Nedlagte strømledninger kan bety uker uten strøm. AP Photo / Matt Slocum

Orkanen Ian katastrofale vinder og flom vil sannsynligvis føre til langvarige strømbrudd til store deler av Florida. Stormen er den siste i rekken av orkaner og ekstrem varme og kulde som har slått ut strøm til millioner av amerikanere de siste årene i flere dager av gangen.

I mange områder som er utsatt for katastrofe og strømbrudd, begynner folk å spørre om investering i solcelle- og batterilagringssystemer på taket kan holde lysene på og klimaanlegget i gang når strømnettet ikke kan det.

Når nettet går ned, vil de fleste solcelleanlegg som mangler batteri også slå seg av. Men med batterier kan et hjem kobles fra nettet. Hver dag driver solen hjemmet og lader opp batteriene, som gir strøm gjennom natten.

Vår team på Berkeley Lab utforsket hva som skal til for at boliger og næringsbygg skal klare lange strømbrudd, på tre dager eller mer, med solenergi og batterier.

Hvor mye kan sol + lagring gjøre?

For en ny rapport, modellerte vi et generisk strømbrudd for hvert fylke i USA, og testet om et solcellesystem på taket kombinert med et 10- eller 30-kilowatt-timers batteri kunne drive kritiske belastninger, som kjøling, belysning, internetttjeneste og brønnpumper; hvis det kunne gå lenger og også strømvarme og klimaanlegg; eller om det til og med kan drive et helt hjem.

For å sette det i perspektiv, det mest populære batteriet på markedet, det Tesla Power vegg, har i overkant av 13 kWh lagring.

Generelt fant vi ut at selv et beskjedent system med solenergi pluss ett batteri kan drive kritiske belastninger i et hjem i flere dager om gangen, praktisk talt hvor som helst i landet.

Men kartene våre viser at det kan være en utfordring å gi backup for kjøling og varme, men ikke uoverkommelig. Hjem i Sørøst- og Stillehavet nordvest har ofte strømkrevende elektriske motstandsvarmer, som overgår muligheten for solenergi og lagring under vinteravbrudd. Boliger med effektive varmepumper presterte bedre. Sommerklimabelastningen kan være stor i sørvest, noe som gjør det vanskeligere å dekke alle kjølebehov med solenergi og lagring i en mørk sommertid.

Større solcelle- og batterisystemer kan hjelpe, men å møte etterspørselen under strømbrudd avhenger fortsatt av været, hvor energieffektiv boligen er og andre faktorer. For eksempel reduserer enkle termostatjusteringer under strømbrudd varme- og kjølebehov og lar solenergi med lagring opprettholde reservestrøm over lengre perioder.

 Der solenergi og lagring med 10 kWh batteri kan levere reservestrøm, i ulike scenarier. Berkeley Lab, CC BY

Evnen til å drive næringsbygg varierer mye, avhengig av bygningstype. Skoler og store butikker, med tilstrekkelig takplass for solenergi i forhold til bygningskraftbehovet, klarer seg mye bedre enn energiintensive bygninger med flere etasjer som sykehus.

Hvordan solenergi ville ha håndtert 10 tidligere katastrofer

Vi så også på 10 reelle strømbrudd fra 2017 til 2020, inkludert orkaner, skogbranner og stormer, og modellerte bygningsytelsen for spesifikke steder og virkelige værmønstre under og etter strømbruddene.

Vi fant ut at i syv av strømbruddene ville de fleste hjem ha vært i stand til å opprettholde kritiske belastninger pluss oppvarming og kjøling ved bruk av solenergi med 30 kWh lagring, eller litt over to Powerwalls.

Men været rundt strømbruddet kan ha stor innvirkning, spesielt for orkaner. Etter Orkanen florence slo ut strømmen i North Carolina i 2018, overskyet himmel hang rundt i tre dager, og dempet eller stoppet solcellepanelets produksjon.

Orkanen harvey, på den annen side, slengte Texas-kysten i august 2017, men fortsatte med å forårsake omfattende skade andre steder i Texas. Himmelen over Corpus Christi klarnet selv om det tok en uke eller mer å få strømmen tilbake. Solenergi og lagring ville ha vært en stor hjelp i så fall, og dekket praktisk talt alt strømbehov for en typisk enebolig, når himmelen klarnet.

