Katkoiset sähkölinjat voivat tarkoittaa viikkoja ilman sähköä. AP Photo / Matt Slocum

Hurrikaani Ianin katastrofaaliset tuulet ja tulvat aiheuttavat todennäköisesti pitkiä sähkökatkoja suuriin osiin Floridaa. Myrsky on viimeisin hurrikaanien ja äärimmäisten lämpö- ja kylmyystapahtumien joukossa, jotka ovat viime vuosina katkaisneet sähkön miljoonilta amerikkalailta päiviksi kerrallaan.

Monilla katastrofeille ja katkoksille alttiilla alueilla ihmiset alkavat kysyä, voiko katolla sijaitseviin aurinko- ja akkuvarastointijärjestelmiin investoimalla pitää valot päällä ja ilmastointilaitteen käynnissä, kun sähköverkko ei pysty.

Kun verkko katkeaa, useimmat aurinkojärjestelmät, joissa ei ole akkua, sammuvat myös. Mutta akkujen avulla koti voi irrottaa verkosta. Joka päivä aurinko antaa virtaa kodille ja lataa akkuja, jotka tarjoavat virtaa yön yli.

Meidän joukkue Berkeley Laboratorio selvitti, mitä kotitalouksille ja liikerakennuksille tarvittaisiin kestääkseen pitkiä, vähintään kolmen päivän sähkökatkoja aurinkoenergian ja akkujen avulla.

Kuinka paljon aurinko + varastointi voi tehdä?

Jotta uusi raportti, mallinsimme yleisen sähkökatkon jokaiselle USA:n piirikunnalle ja testasimme, voisiko katolla sijaitseva aurinkosähköjärjestelmä yhdistettynä 10 tai 30 kilowattitunnin akun tehoon kriittisten kuormien, kuten jäähdytyksen, valaistuksen, Internet-palvelun ja kaivopumppujen, tehoa. jos se voisi mennä pidemmälle ja myös sähkölämmitys ja ilmastointi; tai jos se voisi jopa sähköä koko kotiin.

Tämän näkökulmasta katsottuna markkinoiden suosituin akku Teslan powerwall, siinä on hieman yli 13 kWh tallennustilaa.

Yleisesti ottaen havaitsimme, että vaatimatonkin aurinkoenergian ja yhden akun järjestelmä voi tuottaa kriittistä kuormitusta kodissa päiviä kerrallaan, käytännössä missä tahansa maassa.

Mutta karttamme näyttävät että jäähdytyksen ja lämmön tarjoaminen voi olla haaste, joskaan ei ylitsepääsemätön. Koteissa Kaakkois- ja Tyynenmeren luoteisosissa on usein sähkövastuslämmittimiä, jotka ylittävät aurinko- ja varastointikyvyn talvikatkoksen aikana. Tehokkailla lämpöpumpuilla varustetut kodit menestyivät paremmin. Kesäilmastointikuormitus voi olla raskas lounaassa, mikä vaikeuttaa kaikkien jäähdytystarpeiden täyttämistä aurinkoenergialla ja varastoinnissa kesän sähkökatkon aikana.

Suuremmat aurinko- ja akkujärjestelmät voivat auttaa, mutta kysynnän tyydyttäminen seisokkien aikana riippuu edelleen säästä, kodin energiatehokkuudesta ja muista tekijöistä. Esimerkiksi yksinkertaiset termostaatin säädöt sähkökatkojen aikana vähentävät lämmitys- ja jäähdytystarvetta ja mahdollistavat varastoinnin sisältävän aurinkoenergian ylläpitää varatehoa pidempiä aikoja.

 Missä aurinkoenergia ja varastointi 10 kWh:n akulla voivat tarjota varavirtaa eri skenaarioissa. Berkeley Lab, CC BY

Liikerakennusten teho vaihtelee suuresti rakennustyypistä riippuen. Koulut ja isot vähittäiskaupat, joissa on riittävästi kattotilaa aurinkoenergialle suhteessa rakennuksen tehontarpeeseen, pärjäävät paljon paremmin kuin monikerroksiset, energiaintensiiviset rakennukset, kuten sairaalat.

Kuinka aurinko olisi selvinnyt 10 menneestä katastrofista

Tarkastelimme myös 10 todellista käyttökatkostapahtumaa vuosina 2017–2020, mukaan lukien hurrikaanit, metsäpalot ja myrskyt, ja mallinsimme rakennusten suorituskykyä tietyissä paikoissa ja todellisia sääolosuhteita seisokkien aikana ja niiden jälkeen.

Havaitsimme, että seitsemässä seisokissa useimmat kodit olisivat pystyneet ylläpitämään kriittistä kuormitusta sekä lämmitystä ja jäähdytystä aurinkoenergialla, jossa on 30 kWh tallennustilaa tai hieman yli kaksi Powerwallia.

Mutta katkon ympärillä olevalla säällä voi olla suuri vaikutus, etenkin hurrikaaneihin. Jälkeen Hurricane Florence Pohjois-Carolinassa katkesi sähköt vuonna 2018, ja pilvinen taivas viipyi kolme päivää, mikä himmenti tai jopa pysäytti aurinkopaneelien tuotannon.

Hurricane Harvey, toisaalta, iski Texasin rannikolle elokuussa 2017, mutta aiheutti laajoja vahinkoja muualla Texasissa. Taivas Corpus Christin yllä selkiytyi, vaikka sähkön palauttaminen kesti viikon tai enemmän. Aurinkoenergia ja varastointi olisivat tuossa tapauksessa olleet suureksi avuksi, sillä ne olisivat tarjonneet käytännöllisesti katsoen kaiken sähköntarpeen tyypilliselle omakotitalolle, kun taivas on selkiytynyt.

