Wenn das Stromnetz ausfällt, kann Ihr Haus mit Solarenergie versorgt werden?

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 Ausgefallene Stromleitungen können Wochen ohne Strom bedeuten. AP Foto / Matt Slocum

Hurrikan Ians katastrophale Winde und Überschwemmungen dürften in weiten Teilen Floridas zu langanhaltenden Stromausfällen führen. Der Sturm ist der jüngste in einer Reihe von Hurrikanen und extremen Hitze- und Kälteereignissen, die in den letzten Jahren Millionen von Amerikanern tagelang von der Stromversorgung getrennt haben.

In vielen katastrophen- und ausfallgefährdeten Gebieten beginnen sich die Menschen zu fragen, ob die Investition in Solar- und Batteriespeichersysteme auf dem Dach das Licht an und die Klimaanlage am Laufen halten kann, wenn das Stromnetz dies nicht kann.

Wenn das Netz ausfällt, werden auch die meisten Solarsysteme ohne Batterie abgeschaltet. Aber mit Batterien kann ein Haus vom Netz getrennt werden. Jeden Tag versorgt die Sonne das Haus mit Strom und lädt die Batterien auf, die die ganze Nacht über Strom liefern.

Unsere Team bei Berkeley Labor untersuchten, was es für Häuser und Gewerbegebäude braucht, um lange Stromausfälle von drei Tagen oder mehr mit Solarenergie und Batterien zu überstehen.

Wie viel kann Solar + Speicher?

Für einen neuer Berichthaben wir einen generischen Stromausfall für jeden Bezirk in den USA modelliert und getestet, ob eine Dachsolaranlage in Kombination mit einer 10- oder 30-Kilowattstunden-Batterie kritische Lasten wie Kühlung, Beleuchtung, Internetdienst und Brunnenpumpen versorgen kann; wenn es weiter gehen und auch Heizung und Klimaanlage antreiben könnte; oder ob es sogar ein ganzes Haus mit Strom versorgen könnte.

Um das ins rechte Licht zu rücken, die beliebteste Batterie auf dem Markt, die Tesla Powerwall, hat etwas mehr als 13 kWh Speicher.

Im Allgemeinen haben wir festgestellt, dass selbst ein bescheidenes Solarsystem plus eine Batterie kritische Lasten in einem Haus tagelang versorgen kann, praktisch überall im Land.

Jedoch müssen auch unsere Karten zeigen dass die Bereitstellung von Backup für Kühlung und Wärme eine Herausforderung sein kann, wenn auch keine unüberwindbare. Häuser im Südosten und im pazifischen Nordwesten haben oft stromfressende elektrische Widerstandsheizungen, die die Kapazität von Solar und Speicher bei Winterausfällen übersteigen. Häuser mit effizienten Wärmepumpen schnitten besser ab. Im Südwesten kann die Klimaanlagenlast im Sommer hoch sein, was es schwieriger macht, den gesamten Kühlbedarf mit Solarenergie und Speicherung bei einem Stromausfall im Sommer zu decken.

Größere Solar- und Batteriesysteme können helfen, aber die Deckung des Bedarfs bei Stromausfällen hängt immer noch vom Wetter, der Energieeffizienz des Hauses und anderen Faktoren ab. Zum Beispiel reduzieren einfache Thermostatanpassungen bei Stromausfällen den Heiz- und Kühlbedarf und ermöglichen es Solaranlagen mit Speicher, die Notstromversorgung über längere Zeiträume aufrechtzuerhalten.


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Heimsolaranlagen2 9 30 Wo Solar und Speicher mit einer 10-kWh-Batterie Backup-Strom liefern können, in verschiedenen Szenarien. Berkeley Lab, CC BY

Die Fähigkeit, gewerbliche Gebäude mit Strom zu versorgen, ist je nach Gebäudetyp sehr unterschiedlich. Schulen und große Einzelhandelsgeschäfte mit ausreichender Dachfläche für Solarenergie im Verhältnis zum Energiebedarf des Gebäudes schneiden viel besser ab als mehrstöckige, energieintensive Gebäude wie Krankenhäuser.

Wie Solar 10 vergangene Katastrophen bewältigt hätte

Wir haben uns auch 10 reale Ausfallereignisse von 2017 bis 2020 angesehen, darunter Hurrikane, Waldbrände und Stürme, und die Gebäudeleistung für bestimmte Standorte und reale Wettermuster während und nach den Ausfällen modelliert.

Wir fanden heraus, dass bei sieben der Ausfälle die meisten Haushalte in der Lage gewesen wären, kritische Lasten plus Heizung und Kühlung mit Solarenergie mit 30 kWh Speicher oder etwas mehr als zwei Powerwalls aufrechtzuerhalten.

Aber das Wetter rund um den Ausfall kann große Auswirkungen haben, insbesondere bei Hurrikanen. Nach Hurrikan Florenz Als 2018 in North Carolina der Strom ausfiel, war der Himmel drei Tage lang bewölkt und dämpfte oder stoppte sogar die Leistung der Solarmodule.

