Solarbetriebenes Ladegerät für Elektroautos: Panelgröße, Batteriespeicher und Ladegerätauswahl

Ein 60-kWh-Elektroauto, das neben einer 6-kW-Anlage auf dem Dach geparkt ist, klingt nach der perfekten Kombination. In der Praxis laden die meisten Besitzer abends immer noch am Netz, weil die Wallbox auf das Auto und nicht auf die Solaranlage dimensioniert ist. Ein solarbetriebenes Ladegerät für Elektroautos ist eine Systementscheidung, kein Hardware-Kauf : Die Panels, der Akku und die Ladeleistung müssen zusammenpassen. Die Logik ist einfach genug, um sie mit ein paar Berechnungen zu überprüfen, bevor Sie Geld ausgeben, und dieser Artikel geht genau auf diese Berechnungen ein.

Was ein solarbetriebenes Ladegerät für Elektrofahrzeuge eigentlich ist

Ein solarbetriebenes Ladegerät für Elektroautos ist kein einzelnes Gerät. Es handelt sich um eine Kette von Geräten: Photovoltaikmodule erzeugen Gleichstrom, ein Solarwechselrichter wandelt ihn in Haushaltswechselstrom um, eine Heimbatterie speichert überschüssige Energie und eine Ladestation für Elektrofahrzeuge liefert diese Energie bei Bedarf an das Auto. Bei dem an der Wand montierten Gerät handelt es sich technisch gesehen um ein EVSE (Elektrofahrzeug-Versorgungsgerät) und nicht um ein Ladegerät, da die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom im Bordladegerät des Fahrzeugs erfolgt. Diese Unterscheidung ist wichtig, wenn Sie Produkte vergleichen: Die Spezifikation der Ladesäule ist der am wenigsten interessante Teil des Systems.

Es gibt tragbare Solarladegeräte, aber sie lösen ein anderes Problem. Ein faltbares 200-W-Panel erzeugt an einem klaren Tag etwa 1 kWh, was einer Fahrt von etwa 5 km für ein durchschnittliches Elektrofahrzeug entspricht. Die einzige praktische Möglichkeit, ein Auto mit Solarenergie zu betreiben, ist eine feste Anlage in Kombination mit einer Wallbox. Der Rest dieses Leitfadens konzentriert sich daher auf diese Konfiguration.

Die ersten beiden Architekturen geben Ihnen die direkte Kontrolle über den Solaranteil Ihrer Ladung. Die dritte Methode ist in Net-Metering-Märkten beliebt, versorgt das Auto jedoch nicht in Echtzeit mit den Panels.

Dimensionierung von Panels, Speicher und Laderate auf das gleiche Ziel

Beginnen Sie mit dem Verbrauch des Autos, nicht mit dem Ladegerät. Ein typisches Elektrofahrzeug verbraucht etwa 15 bis 20 kWh pro 100 km. Diese einzelne Zahl bestimmt jede andere Entscheidung im System.

• Für 15.000 km pro Jahr bei 18 kWh pro 100 km benötigt das Auto etwa 2.700 kWh pro Jahr.
• In Mittel- und Nordeuropa erzeugt ein kWp PV etwa 900 bis 1.100 kWh pro Jahr, sodass etwa 3 kWp an Modulen den gesamten Jahresverbrauch des Autos decken.
• Wenn das Haus bereits über Solarenergie verfügt, bleibt die Frage, wie viel von dieser Produktion mit den Stunden zusammenfällt, in denen das Auto ans Stromnetz angeschlossen ist.

Ladeverluste erschweren diese Berechnung etwas. Bei einem typischen AC-Ladevorgang gehen bei der Umwandlung und Kabelheizung 5 bis 10 Prozent der Energie verloren, so dass bei einem Jahreswert von 2.700 kWh etwa 2.900 bis 3.000 kWh aus der Solaranlage oder dem Netz bezogen werden. Bei der Paneldimensionierung sollte daher ein kleiner Spielraum von etwa 10 Prozent berücksichtigt werden.

