PV-Strom mit dem NRGkick laden – Alle Möglichkeiten auf einen Blick

Für das Laden mit selbst produziertem Solarstrom wird nicht unbedingt eine fixe Wallbox benötigt. Auch mit der mobilen Ladeeinheit NRGkick können E-Fahrzeuge problemlos mit Sonnenstrom geladen werden. Hier lesen Sie, wie ein funktionierendes Setup aussieht, welche Einstellungen zu beachten sind und wie man Probleme beim Laden mit PV-Strom vermeidet.

Hinweis: Die aktuelle Version des NRGkick beherrscht derzeit noch kein PV-Laden – Das Feature wird laut Hersteller frühestens Anfang 2023 in der App als Upgrade zur Verfügung stehen. Wir werden an dieser Stelle berichten, sobald das Feature verfügbar ist.

Voraussetzungen

Zuerst muss sichergestellt werden, dass der NRGkick mit dem Wechselrichter der PV-Anlage kommunizieren kann. Dazu muss der Wechselrichter über eine WLAN-Verbindung verfügen und sich im selben WLAN-Netzwerk wie der NRGkick-Lader befinden. Mit dem NRGkick sind beispielsweise Wechselrichter von Fronius, SMA, Kostal und SolarEdge kompatibel (die Liste wird laufend erweitert).

Das Grundprinzip

Das Ziel beim PV-Überschussladen ist es, einen möglichst großen Anteil des ins Fahrzeug geladenen Stroms aus der PV-Anlage zu beziehen. Der Strom, den die PV-Anlage über den Hausverbrauch hinausgehend erzeugt, wird als “Überschuss” bezeichnet. Dieser Überschuss soll nun nicht ins Stromnetz eingespeist, sondern zum Laden des Fahrzeugs verwendet werden. Das bedeutet, dass der NRGkick mit der Ladeleistung laden soll, die dem Überschuss entspricht. Folglich benötigt der NRGkick Informationen zum aktuellen PV-Überschuss. Der Überschuss kann berechnet werden, indem der aktuelle Hausverbrauch von der aktuellen PV-Leistung abgezogen wird.

So ermittelt der NRGkick den PV-Überschuss

Der NRGkick berechnet den Überschuss, indem der Stromverbrauch im Haus von der aktuellen PV-Leistung abgezogen wird. Aber wie erhält der NRGkick die Daten zum Hausverbrauch und zur PV-Leistung? Um den zur Verfügung stehenden Überschuss berechnen zu können, werden die Produktions- und Verbrauchsdaten aus dem Wechselrichter der PV-Anlage ausgelesen.

• Die PV-Leistung und den Hausverbrauch erhält der NRGkick vom Wechselrichter der PV-Anlage.
• Den Hausverbrauch erhält der Wechselrichter vom (optional) im Haus verbauten Smart Meter.
• Der NRGkick kommuniziert ausschließlich mit dem Wechselrichter und nicht mit dem Smart Meter.

Aus diesen Werten kann der NRGkick den Überschuss berechnen und die Ladeleistung (kW, A) entsprechend regeln. Daraus ergeben sich drei grundlegende Möglichkeiten, wie der NRGkick zum PV-Überschussladen eingesetzt werden kann.

Variante 1 – NRGkick ohne Smart Meter

Um den zur Verfügung stehenden PV-Überschuss festzustellen, würde der NRGkick eigentlich die Werte zur aktuellen PV-Leistung und zum aktuellen Hausverbrauch benötigen. Der Überschuss wird aus der Differenz zwischen der PV-Leistung und dem Hausverbrauch errechnet. Somit weiß der NRGkick genau, mit welcher Ladeleistung das Fahrzeug geladen werden soll und regelt den Ladestrom entsprechend.

Der NRGkick kann aber auch ohne aktuelle Werte zum Hausverbrauch (also ohne Smart Meter) zum PV-Überschussladen eingesetzt werden. In der NRGkick App kann der geschätzte durchschnittliche Hausverbrauch als fester Wert hinterlegt werden. Der Überschuss wird ermittelt, indem dieser Wert von der aktuellen PV-Leistung abgezogen wird. So kann der NRGkick-Lader auch in einem einfacheren Setup zum PV-Laden verwendet werden. In diesem Fall handelt es sich zwar aufgrund des geschätzten Hausverbrauchs nicht um “echtes” Überschussladen, aber mit entsprechenden Erfahrungswerten und etwas Feinjustieren kann ein großer Anteil des selbst produzierten Stroms zum Laden des Fahrzeugs genutzt werden.

