สายไฟที่หักอาจหมายถึงสัปดาห์ที่ไม่มีไฟ AP Photo/แมตต์ สโลคัม

พายุเฮอริเคนเอียน ลมมรสุม และน้ำท่วมมีแนวโน้มที่จะนำไฟฟ้าดับเป็นเวลานานไปยังพื้นที่ส่วนใหญ่ของฟลอริดา พายุเป็นพายุเฮอริเคนล่าสุดและเหตุการณ์ความร้อนและความเย็นจัดที่ทำลายอำนาจให้กับชาวอเมริกันหลายล้านคนในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเป็นเวลาหลายวัน

ในพื้นที่เสี่ยงภัยและไฟดับ ผู้คนเริ่มถามว่าการลงทุนในระบบจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่บนชั้นดาดฟ้าสามารถเปิดไฟและเครื่องปรับอากาศทำงานเมื่อสายส่งไฟฟ้าไม่สามารถทำได้หรือไม่

เมื่อโครงข่ายไฟฟ้าดับ ระบบสุริยะส่วนใหญ่ที่ไม่มีแบตเตอรี่ก็จะปิดตัวลงเช่นกัน แต่ด้วยแบตเตอรี่ บ้านสามารถตัดการเชื่อมต่อจากกริดได้ ในแต่ละวัน แสงแดดจะให้พลังงานแก่บ้านและชาร์จแบตเตอรี่ ซึ่งให้พลังงานตลอดทั้งคืน

Our ทีมที่ เบิร์กลีย์ ห้องปฏิบัติการ สำรวจสิ่งที่ต้องใช้สำหรับบ้านและอาคารพาณิชย์ในการกำจัดไฟฟ้าดับเป็นเวลานานตั้งแต่สามวันขึ้นไปโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่

โซลาร์+สตอเรจ ทำอะไรได้บ้าง?

สำหรับ รายงานใหม่เราได้จำลองการดับไฟฟ้าทั่วไปสำหรับทุกเขตในสหรัฐอเมริกา ทดสอบว่าระบบสุริยะบนชั้นดาดฟ้าที่รวมกับแบตเตอรี่ขนาด 10 หรือ 30 กิโลวัตต์ชั่วโมงสามารถจ่ายไฟให้กับโหลดที่สำคัญ เช่น เครื่องทำความเย็น แสงสว่าง บริการอินเทอร์เน็ต และปั๊มในบ่อน้ำหรือไม่ ถ้ามันไปได้ไกลกว่านั้นก็ยังมีเครื่องทำความร้อนและเครื่องปรับอากาศด้วย หรือถ้ามันสามารถจ่ายไฟให้กับบ้านทั้งหลังได้

เพื่อให้เข้าใจตรงกัน แบตเตอรี่ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในตลาด คือ เทสลา พาวเวอร์วอลล์, มีพื้นที่จัดเก็บมากกว่า 13 kWh

โดยทั่วไป เราพบว่าแม้แต่ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดพอเหมาะและแบตเตอรี่หนึ่งก้อนก็สามารถจ่ายไฟให้กับโหลดที่สำคัญในบ้านได้ครั้งละวัน แทบทุกที่ในประเทศ

แต่ แผนที่ของเราแสดง การจัดหาสำรองสำหรับการระบายความร้อนและความร้อนอาจเป็นสิ่งที่ท้าทาย แม้ว่าจะไม่ใช่สิ่งที่ผ่านไม่ได้ บ้านในตะวันออกเฉียงใต้และแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือมักจะมีเครื่องทำความร้อนแบบต้านทานไฟฟ้าที่ใช้พลังงานไฟฟ้า ซึ่งเกินความสามารถของพลังงานแสงอาทิตย์และการจัดเก็บในช่วงที่ไฟฟ้าดับในฤดูหนาว บ้านที่มีปั๊มความร้อนที่มีประสิทธิภาพทำงานได้ดีขึ้น ภาระเครื่องปรับอากาศในฤดูร้อนอาจมีจำนวนมากในภาคตะวันตกเฉียงใต้ ทำให้ยากต่อการตอบสนองความต้องการในการทำความเย็นทั้งหมดด้วยพลังงานแสงอาทิตย์และการจัดเก็บในช่วงที่ไฟดับในฤดูร้อน

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ที่ใหญ่ขึ้นสามารถช่วยได้ แต่การตอบสนองความต้องการในช่วงที่ไฟฟ้าดับยังคงขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ การประหยัดพลังงานของบ้าน และปัจจัยอื่นๆ ตัวอย่างเช่น การปรับอุณหภูมิอย่างง่ายระหว่างที่ไฟฟ้าดับช่วยลดความต้องการความร้อนและความเย็น และช่วยให้พลังงานแสงอาทิตย์พร้อมที่จัดเก็บเพื่อคงพลังงานสำรองไว้ได้เป็นระยะเวลานาน

 ที่ซึ่งพลังงานแสงอาทิตย์และที่จัดเก็บด้วยแบตเตอรี่ขนาด 10 kWh สามารถจ่ายพลังงานสำรองได้ในสถานการณ์ต่างๆ เบิร์กลีย์แล็บ, CC BY