 
Hvordan et typisk hjem ville ha klart seg med solenergi og 30 kWh lagring etter orkanene Florence og Harvey. Den lyseblå linjen viser de korte periodene med "ubetjent belastning", eller mangel på strømbehov, rett etter stormene. Ladetilstanden viser at batteriene var i stand til å strekke solenergi gjennom natten. Berkeley Labs, CC BY

På samme måte fant vi at solenergi kan gjøre det bra i mindre overskyete hendelser, som forebygging av skogbrann i California, eller etter 2020 derecho-vindstormen i Iowa.

Varmekilden i en bolig er også en nøkkelfaktor. I et strømbrudd på fem til ti dager etter en isstorm i Oklahoma i 10, fant vi ut at solenergi pluss et 2020 kWh-batteri kunne ha levert nesten all den kritiske kraften og varmen som trengs for hjem med naturgassvarmer eller varmepumper. Men boliger med elektrisk motstandsvarme ville ha kommet til kort.

I Texas er over halvparten av hjemmene det varmes opp med strøm, primært motstandsvarmere. Energy Star-klassifiserte varmepumper – som gir både oppvarming og kjøling – bruker halvparten så mye strøm per enhet varmeeffekt som elektriske motstandsvarmer og er også mer effektive til kjøling enn gjennomsnittlig nye klimaanlegg. Konvertering av eldre motstandsvarmer til nye varmepumper kan ikke bare spare penger og redusere toppetterspørselen, men også øke motstandskraften under strømbrudd.

Nye former for backup

Å sette opp solenergi og lagring for å gi reservestrøm i et hjem eller en bygning krever ekstra arbeid og det koster mer – bare én Powerwall kan kjøre fra USD 12,000 16,500 til USD XNUMX XNUMX for en komplett systeminstallasjon, før insentiver og avgifter. Det er like mye som et solsystem av rimelig størrelse. Likevel installerer et økende antall huseiere begge deler.

Over 90% av nye solcelleinstallasjoner på Hawaii i 2021 ble sammenkoblet med batterier etter en regelendring. Nå er disse distribuerte kraftverkene hjelpe strømnettet som kullverk er pensjonert.

California har millioner kroner over 1.5 solcelleanlegg på taket. Et økende antall kunder ettermonterer batterier på systemene sine, eller legger til ny solenergi pluss lagring, delvis fordi verktøy har tydd til "offentlig sikkerhet strømavstengninger" for å redusere risikoen for skogbranner utløst av kraftledninger under tørre, vindfulle dager.

Og nye former for reservekraft dukker opp, spesielt fra elbiler. Ford samarbeider med SunRun for å kombinere sin nye elektriske pickup F150 Lightning med solenergi og en toveislader som kan bruke lastebilens batteri å drive et hus. Standardversjonen av lastebilen kommer med et 98 kWh batteri, tilsvarende mer enn syv Tesla Powerwall stasjonære batterier.

Kritisk kraft for kritiske tjenester

En brannstasjon i Puerto Rico gir et glimt av hva solenergi og lagring kan gjøre. Etter orkanen Maria kuttet strømmen i flere måneder i 2017 ble over 40,000 XNUMX solcellesystemer installert på øya, ofte sammen med batterilagring. En av dem er ved brannstasjonen i byen Guánica, som ikke hadde vært i stand til å motta nødanrop i tidligere strømbrudd.

Da orkanen Fionas vind og flom igjen slo ut strømmen til det meste av Puerto Rico i september 2022, var brannstasjonen fortsatt i drift.

«Solsystemet er fungerer vakkert!" Sgt. Luis Saez sa til Canary Media dagen etter at Fiona slo ut strømmen. "Vi mistet ikke strømmen gjennom hele orkanen."

Om forfatterne

Vil Gorman, Graduate Student Researcher in Electricity Markets and Policy, Lawrence Berkeley National Laboratory; Bentham Paulos, Tilknyttet, elektrisitetsmarked og policy-gruppe, Lawrence Berkeley National Laboratoryog Galen Barbose, Forsker, Lawrence Berkeley National Laboratory

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.