קווי חשמל שהופלו יכולים להיות שבועות ללא חשמל. AP צילום / מאט סלוקום

הוריקן איאן רוחות קטסטרופליות והצפות צפויות להביא הפסקות חשמל ארוכות טווח לחלקים גדולים של פלורידה. הסופה היא האחרונה בשורה של סופות הוריקן ואירועי חום וקור קיצוניים שהפילו את הכוח למיליוני אמריקאים בשנים האחרונות במשך ימים בכל פעם.

באזורים רבים המועדים לפורענות ולהפסקות, אנשים מתחילים לשאול האם השקעה במערכות אחסון סולאריות וסוללות על הגג יכולה להשאיר את האורות דולקים ואת המזגן פועל כאשר רשת החשמל לא יכולה.

כאשר הרשת יורדת, רוב המערכות הסולאריות שחסרות סוללה ייכבו גם הן. אבל עם סוללות, בית יכול להתנתק מהרשת. בכל יום, השמש מפעילה את הבית ומטעינה את הסוללות, המספקות כוח לאורך כל הלילה.

את העתיד צוות ב ברקלי מעבדה בדק מה יידרש לבתים ובניינים מסחריים כדי לסלק הפסקות חשמל ארוכות, של שלושה ימים או יותר, עם סוללות וסוללות.

כמה סולארי + אחסון יכולים לעשות?

עבור דוח חדש, דגמנו הפסקת חשמל גנרית לכל מחוז בארה"ב, ובדקנו האם מערכת סולארית על הגג בשילוב עם סוללה של 10 או 30 קילוואט-שעה יכולה להפעיל עומסים קריטיים, כמו קירור, תאורה, שירות אינטרנט ומשאבות באר; אם זה יכול ללכת רחוק יותר וגם כוח חימום ומיזוג אוויר; או אם זה אפילו יכול להניע בית שלם.

כדי לשים את זה בפרספקטיבה, הסוללה הפופולרית ביותר בשוק, ה טסלה פאוורוול, יש קצת יותר מ-13 קוט"ש של אחסון.

באופן כללי, גילינו שאפילו מערכת צנועה של סולארית פלוס סוללה אחת יכולה להפעיל עומסים קריטיים בבית במשך ימים בכל פעם, כמעט בכל מקום בארץ.

אבל המפות שלנו מציגות שמתן גיבוי לקירור וחום יכול להיות אתגר, אם כי לא בלתי עביר. בבתים בדרום מזרח ובצפון מערב האוקיינוס ​​השקט יש לעתים קרובות מחממי התנגדות חשמליים חוסמי חשמל, העולים על יכולת השמש והאחסון במהלך הפסקות חורף. בתים עם משאבות חום יעילות פעלו טוב יותר. עומס מיזוג אוויר בקיץ יכול להיות כבד בדרום-מערב, מה שמקשה לענות על כל צורכי הקירור עם שמש ואחסון בהפסקת קיץ.

מערכות סולאריות וסוללות גדולות יותר יכולות לעזור, אך עמידה בביקוש במהלך הפסקות עדיין תלוי במזג האוויר, עד כמה הבית חסכוני באנרגיה ובגורמים נוספים. לדוגמה, התאמות פשוטות של תרמוסטט במהלך הפסקות חשמל מפחיתות את צרכי החימום והקירור ומאפשרות שמש עם אחסון לשמור על כוח גיבוי לאורך תקופות ארוכות יותר.

 היכן שמש ואחסון עם סוללה של 10 קילוואט-שעה יכולים לספק כוח גיבוי, בתרחישים שונים. מעבדה בברקלי, CC BY

היכולת להפעיל מבנים מסחריים משתנה מאוד, בהתאם לסוג הבניין. בתי ספר וחנויות קמעונאיות עם קופסאות גדולות, עם שטח גג מספיק עבור אנרגיה סולארית ביחס לדרישת החשמל של בניינים, משתלמים בהרבה מבניינים עתירי אנרגיה מרובי קומות כמו בתי חולים.

איך סולארית הייתה מטפלת ב-10 אסונות עבר

בדקנו גם 10 אירועי הפסקות בעולם האמיתי מ-2017 עד 2020, כולל הוריקנים, שריפות יער וסופות, ודגמנו ביצועי בנייה עבור מיקומים ספציפיים ודפוסי מזג אוויר אמיתיים במהלך ההפסקות ואחריה.

מצאנו שבשבע מההפסקות, רוב הבתים היו מסוגלים לשמור על עומסים קריטיים בתוספת חימום וקירור באמצעות שמש עם 30 קילו-וואט של אחסון, או קצת יותר משתי חומות כוח.

אבל למזג האוויר סביב ההפסקה יכולה להיות השפעה גדולה, במיוחד עבור סופות הוריקן. לאחר הוריקן פירנצה הוציאו את החשמל בצפון קרוליינה ב-2018, שמיים מעוננים הסתובבו במשך שלושה ימים, מעמעמים או אפילו עצרו את תפוקת הפאנלים הסולאריים.