Wie viel Batterie Sie tatsächlich benötigen

Durch die Lagerung ändert sich die Berechnung. Eine nutzbare Batterie mit 10 kWh reicht für etwa 50 bis 70 km Abendladung, was für die meisten täglichen Pendelfahrten ausreicht. Ohne Speicher kann eine Wallbox nur den Solarüberschuss nutzen, der genau zum Zeitpunkt des Ladevorgangs vorhanden ist, so dass ein Auto, das um 18:00 Uhr ans Stromnetz angeschlossen wird, mit ziemlicher Sicherheit auch nach einem sonnigen Tag Strom aus dem Netz bezieht.

Für ein komplettes Wohnpaket eignet sich ein System wie das 8 kW Photovoltaik-Set mit 10 kWh Speicher deckt sowohl die Erzeugung als auch den Puffer ab, die für eine Ladeeinrichtung für Elektrofahrzeuge erforderlich sind. Das Kit speist auch die Hauslasten, sodass das Ladegerät aus gemeinsamen Überschüssen schöpft, anstatt eine eigene dedizierte Reihe zu benötigen.

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Anpassung des Ladegeräts an die Erzeugungskapazität

Die Leistung des Ladegeräts sollte zum Array und zur Batterie passen, nicht zur maximalen Akzeptanzrate des Fahrzeugs. Bei einem 7,3-kW-Ladegerät muss das System eine konstante Leistung von 7,3 kW aufrechterhalten. Ein 5-kWp-Array mit einer 10-kWh-Batterie entleert seinen Puffer bei dieser Geschwindigkeit in etwa 80 Minuten, bevor der Netzstrom übernimmt. Das ist akzeptabel, wenn Sie während der Mittagssonnenspitzen aufladen; Es wird zu einem Konstruktionsfehler, wenn Sie erwarten, dass die Wallbox bei einem kleinen Array mit voller Geschwindigkeit läuft.

Eine ausführliche Anleitung mit ausgearbeiteten Beispielen für verschiedene Fahrzeuggrößen und Jahresfahrleistungen finden Sie in unserem Leitfaden unter Wie viele Solarmodule benötigen Sie zum Laden von Elektrofahrzeugen? .

Auswahl des Ladegeräts für Elektrofahrzeuge: Wechselstrom-Leistungsstufen und Anschlussoptionen

Heimsolaranlagen verwenden Wechselstrom-Ladesäulen, keine Gleichstrom-Schnellladegeräte. Die praktischen Optionen sind 7,3 kW bei einphasigem Anschluss und 11 kW oder 22 kW bei dreiphasigem Anschluss. Gleichstromsäulen ab 30 kW gehören in öffentliche Bahnhöfe und Gewerbebetriebshöfe; Die Verkabelung in einem Haus führt zu zusätzlichen Umwandlungsverlusten und Kosten und sorgt selten dafür, dass das Auto schneller aufgeladen wird, da das Bordladegerät ohnehin die Grenze festlegt.

Beim AC-Laden ist die Unterscheidung zwischen Stecker und Steckdose wichtiger, als die meisten Käufer erwarten. Bei einer Steckerversion bleibt ein festgebundenes Kabel am Pfahl befestigt, sodass der Fahrer nur ein Ende mit dem Auto verbindet. Bei einer Steckdosenversion muss der Fahrer sein eigenes Kabel mitführen, was für Haushalte mit zwei Autos mit unterschiedlichen Steckerstandards geeignet ist.

Für einen typischen Ein-Auto-Haushalt beträgt die 7,3-kW-Heimladegerät für Elektrofahrzeuge mit Ladestecker deckt die überwiegende Mehrheit der Nacht- und Mittagsszenarien ab und funktioniert mit den meisten vorhandenen einphasigen Anschlüssen. Wenn das Haus bereits über eine dreiphasige Versorgung verfügt und die Solaranlage tagsüber regelmäßig Überschüsse abgibt, ist die 11-kW-Ladegerät für Elektrofahrzeuge mit Typ-2-Stecker Verkürzt die Ladezeit um ein Drittel und nutzt Tageslichtspitzen besser aus.

