Wallbox-Überschussladung: mit PV bis zu 70 % Stromkosten sparen

Eine Photovoltaikanlage auf dem Dach und eine Wallbox an der Hauswand werden im Bereich der E-Mobilität häufig als die Traumkombination schlechthin gehandelt. Nicht umsonst – denn wer sein Elektroauto mit PV-Strom lädt, ist klimafreundlich¹ unterwegs und kann bares Geld sparen. Besonders attraktiv ist das Prinzip des PV-Überschussladens: Hier wird der Anteil des Solarstroms, der sonst ins Netz eingespeist würde, zum Laden des E-Autos verwendet. Wir klären, was es mit dem Überschussladen auf sich hat und welche verschiedenen Ladelösungen es gibt. Außerdem werfen wir einen Blick auf die Vor- und Nachteile von PV-Überschussladungen und schauen, unter welchen Voraussetzungen sich die Kombination aus PV-Anlage und Wallbox für Sie lohnen kann – und warum es ebenso in Ordnung ist, sich nur für eine der beiden Lösungen zu entscheiden.

Das Wichtigste im Überblick

• Beim Überschussladen nutzt Ihre Wallbox zum Laden des Elektroautos überschüssigen Sonnenstrom aus Ihrer PV-Anlage.
• Wer PV-Strom statt Netzstrom als Ladestrom nutzt, kann mehr als 70 Prozent der Kosten sparen (siehe unten).
• Um Ihr Elektrofahrzeug zuverlässig mit PV-Überschuss versorgen zu können, benötigen Sie eine PV-Anlage mit ausreichend Kapazität und bestenfalls einen Batteriespeicher.
• Mit einem dynamischen Wallbox-Steuerungssystem lässt sich der Eigenverbrauch um bis zu 30 Prozent steigern. Diese effiziente Lösung kann mit höheren Investitionskosten einhergehen. Bei EWE erhalten Sie das smarte System auf Wunsch dazu – allerdings bieten wir auch Kombinationen von Wallbox und Wechselrichter von unterschiedlichen Herstellern an. So finden wir die optimale technische Lösung für Ihren Haushalt.

Was bedeutet PV-Überschussladen?

Mit einer Photovoltaikanlage können Sie einen Teil Ihres persönlichen Strombedarfs mit selbst produziertem Solarstrom vom eigenen Hausdach decken. Zunächst werden mit der erzeugten elektrischen Energie die Verbraucher im Haushalt versorgt: Waschmaschine, Lampen, Kühlschrank und Co. Je nach Größe der Anlage wird in sonnenreichen Stunden aber oftmals mehr Strom produziert, als innerhalb des Hausnetzes ad hoc verbraucht werden kann. Diesen übrigen Betrag bezeichnet man als Überschuss.

Den überschüssigen Sonnenstrom aus Ihrer PV-Anlage können Sie entweder:

• ins öffentliche Stromnetz einspeisen,
• in einem Stromspeicher für die spätere Nutzung zwischenspeichern oder aber
• zum Überschussladen Ihres Elektroautos nutzen.  

Grundsätzlich können natürlich auch andere Geräte und Batterien mittels PV-Überschussladen mit Strom versorgt werden. Das Prinzip ist dabei immer das gleiche. In diesem Beitrag konzentrieren wir uns aber auf das Überschussladen – und somit auf die Nutzung von PV-Strom für die E-Mobilität.

Welche Vorteile bietet PV-Überschussladen?

Wer sein Elektroauto mit Solarstrom vom eigenen Hausdach betankt, ist umweltfreundlich unterwegs, steigert seine Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz und spart beim Tanken auch noch Geld – nicht nur gegenüber Verbrenner-Motoren, sondern auch im Vergleich zu E-Autos, die mit zugekauftem Ladestrom arbeiten.