הוריקן הארווי, לעומת זאת, תקף את חופי טקסס באוגוסט 2017 אך המשיך לגרום נזק נרחב במקומות אחרים בטקסס. השמים מעל קורפוס כריסטי התבהרו למרות שלקח שבוע או יותר כדי להחזיר את החשמל. שמש ואחסון היו עוזרים מאוד במקרה זה, ומספקים כמעט את כל צרכי החשמל לבית חד-משפחתי טיפוסי, ברגע שהשמיים התבהרו.

 
איך בית טיפוסי היה מסתדר עם אנרגיה סולארית ו-30 קילו-וואט של אחסון לאחר ההוריקנים פלורנס והארווי. הקו התכלת מציג את התקופות הקצרות של 'עומס לא מוגש', או חוסרים בעמידה בדרישת החשמל, מיד לאחר הסערות. מצב הטעינה מראה שהסוללות הצליחו למתוח את האנרגיה הסולארית לאורך הלילה. מעבדות ברקלי, CC BY

באופן דומה, מצאנו שהשמש יכולה להצליח באירועים פחות מעוננים, כמו כיבויים למניעת שריפות בקליפורניה, או אחרי סופת הרוחות הדרקושית ב-2020 באיווה.

מקור החום בבית הוא גם גורם מפתח. בהפסקה של חמישה עד 10 ימים בעקבות סערת קרח באוקלהומה בשנת 2020, מצאנו שסולאר בתוספת סוללה של 30 קילוואט יכול היה לספק כמעט את כל הכוח והחום הקריטיים הדרושים לבתים עם מחממי גז טבעי או משאבות חום. אבל בתים עם חימום התנגדות חשמלי היו נופלים.

בטקסס, יותר ממחצית מהבתים מחומם עם חשמל, בעיקר מחממי התנגדות. שימוש במשאבות חום בדירוג אנרג'י סטאר - המספקות גם חימום וגם קירור חצי יותר חשמל ליחידת תפוקת חום כמחממי התנגדות חשמליים והם גם יעילים יותר בקירור מהמזגן החדש הממוצע. המרת מחממי התנגדות ישנים למשאבות חום חדשות יכולה לא רק לחסוך כסף ולהפחית את שיא הביקוש אלא גם להגביר את החוסן בזמן הפסקות.

צורות חדשות של גיבוי

הגדרת סולארי ואחסון כדי לספק כוח גיבוי בבית או בבניין דורשת עבודה נוספת וזה עולה יותר - רק Powerwall אחד יכול לפעול מ-$12,000 ל-$16,500 להתקנת מערכת מלאה, לפני תמריצים ומסים. זה כמו מערכת סולארית בגודל נאה. עם זאת, מספר הולך וגדל של בעלי בתים מתקינים את שניהם.

מעל 90% מהמתקנים הסולאריים החדשים בהוואי בשנת 2021 הוצמדו לסוללות לאחר שינוי רגולציה. עכשיו תחנות הכוח המבוזרות האלה עוזר להפעיל את הרשת כמו מפעלי פחם יוצאים לפנסיה.

לקליפורניה יש מיליון דולר על פני 1.5 מערכות סולאריות על הגג. מספר גדל והולך של לקוחות מתקינים מחדש סוללות במערכות שלהם, או מוסיפים אחסון סולארי חדש בתוספת אחסון, בין השאר משום שחברות רשות נקטו ב"הפסקת חשמל של בטיחות הציבור" כדי להפחית את הסיכון לשריפות יער שיצוצו על ידי קווי חשמל במהלך ימים יבשים וסוערים.

וצורות חדשות של כוח גיבוי צצות, במיוחד ממכוניות חשמליות. פורד משתפת פעולה עם SunRun כדי לשלב את הטנדר החשמלי F150 Lightning החדש שלה עם סולארי ומטען דו-כיווני שיכול להשתמש בסוללה של המשאית להניע בית. הגרסה הסטנדרטית של המשאית מגיעה עם סוללה של 98 קילוואט-שעה, המקבילה ליותר משבע סוללות נייחות של Tesla Powerwall.

כוח קריטי לשירותים קריטיים

תחנת כיבוי אש בפורטו ריקו מציעה הצצה למה שמש ואחסון יכולים לעשות. אחרי הוריקן מריה לחתוך חשמל במשך חודשים בשנת 2017, יותר מ-40,000 מערכות סולאריות הותקנו באי, לעתים קרובות בשילוב עם אחסון סוללות. אחד מהם נמצא בתחנת הכיבוי בעיר גואניקה, שלא הצליחה לקבל קריאות חירום בהפסקות קודמות.

כשהרוח והשיטפון של הוריקן פיונה שוב הפיקו את החשמל לרוב פורטו ריקו בספטמבר 2022, תחנת הכיבוי עדיין פעלה.

"מערכת השמש היא עובד יפה!" סמל לואיס סאז אמר לקנרי מדיה יום אחרי שפיונה דפקה את הכוח. "לא איבדנו כוח לאורך כל ההוריקן."

אודות הסופרים

וויל גורמן, חוקר סטודנטים לתואר שני בשווקי חשמל ומדיניות, המעבדה הלאומית לורנס ברקלי; בנתאם פאולוסקבוצת שותפים, שוקי חשמל ומדיניות, המעבדה הלאומית לורנס ברקלי, ו גאלן ברבוס, מדען מחקר, המעבדה הלאומית לורנס ברקלי

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.