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Für einen Haushalt mit zwei Autos erspart eine 22-kW-Säule mit doppelter Leistung die Kosten für eine zweite Wallbox, allerdings nur, wenn der dreiphasige Anschluss und die Anlage sie tatsächlich versorgen können. Ansonsten kauft man Ladeleistung, die die Solaranlage nicht liefern kann. Die technischen Kompromisse zwischen langsamerem AC-Laden und schnellerem DC-Laden werden in unserem Vergleich erläutert Wechselstrom- oder Gleichstromladung , das es wert ist, gelesen zu werden, bevor Sie sich für einen Pfahltyp entscheiden.

Praktische Kontrollen vor der Installation

Die meisten Installationsprobleme lassen sich auf drei überprüfbare Punkte zurückführen:

1. Überprüfen Sie die Eingangsversorgung des Gebäudes. Für das Laden mit 11 kW und 22 kW ist ein dreiphasiger Anschluss erforderlich; Ein einphasiges Ladegerät mit 7,3 kW ist die sichere Standardausstattung für ältere Häuser.
2. Überprüfen Sie das Limit des Bordladegeräts des Fahrzeugs. Viele Elektrofahrzeuge akzeptieren nur 7,3 kW oder 11 kW Wechselstrom, sodass ein 22-kW-Akku sie immer noch an der unteren internen Grenze auflädt.
3. Überprüfen Sie das Überschussmanagement. Die Ladesäule sollte in der Lage sein, die Leistung entsprechend dem Solarüberschuss zu steigern, andernfalls ist die Batterie zu Hause vor dem abendlichen Spitzenwert leer.

Vor der Bestellung sollte auf die Kompatibilität der Steckverbinder geachtet werden. Die meisten europäischen Elektrofahrzeuge verwenden Typ 2 zum Laden mit Wechselstrom, aber die Kabelanordnung und die Position des Ladeanschlusses am Auto können sich ändern, welche Stapelversion am besten geeignet ist. Überprüfen Sie vor der Montage den Hafenstandort anhand der vorgeschlagenen Position des Pfahls, insbesondere in engen Garagen oder Gemeinschaftsparkplätzen.

Die Gehäusebewertung ist die nächste praktische Überlegung. Eine Ladesäule mit Schutzart IP65 oder höher kann im Freien neben dem Parkplatz montiert werden, wodurch lange Kabelwege durch das Haus vermieden werden. Durch die Installation im Innenbereich bleibt das Gerät vor Witterungseinflüssen geschützt, erhöht jedoch die Kosten für die Verkabelung, wenn der Parkplatz weit von der Schalttafel entfernt liegt.

Echte Installationen sind selten so sauber wie der Schaltplan. Wir haben dokumentiert, dass eins abgeschlossen ist Installationskoffer für die Ladestation für Elektrofahrzeuge Das zeigt, wie die Ausrüstung, der elektrische Anschluss und die physikalischen Gegebenheiten vor Ort in der Praxis zusammenpassen.

Die Schlussfolgerung ist bei jedem Projekt gleich: Beim Kauf eines solarbetriebenen Ladegeräts für Elektroautos geht es nicht um die Wallbox. Es geht darum, ob das Array, der Akku und die Ladestation auf die gleiche Jahresfahrleistung und den gleichen Tagesablauf ausgelegt sind. Wenn ja, liefert selbst ein bescheidener 7,3-kW-Pfahl eine echte Kilometerleistung bei Sonnenschein. Wenn nicht, Kein Ladegerät, so leistungsstark es auch sein mag, kann ändern, woher die Elektronen kommen .