Während Sie bei einer Ladung mit Netzstrom mit einem VW e-Golf (Stromverbrauch 15,8 kWh/100 km)² im Schnitt 6,32 Euro auf einer Strecke von 100 Kilometern verfahren³, zahlen Sie für dieselbe Menge Solarstrom nach einer Studie des Fraunhofer Instituts im Schnitt nur etwa 1,74 Euro⁴ – abhängig von Ihrem Standort und von der Art Ihrer Solaranlage. Damit ermöglicht die Überschussladung eine unter Idealbedingungen mögliche Kostenersparnis von mehr als 70 Prozent. Eine Voraussetzung für diese Ersparnis ist, dass Sie ihr E-Auto vollständig mit Solarstrom vom eigenen Dach aufladen. Wird der Ladestrom anteilig aus dem öffentlichen Netz bezogen, fällt das Einsparpotenzial niedriger aus.

Und auch in puncto Umweltschutz ergänzen sich Photovoltaik und E-Mobilität hervorragend: Während der Strommix in Deutschland zu 46,2 Prozent aus erneuerbaren Energien stammt, ist eine Ladung mit Ihrem eigenen PV-Strom zu 100 Prozent klimafreundlich.⁵ Zwar werden vorab bei der Produktion der einzelnen Hardware-Komponenten CO₂-Emissionen freigesetzt, diese können Sie aber durch die Herstellung von grünem Strom aus Sonnenenergie nach der Inbetriebnahme ausgleichen. Nähere Infos zur Herleitung der Kosten für EWE-Kunden finden Sie hier.

Hinzu kommt außerdem die steigende Unabhängigkeit vom Stromanbieter, die sich auch finanziell rentiert. Unter idealen Voraussetzungen kann eine PV-betriebene Wallbox den Eigenverbrauch um bis zu 30 Prozent steigern. Damit sinkt auch die Abhängigkeit vom öffentlichen Netz entsprechend. Während zu Beginn der PV-Ära noch eine attraktive Einspeisevergütung winkte, ist es heute weitaus rentabler, den Eigenverbrauch hochzuschrauben. Anstatt Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen, den Sie dann unter Umständen wieder teuer hinzukaufen müssen, können Sie Ihren Solarstrom am besten direkt selbst verbrauchen.

Aber: Damit sich eine PV-betriebene Wallbox lohnt, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein. Die PV-Anlage sollte über eine gewisse Größe verfügen, der Stromverbrauch (ohne Elektrofahrzeug) sollte hingegen so niedrig ausfallen, dass regelmäßig ein gewisser PV-Überschuss zustande kommt. Zudem nimmt auch das spezifische Wallbox-Steuerungssystem Einfluss auf die Effizienz des Zusammenspiels. All diese Faktoren gemeinsam entscheiden letztlich, ob es sich für Sie persönlich lohnt, in puncto E-Mobilität auf Photovoltaik umzurüsten.

Unter welchen Voraussetzungen sich Überschussladen lohnt

Um die Rentabilität des Zusammenspiels aus Photovoltaikanlage und Elektroauto einzuschätzen, ist es zunächst wichtig, die Dimension Ihrer PV-Anlage Ihrem jährlichen Strombedarf gegenüberzustellen. Hierbei kommt es weniger auf die theoretische Anlagenleistung an als auf den tatsächlichen Ertrag, der auch von den Witterungsbedingungen, dem Standort und der exakten Ausrichtung der Photovoltaikmodule abhängt.

Hierzu eine Beispielaufstellung: Eine PV-Anlage mit einer Leistung von 10 kWp produziert im Schnitt zum Beispiel einen jährlichen Ertrag von etwa 8.000 kWh.⁶ Wenn Sie mit Ihrem Elektroauto im Jahr circa 10.000 Kilometer zurücklegen, beläuft sich der Strombedarf des Fahrzeugs auf etwa 2.000 kWh.⁶ Nun gilt es abzuschätzen, ob die Differenz – in diesem Fall 6.000 kWh – ausreicht, um den häuslichen Strombedarf abzudecken. Dieser liegt bei einer vierköpfigen Familie im Schnitt bei rund 4.000 kWh.⁷ Demnach bliebe in unserem Beispiel sogar noch ein großzügiger Puffer von circa 2.000 kWh übrig.

