Wallbox mit Wechselrichter verbinden und Solarstrom zum Laden nutzen

Ein E-Auto mit PV-Überschuss zu laden, klingt erst einmal sehr sinnvoll: Du nutzt mehr von deinem eigenen Solarstrom, senkst deine Stromkosten und lädst dein Auto effizienter. In der Theorie ist das einfach. In der Praxis merken viele E-Auto-Besitzer aber schnell, dass Wallbox und PV-Anlage nicht immer sofort reibungslos zusammenspielen. Woher weiß eine Wallbox eigentlich, wann überschüssige Solarenergie verfügbar ist? Und welche Rolle spielt dabei der Wechselrichter? Kleiner Hinweis vorab: Er muss nicht immer direkt in dein Ladesystem eingebunden sein.

In diesem Blogbeitrag schauen wir uns an:

• was PV-Überschussladen eigentlich bedeutet

• wie eine Wallbox und eine PV-Anlage miteinander kommunizieren

• ob die Wallbox direkt mit dem Wechselrichter verbunden sein muss

• welche Möglichkeiten es gibt, das Laden mit Solarstrom umzusetzen

• worauf du bei der Planung deines Setups achten solltest

• welche Wallboxen besonders flexibel sind

Wenn du bereits Solarmodule hast, kannst du durch die Verbindung deiner Wallbox mit der PV-Anlage dein E-Auto direkt mit selbst erzeugtem Solarstrom laden. Das ist eine der effizientesten Möglichkeiten, deinen Eigenverbrauch zu erhöhen und die Ladekosten zu senken. Statt überschüssige Solarenergie für eine vergleichsweise geringe Vergütung ins Stromnetz einzuspeisen, kannst du diesen Strom direkt nutzen, um dein Auto zu laden.

• geringere Ladekosten durch selbst erzeugten Solarstrom

• mehr Energieunabhängigkeit und weniger Abhängigkeit vom Stromnetz

• geringere CO₂-Emissionen und eine bessere Umweltbilanz

PV-Überschussladen bedeutet, dass dein E-Auto nur dann lädt, wenn deine PV-Anlage mehr Strom produziert, als im Haushalt gerade gebraucht wird.

Ein Beispiel:

• Deine PV-Anlage erzeugt 8 kW.

• Im Haus werden aktuell 3 kW verbraucht. 

• Die übrigen 5 kW können zum Laden des E-Autos genutzt werden.

Das Ziel: mehr eigenen Solarstrom selbst verbrauchen und weniger Strom aus dem Netz beziehen.

Ein häufiger Irrglaube ist, dass eine Wallbox Solarstrom einfach selbst erkennt. Tatsächlich braucht sie Informationen von einem anderen Gerät, um zu wissen, ob gerade überschüssiger Solarstrom verfügbar ist.

Meist kommt diese Information von einem der folgenden Systeme:

• Energiemanagementsystem (EMS)

• separater Stromzähler

• Daten aus dem Wechselrichter oder Smart Meter

Je nach Aufbau kann die Information auf unterschiedliche Weise zur Wallbox gelangen:

• direkt vom Wechselrichter

• über ein externes EMS

• über Smart-Home-Systeme wie Home Assistant

• über spezielle Hardware-Controller

Nein, für PV-Überschussladen muss die Wallbox nicht direkt mit dem Wechselrichter verbunden werden. Manche Systeme messen die Energieflüsse unabhängig davon direkt am Netzanschluss des Gebäudes, zum Beispiel über Stromwandler oder Energiezähler. In diesem Fall muss die Wallbox nur wissen, ob gerade Strom aus dem Netz bezogen oder ins Netz eingespeist wird.

So kann intelligentes Laden mit Solarstrom mit nahezu jedem Wechselrichter funktionieren. Auch ältere Anlagen oder Wechselrichter, die keine direkte Kommunikation mit der Wallbox oder dem EMS unterstützen, können dafür geeignet sein.

Welche Komponenten du für PV-Überschussladen brauchst, hängt davon ab, woher die Wallbox die Information zum verfügbaren PV-Überschuss bekommt.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Wallbox mit einer PV-Anlage zu verbinden. Meist läuft es auf vier Möglichkeiten hinaus, je nachdem, ob die Lösung möglichst einfach sein soll oder ob du ein individuell angepasstes Smart-Home-Setup möchtest:

• ein herstellereigenes EMS nutzen

• ein Ökosystem eines einzelnen Herstellers verwenden

• die Integration über offene APIs und Smart-Home-Systeme umsetzen

• die Verbindung über ein externes EMS herstellen

Welche Option am besten passt, hängt davon ab, wie einfach oder flexibel dein Setup sein soll.

