Smart Charging und Vehicle-to-Grid: Elektrofahrzeuge als Energiequelle

Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) werden bis 2030 weltweit zwischen 200 und 300 Mio. Elektrofahrzeuge auf den Straßen unterwegs sein – Tendenz steigend. Damit wird ihre Rolle in intelligent gesteuerten Stromnetzen – den sogenannten Smart Grids – immer bedeutender. Elektrofahrzeuge können nicht nur Energie aufnehmen, sondern diese auch speichern und bei Bedarf wieder in das Stromnetz einspeisen. Sie fungieren damit als dezentrale Pufferspeicher, um Schwankungen bei der Einspeisung erneuerbarer Energien auszugleichen und die Netzstabilität zu erhöhen. Die technische Grundlage für diesen bidirektionalen Energieaustausch (Vehicle-to-Grid, kurz V2G) bildet das Kommunikationsprotokoll ISO 15118.

ISO 15118: Technologischer Enabler für bidirektionales und intelligentes Laden

Als herstellerübergreifender Standard definiert ISO 15118 die Kommunikation zwischen E-Fahrzeug, Ladeinfrastruktur und – falls vorhanden – Backend-Systemen wie Energie-Management-Plattformen. Als Teil des Combined Charging Systems (CCS) nutzt das Protokoll Powerline Communication (PLC) über das Ladekabel, um eine sichere und reibungslose Datenübertragung während des Ladevorgangs zu ermöglichen.

Mit ISO 15118-20 wird erstmals bidirektionales Laden vollständig unterstützt. Elektrofahrzeuge lassen sich dadurch flexibel als dezentrale Energiespeicher in das Stromnetz integrieren. Im sogenannten V1G-Modus (unterstützt durch ISO 15118-2) – also beim geplanten, unidirektionalen Laden – kann der Ladevorgang beispielsweise in netzschonende, günstige Zeitfenster verlegt werden. Dabei reagiert das System dynamisch auf Signale wie Strompreise, Netzbelastung oder Nutzerpräferenzen.

Der V2G-Modus geht einen Schritt weiter: Hier werden auch Entladevorgänge ermöglicht. Externe Energiemanagementsysteme können auf Basis aktueller und prognostizierter Netzbedingungen Entscheidungen treffen, wann und wie viel Energie geladen oder zurückgespeist werden soll. Infrastrukturbetreiber und Netzbetreiber erhalten damit ein neues Instrument, um die Netzauslastung zu steuern – etwa durch gezieltes Reduzieren der Ladeleistung oder Einspeisung von Strom in Spitzenlastzeiten.

Neue Geschäftsmodelle für Flotten

Für Flottenbetreiber im Logistikbereich oder im öffentlichen Nahverkehr eröffnet dies neue Geschäftsmöglichkeiten: Die Batteriekapazität nicht genutzter Fahrzeuge kann temporär dem Netz zur Verfügung gestellt und als Flexibilitätsdienst vermarktet werden. Darüber hinaus ermöglicht ISO 15118 verschlüsselte Kommunikation sowie standardisierte automatische Authentifizierung – die Grundlage für komfortable Plug & Charge-Ladevorgänge an öffentlichen Ladepunkten.

Gemeinsame Standards schaffen echte V2G-Interoperabilität

Für eine skalierbare Umsetzung von V2G müssen alle beteiligten Akteure eng zusammenarbeiten: Fahrzeughersteller, Ladepunktbetreiber (CPOs), Netzbetreiber und Mobilitätsdienstleister. Die technische Basis dafür bilden interoperable Standards, die über die gesamte Systemlandschaft hinweg eine einheitliche Kommunikation ermöglichen.

Drei zentrale Protokolle spielen hierbei eine Schlüsselrolle:

• ISO 15118: regelt die Kommunikation zwischen Fahrzeug (EV) und Ladepunkt (EVSE), inklusive Plug and Charge und bidirektionaler Energieübertragung
• OCPP 2.x (Open Charge Point Protocol): regelt die Schnittstelle zwischen Ladepunkt (EVSE) und dem Backend-System des CPOs – und dient damit als universelle „Sprache“ zur Verwaltung von Ladesäulen. Mit der im Jahr 2025 erwarteten Version OCPP 2.1 werden auch ISO 15118-20 sowie erweiterte V2X-Funktionen wie die Einbindung dezentraler Energiequellen (DER) und Batteriewechsel unterstützt
• OCPI (Open Charge Point Interface): standardisiert die Kommunikation zwischen CPOs und E-Mobility-Service-Providern (EMSPs) – etwa für Roaming und Servicebereitstellung über Netzgrenzen hinweg

Echte V2G-Funktionalität kann nur dann wirtschaftlich und technisch sinnvoll umgesetzt werden, wenn alle drei Protokolle integriert sind. Erst die gemeinsame Implementierung durch OEMs, CPOs und EMSPs schafft die notwendige Interoperabilität für ein skalierbares, intelligentes Energienetz. Als erfahrener Partner für Software-Engineering unterstützt Intellias Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Standardkonformität bis zur Entwicklung intelligenter Backend-Lösungen für Smart Charging und V2G.

Die potenzielle Rolle von Elektrofahrzeugen als aktive Teilnehmer bei der Netzstabilisierung und als dezentrale Energiespeicher ist offensichtlich – und die technologische Grundlage dafür weitgehend vorhanden. Doch wie steht es um die praktische Umsetzung in der Industrie?

V2G weltweit: Regionale Strategien und Herausforderungen

Immer mehr Automobilhersteller statten ihre Elektrofahrzeuge mit ISO 15118 aus, darunter besonders neuere Modellgenerationen. Die V2G-Fähigkeit wird damit zum neuen Standard. Doch in der Umsetzung zeigen sich regionale Unterschiede:

• Europa: Hier treiben gesetzliche Vorgaben die V2G-Entwicklung voran – etwa durch das „Fit for 55“-Paket, die Alternative Fuels Infrastructure Regulation (AFIR) oder EU-Vorgaben zum transeuropäischen Verkehrsnetz (TEN-V). Pilotprojekte in den Niederlanden, Dänemark, Frankreich und Großbritannien testen derzeit die technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit
• USA: Der Markt ist dezentral organisiert. Einzelne Bundesstaaten, Versorger oder Unternehmen initiieren Projekte. Förderprogramme für EVs und Ladeinfrastruktur in einigen Staaten machen V2G wirtschaftlich attraktiver – trotz fehlender bundesweiter Regulierung
• China: Als weltweit größter EV-Markt verfolgt China einen staatlich gelenkten, technologisch fokussierten Ansatz. Ziel ist die Nutzung der nationalen EV-Flotte zur Netzstabilisierung, Deckung des wachsenden Energiebedarfs und Integration erneuerbarer Energien. Ein klarer Fahrplan für V2G wurde definiert – unterstützt durch enge Zusammenarbeit zwischen Regierung, staatlichen Netzbetreibern und der heimischen Fahrzeug- und Batterieindustrie

Trotz unterschiedlicher Herangehensweisen sehen sich alle Märkte ähnlichen Herausforderungen gegenüber: hohe Kosten für bidirektionale Ladegeräte, Bedenken hinsichtlich Batteriedegradation sowie die Notwendigkeit sicherer, robuster Kommunikationsschnittstellen.