Nedbrudte elledninger kan betyde uger uden strøm. AP Photo / Matt Slocum

Orkanen Ians katastrofale vinde og oversvømmelser vil sandsynligvis medføre langvarige strømafbrydelser til store dele af Florida. Stormen er den seneste i rækken af ​​orkaner og ekstreme varme- og kuldebegivenheder, der har slået strømmen ud til millioner af amerikanere i de seneste år i dagevis ad gangen.

I mange områder, der er udsat for katastrofe og udfald, begynder folk at spørge, om investering i solcelle- og batteriopbevaringssystemer på taget kan holde lyset tændt og klimaanlægget kørende, når elnettet ikke kan.

Når nettet går ned, vil de fleste solcelleanlæg, der mangler batteri, også lukke ned. Men med batterier kan et hjem koble fra nettet. Hver dag driver solen hjemmet og oplader batterierne, som giver strøm hele natten.

Vores hold på Berkeley Lab undersøgt, hvad det ville tage for hjem og kommercielle bygninger at køre ud af lange strømafbrydelser, på tre dage eller mere, med solenergi og batterier.

Hvor meget kan sol + lager gøre?

For en ny rapport, modellerede vi et generisk strømafbrydelse for hvert amt i USA, og testede, om et solcellesystem på taget kombineret med et 10- eller 30-kilowatt-timers batteri kunne drive kritiske belastninger, såsom køling, belysning, internetservice og brøndpumper; hvis det kunne gå længere og også magt varme og aircondition; eller hvis det endda kunne drive et helt hjem.

For at sætte det i perspektiv, er det mest populære batteri på markedet Tesla Powerwall, har godt 13 kWh lager.

Generelt fandt vi ud af, at selv et beskedent system med solenergi plus et batteri kan forsyne kritiske belastninger i et hjem i flere dage ad gangen, praktisk talt hvor som helst i landet.

Men viser vores kort at det kan være en udfordring at levere backup til køling og varme, men ikke uoverkommelig. Huse i det sydøstlige og nordvestlige Stillehav har ofte strømforbrugende elektriske modstandsvarmere, der overstiger kapaciteten til solenergi og opbevaring under vinterafbrydelser. Boliger med effektive varmepumper klarede sig bedre. Sommerklimabelastningen kan være tung i det sydvestlige, hvilket gør det sværere at opfylde alle kølebehov med solenergi og opbevaring i et mørkt om sommeren.

Større sol- og batterisystemer kan hjælpe, men at imødekomme efterspørgslen under udfald afhænger stadig af vejret, hvor energieffektiv boligen er og andre faktorer. For eksempel reducerer simple termostatjusteringer under strømafbrydelser opvarmnings- og afkølingsbehovet og gør det muligt for solenergi med lager at opretholde backup-strøm over længere perioder.

 Hvor solenergi og lager med et 10-kWh batteri kan levere backup strøm, i forskellige scenarier. Berkeley Lab, CC BY

Evnen til at drive erhvervsbygninger varierer meget afhængigt af bygningstypen. Skoler og store detailbutikker med tilstrækkelig tagplads til solenergi i forhold til efterspørgsel efter bygningsenergi klarer sig meget bedre end energiintensive bygninger med flere etager som hospitaler.

Hvordan solenergi ville have håndteret 10 tidligere katastrofer

Vi så også på 10 afbrydelseshændelser i den virkelige verden fra 2017 til 2020, inklusive orkaner, naturbrande og storme, og modellerede bygningsydelser for specifikke lokationer og rigtige vejrmønstre under og efter afbrydelserne.

Vi fandt ud af, at i syv af udfaldene ville de fleste hjem have været i stand til at opretholde kritiske belastninger plus opvarmning og køling ved hjælp af solenergi med 30 kWh lagerplads eller lidt over to Powerwalls.

Men vejret omkring udfaldet kan have stor indflydelse, især for orkaner. Efter Orkanen florence slog strømmen ud i North Carolina i 2018, overskyet himmel hang rundt i tre dage og dæmpede eller endda stoppede solpanelernes output.