 
Kuinka tyypillinen koti olisi pärjännyt aurinkoenergialla ja 30 kWh:n varastolla Firenzen ja Harveyn hurrikaanien jälkeen. Vaaleansininen viiva näyttää lyhyet "käyttämättömän kuorman" jaksot tai puutteet tehontarpeen tyydyttämisessä heti myrskyjen jälkeen. Lataustila osoittaa, että akut pystyivät venyttämään aurinkoenergiaa yön yli. Berkeley Labs, CC BY

Samoin havaitsimme, että aurinko voi toimia hyvin vähemmän pilvisissä tapahtumissa, kuten maastopalojen ehkäisyssä Kaliforniassa tai vuoden 2020 derecho-tuulimyrskyn jälkeen Iowassa.

Myös kodin lämmönlähde on tärkeä tekijä. Vuonna 10 Oklahomassa tapahtuneen jäämyrskyn jälkeisessä 2020–30 päivää kestäneessä seisokissa havaitsimme, että aurinkoenergia ja XNUMX kWh:n akku olisivat voineet toimittaa lähes kaiken kriittisen sähkön ja lämmön, jota tarvitaan koteihin, joissa on maakaasulämmittimet tai lämpöpumput. Mutta kodit, joissa on sähkövastuslämmitys, olisivat jääneet vajaaksi.

Texasissa yli puolet kodeista on lämmitetään sähköllä, ensisijaisesti vastuslämmittimet. Käytössä ovat Energy Star -lämpöpumput, jotka tarjoavat sekä lämmitystä että jäähdytystä puolet vähemmän sähköä lämpöyksikköä kohden sähkövastuslämmittiminä ja ovat myös tehokkaampia jäähdytyksessä kuin tavalliset uudet ilmastointilaitteet. Vanhojen vastuslämmittimien muuntaminen uusiksi lämpöpumpuiksi säästää rahaa ja vähentää kysyntähuippua, mutta myös parantaa kestävyyttä katkosten aikana.

Uusia varmuuskopiointimuotoja

Aurinkoenergian ja varastoinnin asentaminen varavirran saamiseksi kotiin tai rakennukseen vaatii ylimääräistä työtä ja se maksaa enemmän – vain yksi Powerwall voi toimia 12,000 16,500 dollarista XNUMX XNUMX dollariin koko järjestelmän asennusta varten ennen kannustimia ja veroja. Se on yhtä paljon kuin reilun kokoinen aurinkokunta. Siitä huolimatta kasvava määrä asunnonomistajia asentaa molemmat.

Yli 90% Havaijilla vuonna 2021 olleista uusista aurinkosähköasennuksista yhdistettiin akkujen kanssa asetusmuutoksen jälkeen. Nyt nämä hajautetut voimalaitokset ovat auttaa sähköä verkkoon kun hiilivoimalat ovat eläkkeellä.

Kaliforniassa on miljoonaa 1.5 kattojen aurinkosähköjärjestelmät. Yhä useammat asiakkaat asentavat akkuja järjestelmiinsä tai lisäävät uusia aurinkoenergiaa ja varastointia osittain siksi, että sähkölaitokset ovat turvautuneet "yleisen turvallisuuden sähkökatkaisuihin" vähentääkseen sähkölinjojen aiheuttamien maastopalojen riskiä kuivina, tuulisina päivinä.

Ja uusia varavoiman muotoja on syntymässä, erityisesti sähköautoista. Ford tekee yhteistyötä SunRunin kanssa yhdistääkseen uuden sähköisen F150 Lightning -avolava-autonsa aurinkoenergiaan ja kaksisuuntaiseen laturiin, joka voi käytä trukin akkua talon sähköä varten. Kuorma-auton vakioversiossa on 98 kWh:n akku, joka vastaa yli seitsemää kiinteää Tesla Powerwall -akkua.

Kriittinen teho kriittisille palveluille

Puerto Ricon paloasema tarjoaa välähdyksen aurinkoenergian ja varastoinnin mahdollisuuksista. Hurrikaani Marian jälkeen katkaisi sähköt kuukausiksi vuonna 2017 saarelle asennettiin yli 40,000 XNUMX aurinkosähköjärjestelmää, jotka usein yhdistettiin akkuvaraston kanssa. Yksi niistä on Guánican kaupungin paloasemalla, joka ei ollut voinut vastaanottaa hätäpuheluita aikaisemmissa katkoissa.

Kun hurrikaani Fionan tuuli ja tulvat taas katkaisivat sähköt suurimmassa osassa Puerto Ricoa syyskuussa 2022, paloasema oli edelleen toiminnassa.

"Aurinkokunta on toimii kauniisti!” Sgt. Luis Saez kertoi Canary Medialle päivää sen jälkeen, kun Fiona katkaisi sähkön. "Emme menettäneet voimaa koko hurrikaanin aikana."

Tietoja kirjoittajista

Will Gorman, sähkömarkkinoiden ja -politiikan jatko-opiskelijatutkija, Lawrence Berkeleyn kansallinen laboratorio; Bentham Paulos, Tytäryhtiö, sähkömarkkinat ja toimintaryhmä, Lawrence Berkeleyn kansallinen laboratorioja Galen Barbose, Tutkija, Lawrence Berkeleyn kansallinen laboratorio

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.