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Vernetzungs-Strategie "Smart Grid": Auto lädt Haus

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Eigentlich haben die Fahrzeughersteller mit der Entwicklung neuer Autos genug zu tun. Doch weil der Elektroantrieb so vieles ändert, forschen die Ingenieure jetzt auch am intelligenten Stromnetz - und werden, quasi nebenbei, zu Architekten. Das Ziel: Ein passendes Haus zum E-Mobil.

"Smart-Grid": Autarke Stromversorgung Fotos

"Papa, fahr mal den Wagen in die Garage, Mama will den Herd anschalten." Der Satz klingt absurd, doch könnte er in gar nicht so weit entfernter Zukunft durchaus zu hören sein. Denn in manchen Visionen von Fahrzeugherstellern wachsen Auto und Haus immer enger zusammen. "Smart Grid", intelligentes (Strom-)Netz, lautet das Schlagwort, das Ingenieure in Zeiten des Elektroautos umtreibt. Die Schlüsselkomponenten dabei sind die Akkus der Fahrzeuge, die nicht nur Energiespeicher für einen lokal emissionsfreien Verkehr, sondern auch Puffer im Stromnetz sein könnten.

Mit ihnen, so die Idee, ließen sich Schwankungen im Stromnetz ausgleichen, die vor allem bei der Ökostromproduktion entstehen. Wohin mit dem Windstrom, von dem schon heute nachts mehr anfällt, als tatsächlich gebraucht wird? Und was machen mit der Solarenergie vom Hausdach, wenn die Familie im Urlaub ist? Auf solche Fragen wollen die Autohersteller mit Elektrofahrzeugen eine Antwort liefern. Denn in den Batterien der Fahrzeuge könnte überschüssiger Strom gespeichert und bei Bedarf wieder abgegeben werden. Eben, wenn die Küche unter Volllast arbeitet.

Wie drängend das Problem ist, weiß kein Land besser als Japan: Schon kurz nachdem dort am 11. März die Erde bebte und das Stromnetz durch die Atom-Katastrophe in Fukushima zusammenbrach, meldeten sich die ersten Kunden bei Hiroki Nagayama. Der Nissan-Manager sagt: "Die Leute wollten wissen, ob sie mit dem Strom aus dem Leaf den Kühlschrank betreiben oder mit den Solarzellen auf dem Dach ihren Akku laden können." Die Idee sei durchaus plausibel, so Nagayama. "Eine Batterieladung unseres Elektroautos reicht dem durchschnittlichen japanischen Haushalt für 48 Stunden."

Neue Systeme, die den Energietausch zwischen Auto und Haus regeln

Noch fehlt dafür allerdings die geeignete Infrastruktur. Doch bis 2012 will Nissan ein sogenanntes Power Control System anbieten, das den Energieaustausch zwischen Haus und Auto organisiert. Dann soll der Akku des Stromers auch die Elektrogeräte im Gebäude versorgen.

Die Lektion aus Fukushima hat Japan rasch gelernt: Es gibt zahlreiche Smart-Grid-Pilotprojekte, und auf der Motorshow in Tokio war die Smart Mobility City ein großes Thema. Nissan baute sein futuristisches Smart House auf, das ein wenig an eine Science-Fiction-Mondbasis erinnert. Der hochbeinige Wohnkubus mit optimaler Isolierung und besonders effizienten Elektrogeräten ist die Vision einer völlig autarken Immobilie, die mit Solaranlage und Brennstoffzelle ihren eigenen Strom erzeugt und die Energie in den Akkus des Leaf zwischenspeichert.

Die japanischen Hersteller preschen bei dem Thema voran

Ganz ähnlich konzipiert ist das Smart Home System von Honda, zu dem neben der Vernetzung von Elektro-Auto oder Plug-in-Fahrzeug und Wohnhaus auch eine selbst entwickelte Photovoltaik-Anlage und ein eigenes Gas-Blockheizkraftwerk gehören. Und Toyota zeigt auf der Messe eine Lösung, die der japanische Autohersteller in Wien mit dem Trendforscher Matthias Horx bereits in die Praxis umgesetzt hat. Horx' Wohnhaus ist schon so umgerüstet, dass der 5,2 kWh große Akku des Plug-in-Prius überschüssigen Strom aus Solarzellen zwischenspeichern und bei Bedarf wieder an die Hausversorgung abgeben kann. "Mit einem einzigen Auto ist dabei nicht viel gewonnen", räumt Nissan-Manager Nagayama ein. "Aber wenn irgendwann tausende von Elektrofahrzeugen auf der Straße sind, werden sie zu einem wichtigen Bestandteil für die Energieversorgung."

