送電網が停止した場合、太陽光発電と蓄電池で家に電力を供給できますか?

嵐や極度の暑さ、寒さが一度に何日も停電した地域では、送電網が使えないときに屋上の太陽光発電システムや蓄電池システムに投資すれば照明やエアコンの稼働を維持できるのかどうか、人々が疑問を持ち始めています。 t.

送電網が停止すると、バッテリーを持たないほとんどの太陽光発電システムも停止します。しかし、バッテリーを使用すると、家庭が送電網から切り離される可能性があります。毎日、太陽が家に電力を供給し、バッテリーを充電して、夜間電力を供給します。

私たちの のチーム バークレー 研究室 住宅や商業ビルが 3 日以上にわたる長期停電を太陽光発電と蓄電池で乗り切るには何が必要かを調査しました。

太陽光発電＋蓄電でどれだけの効果が得られるのか？

のために 2022年レポート, 私たちは、米国のすべての郡の一般的な停電をモデル化し、屋上の太陽光発電システムと 10 キロワット時または 30 キロワット時のバッテリーを組み合わせて、冷凍、照明、インターネット サービス、井戸ポンプなどの重要な負荷に電力を供給できるかどうかをテストしました。それがさらに進んで、暖房や空調にも電力を供給できれば。あるいは家全体に電力を供給できるとしたら。

それを大局的に考えると、市場で最も人気のあるバッテリーは、 テスラ パワーウォール, 、ストレージ容量は 13 kWh 強です。

一般に、太陽光発電と 1 つのバッテリーという控えめなシステムであっても、国内のほぼどこでも、家の重要な負荷に一度に数日間電力を供給できることがわかりました。

しかし 私たちの地図は示しています 冷却と熱のバックアップを提供することは、克服できないものではありませんが、課題になる可能性があります。南東部と太平洋岸北西部の住宅には、電力を大量に消費する電気抵抗ヒーターが設置されていることが多く、冬の停電時には太陽光発電や蓄電の能力を超えています。効率的なヒートポンプを備えた住宅のパフォーマンスが向上しました。南西部では夏の空調負荷が高くなる可能性があり、夏の停電時に太陽光発電と蓄電によるすべての冷却ニーズを満たすことが困難になります。

大規模な太陽光発電システムや蓄電池システムが役立ちますが、停電時の需要を満たすかどうかは、天候、住宅のエネルギー効率、その他の要因に左右されます。たとえば、停電時にサーモスタットを簡単に調整することで冷暖房の必要性が減り、蓄電装置付き太陽光発電でバックアップ電力を長期間維持できるようになります。

商業ビルへの電力供給能力は、建物のタイプによって大きく異なります。学校や大型小売店は、建物の電力需要に対して太陽光発電用の十分な屋根スペースがあるため、病院のような高層のエネルギー集約型の建物よりもはるかに優れています。

太陽光発電なら過去の10件の災害にどう対処したか

また、ハリケーン、山火事、暴風雨など、2017 年から 2020 年までの 10 件の実際の停電イベントも調査し、特定の場所と停電中および停電後の実際の気象パターンに対する建物のパフォーマンスをモデル化しました。

うち 7 回の停電では、ほとんどの家庭が 30 kWh の蓄電量を備えた太陽光発電、つまり 2 台強の Powerwall を使用して、重要な負荷と冷暖房を維持できたであろうことがわかりました。

しかし、停電前後の天候、特にハリケーンの場合は大きな影響を与える可能性があります。後 ハリケーン フローレンス 2018年にノースカロライナ州で停電が発生したとき、3日間曇り空が続き、太陽光パネルの出力が薄暗くなったり、停止したりした。

ハリケーン ハービー, 一方、2017年8月にテキサス州の海岸を襲ったが、その後はテキサス州の他の場所でも広範囲に被害をもたらした。電力が復旧するまでに 1 週​​間以上かかったにもかかわらず、コーパス クリスティの空は晴れました。その場合、太陽光と蓄電は大きな助けとなり、空が晴れれば、一般的な一戸建て住宅に必要なほぼすべての電力を賄うことができるでしょう。

同様に、カリフォルニアでの山火事防止のための閉鎖や、アイオワでの 2020 年のデレチョ暴風雨の後など、曇りの少ないイベントでは太陽光発電がうまく機能することがわかりました。

家の熱源も重要な要素です。2020年にオクラホマ州で起きた氷嵐後の5～10日間の停電では、太陽光発電と30kWhのバッテリーで、天然ガスヒーターやヒートポンプを備えた家庭に必要なほぼすべての重要な電力と熱を供給できた可能性があることがわかりました。しかし、電気抵抗加熱装置を備えた家庭では不十分だったでしょう。

テキサス州では、家の半分以上が 電気で加熱する, 、主に抵抗ヒーター。Energy Star 評価のヒートポンプ – 暖房と冷房の両方を提供 – を使用します。 半分の電力 電気抵抗ヒーターと同様の熱出力単位あたりの熱量が高く、平均的な新しいエアコンよりも冷却効率が高くなります。古い抵抗ヒーターを新しいヒートポンプに変換すると、コストを節約し、ピーク需要を削減できるだけでなく、停電時の回復力も向上します。

新しい形式のバックアップ

住宅や建物にバックアップ電力を供給するために太陽光発電と蓄電装置を設置するには追加の作業とコストがかかります。実行できるのは 1 つの Powerwall だけです 12,000ドルから16,500ドルへ インセンティブや税金の前に、完全なシステムのインストールが必要です。これは、かなりの規模の太陽系と同じくらいの量です。それにもかかわらず、両方を設置する住宅所有者が増えています。

90%以上 2021 年にハワイで新設される太陽光発電施設のうち、規制変更後にバッテリーと組み合わせられたものは 1 件です。現在、これらの分散型発電所は、 送電網への電力供給を支援する 石炭火力発電所が廃止されるからです。

カリフォルニアには 150万以上 屋上の太陽光発電システム。システムにバッテリーを改修したり、新しい太陽光発電と蓄電装置を追加したりする顧客が増えている。その理由の一部は、乾燥した風の強い日に送電線が原因で発生する山火事のリスクを下げるために、電力会社が「公共の安全のための停電」に頼っているからだ。

そして、特に電気自動車から、新しい形式のバックアップ電源が登場しています。フォードはサンランと提携し、F150 ライトニング電気ピックアップトラックとソーラーおよび双方向充電器を組み合わせています。 トラックのバッテリーを使用する 家に電力を供給するために。このトラックの標準バージョンには 98 kWh のバッテリーが搭載されており、これは Tesla Powerwall の定置型バッテリー 7 個以上に相当します。

重要なサービスのための重要な電力

プエルトリコの消防署では、太陽光発電と蓄電の可能性を垣間見ることができます。ハリケーンマリアの後 何か月も停電する 2017 年には、40,000 を超える太陽光発電システムが島に設置され、多くの場合蓄電池と組み合わせられました。そのうちの 1 つはグアニカ町の消防署にあり、以前の停電では緊急通報を受けることができませんでした。

2022年9月にハリケーン・フィオナの風と洪水でプエルトリコの大部分が再び停電したとき、消防署はまだ稼働していた。

「太陽系は、 美しく働く！」軍曹フィオナが停電した翌日、ルイス・サエズ氏はカナリー・メディアに語った。「私たちはハリケーンの間ずっと電力を失うことはありませんでした。」