Η πτώση ηλεκτρικών γραμμών μπορεί να σημαίνει εβδομάδες χωρίς ρεύμα. AP Photo / Matt Slocum

Ο τυφώνας Ίαν καταστροφικοί άνεμοι και οι πλημμύρες είναι πιθανό να προκαλέσουν μακροχρόνιες διακοπές ρεύματος σε μεγάλα τμήματα της Φλόριντα. Η καταιγίδα είναι η πιο πρόσφατη σε μια σειρά τυφώνων και ακραίων γεγονότων ζέστης και ψύχους που έχουν βάλει εκτός ρεύματος εκατομμύρια Αμερικανούς τα τελευταία χρόνια για μέρες κάθε φορά.

Σε πολλές περιοχές που είναι επιρρεπείς σε καταστροφές και διακοπές, οι άνθρωποι αρχίζουν να αναρωτιούνται εάν η επένδυση σε ηλιακά συστήματα στον τελευταίο όροφο και συστήματα αποθήκευσης μπαταριών μπορεί να κρατήσει τα φώτα αναμμένα και το κλιματιστικό να λειτουργεί όταν το ηλεκτρικό δίκτυο δεν μπορεί.

Όταν το δίκτυο σβήσει, τα περισσότερα ηλιακά συστήματα που δεν διαθέτουν μπαταρία θα κλείσουν επίσης. Αλλά με τις μπαταρίες, ένα σπίτι μπορεί να αποσυνδεθεί από το δίκτυο. Κάθε μέρα, ο ήλιος τροφοδοτεί το σπίτι και φορτίζει τις μπαταρίες, οι οποίες παρέχουν ρεύμα όλη τη νύχτα.

Τα ομάδα στο Berkeley Εργαστήριο διερεύνησε τι θα χρειαζόταν για τα σπίτια και τα εμπορικά κτίρια για να αντιμετωπίσουν μεγάλες διακοπές ρεύματος, τριών ή περισσότερων ημερών, με ηλιακή ενέργεια και μπαταρίες.

Πόσο μπορεί να κάνει η ηλιακή + αποθήκευση;

Για ένα νέα έκθεση, διαμορφώσαμε μια γενική διακοπή ρεύματος για κάθε κομητεία στις ΗΠΑ, δοκιμάζοντας εάν ένα ηλιακό σύστημα στον τελευταίο όροφο σε συνδυασμό με μια μπαταρία 10 ή 30 κιλοβατώρων θα μπορούσε να τροφοδοτήσει κρίσιμα φορτία, όπως ψύξη, φωτισμό, υπηρεσίες Διαδικτύου και αντλίες πηγαδιών. αν μπορούσε να πάει παραπέρα και επίσης θέρμανση και κλιματισμός με ρεύμα? ή αν μπορούσε ακόμη και να τροφοδοτήσει ένα ολόκληρο σπίτι.

Για να το δούμε αυτό, η πιο δημοφιλής μπαταρία στην αγορά, η Τείχος προστασίας Tesla, έχει λίγο περισσότερο από 13 kWh αποθηκευτικό χώρο.

Γενικά, διαπιστώσαμε ότι ακόμη και ένα μέτριο σύστημα ηλιακής ενέργειας συν μία μπαταρία μπορεί να τροφοδοτήσει κρίσιμα φορτία σε ένα σπίτι για μέρες κάθε φορά, σχεδόν οπουδήποτε στη χώρα.

Αλλά δείχνουν οι χάρτες μας ότι η παροχή εφεδρικής υποστήριξης για ψύξη και θερμότητα μπορεί να είναι μια πρόκληση, αν και όχι ανυπέρβλητη. Τα σπίτια στα νοτιοανατολικά και στα βορειοδυτικά του Ειρηνικού έχουν συχνά ηλεκτρικά θερμαντικά σώματα υψηλής αντίστασης, που υπερβαίνουν την ικανότητα ηλιακής ενέργειας και αποθήκευσης κατά τη διάρκεια των χειμερινών διακοπών. Τα σπίτια με αποτελεσματικές αντλίες θερμότητας είχαν καλύτερη απόδοση. Το καλοκαιρινό φορτίο κλιματισμού μπορεί να είναι βαρύ στα νοτιοδυτικά, καθιστώντας δυσκολότερη την κάλυψη όλων των αναγκών ψύξης με ηλιακή ενέργεια και αποθήκευσης σε ένα καλοκαιρινό μπλακ άουτ.

Τα μεγαλύτερα ηλιακά συστήματα και τα συστήματα μπαταριών μπορούν να βοηθήσουν, αλλά η ικανοποίηση της ζήτησης κατά τη διάρκεια διακοπών εξαρτάται από τον καιρό, την ενεργειακή απόδοση του σπιτιού και άλλους παράγοντες. Για παράδειγμα, οι απλές ρυθμίσεις του θερμοστάτη κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος μειώνουν τις ανάγκες θέρμανσης και ψύξης και επιτρέπουν στην ηλιακή ενέργεια με αποθήκευση να διατηρεί την εφεδρική ισχύ για μεγαλύτερες περιόδους.