Die Messegäste in Tokio können das nicht nur anschauen, sondern auch ausprobieren: Auf dem Mitsubishi-Stand sitzen in einem kleinen Café, das über eine neue Hochleistungsschnittselle aus den Akkus des Elektro-Kleinwagens i-MiEV gespeist wird. Diese externe Anschlussmöglichkeit, die den Wagen auch zum mobilen Energieversorger zum Beispiel für Camper oder Katastrophenschützer macht, wollen die Japaner noch im aktuellen Geschäftsjahr auf den Markt bringen.

Die deutschen Hersteller haben dieses Thema noch kaum entdeckt. Zwar fällt auch bei den einschlägigen Präsentationen von Mercedes und Smart, BMW oder VW in einem Nebensatz das Mode-Stichwort "Smart Grid". Aber von konkreten Planungen ist in Stuttgart, München, Ingolstadt oder Wolfsburg nichts zu hören.

In Norderstedt entsteht derzeit eine "Smart-Grid"-Modellsiedlung

Die Lücke füllt - einmal mehr - der Hamburger Unternehmer Sirri Karabag. Er ist mit einem auf Batteriebetrieb umgerüsteten Fiat 500 derzeit nicht nur der Spitzenreiter in der Zulassungstabelle für Elektrofahrzeuge in Deutschland, sondern baut auch die passenden Häuser dazu: In Norderstedt bei Hamburg stampft er gerade eine Siedlung von Solarhäusern aus dem Boden, zu denen jeweils auch ein Elektroauto gehört. Die Pkw sind ins Stromnetz der Immobilien integriert und werden als Pufferspeicher für den Strom aus den Sonnenkollektoren genutzt. Bei schönem Wetter laden die Solarzellen so den Wagen mit kostenlosem Ökostrom. Und wenn der Himmel grau ist, liefert der Fiat-Akku den Saft für Fernseher oder Föhn.

Technisch sei die elektrische Verknüpfung von Mobilie und Immobilie eine leichte Übung, sagt Nissan-Entwickler Nagayama. Natürlich sei noch Feintuning nötig, und eine integrierte Schnellladefunktion sei auch wünschenswert. Der Preis? Die Schnittstelle zwischen Auto und Haus wird in einer ersten Kleinserie von Nissan umgerechnet rund 5000 Euro kosten. Später soll das System billiger werden. Derzeit allerdings geht es vornehmlich noch um die intelligente Steuerung selbst. "Wann kann das Auto das Haus speisen und wie viel Strom wollen wir abgeben?" formuliert Nagayama die zentralen Fragen. Denn eines sei auf jeden Fall zu vermeiden. "Wenn man am Wochenende nach dem Frühstück zum Wochenendeinkauf aufbrechen will, und der Auto-Akku ist leer, wird man kaum noch gut auf 'Smart Grid' zu sprechen sein."

