Ein Auto lädt auf dem Supermarktparkplatz mit hoher Leistung, obwohl der Standort nur einen vergleichsweise kleinen Stromanschluss hat. Das funktioniert mit einem Batteriepuffer: Er sammelt Energie über längere Zeit und gibt sie während des kurzen Ladestopps zusätzlich zum Netzstrom ab. Die Batterie löst dabei ein Zeitproblem. Sie erzeugt keine zusätzliche Energie, sondern stellt zuvor gesammelte Energie schneller bereit.
Für Menschen ohne eigene Wallbox kann ein solcher Standort interessant sein, weil das Laden neben dem Einkauf stattfindet. Für den Betreiber lautet die entscheidende Frage anders: Wie viele Autos kommen mit welchem Energiebedarf in welchen Abständen? Erst das Besuchsmuster zeigt, ob der Puffer zwischen den Ladevorgängen wieder genügend Energie aufnehmen kann.
Der Unterschied zwischen Vorrat und Zufluss
ADS-TEC Energy beschreibt den Grundmechanismus seiner gepufferten Schnellladetechnik mit einem Beispiel: Ein Anschluss mit 60 Kilowatt kann zusammen mit einem Speicher zeitweise 300 Kilowatt Ladeleistung bereitstellen. Die Werte illustrieren den technischen Ansatz des Herstellers. Die Ladeleistung eines konkreten Fahrzeugs hängt zusätzlich davon ab, was dessen Batterie aufnehmen kann. ADS-TEC Energy
Zum Verständnis hilft ein Wassertank. Ein dünnes Rohr füllt ihn langsam; eine größere Öffnung lässt für kurze Zeit viel Wasser abfließen. Bei der Ladestation entsprechen die Kilowatt dem momentanen Fluss. Der in Kilowattstunden gemessene Energievorrat entspricht dem Tankinhalt. Ein großer Auslass allein hält den Tank nicht voll.
Eine eigene Idealrechnung macht den Zusammenhang greifbar. Nimmt ein Auto zehn Minuten lang konstant 300 Kilowatt auf, erhält es 50 Kilowattstunden. Ein Netzanschluss mit 60 Kilowatt liefert in derselben Zeit zehn Kilowattstunden. Die übrigen 40 Kilowattstunden müssen aus dem Puffer kommen. Dabei sind Umwandlungsverluste, Nebenverbrauch und eine veränderliche Fahrzeugladeleistung bewusst ausgeklammert.
Nach diesem Vorgang fehlt dem Puffer Energie. Würden die gesamten 60 Kilowatt allein zum Nachladen zur Verfügung stehen, brauchte er idealerweise 40 Minuten, um die entnommenen 40 Kilowattstunden zurückzubekommen. In einer tatsächlichen Anlage können weitere Verbraucher Leistung beanspruchen, und auch die Batterie muss innerhalb ihrer Betriebsgrenzen arbeiten.
Ein kurzer Andrang ist anders als ein voller Nachmittag
Das Konzept ist besonders verständlich bei einzelnen Lastspitzen. Zwischen zwei Autos gibt es Zeit zum Nachladen. Der Betreiber kann eine hohe kurze Leistung anbieten, obwohl der Anschluss diese Leistung allein nicht dauerhaft tragen würde.
Kommen dagegen viele Fahrzeuge ohne Abstand, nähert sich der entscheidende Wert dem durchschnittlichen Energiebedarf des Standorts. Im gedachten Beispiel wären sechs Autos mit jeweils 50 Kilowattstunden in einer Stunde 300 Kilowattstunden. Der 60-Kilowatt-Anschluss kann in dieser Stunde ideal nur 60 Kilowattstunden nachliefern. Ein anfangs voller Speicher überbrückt die Differenz vorübergehend; über mehrere solche Stunden wird sein Vorrat kleiner.
Daraus folgt kein pauschales Urteil gegen Ladepuffer. Ein Supermarkt kann ein anderes Nutzungsprofil haben als ein stark ausgelasteter Autobahnstandort. Entscheidend sind die tatsächlichen Besuche und ihre zeitliche Verteilung. Ein Puffer, der seltene Spitzen abdeckt, erfüllt eine andere Aufgabe als ein Anschluss für nahezu durchgehenden Hochleistungsbetrieb.
