ADAC, HTW Berlin und Fraunhofer ISE ermitteln effizienteste PV-Wallbox

Im Fokus der „Wallbox-Inspektion“ steht das solare Überschuss-Laden. Das Ziel dieser Funktion ist es, den Netzstrom zu minimieren und überschüssige Solarleistung an das Fahrzeug abzugeben. Sprich: Das E-Auto wird dann geladen, wenn die Sonne scheint und die heimische PV-Anlage mehr Strom erzeugt, als der Haushalt zu diesem Zeitpunkt verbraucht. Diese „Überschüsse“ werden im E-Auto-Akku gespeichert, anstatt sie ins Netz einzuspeisen. Scheint die Sonne nicht (ausreichend), wird der Ladevorgang pausiert. „Viele am Markt verfügbare Wallboxen versprechen diesen Betriebsmodus zu beherrschen“, erklärt die HTW Berlin. „Über einen zusätzlichen Stromzähler am Netzanschluss registrieren die Wallboxen innerhalb von Millisekunden Änderungen der solaren Überschussleistung. Somit können sie dynamisch auf Schwankungen der Solarstromerzeugung und der Last reagieren.“

Das große Aber: Ein systematischer Vergleich dieser Funktionen war bisher nur anhand der Herstellerangaben bei den technischen Daten möglich. Die drei Partner wollen jetzt mit der „Wallbox-Inspektion“ den ersten systematischen Praxistest des PV-Überschussladens erarbeitet und durchgeführt haben – mit fünf Produkten in der ersten Ausgabe. „Die Ergebnisse des Testvergleichs überraschen selbst beim kleinen Testfeld: Bis zu 540 Euro lassen sich durch eine effiziente Wallbox in 10 Jahren gegenüber einer weniger effizienten Ladelösung einsparen. Einige Optimierungspotenziale und Luft nach oben zeigen alle Wallboxen“, so die Mitteilung.

Auch wenn die einzelnen Hersteller die Funktion des solaren Überschuss-Ladens anders bezeichnen, wurden alle Produkte mit den Standardeinstellungen im Digital Grid Lab des Fraunhofer ISE in Freiburg vermessen – und zwar nicht mit einem Test-Elektroauto, sondern mit einem digitalen Zwilling in einer Power Hardware-in the-Loop (PHIL)-Umgebung. In dem Labortest wurden verschiedene Messungen durchgeführt, vom Systemverbrauch im Stand-by-Modus über die stationäre und dynamische Regelgüte bis hin zur Phasenumschaltung zwischen dem ein- und dreiphasigen Laden – wie in der Richtlinie zur Charakterisierung des unidirektionalen und solaren Ladens von Elektrofahrzeuge vorgesehen. Da sich solche Wallboxen mehr als 8.000 Stunden im Jahr im Bereitschaftsbetrieb befinden, hat der Stand-by-Verbrauch laut den Testern „einen entscheidenden Einfluss auf die Gesamtperformance“.

Große Unterschiede beim „Sprungantworttest“

Hier ist mit 3,2 Watt der Kostal Enector AC in Kombination mit dem Smart Energy Meter G2 die sparsamste Lösung. Im Vergleich zur Wallbox mit dem höchsten Stand-by-Verbrauch im Test ist die Leistungsaufnahme dreimal geringer. Das wirkt sich auf die jährlichen Stand-by-Verluste aus, die um 50 Kilowattstunden und somit fast 12 Euro geringer ausfallen.

Bei dem sogenannten „Sprungantworttest“ wurde etwa ermittelt, wie schnell und wie genau die Wallboxen auf eine sich schnell ändernde Eingangsleistung reagieren – im einphasigen und dreiphasigen Betrieb. Die beiden schnellsten Geräte im Test, Amperfied connect.solar mit dem PowerMeter 63 und der Fronius Wattpilot Flex Home 22 C6 mit dem Smart Meter IP, regeln Änderungen im Mittel in rund 9,2 Sekunden aus. Unterschiede in der Einschwingzeit sind laut den Testern nur im Bereich von Hundertstelsekunden messbar. „Was für den Wattpiloten von Fronius auf den ersten Blick plausibel erscheint, erfordert für die Amperfied connect.solar eine genauere Betrachtung“, heißt es weiter. „Während das System bei kleinen Leistungssprüngen oder einer Reduktion der Ladeleistung sehr schnell reagiert, erfolgt die Anpassung bei größeren Sprüngen bewusst langsamer und schrittweise. Dies muss kein Nachteil sein, da verfügbare Solarenergie meist auch zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden kann – im Gegensatz zum Netzstrom, der sofort Kosten verursacht.“

Neben diesem „gestellten“ Testszenario und den klassischen Labortests der Prüfrichtlinie umfasst die „Wallbox-Inspektion“ auch dynamische Anwendungstests, die anhand von verschiedenen Belastungsprofilen mit sekündlichen Messungen der Haushaltslast und der PV-Erzeugung in Einfamilienhäusern in Berlin erstellt wurden. Mit den bis zu 45 Minuten langen Tests sollen „klassische Effekte in Wohngebäuden im realen Betrieb“ abgebildet werden. Und auch in diesen Tests hat sich – ähnlich zum „Sprungantworttest“ – ein sehr unterschiedliches Verhalten der Wallboxen bei Schnelligkeit und Genauigkeit auf die simulierte PV-Überschussleistung gezeigt.

In Summe der unterschiedlichen Prüfungen haben die HTW Berlin, der ADAC und das Fraunhofer ISE die Wallbox Amperfied connect.solar mit dem PowerMeter 63 zum Testsieger gekürt, dicht gefolgt vom Fronius Wattpilot Flex Home 22 C6 mit dem Smart Meter IP – die Amperfied gewinnt mit 94,8 Prozent, die Fronius kommt auf 94,4 Prozent. Den dritten Platz belegt der Kostal Enector AC in Kombination mit dem Smart Energy Meter G2 mit 92,7 Prozent.

Das Energiesystem von SMA erreicht einen Wallbox-Performance-Index von 87,5 Prozent. „Die prognosebasierte Optimierung der Energieflüsse erfolgt in einem Abstand von einer Minute – ohne Batteriesystem führt das zu deutlich höherem Netzbezug“, schreiben die Tester zu Begründung. Das fünfplatzierte Produkt mit einer Bewertung von 83,3 Prozent wird namentlich nicht genannt, kann aber – anders als die Konkurrenz – nur dreiphasig laden.

solar.htw-berlin.de, amperfied.de