 Όπου η ηλιακή ενέργεια και η αποθήκευση με μπαταρία 10 kWh μπορούν να παρέχουν εφεδρική ισχύ, σε διάφορα σενάρια. Εργαστήριο Berkeley, CC BY

Η ικανότητα τροφοδοσίας εμπορικών κτιρίων ποικίλλει ευρέως, ανάλογα με τον τύπο του κτιρίου. Τα σχολεία και τα μεγάλα καταστήματα λιανικής, με επαρκή χώρο στέγης για ηλιακή ενέργεια σε σχέση με τη ζήτηση ενέργειας του κτιρίου, τα πηγαίνουν πολύ καλύτερα από τα πολυώροφα, ενεργοβόρα κτίρια όπως τα νοσοκομεία.

Πώς θα είχε χειριστεί η ηλιακή ενέργεια 10 προηγούμενες καταστροφές

Εξετάσαμε επίσης 10 γεγονότα διακοπής λειτουργίας του πραγματικού κόσμου από το 2017 έως το 2020, συμπεριλαμβανομένων τυφώνων, πυρκαγιών και καταιγίδων και μοντελοποιήσαμε την απόδοση του κτιρίου για συγκεκριμένες τοποθεσίες και πραγματικά καιρικά μοτίβα κατά τη διάρκεια και μετά τις διακοπές.

Διαπιστώσαμε ότι σε επτά από τις διακοπές λειτουργίας, τα περισσότερα σπίτια θα μπορούσαν να διατηρήσουν κρίσιμα φορτία συν θέρμανση και ψύξη χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια με αποθήκευση 30 kWh ή λίγο περισσότερο από δύο Powerwalls.

Αλλά ο καιρός γύρω από τη διακοπή μπορεί να έχει μεγάλο αντίκτυπο, ειδικά για τους τυφώνες. Μετά Ο τυφώνας Φλωρεντία Έκλεισε το ρεύμα στη Βόρεια Καρολίνα το 2018, συννεφιασμένοι ουρανοί παρέμειναν για τρεις ημέρες, μειώνοντας ή ακόμα και σταματώντας την παραγωγή των ηλιακών συλλεκτών.

Ο τυφώνας HarveyΑπό την άλλη πλευρά, χτύπησε τις ακτές του Τέξας τον Αύγουστο του 2017, αλλά προχώρησε για να προκαλέσει εκτεταμένες ζημιές σε άλλα μέρη του Τέξας. Οι ουρανοί πάνω από το Κόρπους Κρίστι καθάρισαν παρόλο που χρειάστηκε μια εβδομάδα ή περισσότερο για να αποκατασταθεί η ηλεκτροδότηση. Η ηλιακή ενέργεια και η αποθήκευση θα ήταν μεγάλη βοήθεια σε αυτή την περίπτωση, παρέχοντας ουσιαστικά όλες τις ανάγκες σε ενέργεια για ένα τυπικό σπίτι μιας οικογένειας, μόλις ο ουρανός καθαρίσει.

 
Πώς θα τα κατάφερνε ένα τυπικό σπίτι με ηλιακή ενέργεια και αποθήκευση 30 kWh μετά τους τυφώνες Florence και Harvey. Η γαλάζια γραμμή δείχνει τις μικρές περιόδους «μη εξυπηρετούμενου φορτίου» ή τις ελλείψεις στην κάλυψη της ζήτησης ενέργειας, αμέσως μετά τις καταιγίδες. Η κατάσταση φόρτισης δείχνει ότι οι μπαταρίες μπορούσαν να τεντώσουν την ηλιακή ενέργεια όλη τη νύχτα. Εργαστήρια Μπέρκλεϋ, CC BY

Ομοίως, διαπιστώσαμε ότι η ηλιακή ενέργεια μπορεί να λειτουργήσει καλά σε λιγότερο νεφελώδη συμβάντα, όπως η απενεργοποίηση πρόληψης πυρκαγιών στην Καλιφόρνια ή μετά την ανεμοθύελλα derecho του 2020 στην Αϊόβα.

Η πηγή θερμότητας σε ένα σπίτι είναι επίσης βασικός παράγοντας. Σε μια διακοπή πέντε έως 10 ημερών μετά από μια καταιγίδα πάγου στην Οκλαχόμα το 2020, διαπιστώσαμε ότι η ηλιακή ενέργεια και μια μπαταρία 30 kWh θα μπορούσαν να παρέχουν σχεδόν όλη την κρίσιμη ισχύ και θερμότητα που χρειάζονται για σπίτια με θερμάστρες φυσικού αερίου ή αντλίες θερμότητας. Αλλά τα σπίτια με θέρμανση με ηλεκτρική αντίσταση θα είχαν υπολείπεται.

