In der Schweiz ist das Potenzial der Vehicle-to-Grid (V2G)-Technologie zur Integration von Strom aus erneuerbaren Energien enorm. Durch die Verwendung von Batterien, die bereits in Elektrofahrzeugen vorhanden sind, ist V2G zudem nachhaltiger als die Herstellung neuer Batterien für die netzweite Speicherung. Allerdings ist die V2G-Technologie derzeit nicht rentabel. In diesem Blogbeitrag erörtere ich, wie politische Entscheidungsträger dieses finanzielle Hindernis überwinden können, um das volle Potenzial der Speicherung von Strom aus erneuerbaren Energien mit V2G zu nutzen.
Um ihre Klima- und Energieziele zu erreichen, braucht die Schweiz einen deutlichen Ausbau der erneuerbaren Energien. hauptsächlich durch solare Photovoltaik (PV). Höhere PV-Kapazitäten erfordern jedoch eine größere Flexibilität des Netzes, um sicherzustellen, dass das Stromangebot immer die Nachfrage deckt, z. B. auch wenn die Sonne nicht scheint. Eine Möglichkeit, diese Flexibilität zu gewährleisten, ist durch Speichertechnologien wie Batterien. Da die Herstellung von Batterien ressourcenintensiv ist und daher führt zu negativen UmweltauswirkungenUm die nötige Flexibilität zu erreichen, sollten wir eher auf bestehende als auf neue Batterien zurückgreifen.
In Zukunft werden wir viele Batterien in Autos einbauen. wahrscheinlich mehr als zwei Millionen bereits im Jahr 2035. Die geparkten Autos können geladen werden, wenn die Sonne scheint, und entladen werden, wenn erneuerbarer Strom benötigt wird. Dieses bidirektionale Laden von Elektrofahrzeugen wird als Vehicle-to-Grid oder V2G bezeichnet.
Aktueller Stand von V2G: großes Potenzial und politische Unterstützung, aber geringe Verbreitung
Vehicle-to-Grid hat eine großes Potenzial in der Schweiz. Immer mehr Autohersteller kündigen bidirektional-fähige Elektrofahrzeuge an oder produzieren sie bereits. Außerdem ist die Batterie eines voll aufgeladenen Tesla Model Y, das meistverkaufte Auto der Schweiz im Jahr 2024fasst genug Strom, um die ein durchschnittliches Schweizer Einfamilienhaus mit vier Bewohnern eine Woche lang.
Abbildung 1: Ein bidirektionales Auto kann einen Familienhaushalt mehrere Tage lang mit Strom versorgen. Bild von freepik
Die politischen Entscheidungsträger sind bestrebt, V2G zu nutzen, um mehr erneuerbare Energien in das System zu bringen. Die Das Schweizer Parlament hat bereits entschieden, dass V2G-Betreiber beim Laden ihrer Batterien nicht die volle Netzgebühr zahlen müssen. Insbesondere ist die Energie, die gespeichert und dann ins Netz zurückgespeist wird, von diesem Netzentgelt befreit. Die genaue Umsetzung dieser Netzentgeltbefreiung ist jedoch derzeit im Konsultationsprozess. In diesem Blogbeitrag analysieren und diskutieren wir verschiedene Implementierungen dieser Netzgebührenbefreiung.
Politische Entscheidungsträger sollten sich mit der mangelnden Rentabilität von V2G befassen
Warum wird diese Technologie in Anbetracht des Potenzials und der politischen Unterstützung für V2G nicht auf breiter Front eingeführt? Der Grund ist, dass sie einfach nicht rentabel ist. Erstens ist die V2G-Technologie sehr teuer, insbesondere die bidirektionalen Ladestationen, und zweitens sind mit V2G - wenn überhaupt - derzeit nur geringe Einnahmen möglich.
Wir haben untersucht, wie politische Entscheidungsträger V2G rentabel machen können, um erneuerbaren Strom über Autobatterien zu integrieren. Um diese Frage zu beantworten, haben wir untersucht, wie das gewinnorientierte Ladeverhalten von bidirektionalen Autos auf einen gegebenen Nutzungszeittarif für Strom reagiert. Zu diesem Zweck haben wir ein lineares Optimierungsmodell verwendet, das die Ergebnisse von zwei anderen Modellen (d.h. ein agentenbasiertes Modell für Elektrofahrzeuge und eine Modell des Schweizer Stromsystems). Aus unseren Ergebnissen ergeben sich drei wichtige Empfehlungen für die politischen Entscheidungsträger.