ความสามารถในการจ่ายไฟให้กับอาคารพาณิชย์นั้นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของอาคาร โรงเรียนและร้านค้าปลีกขนาดใหญ่ที่มีพื้นที่บนหลังคาเพียงพอสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์เมื่อเทียบกับความต้องการใช้ไฟฟ้าในอาคาร ดีกว่าอาคารหลายชั้นที่ใช้พลังงานมาก เช่น โรงพยาบาล

พลังงานแสงอาทิตย์จะจัดการกับภัยพิบัติ 10 ครั้งที่ผ่านมาได้อย่างไร

เรายังดูเหตุการณ์ไฟฟ้าดับ 10 รายการในโลกแห่งความเป็นจริงตั้งแต่ปี 2017 ถึง 2020 ซึ่งรวมถึงพายุเฮอริเคน ไฟป่า และพายุ และแบบจำลองประสิทธิภาพอาคารสำหรับสถานที่เฉพาะและรูปแบบสภาพอากาศจริงในระหว่างและหลังเกิดไฟฟ้าดับ

เราพบว่าในเหตุการณ์ที่ไฟฟ้าดับ 30 แห่ง บ้านส่วนใหญ่จะสามารถรักษาโหลดที่สำคัญได้ รวมถึงการทำความร้อนและความเย็นโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่มีพื้นที่จัดเก็บ XNUMX kWh หรือ Powerwall มากกว่าสองเครื่อง

แต่สภาพอากาศรอบๆ ไฟฟ้าดับอาจมีผลกระทบอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับพายุเฮอริเคน หลังจาก พายุเฮอร์ริเคนฟลอเรนซ์ ไฟฟ้าดับในนอร์ธแคโรไลนาในปี 2018 ท้องฟ้าครึ้มปกคลุมเป็นเวลาสามวัน ลดแสงหรือแม้กระทั่งหยุดการผลิตแผงโซลาร์เซลล์

พายุเฮอร์ริเคนฮาร์วีย์ในทางกลับกัน กระทบชายฝั่งเท็กซัสในเดือนสิงหาคม 2017 แต่ย้ายไปสร้างความเสียหายอย่างกว้างขวางที่อื่นในเท็กซัส ท้องฟ้าเหนือคอร์ปัสคริสตีปลอดโปร่งแม้ต้องใช้เวลาเป็นสัปดาห์หรือมากกว่านั้นในการฟื้นพลัง พลังงานแสงอาทิตย์และการจัดเก็บจะช่วยได้มากในกรณีดังกล่าว โดยให้ความต้องการพลังงานแทบทั้งหมดสำหรับบ้านเดี่ยวทั่วไปเมื่อท้องฟ้าปลอดโปร่ง

 
บ้านทั่วไปจะใช้พลังงานแสงอาทิตย์และพื้นที่จัดเก็บ 30 kWh ได้อย่างไรหลังจากพายุเฮอริเคนฟลอเรนซ์และฮาร์วีย์ เส้นสีน้ำเงินอ่อนแสดงช่วงเวลาสั้น ๆ ของ 'โหลดที่ไม่ได้ให้บริการ' หรือขาดหายไปในการตอบสนองความต้องการพลังงานทันทีหลังจากเกิดพายุ สถานะการชาร์จแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่สามารถยืดพลังงานแสงอาทิตย์ได้ตลอดทั้งคืน เบิร์กลีย์แล็บส์, CC BY

ในทำนองเดียวกัน เราพบว่าพลังงานแสงอาทิตย์สามารถทำงานได้ดีในเหตุการณ์ที่มีเมฆน้อย เช่น การปิดระบบป้องกันไฟป่าในแคลิฟอร์เนีย หรือหลังจากพายุลม Derecho ในปี 2020 ในรัฐไอโอวา

แหล่งความร้อนในบ้านก็เป็นปัจจัยสำคัญเช่นกัน ในช่วงที่ไฟฟ้าดับ 10-2020 วันหลังเกิดพายุน้ำแข็งในโอคลาโฮมาในปี 30 เราพบว่าพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมแบตเตอรี่ขนาด XNUMX kWh สามารถจ่ายพลังงานและความร้อนที่สำคัญเกือบทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับบ้านที่มีเครื่องทำความร้อนด้วยก๊าซธรรมชาติหรือปั๊มความร้อน แต่บ้านที่มีความต้านทานไฟฟ้าจะขาดตอน