Manche Wallbox Hersteller, darunter auch go-e, bieten ein eigenes EMS an. Es versorgt die Wallbox mit den Informationen, die für PV-Überschussladen nötig sind. In den meisten Fällen misst das EMS den Netzanschluss des Hauses über eigene Stromwandler. Beim go-e Controller funktioniert es genau so. In diesem Setup kommunizieren weder der Wechselrichter noch der Smart Meter des Gebäudes aktiv mit der Wallbox, um das Überschussladen zu steuern.

Wenn du neben dem Laden deines E-Autos mit überschüssigem Solarstrom auch die gesamte PV-Produktion messen und visualisieren möchtest, inklusive anderer Verbraucher im Gebäude, muss der Strom über einen Sensor an einer Phase deines PV-Wechselrichters gemessen werden. Dafür wird ein Sensor um das Stromversorgungskabel des Wechselrichters angebracht*.

* Nur bei AC-Wechselrichtern möglich

Manche Hersteller, zum Beispiel SolarEdge, bieten vollständig integrierte Systeme an. Wechselrichter, Wallbox, Smart Meter und Energiemanagement sind dabei so aufgebaut, dass sie innerhalb derselben Markenwelt zusammenarbeiten. Die Kommunikation zwischen den Geräten ist meist bereits vorkonfiguriert, was Installation und Inbetriebnahme einfacher machen kann.

Viele möchten solche geschlossenen Systeme trotzdem lieber vermeiden, weil sie die Flexibilität einschränken können. Wer die Anlage später erweitern, einzelne Komponenten austauschen oder Geräte anderer Hersteller integrieren möchte, stößt unter Umständen schneller an Grenzen als bei offenen Systemen. Außerdem kann dadurch eine stärkere Abhängigkeit von einem einzelnen Hersteller entstehen, etwa bei künftigen Updates oder der Kompatibilität neuer Komponenten.

Wenn du technisch versiert bist oder bereits einen Smart-Home-Hub nutzt (z. B. Home Assistant) lohnt sich eine Wallbox mit offenen Schnittstellen. Der go-e Charger bietet zum Beispiel lokale APIs und Cloud APIs. Damit hast du deutlich mehr Kontrolle über dein Energiemanagement.

Damit PV-Überschussladen funktioniert, brauchst du entweder einen separaten Stromzähler am Netzanschluss des Hauses oder einen bereits vorhandenen Zähler, der mit deiner PV-Anlage verbunden ist. In diesem Setup liefert der Zähler die nötigen Daten zum verfügbaren Solarüberschuss an dein Smart Home Hub.

Viele moderne Wallbox Hersteller bieten auch die Möglichkeit, den PV-Überschuss über ein externes EMS einzubinden. Das funktioniert besonders gut, wenn die Hersteller Integrationspartner sind. Solche Partnerschaften sorgen dafür, dass die Systeme sauber zusammenspielen und die Einrichtung deutlich einfacher wird.

Ein externes EMS muss nicht immer aus zusätzlicher Hardware bestehen. Es kann auch eine reine Softwarelösung sein. Ein Beispiel dafür ist die Zusammenarbeit zwischen go-e und Clever-PV. Die EMS-Plattform von Clever-PV ist darauf ausgelegt, automatisches Laden mit Solarstrom für Elektroautos möglichst einfach und komfortabel zu machen. Damit das funktioniert, brauchst du allerdings einen Energiezähler, der mit deiner PV-Anlage verbunden ist (Ähnlich wie bei der Integration über eine offene API.).

Ein weiterer Integrationspartner von go-e ist Embion. Embion bietet eine Hardwarelösung an, zum Beispiel den Embion Controller. Dieser überwacht laufend den verfügbaren Solarüberschuss und gibt der Wallbox das Signal, sobald genug überschüssiger Solarstrom zum Laden vorhanden ist.

Wie effizient und flexibel dein PV-Ladesystem später arbeitet, hängt von mehreren Faktoren ab.

Besonders wichtig bei der Planung deines PV-Ladesystems sind:

• Kompatibilität mit deinem Wechselrichter und der bestehenden Hardware

• Unterstützung für automatische Phasenumschaltung

• spätere Einbindung eines Batteriespeichers

• flexible Integrationsmöglichkeiten

• Konzept zur Energiemessung

• Unterstützung dynamischer Stromtarife

Diese Punkte schauen wir uns jetzt genauer an.

Für PV-Überschussladen gibt es drei gängige Messkonzepte. Der wichtigste Unterschied liegt darin, welche Energiedaten dein EMS erfassen und in der App anzeigen kann.

Das ist die häufigste Variante. Die Sensoren werden hinter dem Stromzähler installiert und optional zusätzlich am Ausgang des Wechselrichters.