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1. Forschung
m.mueltin@gmail.com 08.12.2011
Schade, dass hier keine Erwähnung von deutschen Forschungsaktivitäten in diesem Bereich erwähnt wird, wobei doch gerade die "IKT für Elektromobilität"-Initiative des BMWi vieles ins Rollen gebracht hat. Ein Beispiel: KIT-Forschungsprojekt MeRegioMobil - Elektromobilität im Energiesystem der ZukunftDas Smart Home (http://meregiomobil.forschung.kit.edu/93.php)
2. E-Auto als Energiespeicher fürs Haus?
sikasuu 08.12.2011
Tolle Idee! . Wenn ich zwei davon habe:-) Eins als Speicher und eins zum fahren:-(( . Wenn die EVUs ihre Netzregelung nicht mehr hin bekommen (ist aber doch ihr täglich Brot, sonst kann ich mich ja auch dezentral versorgen) sollte ein Pufferspeicher OHNE Auto im Haus wohl die bessere Lösung sein. . Es soll das Gerücht geben, das stationäre und bewegliche Speicher ein SEHR unterschiedliches Anforderungsprofil haben :-) . Quatsch mit Soße diese Idee! Wie unatracktiv muss E-Mobilität denn sein, wenn solche Zusatznutzung nötig ist damit es sich rechnet?
3. Hm
der_rookie 08.12.2011
Soll man einen Autoredakteur über intelligente Stromnetze schreiben lassen? Also: Es gibt auf absehbare Zeit kein wirtschaftliches Szenario Autobatterien (korrekter: Akus) zur Speicherung von Strom für stationäre Anwendungen zu verwenden. Grund: Die kompakten Autobatterien (Ob Li-Ion oder andere) sind teuer und altern. Stromspeicherung fürs Haus erfolgt sinnvoller über andere Technologien Lokal z.B. Flow-Redox Batterien Schwungräder Thermisch (gerade wenn ich am Ende im Haus eh thermische Energie benötige) Zentral im Netz z.B. über Pumpwasserspeicher Druckgas in Kavernen Elektrolyse und Einspeisung von H2 (oder CH4) in Gasnetze
4. .
instant_karma 08.12.2011
Zitat von sysopEigentlich haben die Fahrzeughersteller mit der Entwicklung neuer Autos genug zu tun. Doch weil der Elektroantrieb so vieles ändert, forschen*die Ingenieure*jetzt auch am intelligenten Stromnetz - und werden, quasi*nebenbei, zu Architekten.*Das Ziel: Ein passendes Haus zum E-Mobil. http://www.spiegel.de/auto/aktuell/0,1518,801735,00.html
... was für eine blöde Idee sein Haus mit dem Strom aus dem Auto zu versorgen. Zum einen fehlt dann ständig der Strom im Auto weil im Haus verbraucht und zum anderen sitzen die daheim gebliebenen im Dunkeln weil kein Strom mehr vorhanden wenn jemand mit den Auto unterwegs ist.
5. Das Grid ist smart
leierbündchen 08.12.2011
Zitat von instant_karma... was für eine blöde Idee sein Haus mit dem Strom aus dem Auto zu versorgen. Zum einen fehlt dann ständig der Strom im Auto weil im Haus verbraucht und zum anderen sitzen die daheim gebliebenen im Dunkeln weil kein Strom mehr vorhanden wenn jemand mit den Auto unterwegs ist.
Das ist jetzt ironisch, nicht wahr? Smart Grid bedeutet eben, dass genau die genannten Situationen nicht auftreten. Es handelt sich auch nicht um einen Energieaustausch zwischen einem Haus und dem zugehörigen Auto, sondern zwischen allen teilnehmenden Autos und Häusern. Die Steuerlogik sorgt dafür, dass auf jeden Fall die Batterien des Autos geladen sind, wenn es benötigt wird. Voraussetzung ist ein planbarer Tagesablauf. Wer zu jedem beliebigen Augenblick ein Auto mit möglichst vollen Batterien verfügbar haben will, kann am Smart Grid nicht teilnehmen. Das wird sich voraussichtlich in höheren Stromkosten auswirken. Die heutige Akku-Technik ist aber noch viel zu teuer und sensibel, um sie durch die zusätzlichen Ladezyklen, die das Smart Grid erfordert, vorzeitig altern zu lassen. Dennoch ist der Ansatz des Small Grid sehr sinnvoll.
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Förderung umweltfreundlicher
Autos in Europa
Hintergrund und Berechnungsgrundlage
Weltweit subventionieren etliche Länder saubere Autos. In China winken umgerechnet 6500 Euro, in den USA zwischen 1800 und 5300 Euro und in Japan sogar bis zu 11.500 Euro. In Deutschland gibt es bislang keine Förderung. Wie und wo in Europa Autos mit besonders geringem CO2-Ausstoß bezuschusst werden, zeigt die Zusammenstellung von SPIEGEL ONLINE. Als Referenzmodell bei Steuervergleichen diente ein Mercedes B 180 mit einem CO2-Ausstoß von 152 g/km.