Trotzdem spielen in der Realität noch mehr Faktoren mit ein, die eine solche Beispielrechnung erschweren. Denn: Um mit PV-Strom laden zu können, muss ein Elektroauto in sonnigen Stunden zu Hause sein – und einen möglichst leeren Akku aufweisen. Das ist im Alltag aber nur selten der Fall. Hinzu kommt, dass die Sonneneinstrahlung im Winter hierzulande weitaus geringer ausfällt als im Sommer, sodass der Solarstromertrag übers Jahr nicht gleichmäßig verteilt ist und dementsprechend auch nicht immer ausreicht, um die Verbraucher im Haushalt zu versorgen.

Mehr Unabhängigkeit mit Stromspeicher

Die Lösung für dieses Problem kann ein Stromspeicher sein. In einem Batteriespeicher kann überschüssiger Solarstrom zwischengelagert werden, bis Sie Verwendung dafür finden – sei es beim Aufladen des Fahrzeugs oder an anderer Stelle im häuslichen Netz.

Der schlagende Vorteil eines Stromspeichers liegt darin, dass die zwischengespeicherte elektrische Energie immer dann verwendet werden kann, wenn sie wirklich benötigt wird: zum Beispiel nachts oder bei schlechtem Wetter.

Um beim Ladevorgang aber vollends unabhängig von der Sonne zu sein, benötigen Sie eine Lithium-Ionen-Batterie mit ordentlich Speicherkapazität. Und je größer der Speicher, desto höher die Kosten. Ein weiteres Manko beim Stromspeicher als Schnittstelle zwischen PV-Anlage und Wallbox ist der Ladeverlust: Beim Be- und Entladen des Speichers geht durch den Umwandlungsprozess Strom verloren. Im Schnitt kann man mit einem Wirkungsgrad von circa 90 Prozent rechnen.

Verschiedene Steuerungsarten der Wallbox-Überschussladung

Nicht zuletzt spielt auch die Art der Wallbox-Überschussladung eine Rolle bei der Entscheidung. Um sicherzustellen, dass die Wallbox beim Laden eines Elektroautos auf eigens gewonnenen Sonnenstrom zurückgreift, gibt es verschiedene Wege. Gemeinhin lassen sich drei Formen der PV-Überschussladung voneinander unterscheiden:

• manuelles Überschussladen
• automatisches Überschussladen
• dynamisches Überschussladen

Alle drei Ladelösungen weisen verschiedene Vor- und Nachteile auf – und sind gleichermaßen an unterschiedliche technische Voraussetzungen geknüpft. Diese sehen wir uns im Folgenden einmal genauer an.

Manuelles Überschussladen: Ladevorgang in Sonnenstunden händisch aktivieren

Beim manuellen Überschussladen übernehmen Sie als Eigentümer die Kommunikation zwischen PV-Anlage und Wallbox. Über den Wechselrichter Ihrer Solaranlage oder über eine entsprechende App behalten Sie das aktuelle Verhältnis von Ertrag und Verbrauch im Blick. Sobald Sie einen PV-Überschuss feststellen, aktivieren Sie die Wallbox und starten den Ladevorgang.

Um zu vermeiden, dass die Ladeleistung der Wallbox den derzeitigen Überschuss an selbstproduziertem Strom übersteigt, senken Sie die Ladeleistung – sprich die Kilowattzahl, mit der die Wallbox das Elektroauto lädt – nach Möglichkeit ab und passen sie dem geschätzten Photovoltaiküberschuss an.

