und beispielsweise bestimmen, ob zuerst ein Stromspeicher oder das E-Auto aufgeladen werden soll. Bei Bedarf, z.B. bei schlechtem Wetter oder wenn es schnell gehen soll, kann Netzstrom auch zugekauft werden, um die gewünschte Ladeleistung zu erreichen.

E-Auto über Pufferspeicher solar laden

Wer absolut unabhängig von Tageszeit, Wetterlage und anderen Stromverbrauchern im Haushalt das E-Auto laden will, der braucht neben einem HEMS einen Energiespeicher. Damit können Hauseigentümer überschüssigen Solarstrom zwischenspeichern und später – zum Beispiel abends oder bei wenig Sonne – zum Laden Ihres E-Autos verwenden.

Der Nachteil: Die Kapazität des Stromspeichers im Haus muss relativ groß sein, damit die Batterie es E-Autos zumindest von 30 auf 80 Prozent aufgeladen werden kann. Das kostet dementsprechend viel. Rund 1000 Euro pro kWh sind nötig. Hinzu kommt, dass das Laden und Entladen eines Stromspeichers nicht verlustfrei ist. Am effizientesten ist es daher, dass E-Auto ohne den zwischengespeicherten Strom zu laden.

Was benötigt man für PV-Überschussladen?

Um PV-Überschussladen in der komfortabelsten Variante erfolgreich umzusetzen, benötigen Hauseigentümer folgende Komponenten:

1. PV-Anlage

Das Herzstück des Systems ist die Photovoltaikanlage auf dem Dach. Sie erzeugt den Solarstrom, der für das Laden des Elektroautos verwendet wird.

2. Wallbox

Eine spezielle Wallbox ist erforderlich, um das Elektrofahrzeug sicher und effizient aufzuladen. Für das PV-Überschussladen verfügt sie über die notwendigen Schnittstellen zum HEMS.

3. Wechselrichter

Der Wechselrichter wandelt den erzeugten Gleichstrom der PV-Anlage in Wechselstrom um, den Hausbewohner im Haushalt und für das Laden ihres E-Autos nutzen können.

4. HEMS

Ein Home Energy Management System (HEMS) überwacht und steuert den Energiefluss im Haus. Es sorgt dafür, dass der Überschussstrom effizient genutzt wird.

5. Speicher

Ein Energiespeicher, wie zum Beispiel eine Batterie, ermöglicht es, überschüssigen Solarstrom zu speichern und später zu verwenden, wenn die Sonne nicht scheint.

Lohnt sich PV-Überschussladen, um ein E-Auto zu laden?

Die Frage nach der Rentabilität hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter Größe der PV-Anlage, Kosten für HEMS und Speicher sowie das Verhältnis von Stromkosten und Eigenverbrauch. Auch mögliche Ladezeiträume spielen eine Rolle. Während Zweitwagen auch tagsüber geladen werden können, sind E-Autos von Berufspendlern oft erst abends oder nachts zum Laden zu Hause.

Die Investition lohnt sich vor allem dann, wenn die Hausbewohner mit ihrem Eigenverbrauch mehr sparen als mit der EEG-Einspeisevergütung für überschüssigem Strom. Und das ist bei den aktuellen Strompreisen der Fall. Außerdem gibt es Förderungen von Städten, Landkreisen und Bundesländern. Die Fördermittel aus dem KfW-Förderprogramm „Solarstrom für Elektroautos“ (KfW 442) für den Kauf einer PV-Anlage mit Stromspeicher und Wallbox sind zwar 2023 schon ausgeschöpft worden, aber 2024 werden neue Anträge angenommen.

Wie groß muss eine PV-Anlage sein, um ein E-Auto zu laden?

Die benötigte Größe der PV-Anlage hängt vom Energiebedarf und dem Ladeverhalten des Elektroautos ab. Handelt es sich bei dem E-Auto beispielsweise um einen Zweitwagen, der auch tagsüber geladen werden kann, dann reicht eine kleine PV-Anlage ohne Stromspeicher aus. Bei Berufspendlern ist hingegen eine größere PV-Anlage und unter Umständen ein Stromspeicher notwendig, damit das E-Auto auch abends und nachts aufgeladen werden kann.

Eine grobe Faustregel besagt, dass eine PV-Anlage eine zusätzliche Leistung von 1,7 kWp bieten muss, damit ein E-Auto 10.000 Kilometer im Jahr zurücklegen kann. Sollen 15.000 Kilometer pro Jahr gefahren werden, dann sind es schon rund 2,5 kWp. Bei einer PV-Anlage mit einer Spitzenleistung von 10 kWp beträgt der jährliche Stromertrag realistischerweise 8000 kWh. Verbraucht das E-Auto mit einer jährlichen Kilometerleistung von 10.000 Kilometern rund 2.000 kWh, bleibt für einen 4-Personen-Haushalt immer noch mehr als genug Strom übrig. Der durchschnittliche Stromverbrauch beträgt nämlich 4.000 kWh im Jahr.

Worauf muss man achten, wenn man seine PV-Anlage nachrüsten möchte?

Wenn Hauseigentümer bereits eine PV-Anlage besitzen und diese um die Möglichkeit des Überschussladens erweitern möchten, sollten sie einen Elektriker oder Fachmann konsultieren. Es muss sichergestellt werden, dass ihre bestehende Anlage ausreichend groß ist oder entsprechend erweitert werden kann. Die Solaranlage sollte außerdem kompatibel mit der gewünschten Wallbox sein, die das Solarladen unterstützt.

Hinzu kommt die Frage, ob das E-Auto überhaupt so ausgestattet ist, dass es PV-Überschussladen erlaubt. Kann es beispielsweise auch nur mit 1,4 kW einphasig aufgeladen werden und dafür von dreiphasigem auf einphasiges Laden umschalten oder ist nur dreiphasiges Laden möglich? Dann muss die PV-Anlage dementsprechend groß und nach Abzug des Haushaltsstroms mindestens 4,2 kW (3 x 1,4 kW) an PV-Überschuss vorhanden sein, damit der Ladevorgang überhaupt gestartet werden kann.

Kann jede Wallbox PV-Überschussladen?

Grundsätzlich gilt: Jede Wallbox kann mit Solarstrom betrieben werden. Wer ganz sicher gehen will, entscheidet sich für eine Wallbox mit Solarladefunktion, die man gezielt auswählen kann. Optimal ist eine geringe Startladeleistung ab 1,4 kW, damit das E-Auto auch schon bei geringen Mengen an Stromüberschuss einphasig geladen wird. Wallboxen, die nur das Laden mit 7,4 kW oder 11 kW ermöglichen, sind dafür eher ungeeignet.

Flexibler ist eine Wallbox mit automatischer Phasenumschaltung, die je nach vorhandener PV-Leistung zwischen ein- und dreiphasigem Laden wechseln kann. Dadurch kann das E-Auto auch bei wechselhaftem Wetter oder in Randzeiten geladen werden. Intelligente Wallboxen mit Überschussladefunktion können mit einem HEMS verbunden werden, um die Ladeleistung in Echtzeit an den aktuellen PV-Überschuss anzupassen und das E-Auto auch mit Strom aus dem Energiespeicher aufladen zu können.

Wallboxen mit PV-Überschussladen von MENNEKES

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