Variante 2 – NRGkick mit Smart Meter

Um den tatsächlichen Überschuss ermitteln zu können, benötigt der NRGkick aktuelle Verbrauchsdaten. Ist im Haus ein Smart Meter verbaut, und ist dieser mit dem Wechselrichter verbunden, kann der NRGkick den aktuellen Hausverbrauch aus dem Wechselrichter auslesen und diesen von der PV-Leistung abziehen. Das Ergebnis ist der aktuell zur Verfügung stehende PV-Überschuss. Der NRGkick regelt die Ladeleistung gemäß der Überschussleistung automatisch und dynamisch. Sinkt der Überschuss, weil z. B. eine Wolke vorbeizieht, oder im Haus ein stärkerer Verbraucher aktiviert wurde, so senkt der NRGkick die Ladeleistung automatisch. Steht wieder mehr Überschuss zur Verfügung, erhöht der NRGkick den Ladestrom entsprechend. Die Ladeleistung wird also permanent und vollständig automatisiert an den PV-Überschuss angepasst. So kann sichergestellt werden, dass die maximal mögliche Menge an eigenem Solarstrom in das angeschlossene Fahrzeug geladen wird.

Variante 3 – NRGkick mit openWB Standalone

Der NRGkick kann auch mit einem openWB Standalone-Gerät verbunden werden. In diesem Fall können die (äußerst umfangreichen) Funktionen – ähnlich den vielseitigen openWB-Wallboxen – genutzt werden. Wird die openWB mit dem Wechselrichter und dem Smart Meter verbunden, so kann die openWB die Steuerung der Ladeleistung des NRGkick und weitere Funktionen übernehmen. Die openWB verfügt z. B. über die Möglichkeit, bestimmte Fahrzeuge wieder aufzuwecken, falls diese bei einer längeren Ladeunterbrechung (z. B. vorübergehende Bewölkung) eingeschlafen oder in den Fehlerzustand gewechselt sind.

Die drei PV-Lademodi des NRGkick

Der NRGkick verfügt über drei PV-Lademodi. Die drei Modi bestimmen, mit welchem Überschussanteil bzw. Anteil an PV-Strom geladen werden soll:

• Überschussladen: es wird nur mit der überschüssigen Sonnenenergie geladen, also die Differenz zwischen PV-Produktion und aktuellem Hausverbrauch; alternativ kann für den Hausverbrauch ein fixer Wert vorgegeben werden.
• 100 % Sonne: die gesamte Sonnenenergie wird zum Laden benutzt.
• Unterstützend: für sehr kleine PV-Anlagen; man kann festlegen, mit wie viel Leistung aus dem Netz unterstützt wird.

Darüber hinaus stellt der NRGkick weitere Einstellungsmöglichkeiten zur Verfügung, um das Laden mit PV-Strom zu optimieren. Im der App kann z. B. der minimale Ladestrom hinterlegt werden, den das Fahrzeug benötigt (z. B. 6 A) und den maximalen Ladestrom, den das Fahrzeug erhalten soll (z. B. 16 A, 32 A etc.). Ebenso kann eingestellt werden, dass die Batterie des Fahrzeugs zu einem gewissen Zeitpunkt voll oder z. B. zu 80 % geladen sein soll (Zielladen auf einen einstellbaren SoC-Wert). Der NRGkick stellt außerdem eine Web-API zur Verfügung, die die Einbindung weiterer Systeme und Anbieter ermöglicht.

Mögliche Probleme und Lösungen

Herausforderung 1 – Fahrzeug schläft ein und lässt sich nicht mehr aufwecken

Der PV-Überschuss unterliegt naturgemäß einer gewissen Schwankung. Vorübergehende Bewölkung senkt beispielsweise die PV-Leistung und somit auch den Überschuss. Zu einer Schwankung kann es aber auch durch Änderungen im Hausverbrauch kommen. Wird z. B. ein leistungsstarker Verbraucher aktiviert (Waschmaschine, Geschirrspüler, Sauna etc.) steht für eine gewisse Zeit weniger Überschuss zur Verfügung. Sinkt der Überschuss nun unter die minimale Ladeleistung, die für die Aufrechterhaltung des Ladevorgangs notwendig ist (meistens 6 A pro Phase), so wird der Ladevorgang durch das Fahrzeug abgebrochen. Erreicht die PV-Überschussleistung dann wieder die 6 A-Schwelle, sollte der Ladevorgang wieder fortsetzen. Das besagt zumindest die Theorie. In der Praxis kann es dabei allerdings zu Problemen kommen.