Auch mehrere Ladepunkte ändern die Energiebilanz nicht. Sie verteilen die verfügbare Leistung auf mehr Fahrzeuge. Ob das angenehm ist, hängt davon ab, wie viel jedes Auto während seines Aufenthalts benötigt. Wer für einen Einkauf eine kleine Energiemenge ergänzt, stellt eine andere Anforderung als jemand, der den fast leeren Akku möglichst schnell weit aufladen möchte.
Drei Wege für denselben Standort
Ein Betreiber kann einen größeren Netzanschluss anstreben. Damit steigt die dauerhaft verfügbare Zuflussleistung, sofern der Anschluss so bereitgestellt wird. Bauzeit, Kosten und die örtliche Netzsituation gehören dann zur Entscheidung.
Er kann die Ladeleistung begrenzen und auf längere Aufenthalte setzen. Das verringert die kurzen Spitzen, verlangt aber, dass die Standzeit zur benötigten Energiemenge passt. Für einen Arbeitsplatzparkplatz kann diese Abstimmung anders ausfallen als für einen kurzen Einkauf.
Oder er kombiniert Anschluss und Speicher. Dabei bezahlt er zusätzliche Technik, die Energie zeitlich verschiebt. Das US-Energieministerium erklärt, warum Speicher sowohl nach Leistung als auch nach Energieinhalt bewertet werden: Verschiedene Aufgaben benötigen unterschiedliche Kombinationen. Verluste gehören dabei zum Speicherweg. US Department of Energy
Die drei Wege sind daher Antworten auf verschiedene Nutzungsbedingungen. Eine große Batterie kann beispielsweise einen kleinen Anschluss für Spitzen gut ergänzen. Sie ersetzt aber nicht die Prüfung, ob die über den Tag benötigte Energie überhaupt nachgeladen werden kann. Ein kräftiger Anschluss wiederum braucht keinen Puffer für denselben Zweck, kann mit einem Speicher aber weitere Betriebsziele verfolgen.
Was die Anzeige an der Säule auslässt
Eine beworbene maximale Ladeleistung beschreibt den möglichen Moment. Sie sagt wenig darüber, welchen Energievorrat die Station gerade hat, wie viele Autos sich die Technik teilen oder wie die Leistung später im Ladevorgang verläuft. Der Fahrzeugakku beeinflusst den Vorgang ebenso wie die Station.
Für den einzelnen Fahrer zählt deshalb die Verbindung aus verfügbarer Leistung, tatsächlicher Ladezeit und Preis. Für die Standortplanung kommt das Muster aller Fahrzeuge hinzu. Wer nur auf die größte Kilowattzahl schaut, übersieht den Teil des Systems, der zwischen den Ladevorgängen arbeitet.
Energie über den ganzen Einkaufstag
Die Standortplanung kann mit einem einfachen Tagesbild beginnen. In welchen Stunden kommen viele Fahrzeuge, und wie groß ist ihre typische gewünschte Ergänzung? Ein gleicher Tagesverbrauch kann sich gleichmäßig verteilen oder in einem kurzen Zeitfenster bündeln. Im zweiten Fall wird mehr Puffer benötigt, obwohl die Summe identisch bleibt.
Ein Betreiber muss deshalb sowohl Spitzen als auch die Wiederauffüllung betrachten. Ein großer Speicher hilft nur dann erneut, wenn der Anschluss ihn bis zum nächsten Andrang genügend laden kann. Ebenso ist zu prüfen, wie viel Reserve für unerwartete Besuche bereitgehalten werden soll. Eine exakt auf einen Durchschnitt zugeschnittene Rechnung ist nicht automatisch ein verlässlicher Betrieb.
Für Fahrer erklärt das, weshalb die Leistung an einem Standort von der Situation abhängen kann. Es zählt der momentane Zustand der gesamten Anlage, nicht nur die installierte Hardware. Eine transparente Leistungsangabe kann die Erwartung besser mit dem tatsächlichen Ladestopp verbinden. Der technische Puffer macht kurzfristige hohe Leistung möglich; seine Betriebsführung entscheidet, wie verfügbar dieses Angebot über den Tag bleibt.
Der Akku am Supermarkt kauft dem Netzanschluss Zeit: Er sammelt Strom, wenn die Nachfrage geringer ist, und stellt ihn für kurze Besuche bereit. Wie viel Zeit er kaufen kann, ergibt sich aus seinem nutzbaren Vorrat und dem Abstand zwischen den Besuchen. Das ist der Maßstab, an dem das Konzept im Alltag bestehen muss.
Quellen
- ADS-TEC Energy: Battery-buffered HPC charging
- US Department of Energy: Solar Energy and Storage Basics
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