Στο Τέξας, πάνω από τα μισά σπίτια είναι θερμαίνεται με ρεύμα, κυρίως θερμαντήρες αντίστασης. Χρησιμοποιούνται αντλίες θερμότητας με βαθμολογία Energy Star – που παρέχουν θέρμανση και ψύξη μισό ρεύμα ανά μονάδα απόδοσης θερμότητας ως θερμαντήρες ηλεκτρικής αντίστασης και είναι επίσης πιο αποτελεσματικοί στην ψύξη από το μέσο νέο κλιματιστικό. Η μετατροπή παλαιότερων θερμαντικών αντιστάσεων σε νέες αντλίες θερμότητας μπορεί όχι μόνο να εξοικονομήσει χρήματα και να μειώσει τη ζήτηση αιχμής, αλλά και να αυξήσει την ανθεκτικότητα κατά τη διάρκεια διακοπών.

Νέες μορφές δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας

Η εγκατάσταση ηλιακής ενέργειας και αποθήκευσης για την παροχή εφεδρικής ενέργειας σε ένα σπίτι ή ένα κτίριο απαιτεί επιπλέον δουλειά και κοστίζει περισσότερο – μπορεί να λειτουργήσει μόνο ένα Powerwall από 12,000$ έως 16,500$ για πλήρη εγκατάσταση συστήματος, προ κινήτρων και φόρων. Είναι όσο ένα ηλιακό σύστημα λογικού μεγέθους. Ωστόσο, ένας αυξανόμενος αριθμός ιδιοκτητών σπιτιού εγκαθιστά και τα δύο.

Πάνω από 90% νέων ηλιακών εγκαταστάσεων στη Χαβάη το 2021 συνδυάστηκαν με μπαταρίες μετά από αλλαγή κανονισμού. Τώρα αυτοί οι κατανεμημένοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής είναι βοηθώντας στην τροφοδοσία του δικτύου καθώς αποσύρονται τα εργοστάσια άνθρακα.

Η Καλιφόρνια έχει εκατ. ευρώ κατά 1.5 ηλιακά συστήματα στέγης. Ένας αυξανόμενος αριθμός πελατών τοποθετεί εκ των υστέρων μπαταρίες στα συστήματά τους ή προσθέτει νέα ηλιακή και αποθήκευση, εν μέρει επειδή οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας έχουν καταφύγει σε «διακοπή ρεύματος δημόσιας ασφάλειας» για να μειώσουν τον κίνδυνο πυρκαγιών που προκαλούνται από τα ηλεκτροφόρα καλώδια κατά τη διάρκεια ξηρών και θυελλωδών ημερών.

Και νέες μορφές εφεδρικής ισχύος αναδύονται, ειδικά από τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Η Ford συνεργάζεται με την SunRun για να συνδυάσει το νέο της ηλεκτρικό φορτηγό F150 Lightning με ηλιακό και φορτιστή αμφίδρομης λειτουργίας που μπορεί να χρησιμοποιήστε την μπαταρία του φορτηγού για να τροφοδοτήσει ένα σπίτι. Η στάνταρ έκδοση του φορτηγού συνοδεύεται από μπαταρία 98 kWh, που ισοδυναμεί με περισσότερες από επτά σταθερές μπαταρίες Tesla Powerwall.

Κρίσιμη ισχύς για κρίσιμες υπηρεσίες

Ένας πυροσβεστικός σταθμός στο Πουέρτο Ρίκο προσφέρει μια γεύση του τι μπορούν να κάνουν η ηλιακή ενέργεια και η αποθήκευση. Μετά τον τυφώνα Μαρία κόψτε το ρεύμα για μήνες το 2017, πάνω από 40,000 ηλιακά συστήματα εγκαταστάθηκαν στο νησί, συχνά σε συνδυασμό με αποθήκευση μπαταριών. Ένα από αυτά βρίσκεται στον πυροσβεστικό σταθμό στην πόλη Guánica, ο οποίος δεν μπορούσε να λάβει κλήσεις έκτακτης ανάγκης σε προηγούμενες διακοπές λειτουργίας.

Όταν ο άνεμος και οι πλημμύρες του τυφώνα Φιόνα έριξαν ξανά εκτός ρεύματος το μεγαλύτερο μέρος του Πουέρτο Ρίκο τον Σεπτέμβριο του 2022, ο πυροσβεστικός σταθμός εξακολουθούσε να λειτουργεί.

«Το ηλιακό σύστημα είναι δουλεύοντας όμορφα!» Sgt. Ο Λουίς Σαέζ είπε στο Canary Media την ημέρα αφότου η Φιόνα έριξε νοκ άουτ. «Δεν χάσαμε δύναμη καθ’ όλη τη διάρκεια του τυφώνα».

Σχετικά με τους συγγραφείς

Ο Γουίλ Γκόρμαν, Πτυχιούχος Φοιτητής Ερευνητής στις αγορές και την πολιτική ηλεκτρικής ενέργειας, Εθνικό Εργαστήριο του Lawrence Berkeley; Μπένθαμ Πάουλος, Affiliate, Electricity Markets & Policy Group, Εθνικό Εργαστήριο του Lawrence Berkeley, να Galen Barbose, Ερευνητικός επιστήμονας, Εθνικό Εργαστήριο του Lawrence Berkeley

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.