Ursachen für Fortsetzungsprobleme

Bei einigen Fahrzeugen lässt sich der Ladevorgang nach einer Unterbrechung nicht mehr automatisch fortsetzen, da das Fahrzeug entweder in den Schlafmodus oder Fehlerzustand gewechselt ist. Prinzipiell gibt es zwei Ursachen, warum sich der Ladevorgang beim PV-Laden nach einer Unterbrechung nicht mehr fortsetzen lässt. Einerseits kann es an der Dauer der Unterbrechung liegen, andererseits an der Häufigkeit der Unterbrechungen:

1. Das Fahrzeug geht aufgrund einer länger andauernden Unterbrechung in den Schlaf- oder Fehlermodus
2. Das Fahrzeug geht aufgrund mehrerer aufeinanderfolgender Unterbrechungen in den Schlaf- oder Fehlermodus

Möglichkeiten, das Fahrzeug wieder aufzuwecken

In beiden Fällen ist es dem NRGkick (und so gut wie allen anderen Ladegeräten) nicht mehr möglich, das Fahrzeug ohne weiteres “aufzuwecken” und das Laden wieder zu starten. Glücklicherweise gibt es mehrere Lösungsansätze, wie der Ladevorgang (semi-)automatisch wieder fortgesetzt werden kann:

1. Manuelles Aufwecken des Fahrzeugs: Wird das Fahrzeug manuell aus dem Ruhemodus / Standby-Modus geweckt, setzt der Ladevorgang fort. Das manuelle Aufwecken kann durch den Funkschlüssel erfolgen, aber auch durch das Öffnen der Fahrertür oder Aktivieren der Zündung. Alternativ kann das Fahrzeug aufgeweckt werden, indem per Handy-App Einstellungen geändert werden (z. B. Ladeeinstellungen, Klimatisieren, Abfahrtszeit ändern, SoC abfragen etc.). Welche Methode erfolgreich ist, hängt vom jeweiligen Fahrzeugmodell ab.
2. Aufwecken über openWB: In der openWB kann eine Aufweckfunktion aktiviert werden. Steht wieder ausreichend Überschuss zur Verfügung, sendet die openWB ein Aufwecksignal an das Fahrzeug. In der Praxis kann es etwas dauern, bis das Fahrzeug anschließend tatsächlich aufwacht und der Ladevorgang wieder beginnen kann.
3. Aufwecken über SoC-Abfrage: Die meisten Fahrzeuge werden aus dem Schlafmodus geweckt, wenn eine SoC-Abfrage gesendet wird. Ist wieder ausreichend Überschuss vorhanden, kann eine automatisierte SoC-Abfrage an das Fahrzeug gesendet werden, die den OnBoard-Charger wieder in einen ladebereiten Zustand versetzt. Die Abfrage muss individuell und fahrzeugspezifisch programmiert werden.
4. Aufwecken über CP-Unterbrechung: Durch eine kurzzeitige Unterbrechung des Control Pilot (CP) kann ein An- und Ausstecken des Ladekabels simuliert werden. Die CP-Unterbrechung muss allerdings individuell programmiert oder über ein Relais gesteuert werden. Erfahrungen aus der Praxis zeigen jedoch, dass eine CP-Unterbrechung nicht immer ausreicht, um ein eingeschlafenes Fahrzeug wieder aufzuwecken. Erfolgreicher scheint die Kombination mit einer automatisierten SoC-Abfrage zu sein. Wird der CP unterbrochen und der SoC abgefragt, wachen viele Fahrzeug wieder auf und der PV-Ladevorgang kann fortgesetzt werden.
5. Aufwecken über Fahrzeug-API: Einige Fahrzeuge können per API wieder aus dem Schlaf- oder Fehlermodus aufgeweckt werden. Hierzu ist es notwendig, das Aufwach-Signal per API zum richtigen Zeitpunkt das Fahrzeug zu senden, um den OnBoard-Charger wieder in einen ladebereiten Zustand zu versetzen. Auch dieser Ansatz benötigt in der Regel eine individuelle Programmierung.