Österreich
Österreich: Befreiung von der einmaligen Verbrauchsabgabe (1602 Euro) und der Kfz-Steuer (403 Euro pro Jahr).
Norwegen
Fahrer von Elektroautos dürfen die Bus- und Taxispuren benutzen, und zudem sind alle Parkplätze kostenfrei.
Italien
1500 Euro Zuschuss für ein privat genutztes Elektroauto. Bei gewerblichen Fahrzeugen steigt der Bonus auf 4000 Euro. Stufenweiser Rabatt auf Kfz-Steuer in den ersten fünf Jahren (219 Euro pro Jahr).
Irland
50 Prozent Steuernachlass oder 2500 Euro Zuschuss für Fahrzeuge mit Hybrid- oder Flexfuel-Antrieb.
England
Ab 2011 sollen Käufer von Elektroautos mit einer Summe zwischen umgerechnet 2300 und 5000 Euro unterstützt werden - zunächst ist die Subvention begrenzt bis 2016.
Frankreich
2000 Euro Bonus für Hybrid-, Erd- oder Flüssiggasantrieb mit weniger als 140 g/km CO2-Ausstoß. 5000 Euro für alle Fahrzeuge mit weniger als 60 g/km. Gewerbliche Fahrzeuge werden zudem von der Dienstwagensteuer befreit (1250 Euro pro Jahr).

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Geräusche von E-Modellen: Schräger die Autos nie klingen
Welche Typen von Elektroautos gibt es?
Reiner Elektroantrieb
Diese Fahrzeuge haben keinen klassischen Antriebsstrang mehr, der vom Motor die Bewegungsenergie auf die Räder überträgt. Stattdessen sind in den Radnaben Elektromotoren, die Energie kommt aus einem Akku, der an der Steckdose aufgeladen werden kann. Weil die Speicherkapazität der Batterien noch nicht mit einem klassischen Automobil vergleichbar ist, haben einige Elektromobile einen sogenannten Range Extender an Bord - einen kleinen Generator, der die Elektromotoren mit Energie versorgt, wenn der Akku leer ist.

Beispiele: Tesla Model S, VW E-Up, VW E-Golf, Renault Zoe, BMW i3, Ford Focus Electric, Nissan Leaf, Mercedes B-Klasse E-Drive
Hybridantrieb
Hybridautos haben zusätzlich zum klassischen Verbrennungsmotor einen Akku an Bord. Wenn der leer ist, springt der Benziner an. Eine Variante sind sogenannte Mild-Hybrid-Systeme, bei denen der Stromantrieb nur parallel unterstützend läuft, um den Benzinverbrauch zu reduzieren. Der Akku wird in der Regel durch Bremskraftrückgewinnung und einen Dynamo geladen. Zukünftige Hybridfahrzeuge sollen aber auch an der Steckdose aufladbar sein.

Beispiele: Toyota Prius, Toyota Prius+, VW Golf GTE, Porsche Panamera S E-Hybrid, Porsche 918 Spyder, Volvo V60 PiH, BMW i8
Brennstoffzellenantrieb
Bei diesen Fahrzeugen tankt man statt Benzin flüssigen Wasserstoff. In einer chemischen Reaktion wird das Hydrogen in der Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt, die dann das Fahrzeug antreibt. Anders als bei reinen Elektrofahrzeugen ist die Infrastruktur für den Wasserstoff eine ungelöste Frage. Vorteil der Brennstoffzellenfahrzeuge ist ihre größere Reichweite.

Beispiele: Hyundai ix35, Honda FCX Clarity, Hamburger Nahverkehrsbusse (Mercedes-Benz), Toyota Mirai
Range Extender
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Elektroautos haben Range Extender einen Verbrennungsmotor an Bord, der anspringt, wenn die Ladung der Batterie zur Neige geht. Vorteil: Die Reichweite steigt auf das Niveau eines Autos mit konventionellem Antrieb. Vorreiter dieser Spezies ist der Opel Ampera, der die Kraft des Verbrenners aber auch nutzt, wenn die volle Leistung zum Beispiel auf der Autobahn abgerufen wird.

Beispiele: Opel Ampera (baugleich mit Chevrolet Volt), BMW i3 (optional mit Benzinmotor)

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Elektroautos im Aufwind O: Modelle und Meilensteine

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