ISO 15118-2 und ISO 15118-20 verstehen: die Zukunft von Vehicle-to-Grid (V2G)
1. Überblick
ISO 15118 ist der internationale Standard für die digitale Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen (EVs) und Ladeinfrastruktur (EVSE – Electric Vehicle Supply Equipment). Er ermöglicht sicheres, automatisiertes und interoperables Laden – einschließlich bidirektionalem Energietransfer für Vehicle-to-Grid (V2G).
Zwei zentrale Teile des Standards sind:
- ISO 15118-2 – Die derzeit breit ausgerollte Kommunikationsschicht für AC- und DC-Laden.
- ISO 15118-20 – Das Framework der nächsten Generation mit erweiterter Funktionalität, Skalierbarkeit und bidirektionalem Energieaustausch.
Gemeinsam bilden sie die Grundlage für intelligente Energieökosysteme, in denen EVs als verteilte Energieressourcen agieren.
2. ISO 15118-2: Was heute definiert ist
ISO 15118-2 spezifiziert:
- Digitales Kommunikationsprotokoll zwischen EV und EVSE.
- Plug-and-Charge-Authentifizierung mittels digitaler Zertifikate.
- Sitzungsaufbau, Ladeverhandlung und Austausch von Messdaten.
- AC- und DC-Ladeabläufe.
- Grundlegende Unterstützung für bidirektionalen Energietransfer.
Wesentliche technische Merkmale:
- Kommunikationsschicht: TCP/IP über Power Line Communication (PLC) (HomePlug Green PHY).
- Sicherheitsmodell: Public Key Infrastructure (PKI) mit digitalen Zertifikaten.
- Nachrichtenformat: XML-basierte Nachrichten in definierten Zuständen.
- Kernanwendungsfall: automatisierte Bezahlung und sicheres Laden ohne Nutzerinteraktion.
Einschränkungen von ISO 15118-2:
- Begrenzte Optimierung für netzdienliche Großanwendungen.
- Weniger flexible Steuerung dynamischer Leistungsflüsse.
- Nicht vollständig auf moderne Energiemarkmechanismen ausgerichtet.
- Begrenzte Unterstützung fortgeschrittener Energiemanagementstrategien.
3. ISO 15118-20: Was sich ändert
ISO 15118-20 ist eine grundlegende Weiterentwicklung, kein kleines Update. Er führt eine modularere und skalierbare Architektur für Smart Charging und V2G ein.
"ISO 15118-20 ist eine grundlegende Weiterentwicklung ... mit einer modulareren und skalierbaren Architektur für Smart Charging und V2G."
Wesentliche Verbesserungen:
- Native Unterstützung für bidirektionales Laden (V2G, V2H, V2B).
- Verbessertes Sitzungsmanagement und State-Handling.
- Feingranularere Energie- und Leistungsverhandlung.
- Bessere Integration mit Netzbetreibern und Energiemärkten.
- Unterstützung mehrerer Kommunikations-Transportlayer über PLC hinaus.
Neue Kommunikationsoptionen umfassen:
- PLC (wie in ISO 15118-2).
- Ethernet.
- Wi-Fi.
- Mobilfunk (LTE/5G in zukünftigen Erweiterungen).
Damit ist ISO 15118-20 besser an reale Ladeökosysteme anpassbar.
4. Wie V2G unter ISO 15118-20 funktioniert
Eine typische V2G-Interaktion folgt diesen Schritten:
- EV verbindet sich mit einem bidirektionalen Ladegerät.
- Gegenseitige Authentifizierung über digitale Zertifikate.
- EVSE fordert Batteriestatus und Kapazität an.
- Netz- oder Energieanbieter sendet eine Leistungsflussanforderung.
- EV verhandelt zulässige Entladerate und Dauer.
- Energie fließt vom EV ins Netz oder Gebäude.
- Messdaten werden erfasst und gemeldet.
- Abrechnung erfolgt über Backend-Systeme.
Das ermöglicht:
- Peak Shaving für Versorger.
- Frequenzregelung.
- Notstromversorgung für Haushalte (V2H).
- Energiearbitrage (günstig laden, teuer verkaufen).
5. Interoperabilität: ISO 15118-2 vs. ISO 15118-20
| Funktion | ISO 15118-2 | ISO 15118-20 |
|---|---|---|
| Primäre Nutzung | Laden | Laden + V2G |
| Transport | Nur PLC | PLC, Ethernet, Wi-Fi, Mobilfunk |
| Bidirektional | Begrenzt | Nativ und optimiert |
| Netzdienste | Grundlegend | Fortgeschritten |
| Skalierbarkeit | Mittel | Hoch |
| Sicherheit | PKI-basiert | Erweitertes PKI-Modell |
ISO 15118-20 ist in vielen Deployments rückwärtskompatibel ausgelegt, jedoch unterstützen nicht alle Legacy-Ladegeräte den Standard ohne Firmware- oder Hardware-Upgrades.
6. Auswirkungen auf die Branche
ISO 15118-20 ermöglicht:
- Intelligentere Ladenetzwerke.
- Großskalige Netzintegration von EV-Batterien.
- Weniger Bedarf an stationären Speichern.
- Resilientere Stromnetze.
- Niedrigere Energiekosten für Verbraucher.
- Neue Erlösquellen für EV-Besitzer.
Automobilhersteller, Versorger und Ladegerätehersteller richten ihre Roadmaps bereits auf ISO 15118-20 aus.
7. Verbleibende Herausforderungen
Trotz der Vorteile bestehen mehrere Hürden:
- Kosten für den Rollout bidirektionaler Ladegeräte.
- Regulatorische Freigabe für V2G in einigen Regionen.
- Bedenken hinsichtlich Batteriealterung.
- Marktstandardisierung für Energiehandel.
- Cybersicherheitsrisiken im großen Maßstab.
Diese Themen sind technischer, wirtschaftlicher und regulatorischer Natur – nicht ausschließlich protokollbedingt.
8. Fazit
ISO 15118-2 hat die Grundlage für sicheres, automatisiertes EV-Laden geschaffen. ISO 15118-20 entwickelt diese Basis zu einem vollständigen V2G-Ökosystem weiter.
Zusammen markieren sie den Übergang von passiven Elektrofahrzeugen zu aktiven Teilnehmern im Stromnetz.