Alternative Lösung: Ein weitere Lösung wäre, die Abschaltung zu verzögern, um zu verhindern, dass das Fahrzeug in den Schlafmodus wechselt. Bei einigen Ladestationen und bei der openWB kann eine Abschaltverzögerung festgelegt werden. Die Ladestation wartet also bei Unterschreitung einer gewissen PV-Überschussleistung so lange mit dem Beenden des Ladevorgangs, bis eine vorab definierte Zeit vergangen ist. Ein Wert, der sich in der Praxis bewährt hat, liegt bei etwa 30 Minuten. Zieht z. B. eine Wolke vorbei, und sinkt der Solarüberschuss auf unter 4,1 kW, so wird maximal 30 Minuten lang mit Netzbezug weitergeladen. So kann eine Unterbrechung aufgrund einer vorübergehenden Unterschreitung des minimalen Ladestroms vermieden werden.

Herausforderung 2 – Aktuelle PV-Produktion ist geringer als die minimale Ladeleistung

Die minimale Ladeleistung beträgt bei den meisten Fahrzeugen einphasig 1,4 kW und dreiphasig 4,1 kW. Solange die PV-Überschussleistung diese Schwelle nicht erreicht, kann auch der Ladevorgang nicht gestartet werden. Das Gleiche gilt bei einem bereits aktiven Ladevorgang: fällt die PV-Überschussleistung unter 1,4 kW einphasig oder 4,1 kW dreiphasig, so wird der Ladevorgang unterbrochen. Erreicht der PV-Überschuss wieder die 4,1 kW-Schwelle, so kann der Ladevorgang wieder fortgesetzt werden. Da die Überschussleistung naturgemäß (oft auch größeren) Schwankungen unterliegt, ist ein Abbruch des Ladevorgangs unter 4,1 kW für viele PV-Lader ein Ärgernis. Aber auch dagegen ist der NRGkick gerüstet.

Die automatische Phasenumschaltung des NRGkick sorgt dafür, dass beim dreiphasigen Laden der Ladevorgang auch bei einer Unterschreitung von 4,1 kW nicht abgebrochen wird. Sinkt beim dreiphasigen Laden die Ladeleistung auf unter 4,1 kW, schaltet der NRGkick automatisch auf einphasiges Laden um. So wird sichergestellt, dass der Ladevorgang auch bei vorübergehend geringerer Überschussleistung fortgesetzt werden kann. Nur wenn der Überschuss unter 1,4 kW fällt, wird der Ladevorgang gestoppt bzw. kann mit Netzbezug weitergeladen werden. Dass der NRGkick mit einer automatischen Phasenumschaltung ausgestattet ist, ist bemerkenswert, da selbst fix installierte Wallboxen mit automatischer Phasenumschaltung noch äußerst selten sind.

Herausforderung 3 – PV-Laden mit einer älteren Generation des NRGkick

Auch Besitzer der Vorgängerversion des NRGkick können PV-geführtes Laden nutzen. Mit dem Zusatzgerät NRGkick Connect können auch ältere Modelle des NRGkicks in das heimische WLAN eingebunden und mit dem Wechselrichter verbunden werden. Für die NRGkick Lader der aktuellen Generation wird der NRGkick Connect nicht benötigt, da die neuen Ladeeinheiten voll WLAN-fähig sind.

Erfahrungen und Tipps

Sie haben bereits ein erfolgreiches Setup mit dem NRGkick in Verwendung? Oder eine andere, sogar bessere Variante gefunden? Teilen Sie Ihre Erfahrungen mit dem NRGkick und PV-Überschussladen unten in den Kommentaren und helfen Sie anderen bei der Umsetzung ihrer mobilen PV-Ladelösung.

Bezugsquellen für den NRGkick und openWB

Die mobile Ladeeinheit NRGkick und die Ladelösungen von openWB sind in unterschiedlichen Ausführungen über e-mobileo, The Mobility House, Energielösung und in vielen anderen Online-Shops erhältlich.