A megszakadt elektromos vezetékek heteket jelenthetnek áram nélkül. AP fotó / Matt Slocum

Az Ian hurrikán katasztrofális szelek és az áradások valószínűleg hosszan tartó áramkimaradásokat okoznak Florida nagy részén. A vihar a legfrissebb a hurrikánok, valamint a szélsőséges hőség és hideg események sorában, amelyek az elmúlt években amerikaiak millióitól váltak napokig áramtalanná.

Számos katasztrófa- és leállásveszélyes területen kezdik feltenni a kérdést az emberek, hogy a tetőtéri napelem- és akkumulátortároló rendszerekbe való befektetés képes-e bekapcsolni a lámpákat és a légkondicionálót, amikor az elektromos hálózat nem.

Amikor a hálózat leáll, a legtöbb akkumulátoros napelemes rendszer is leáll. De akkumulátorral egy otthon lekapcsolódhat a hálózatról. Minden nap a nap energiával látja el az otthont, és tölti az akkumulátorokat, amelyek energiát biztosítanak az éjszaka folyamán.

termékeink csapat a Berkeley Labor azt vizsgálta, mi kell ahhoz, hogy az otthonok és a kereskedelmi épületek napenergiával és akkumulátorokkal megküzdjenek a hosszú, háromnapos vagy hosszabb áramkimaradásokkal.

Mennyire képes a napelem + tárolás?

Egy új jelentés, általános áramkimaradást modelleztünk az Egyesült Államok minden megyéjében, tesztelve, hogy egy tetőtéri napelemes rendszer 10 vagy 30 kilowattórás akkumulátorral kombinálva képes-e ellátni a kritikus terheléseket, például a hűtést, a világítást, az internetszolgáltatást és a kútszivattyúkat; ha tovább tudna menni, és az elektromos fűtést és a légkondicionálást is; vagy ha akár egy egész otthont is képes lenne árammal ellátni.

Hogy ezt szem előtt tartsuk, a piacon a legnépszerűbb akkumulátor, a Tesla Power fal, valamivel több mint 13 kWh tárhellyel rendelkezik.

Általánosságban azt tapasztaltuk, hogy még egy szerény, napelemes plusz egy akkumulátoros rendszer is képes napokig ellátni a kritikus terheléseket egy otthonban, gyakorlatilag az ország bármely pontján.

De térképeink mutatják hogy a hűtéshez és a fűtéshez szükséges tartalék biztosítása kihívás lehet, bár nem leküzdhetetlen. A délkeleti és a Csendes-óceán északnyugati részén található házakban gyakran vannak energiaigényes elektromos ellenállású fűtőtestek, amelyek meghaladják a napenergia és a téli leállások alatti tárolási kapacitást. A hatékony hőszivattyús otthonok jobban teljesítettek. A nyári klímaterhelés nagy lehet délnyugaton, ami megnehezíti az összes hűtési igény kielégítését napenergiával és tárolással nyári áramszünet esetén.

A nagyobb napelemes és akkumulátoros rendszerek segíthetnek, de a leállások alatti igények kielégítése továbbra is az időjárástól, az otthon energiahatékonyságától és egyéb tényezőktől függ. Például az áramkimaradások alatti egyszerű termosztát-beállítások csökkentik a fűtési és hűtési igényeket, és lehetővé teszik a tárolóval ellátott napelemek számára, hogy hosszabb ideig fenntartsák a tartalék energiát.

 Ahol a napelem és a 10 kWh-s akkumulátorral ellátott tároló tartalék áramellátást biztosíthat, különféle forgatókönyvek esetén. Berkeley Lab, CC BY

A kereskedelmi épületek áramellátásának képessége az épület típusától függően igen eltérő. Az iskolák és a nagyméretű kiskereskedelmi üzletek, ahol az épület energiaigényéhez képest elegendő tetőterület van a napelem számára, sokkal jobban teljesítenek, mint a többemeletes, energiaigényes épületek, például a kórházak.

Hogyan kezelte volna a napenergia 10 múltbeli katasztrófát

Megvizsgáltunk 10 valós kimaradási eseményt is 2017 és 2020 között, beleértve a hurrikánokat, erdőtüzeket és viharokat, valamint modelleztük az épületek teljesítményét adott helyszínekre és valós időjárási mintákat a kimaradások alatt és után.

Azt találtuk, hogy a kimaradások közül hétben a legtöbb otthon képes lett volna fenntartani a kritikus terhelést, valamint a fűtést és a hűtést napenergiával, 30 kWh tárhellyel, vagy valamivel több mint két Powerwall-al.

A leállás körüli időjárás azonban nagy hatással lehet, különösen a hurrikánokra. Után Firenze hurrikán Észak-Karolinában 2018-ban megszűnt az áramellátás, a felhős égbolt három napig lógott, elsötétítve vagy akár le is állította a napelemek teljesítményét.