Erstens reicht die kürzlich genehmigte Netzentgeltbefreiung nicht aus, um die Vehicle-to-Grid-Technologie (V2G) rentabel zu machen, unabhängig von der genauen Umsetzung der Netzentgeltbefreiung. In Anbetracht der sinkenden Kosten für bidirektionale Ladestationen im Ausland könnte V2G in Zukunft rentabel werden. In der Schweiz ist die die einzige verfügbare bidirektionale Ladestation kostet rund 11'000.- CHF. Allerdings, ähnliche Produkte sind jetzt in Nordamerika erhältlich für rund 4'000.- USD, was zu der Annahme führt, dass die Preise in der Schweiz in Zukunft ebenfalls sinken könnten. Um V2G jetzt zu unterstützen, könnten die politischen Entscheidungsträger entweder V2G-Ladestationen subventionieren, wie für Beispiel aus dem Kanton Zürichoder die Preisspanne zwischen dem hohen und dem niedrigen Stromtarif vergrößern. Letzteres erhöht das Arbitragepotenzial, da Energie zu niedrigeren Preisen gekauft und zu höheren Preisen verkauft werden kann.
Zweitens sollten die politischen Entscheidungsträger die Bevölkerung darüber informieren, wie gering die durch V2G verursachte Batterieabnutzung im Vergleich zu den anderen damit verbundenen Kosten und Einnahmen ist. Eine häufig geäußerte Sorge in Bezug auf V2G ist die Batteriedegradation. Im Gegensatz dazu deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass die Batteriedegradation nur eine sehr kleine Kostenkomponente ist, wenn V2G in Fällen mit guten V2G-Einnahmen betrieben wird, d. h. weniger als 2% der Gesamtkosten. Neuere Untersuchungen haben ergeben, dass die Batteriedegradation eher eine wahrgenommene Angst der Autobesitzer und nicht eine technische Herausforderung heute.
Drittens sollten die politischen Entscheidungsträger nicht nur den Preisunterschied zwischen den Tarifen für die Nutzungszeiten vergrößern, sondern auch anpassen, wann niedrige Tarife verfügbar sind. Derzeit sind viele Tarife tagsüber hoch und nachts niedrig, was dazu führt, dass Autos nachts geladen und tagsüber entladen werden (siehe Abbildung 2, blaue Linien). Mit mehr Solarenergie müssen die Autos jedoch bei Sonnenschein um die Mittagszeit aufgeladen und nachts entladen werden (siehe Abbildung 2, orangefarbene Linie). Durch die Verlagerung des Niedertarifzeitraums in die Mittagszeit können wir den Strom aus erneuerbaren Energien besser integrieren - einige Versorgungsunternehmen in der Schweiz haben dies bereits getan, zum Beispiel die eniwa oder EWS. Wir haben eine bidirektionale Ladestation an einem Arbeitsplatz unter dem aktuellen EV-Tarif des EWZ und einem neuen PV-Tarif analysiert. Unsere Ergebnisse zeigen, dass eine bidirektionale Ladestation dazu beitragen kann, im Jahr 2050 bis zu 2 MWh Strom aus erneuerbaren Energien zu integrieren.. Dies ist genug, um den Energiebedarf einer Person zu Hause für etwa ein Jahr decken. Diese Energie könnte sonst nicht vom Netz aufgenommen werden, entweder weil der Strom im Netz nicht vom Erzeuger zum Verbraucher transportiert werden kann oder weil es einfach nicht genug Nachfrage für den gesamten erzeugten Strom gibt. In diesen Fällen wird der überschüssige Strom "verschwendet", auch "gekürzt" genannt.
Abbildung 2: Um Strom aus erneuerbaren Energien mit V2G zu integrieren, müssen die derzeitigen Stromtarife für die Nutzungszeit geändert werden. Anstelle von hohen Preisen während des Tages, wie beim EWZ-Tarif (blau), sollte der neue Tarif (rot) eine Niedrigpreisphase um die Mittagszeit haben, um Anreize für das Laden zu schaffen (a). Diese neuen Tarife führen dazu, dass man vormittags entlädt und mittags an einer Ladestation am Arbeitsplatz auflädt (b), was zur Integration von Strom aus erneuerbaren Energien beiträgt. Quelle: Andersen, D., & Powell, S. (2025). Policy and pricing tools to incentive distributed electric vehicle-to-grid charging control. Energy Policy, 198, 114496. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2025.114496
Die V2G-Technologie hat in der Schweiz ein grosses Potenzial für die Integration von erneuerbarem Strom durch die Nutzung bereits vorhandener Batterien in Autos. Die grösste Hürde ist heute die mangelnde Rentabilität von V2G, vor allem wegen der hohen Kosten für die Ladestationen. Um V2G zu nutzen und diese Hürde zu überwinden, haben die politischen Entscheidungsträger mit der Verabschiedung einer Netzentgeltbefreiung bereits den ersten Schritt getan, aber es ist noch mehr nötig: (i) V2G braucht weitere Unterstützung, um rentabel zu werden, zum Beispiel indem zunächst die hohen Kosten für Ladestationen durch direkte Subventionen angegangen werden und dann die Preisspanne der Stromtarife erhöht wird; und (ii) die Zeittarife müssen auf niedrige Tarife um die Mittagszeit umgestellt werden.
