Beim bidirektionalen Laden kann der Stromfluss zwischen Auto und Netz in beide Richtungen erfolgen. Dafür sorgen spezielle Leistungselektronik, Kommunikationsprotokolle und Steuerungssysteme, die sicherstellen, dass Strom wahlweise geladen oder zurück gespeist wird – je nach Bedarf und Situation.
Der technische Ablauf Schritt für Schritt
1. Gleichstrom (DC) in der Fahrzeugbatterie
Die Batterie eines Elektroautos arbeitet grundsätzlich mit Gleichstrom (DC).
Das Stromnetz dagegen liefert Wechselstrom (AC). Deshalb braucht es beim Laden eine Umwandlung zwischen AC und DC.
2. Normales Laden: AC → DC
Beim klassischen Laden wandelt der Onboard-Lader (im Auto) den Wechselstrom aus der Wallbox in Gleichstrom um, der dann in der Batterie gespeichert wird.
👉 Der Strom fließt nur in eine Richtung – ins Auto hinein.
3. Bidirektionales Laden: DC ↔ AC
Beim bidirektionalen Laden ist zusätzlich ein bidirektionaler Wechselrichter im Spiel, der in beide Richtungen arbeiten kann:
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Laden: Er wandelt AC in DC um (Netz → Auto).
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Entladen: Er wandelt DC zurück in AC (Auto → Netz, Haus oder Gerät).
Je nach System kann sich dieser Wechselrichter entweder im Fahrzeug oder in der Wallbox befinden.
Zwei technische Varianten
| Variante | Beschreibung | Beispiele |
|---|---|---|
| DC-basiert (Vehicle-to-Grid / Vehicle-to-Home) | Der Wechselrichter sitzt meist in der Wallbox. Das Auto gibt Gleichstrom ab, die Wallbox wandelt ihn in Wechselstrom um. | Nissan Leaf, Mitsubishi Outlander PHEV |
| AC-basiert (Vehicle-to-Load) | Der Wechselrichter ist im Auto integriert. Geräte können direkt mit 230 V versorgt werden. | Hyundai Ioniq 5, Kia EV6, MG4 Electric |
Kommunikation zwischen Auto, Wallbox und Netz
Damit bidirektionales Laden funktioniert, müssen alle Komponenten miteinander kommunizieren.
Das geschieht über standardisierte Protokolle, insbesondere:
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ISO 15118-20: Zentrale Norm für bidirektionales Laden und intelligentes Energiemanagement
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OCPP (Open Charge Point Protocol): Kommunikation zwischen Wallbox und Backend (z. B. Energieanbieter)
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IEC 61851: Grundlegender Kommunikationsstandard zwischen Fahrzeug und Ladesäule
Diese Protokolle sorgen dafür, dass:
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das Auto erkennt, ob bidirektionales Laden erlaubt ist,
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die Wallbox weiß, wann Strom eingespeist oder bezogen werden soll,
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das Netz stabil bleibt und keine Überlastung entsteht.
Energiemanagement und Steuerung
Ein intelligentes Energiemanagement-System (EMS) übernimmt die Steuerung:
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Es misst Strompreise, Solarertrag, Batteriestand und Hausverbrauch.
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Es entscheidet automatisch, wann das Auto lädt (z. B. bei viel Solarstrom) oder entlädt (z. B. abends oder bei hohen Netzpreisen).
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Bei V2G-Systemen erfolgt zusätzlich die Abstimmung mit dem Energieversorger, damit die Einspeisung ins Netz geregelt abläuft.
Sicherheit und Netzstabilität
Bidirektionales Laden erfordert präzise Regeltechnik:
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Netzkonformität: Strom muss exakt die gleiche Frequenz (50 Hz) und Spannung wie das Netz haben.
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Schutzmechanismen: Verhindern Rückspeisung bei Stromausfall oder Fehlspannung.
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Zertifizierung: Systeme müssen in Deutschland meist nach VDE-AR-N 4105 zugelassen sein.
Beispiel: Nissan Leaf mit CHAdeMO
Ein praktisches Beispiel ist der Nissan Leaf, einer der ersten Serienwagen mit V2G-Fähigkeit:
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Verbindung über CHAdeMO-Stecker, der bidirektionales DC-Laden unterstützt.
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Eine spezielle V2G-Wallbox wandelt den Strom um und speist ihn ins Hausnetz oder öffentliche Netz ein.
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Über das Managementsystem lässt sich festlegen, wie viel Energie das Auto abgeben darf – z. B. maximal bis 70 % Batterieladung.
Fazit
Technisch gesehen ist bidirektionales Laden ein Zusammenspiel aus:
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intelligenter Leistungselektronik,
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Kommunikation nach ISO 15118-20,
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und einem Energie-Management-System,
das sicherstellt, dass Energie effizient, sicher und bedarfsgerecht in beide Richtungen fließt.
Damit wird das Elektroauto zu einem aktiven Bestandteil des Stromnetzes – nicht nur als Verbraucher, sondern als flexibler Energiespeicher der Zukunft.