Die wichtigsten Merkmale der manuellen Überschussladesteuerung:

• Manuelle Überschussladungen lassen sich im Grunde mit jeder Wallbox realisieren – schließlich übernehmen Sie selbst die Aktivierung und agieren als Schnittstelle zwischen Photovoltaikanlage bzw. Wechselrichter und Ladestation.
• Damit der überschüssige Solarstrom beim Laden des Elektroautos bestmöglich ausgeschöpft werden kann, sollte Ihre Wallbox auch 1-phasig, sprich mit einer möglichst geringen Leistung laden können, zum Beispiel ab 1,4 kW.
• Je nach Ladeleistung kann reines PV-Überschussladen mit manueller Steuerung recht zeitintensiv sein. Allerdings können moderne Wallboxen auch hier beispielsweise mit 11 Kilowatt laden, sofern ausreichend Überschuss vorhanden ist.
• Für Sie als Betreiber geht die manuelle Steuerung mit einem recht hohen Aufwand einher: In sonnenreichen Stunden sollten Sie aufmerksam sein, um einen potenziellen PV-Überschuss zügig festzustellen und schnell zu reagieren. Selbiges gilt auch umgekehrt, wenn die Wallbox gerade einen Ladevorgang durchführt, das Wetter sich aber deutlich verschlechtert.

Automatisiertes Überschussladen: Start und Stopp bei voreingestelltem kW-Grenzwert

Eine komfortablere Möglichkeit stellt das Überschussladen mit automatischem Freigabesignal dar. Hierzu legen Sie zunächst einen Mindest-kW-Wert für den Stromüberschuss fest. Ein mit dem Wechselrichter verknüpftes Energiemanagementsystem misst dann permanent, wie viel Strom die Solaranlage produziert und wie viel davon die elektrischen Geräte im Hausnetz verbrauchen. Als EWE-Kunde erhalten Sie hingegen Wechselrichter und Wallbox vom gleichen Hersteller – in diesem Fall benötigen Sie kein separates Energiemanagementsystem, da die Kommunikation zwischen beiden Komponenten bereits von Haus aus integriert ist.

Übersteigt die Differenz von Ertrag und Verbrauch die vorher definierte Überschussgrenze, übermittelt der Wechselrichter der PV-Anlage ein Freigabesignal an die Wallbox und der Ladeprozess startet. Auch die Ladeleistung lässt sich vorher programmieren, wird aber während des Prozesses nicht automatisch an den vorhandenen Stromüberschuss angepasst. Genügt der PV-Überschuss nicht mehr, um das Elektroauto zu laden, stoppt der Ladevorgang automatisch – oder bedient sich aus dem öffentlichen Stromnetz. 

Die wichtigsten Vor- und Nachteile der Überschussladung mit Freigabesignal:

• Mit intelligent vernetzter Hardware lässt sich der Ladevorgang automatisch einleiten. Sie müssen also nicht selbst tätig werden und können die Sonne einfach genießen.
• Sie können selbst einstellen, ab welchem Überschusswert der PV-Strom für den Ladeprozess genutzt werden soll. Auch die Ladeleistung der Wallbox können Sie im Voraus selbst festlegen. Wird der definierte Wert unterschritten, stoppt die PV-Überschussladung, ohne dass sie etwas dafür tun müssen.
• Das System kann nicht eigenständig Anpassungen vornehmen: Liegt der PV-Überschuss beispielsweise knapp unterhalb der freigegebenen Ladeleistung, kann diese nicht automatisch gedrosselt werden, um den Ladeprozess fortzusetzen. Im Umkehrschluss ist auch keine Erhöhung der Ladekapazität möglich, wenn die PV-Anlage gerade besonders viel Strom produziert.
• Für automatisierte Überschussladungen benötigen Sie zunächst eine solarfähige Wallbox. Verfügen Sie darüber hinaus über einen Wechselrichter vom gleichen Hersteller, ist der Informationsaustausch zwischen beiden Komponenten in der Regel von Haus aus vorgesehen. In diesem Fall sparen Sie Investitionskosten, da Sie kein zusätzliches Energiemanagementsystem benötigen.

Dynamisches Überschussladen: effiziente Stromversorgung, flexible Ladeleistung

Wer beim Überschussladen sein individuelles Effizienzmaximum erreichen und das Potenzial des selbst produzierten Solarstroms bestmöglich ausschöpfen möchte, investiert idealerweise in eine Wallbox mit dynamischer Steuerung. Was genau bedeutet das?