ในเท็กซัส มีบ้านมากกว่าครึ่ง อุ่นด้วยไฟฟ้า, เครื่องทำความร้อนต้านทานเป็นหลัก. ปั๊มความร้อนระดับ Energy Star - ซึ่งให้ทั้งความร้อนและความเย็น - การใช้งาน ไฟฟ้าครึ่งหนึ่งเท่า ต่อหน่วยความร้อนที่ส่งออกเป็นเครื่องทำความร้อนแบบต้านทานไฟฟ้าและยังมีประสิทธิภาพในการระบายความร้อนมากกว่าเครื่องปรับอากาศใหม่ทั่วไป การเปลี่ยนเครื่องทำความร้อนแบบใช้ความต้านทานแบบเก่าไปเป็นปั๊มความร้อนแบบใหม่ไม่เพียงแต่จะช่วยประหยัดเงินและลดความต้องการสูงสุด แต่ยังเพิ่มความยืดหยุ่นในระหว่างที่ไฟฟ้าดับอีกด้วย

การสำรองข้อมูลรูปแบบใหม่

การตั้งค่าพลังงานแสงอาทิตย์และการจัดเก็บเพื่อสำรองพลังงานในบ้านหรืออาคารต้องใช้การทำงานพิเศษและมีค่าใช้จ่ายมากกว่า – Powerwall เพียงเครื่องเดียวก็สามารถทำงานได้ จาก 12,000 เหรียญสหรัฐ ถึง 16,500 เหรียญสหรัฐ สำหรับการติดตั้งทั้งระบบ ก่อนได้รับสิ่งจูงใจและภาษี นั่นเท่ากับระบบสุริยะที่มีขนาดพอเหมาะ อย่างไรก็ตามเจ้าของบ้านจำนวนมากขึ้นกำลังติดตั้งทั้งสองอย่าง

กว่า 90% ของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ใหม่ในฮาวายในปี 2021 ถูกจับคู่กับแบตเตอรี่หลังจากมีการเปลี่ยนแปลงกฎระเบียบ ตอนนี้โรงไฟฟ้าแบบกระจายเหล่านี้คือ ช่วยเสริมพลังให้กับโครงข่ายไฟฟ้า เนื่องจากโรงไฟฟ้าถ่านหินเลิกใช้แล้ว

แคลิฟอร์เนียมี มากกว่า 1.5 ล้าน ระบบสุริยะบนชั้นดาดฟ้า ลูกค้าจำนวนมากขึ้นกำลังติดตั้งแบตเตอรี่ในระบบของตน หรือเพิ่มการจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะระบบสาธารณูปโภคใช้ "การปิดระบบความปลอดภัยสาธารณะ" เพื่อลดความเสี่ยงของไฟป่าที่เกิดจากสายไฟในช่วงวันที่อากาศแห้งและมีลมแรง

และพลังงานสำรองรูปแบบใหม่กำลังเกิดขึ้น โดยเฉพาะจากรถยนต์ไฟฟ้า ฟอร์ดร่วมมือกับ SunRun เพื่อรวมรถกระบะไฟฟ้า F150 Lightning ใหม่เข้ากับพลังงานแสงอาทิตย์และเครื่องชาร์จแบบสองทางที่สามารถ ใช้แบตเตอรี่รถบรรทุก เพื่อเพิ่มพลังให้กับบ้าน รถบรรทุกรุ่นมาตรฐานมาพร้อมกับแบตเตอรี่ขนาด 98 กิโลวัตต์ชั่วโมง ซึ่งเทียบเท่ากับแบตเตอรี่แบบอยู่กับที่ของเทสลา พาวเวอร์วอลล์ มากกว่าเจ็ดก้อน

พลังที่สำคัญสำหรับบริการที่สำคัญ

สถานีดับเพลิงในเปอร์โตริโกเผยให้เห็นว่าพลังงานแสงอาทิตย์และการจัดเก็บทำอะไรได้บ้าง หลังพายุเฮอริเคนมาเรีย ตัดไฟนานเป็นเดือน ในปี 2017 มีการติดตั้งระบบสุริยะมากกว่า 40,000 ตัวบนเกาะนี้ ซึ่งมักจะจับคู่กับที่เก็บแบตเตอรี่ หนึ่งในนั้นอยู่ที่สถานีดับเพลิงในเมือง Guánica ซึ่งไม่สามารถรับสายฉุกเฉินได้เนื่องจากเหตุขัดข้องครั้งก่อน

เมื่อลมพายุเฮอริเคนฟิโอน่าและน้ำท่วมอีกครั้งทำให้ไฟฟ้าดับส่วนใหญ่ของเปอร์โตริโกในเดือนกันยายน พ.ศ. 2022 สถานีดับเพลิงยังคงเปิดดำเนินการอยู่

“ระบบสุริยะคือ ทำงานอย่างสวยงาม!” จีที Luis Saez บอก Canary Media ในวันรุ่งขึ้นหลังจากที่ Fiona ล้มอำนาจ “เราไม่ได้สูญเสียพลังไปตลอดพายุเฮอริเคน”

เกี่ยวกับผู้แต่ง

วิล กอร์แมน, นักวิจัยนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาด้านตลาดและนโยบายการไฟฟ้า ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Berkeley; เบนแทมพอลอส, บริษัท ในเครือ, ตลาดไฟฟ้าและกลุ่มนโยบาย, ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Berkeleyและ กาเลน บาร์โบส, นักวิจัยทางวิทยาศาสตร์, ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Berkeley

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.