Hurrikan Harvey, auf der anderen Seite, schlug im August 2017 die texanische Küste zu, richtete aber an anderer Stelle in Texas weit verbreitete Schäden an. Der Himmel über Corpus Christi klarte auf, obwohl es eine Woche oder länger dauerte, bis die Stromversorgung wiederhergestellt war. Solarenergie und Speicher wären in diesem Fall eine große Hilfe gewesen und hätten praktisch den gesamten Strombedarf eines typischen Einfamilienhauses gedeckt, sobald der Himmel klar war.

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Wie ein typisches Haus mit Solarenergie und 30 kWh Speicher nach den Hurrikanen Florence und Harvey ausgekommen wäre. Die hellblaue Linie zeigt die kurzen Perioden „nicht versorgter Last“ oder Engpässe bei der Deckung des Strombedarfs direkt nach den Stürmen. Der Ladezustand zeigt, dass Batterien Solarstrom durch die Nacht strecken konnten. Berkeley Labs, CC BY

In ähnlicher Weise haben wir festgestellt, dass Solarenergie bei weniger bewölkten Ereignissen gut abschneiden kann, z. B. bei Abschaltungen zur Verhinderung von Waldbränden in Kalifornien oder nach dem Derecho-Sturm 2020 in Iowa.

Die Wärmequelle in einem Haus ist ebenfalls ein Schlüsselfaktor. Bei einem fünf- bis zehntägigen Ausfall nach einem Eissturm in Oklahoma im Jahr 10 stellten wir fest, dass Solarenergie und eine 2020-kWh-Batterie fast die gesamte kritische Energie und Wärme hätten liefern können, die für Haushalte mit Erdgasheizungen oder Wärmepumpen benötigt werden. Aber Häuser mit elektrischer Widerstandsheizung wären zu kurz gekommen.

In Texas sind über die Hälfte der Häuser mit Strom beheizt, hauptsächlich Widerstandsheizungen. Energy Star-zertifizierte Wärmepumpen – die sowohl heizen als auch kühlen – verwenden halb so viel Strom pro Einheit Heizleistung als elektrische Widerstandsheizungen und kühlen auch effizienter als die durchschnittliche neue Klimaanlage. Die Umrüstung älterer Widerstandsheizungen auf neue Wärmepumpen kann nicht nur Geld sparen und Spitzenlasten reduzieren, sondern auch die Widerstandsfähigkeit bei Ausfällen erhöhen.

Neue Sicherungsformen

Die Einrichtung von Solarenergie und Speichern zur Bereitstellung von Notstrom in einem Haus oder Gebäude erfordert zusätzliche Arbeit und kostet mehr – nur eine Powerwall kann betrieben werden von 12,000 bis 16,500 US-Dollar für eine vollständige Systeminstallation vor Anreizen und Steuern. Das ist so viel wie eine ziemlich große Solaranlage. Dennoch installieren immer mehr Hausbesitzer beides.

Über 90% der neuen Solaranlagen auf Hawaii im Jahr 2021 wurden nach einer Verordnungsänderung mit Batterien gekoppelt. Jetzt sind diese verteilten Kraftwerke helfen, das Netz mit Strom zu versorgen wenn Kohlekraftwerke stillgelegt werden.

Kalifornien hat Millionen 1.5 Solaranlagen auf dem Dach. Eine wachsende Zahl von Kunden rüstet ihre Systeme mit Batterien nach oder fügt neue Solar-Plus-Speicher hinzu, teilweise weil Versorgungsunternehmen auf „Stromabschaltungen der öffentlichen Sicherheit“ zurückgegriffen haben, um das Risiko von Waldbränden zu verringern, die an trockenen, windigen Tagen durch Stromleitungen ausgelöst werden.

Und neue Formen der Notstromversorgung entstehen, insbesondere durch Elektroautos. Ford arbeitet mit SunRun zusammen, um seinen neuen Elektro-Pickup F150 Lightning mit Solar und einem Zwei-Wege-Ladegerät zu kombinieren, das dies kann Verwenden Sie die Batterie des LKWs um ein Haus mit Strom zu versorgen. Die Standardversion des Lkw ist mit einer 98-kWh-Batterie ausgestattet, was mehr als sieben stationären Tesla Powerwall-Batterien entspricht.

Kritische Leistung für kritische Dienste

Eine Feuerwache in Puerto Rico bietet einen Einblick in die Leistungsfähigkeit von Solarenergie und Speichern. Nach Hurrikan Maria monatelang den Strom abstellen 2017 wurden auf der Insel über 40,000 Solarsysteme installiert, oft gepaart mit Batteriespeichern. Eines davon befindet sich in der Feuerwache in der Stadt Guánica, die bei früheren Ausfällen keine Notrufe empfangen konnte.

Als der Wind und die Überschwemmungen des Hurrikans Fiona im September 2022 den größten Teil von Puerto Rico erneut stromlos machten, war die Feuerwache noch in Betrieb.

„Das Sonnensystem ist funktioniert wunderbar!” Sergeant Luis Saez sagte Canary Media am Tag, nachdem Fiona den Strom abgeschaltet hatte. „Wir haben während des gesamten Hurrikans nicht an Strom verloren.“Das Gespräch

Über den Autor

Will Gorman, Doktorandin im Bereich Strommärkte und -politik, Lawrence Berkeley National Laboratory; Bentham Paulos, Affiliate, Electricity Markets & Policy Group, Lawrence Berkeley National Laboratoryund Galen Barbose, Forschungswissenschaftler, Lawrence Berkeley National Laboratory

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.



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