Beim dynamischen Überschussladen kommunizieren und interagieren Energiemanagement oder Smartmeter und Wallbox ununterbrochen miteinander. Sobald ein PV-Überschuss entsteht, wird dieser von der Ladestation genutzt. Die Ladeleistung ändert sich dabei dynamisch – so kann die Kilowattzahl, mit der die Wallbox Strom an das Elektroauto abgibt, exakt auf den verfügbaren Energieüberschuss abgestimmt werden.

Folgende Punkte zeichnen das dynamische Überschussladen aus:

• Der Ladeprozess wird automatisch eingeleitet und beendet und die Ladeleistung wird dynamisch angepasst. So arbeiten Photovoltaikanlage und Wallbox Hand in Hand und Sie genießen maximalen Komfort.
• Dank der smarten, bedürfnis- und ressourcenorientierten Steuerung kann der Solarstrom effektiv genutzt werden. Für Sie bedeutet das: höchstmöglicher Eigenverbrauch und minimale Abhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz.

Vor- und Nachteile der einzelnen Steuerungsarten im Überblick

Sie sehen: Wie effizient die Kombination aus Photovoltaikanlage und Wallbox arbeitet, hängt maßgeblich davon ab, für welches Steuerungssystem Sie sich entscheiden. Die Vor- und Nachteile inklusive einer Effizienz- und Preisbeurteilung gibt es hier einmal im Überblick.

Fazit: Wann und wie sich PV-Überschussladen für Sie lohnen kann

Aus ökologischer Perspektive lässt sich die Überschussladung als durchweg sinnvoll einstufen – denn während sich der deutsche Strommix in Sachen Klimafreundlichkeit aktuell noch unterhalb der 50-Prozent-Grenze bewegt, laden Sie mit eigens umgewandeltem Solarstrom zu 100 Prozent grüne Energie.

Letztlich spielt für Sie als Endverbraucher aber vor allem die Kostenfrage eine tragende Rolle bei der Entscheidung für oder gegen das Wallbox-Überschussladen. Hier kommt es zuerst mal darauf an, welche Komponenten Sie in Ihrem Zuhause bereits installiert haben. Was Sie zum Überschussladen in jedem Fall benötigen, sind eine PV-Anlage und eine Wallbox. Die PV-Anlage sollte ausreichend groß dimensioniert sein, um nicht nur Ihren häuslichen Strombedarf abzudecken, sondern auch die Wallbox mit Strom beliefern zu können.

Um das Potenzial von photovoltaikbasierter E-Mobilität vollends auszuschöpfen, können Sie ein dynamisches Steuerungssystem einsetzen. Wenn Sie bereits eine PV-Anlage besitzen, benötigen Sie dafür eine solarfähige Wallbox sowie einige weitere Komponenten, die den Preis dieser Lösung spürbar in die Höhe treiben. Haben Sie allerdings noch keine PV-Anlage und erwerben diese gemeinsam mit einer Wallbox vom gleichen Hersteller, dann erfüllen Wechselrichter, Leistungsmesser und Wallbox meist schon die Voraussetzungen für dynamisches Überschussladen. In diesem Fall entfallen die Kosten für ein separates Steuerungssystem. Hinzu kommt, dass immer mehr Hersteller ohnehin nur noch Wallboxen mit dynamischem Überschussladen anbieten.

Zuletzt bleibt zu sagen, dass jede Wallbox und jede PV-Anlage – unabhängig davon, ob Sie beide Techniken mittels Überschussladung miteinander kombinieren – einen großen Schritt in Richtung Klimafreundlichkeit darstellt. Wenn sich eine PV-Ladelösung für Sie aktuell nicht rentiert, lohnt sich die Investition in eine herkömmliche Wallbox oder eine PV-Anlage ohne Wallbox also dennoch allemal.