So erkennt das System:

• wie viel Strom das Haus aus dem Netz bezieht

• wie viel überschüssiger Solarstrom ins Netz eingespeist wird

• wie viel Strom der PV-Wechselrichter erzeugt

Mit diesen Informationen kann das EMS das PV-Überschussladen korrekt steuern, weil es erkennt, wann überschüssiger Solarstrom verfügbar ist. Außerdem lassen sich der aktuelle Stromverbrauch und die PV-Produktion genau anzeigen.

Diese Variante kommt zum Einsatz, wenn die Sensoren zwischen PV-Anlage und Haus installiert werden. In diesem Fall müssen die EMS Sensoren direkt am Ausgang des Wechselrichters angebracht werden, damit die nötigen Daten für das PV-Überschussladen verfügbar sind.

Das System kann dann messen*:

• die Solarproduktion

• den detaillierten Stromverbrauch des gesamten Haushalts

* Netzbezug und Netzeinspeisung können anhand der vorhandenen Daten berechnet werden.

So entsteht in der App ein umfassender Überblick über die Energieflüsse, weil das EMS sowohl Daten zum Netz als auch zur Produktion des Wechselrichters erhält.

Manchmal ist der Wechselrichter weiter vom Hauptverteiler entfernt installiert, zum Beispiel in der Garage, im Keller oder in einem separaten Technikraum. In anderen Fällen liegen die Kabel des Wechselrichters in einem abgeschlossenen oder sehr engen Bereich der Installation, in dem Sensoren nicht sicher angebracht werden können.

Mit einem EMS wie dem go-e Controller funktioniert PV-Überschussladen trotzdem, da das System weiterhin erkennt, ob gerade Strom aus dem Netz bezogen oder ins Netz eingespeist wird. Da der Wechselrichter aber nicht direkt gemessen wird, kann die genaue Solarproduktion nicht angezeigt werden. Auch die Leistung des Wechselrichters lässt sich dann in der Energieflussübersicht nicht separat darstellen.

Manche Energiemanagementsysteme funktionieren nur innerhalb ihres eigenen Ökosystems wirklich gut. Andere lassen sich mit vielen unterschiedlichen PV-Anlagen verbinden. Der go-e Controller kann zum Beispiel mit allen Wechselrichtertypen genutzt werden, unabhängig von Marke oder Alter. Solche Systeme bieten oft mehr Flexibilität und sind deshalb für viele Nutzer die bessere Wahl.

Wenn später ein Heimspeicher dazukommen soll, sollte die Wallbox mit Batteriespeichern und Energiemanagement Plattformen zusammenarbeiten können. Der go-e Controller kann zum Beispiel die Produktion von PV-AC-Batteriespeichern visualisieren. DC-Speicher können zwar nicht gemessen werden, über die App-Einstellungen lässt sich aber einfach verhindern, dass der Speicher beim Laden des Autos dauerhaft entladen wird.

Mit automatischer Phasenumschaltung kann die Wallbox auf einphasiges Laden wechseln, wenn nicht genug Leistung für dreiphasiges Laden verfügbar ist. Ist dein Ladestrom zum Beispiel auf 11 kW eingestellt, lädt dein Auto nicht mit PV-Überschuss, wenn gerade nur 2 kW verfügbar sind. Eine Wallbox mit automatischer Phasenumschaltung, wie der go-e Charger, wechselt dann einfach auf einphasiges Laden. So können auch kleinere Mengen überschüssiger Solarenergie in die Autobatterie fließen.

Wenn du eine Wallbox mit einer PV-Anlage verbinden möchtest, gibt es grundsätzlich zwei Ansätze: die herstellereigene Integration und die offene Integration.

Bei einer herstellereigenen Integration ist die Wallbox darauf ausgelegt, direkt mit einem bestimmten Wechselrichter Ökosystem zusammenzuarbeiten. Ein gutes Beispiel ist SolarEdge. Die Lösung lässt sich nahtlos mit SolarEdge Wechselrichtern und Smart Metern verbinden.

Bei einer offenen Integration bist du nicht auf einen Hersteller beschränkt. Stattdessen werden offene Kommunikationsstandards wie HTTP API, MQTT oder Modbus TCP unterstützt. Der go-e Charger folgt genau diesem flexiblen Ansatz.

PV-Überschussladen ist besonders effizient, wenn ausreichend Sonne scheint. Ist gerade kein Überschuss verfügbar, können dynamische Stromtarife die Ladekosten zusätzlich senken. Einige Wallboxen, wie der go-e Charger, können das Auto automatisch dann laden, wenn der Strompreis besonders niedrig ist, und gleichzeitig Solarstrom bevorzugen, sobald er verfügbar ist.