Ураган Йен: Когда отключится электросеть, смогут ли солнечные батареи и батареи питать ваш дом?

Катастрофические ветры и наводнения, вызванные ураганом «Ян», вероятно, приведут к длительным отключениям электроэнергии в значительной части Флориды. Этот шторм является последним в череде ураганов и экстремальных явлений жары и холода, из-за которых в последние годы на несколько дней отключались электроэнергия у миллионов американцев.

Во многих районах, подверженных стихийным бедствиям и отключениям электроэнергии, люди начинают задаваться вопросом, могут ли инвестиции в солнечные и аккумуляторные системы на крыше обеспечить включенное освещение и работу кондиционера, когда энергосистема не может этого сделать.

Когда сеть выходит из строя, большинство солнечных систем, в которых отсутствует батарея, также отключаются. Но с батареями дом может отключиться от сети. Каждый день солнце питает дом и заряжает батареи, которые обеспечивают электроэнергию всю ночь.

Наша команда из лаборатории Беркли исследовала, что нужно домам и коммерческим зданиям, чтобы выдержать длительные отключения электроэнергии (три дня и более) с помощью солнечных батарей и батарей.

Для нового отчета мы смоделировали общее отключение электроэнергии для каждого округа США, проверяя, сможет ли солнечная система на крыше в сочетании с батареей на 10 или 30 киловатт-часов обеспечивать питание критически важных нагрузок, таких как охлаждение, освещение, интернет-услуги и колодцы. насосы; если бы он мог пойти дальше, а также обеспечить отопление и кондиционирование воздуха; или если бы он мог обеспечить энергией весь дом.

Для сравнения: самая популярная батарея на рынке, Tesla Powerwall, имеет емкость чуть более 13 кВтч.

В общем, мы обнаружили, что даже скромная система солнечных батарей плюс одна батарея могут обеспечивать питание критически важных нагрузок в доме в течение нескольких дней практически в любой точке страны.

Но наши карты показывают, что обеспечение резервного копирования для охлаждения и обогрева может быть проблемой, хотя и не непреодолимой. В домах на юго-востоке и северо-западе Тихоокеанского региона часто используются электрические нагреватели сопротивления, потребляющие больше энергии, что превышает возможности солнечных батарей и аккумуляторов во время зимних отключений. Дома с эффективными тепловыми насосами работали лучше. Летняя нагрузка на кондиционирование воздуха на юго-западе может быть большой, что затрудняет удовлетворение всех потребностей в охлаждении с помощью солнечной энергии и хранения энергии в случае летнего отключения электроэнергии.

Могут помочь более крупные солнечные и аккумуляторные системы, но удовлетворение спроса во время отключений по-прежнему зависит от погоды, насколько энергоэффективен дом и других факторов. Например, простая регулировка термостата во время перебоев в подаче электроэнергии снижает потребности в отоплении и охлаждении и позволяет солнечной энергии с накопителем поддерживать резервное питание в течение более длительных периодов времени.

Способность обеспечивать электроэнергией коммерческие здания широко варьируется в зависимости от типа здания. Школы и крупные розничные магазины с достаточным пространством на крыше для установки солнечной энергии относительно потребности зданий в электроэнергии живут намного лучше, чем многоэтажные энергоемкие здания, такие как больницы.

Мы также рассмотрели 10 реальных случаев отключения электроэнергии в период с 2017 по 2020 год, включая ураганы, лесные пожары и штормы, и смоделировали работу зданий для конкретных мест и реальных погодных условий во время и после отключений электроэнергии.

Мы обнаружили, что в семи случаях отключения электроэнергии большинство домов смогли бы поддерживать критические нагрузки, а также отопление и охлаждение с помощью солнечной энергии с аккумулятором емкостью 30 кВтч или чуть более двух Powerwall.

Но погода вокруг отключения может иметь большое влияние, особенно в случае ураганов. После того, как ураган «Флоренс» отключил электроэнергию в Северной Каролине в 2018 году, облачное небо висело в течение трех дней, затемняя или даже прекращая работу солнечных батарей.

С другой стороны, ураган «Харви» обрушился на побережье Техаса в августе 2017 года, но продолжал наносить обширный ущерб в других частях Техаса. Небо над Корпус-Кристи прояснилось, хотя на восстановление энергоснабжения потребовалась неделя или больше. В этом случае солнечная энергия и накопители могли бы стать большим подспорьем, обеспечив практически все потребности в электроэнергии для типичного дома на одну семью, как только небо прояснится.

Точно так же мы обнаружили, что солнечная энергия может хорошо работать в менее облачные периоды, такие как отключение для предотвращения лесных пожаров в Калифорнии или после урагана Дерехо в 2020 году в Айове.

Источник тепла в доме также является ключевым фактором. Во время отключения электроэнергии продолжительностью от пяти до десяти дней после ледяной бури в Оклахоме в 2020 году мы обнаружили, что солнечная энергия плюс батарея емкостью 30 кВтч могли бы обеспечить почти всю критически важную электроэнергию и тепло, необходимые для домов с газовыми обогревателями или тепловыми насосами. Но дома с электрическим сопротивлением не оправдали бы себя.