Harvey hurrikán, másrészt 2017 augusztusában lecsapott a texasi tengerpartra, de továbblépett, hogy Texas más részein is kiterjedt károkat okozzon. Az égbolt a Corpus Christi felett kitisztult, még akkor is, ha egy hétbe vagy többbe telt az áramellátás helyreállítása. Ebben az esetben nagy segítség lett volna a napelem és a tárhely, amely gyakorlatilag minden áramszükségletet biztosított volna egy tipikus családi házban, miután kitisztult az ég.

 
Milyen lett volna egy tipikus otthon napenergiával és 30 kWh tárolóval a Florence és Harvey hurrikánok után. A világoskék vonal a „kiszolgálatlan terhelés” rövid időszakait, vagy az energiaigény kielégítésének hiányait mutatja közvetlenül a vihar után. A töltöttségi állapot azt mutatja, hogy az akkumulátorok képesek voltak a napenergiát egész éjszakára kinyújtani. Berkeley Labs, CC BY

Hasonlóképpen azt tapasztaltuk, hogy a napenergia jól működik kevésbé felhős eseményekben, például a kaliforniai erdőtüzek elleni védekezésben vagy a 2020-as derecho szélvihar után Iowában.

A lakás hőforrása szintén kulcsfontosságú tényező. Egy 10-as oklahomai jégvihart követő 2020-30 napos üzemszünet során azt találtuk, hogy napenergiával és egy XNUMX kWh-s akkumulátorral szinte az összes kritikus áramot és hőt el lehetett volna látni a földgázfűtéssel vagy hőszivattyúval felszerelt otthonokban. De az elektromos ellenállású fűtéssel rendelkező házak alulmaradtak volna.

Texasban az otthonok több mint fele ilyen elektromos árammal fűtjük, elsősorban ellenállásfűtők. Energy Star besorolású hőszivattyúk – amelyek fűtést és hűtést is biztosítanak – használhatók fele annyi áram egységnyi hőteljesítményre vonatkoztatva elektromos ellenállásfűtőként, és a hűtés szempontjából is hatékonyabbak, mint az átlagos új klímaberendezések. A régebbi ellenállásfűtők új hőszivattyúkra való átalakítása nemcsak pénzt takarít meg és csökkenti a csúcsigényt, hanem növeli a kimaradások alatti ellenálló képességet is.

A biztonsági mentés új formái

A napelemek és a tárolás beállítása, hogy tartalék áramot biztosítson otthonában vagy épületében, többletmunkát igényel, és többe kerül – csak egy Powerwall futhat 12,000 16,500 USD és XNUMX XNUMX USD között a teljes rendszer telepítéséhez, kedvezmények és adók nélkül. Ez annyi, mint egy megfelelő méretű napelemrendszer. Ennek ellenére egyre több háztulajdonos telepíti mindkettőt.

Több mint 90% 2021-ben a Hawaii-i új napelem-berendezések közül néhányat párosítottak akkumulátorokkal a szabályozás változása után. Most ezek az elosztott erőművek segíti a hálózat áramellátását mivel a szénerőművek nyugdíjazottak.

Kaliforniában van több mint 1.5 millió tetőtéri napelemes rendszerek. Egyre több ügyfél szerel utólag akkumulátorokat rendszerébe, vagy új napelemes plusz tárolót épít be, részben azért, mert a közművek „közbiztonsági áramlezáráshoz” folyamodtak, hogy csökkentsék az elektromos vezetékek által kiváltott erdőtüzek kockázatát száraz, szeles napokon.

A tartalék energia új formái pedig megjelennek, különösen az elektromos autókból. A Ford a SunRunnal együttműködve egyesíti új F150 Lightning elektromos kisteherautóját napenergiával és egy kétirányú töltővel, amely képes használja a targonca akkumulátorát egy ház áramellátására. A teherautó standard változata 98 ​​kWh-s akkumulátorral érkezik, ami több mint hét Tesla Powerwall álló akkumulátornak felel meg.

Kritikus teljesítmény a kritikus szolgáltatásokhoz

A Puerto Ricó-i tűzoltóállomás bepillantást enged abba, hogy mire képes a napenergia és a tárolás. A Maria hurrikán után hónapokra lekapcsolta az áramellátást 2017-ben több mint 40,000 XNUMX napelemes rendszert telepítettek a szigeten, gyakran akkumulátortárolóval párosítva. Az egyik a guánicai tűzoltóállomáson található, amely a korábbi kimaradások során nem tudott segélyhívásokat fogadni.

Amikor 2022 szeptemberében a Fiona hurrikán széle és áradása ismét megszakította az áramellátást Puerto Rico nagy részén, a tűzoltóság még működött.

„A naprendszer az szépen dolgozik!” őrmester Luis Saez azt mondta a Canary Media-nak egy nappal azután, hogy Fiona kiütötte a hatalmat. "Nem veszítettük el az áramot a hurrikán alatt."

A szerzőkről

Will Gorman, villamosenergia-piaci és -politikai diplomás hallgató, Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium; Bentham Paulos, Leányvállalatok, villamosenergia-piacok és szakpolitikák csoportja, Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumés Galen Barbose, Kutató tudós, Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.