Orkanen harvey, på den anden side, slog Texas-kysten i august 2017, men fortsatte med at forårsage omfattende skader andre steder i Texas. Himlen over Corpus Christi klarede, selvom det tog en uge eller mere at få strømmen genoprettet. Sol og opbevaring ville have været en stor hjælp i det tilfælde, hvilket ville have givet stort set alle strømbehov til et typisk enfamiliehus, når først himlen klarede.

 
Hvordan et typisk hjem ville have klaret sig med solenergi og 30 kWh lagring efter orkanerne Florence og Harvey. Den lyseblå linje viser de korte perioder med 'ubetjent belastning' eller mangel på strømbehov lige efter stormene. Ladetilstanden viser, at batterierne var i stand til at strække solenergi gennem natten. Berkeley Labs, CC BY

På samme måde fandt vi ud af, at solenergi kan klare sig godt i mindre overskyede begivenheder, såsom slukning af skovbrandsforebyggelse i Californien eller efter 2020 derecho-vindstormen i Iowa.

Varmekilden i et hjem er også en nøglefaktor. I en fem-til-10-dages afbrydelse efter en isstorm i Oklahoma i 2020, fandt vi ud af, at solenergi plus et 30-kWh batteri kunne have leveret næsten al den kritiske strøm og varme, der er nødvendig for hjem med naturgasvarmere eller varmepumper. Men boliger med elektrisk modstandsvarme ville være kommet til kort.

I Texas er over halvdelen af ​​boligerne opvarmes med el, primært modstandsvarmere. Energy Star-klassificerede varmepumper – som giver både varme og køling – bruger halvt så meget el per enhed af varmeydelse som elektriske modstandsvarmere og er også mere effektive til afkøling end det gennemsnitlige nye klimaanlæg. Konvertering af ældre modstandsvarmere til nye varmepumper kan ikke kun spare penge og reducere spidsbelastning, men også øge modstandskraften under udfald.

Nye former for backup

Opsætning af solenergi og lager til at levere backup-strøm i et hjem eller en bygning kræver ekstra arbejde, og det koster mere – kun én Powerwall kan køre fra 12,000 USD til 16,500 USD for en komplet systeminstallation, før incitamenter og afgifter. Det er lige så meget som et solsystem af rimelig størrelse. Ikke desto mindre installerer et stigende antal husejere begge dele.

Over 90% af nye solcelleanlæg på Hawaii i 2021 blev parret med batterier efter en regulativændring. Nu er disse distribuerede kraftværker hjælper med at drive nettet da kulværker går på pension.

Californien har millioner over 1.5 solcelleanlæg på taget. Et voksende antal kunder eftermonterer batterier på deres systemer eller tilføjer ny solenergi plus lagerplads, delvist fordi forsyningsselskaber har tyet til "offentlig sikkerhed strømafbrydelser" for at mindske risikoen for naturbrande udløst af elledninger under tørre, blæsende dage.

Og nye former for backup-kraft opstår, især fra elbiler. Ford samarbejder med SunRun om at kombinere sin nye F150 Lightning elektriske pickup truck med solenergi og en to-vejs oplader, der kan bruge lastbilens batteri at drive et hus. Standardversionen af ​​lastbilen leveres med et 98 kWh-batteri, hvilket svarer til mere end syv stationære Tesla Powerwall-batterier.

Kritisk magt til kritiske tjenester

En brandstation i Puerto Rico giver et glimt af, hvad solenergi og opbevaring kan gøre. Efter orkanen Maria afbryde strømmen i flere måneder i 2017 blev der installeret over 40,000 solcellesystemer på øen, ofte parret med batteriopbevaring. En af dem er på brandstationen i byen Guánica, som ikke havde været i stand til at modtage nødopkald i tidligere afbrydelser.

Da orkanen Fionas vind og oversvømmelser igen slog strømmen ud til det meste af Puerto Rico i september 2022, var brandstationen stadig i drift.

"Solsystemet er fungerer smukt!" Sgt. Luis Saez fortalte Canary Media dagen efter, at Fiona slog magten ud. "Vi mistede ikke strømmen under hele orkanen."

Om forfatterne

Will Gorman, Kandidatstuderende forsker i elmarkeder og politik, Lawrence Berkeley National Laboratory; Bentham Paulos, Tilknyttet, elmarked og politikgruppe, Lawrence Berkeley National Laboratoryog Galen Barbose, Forsker, Lawrence Berkeley National Laboratory

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.