A energia solar e as baterias poderiam abastecer sua casa quando a rede elétrica cair?

Em áreas onde tempestades ou calor e frio extremos cortaram a energia durante dias seguidos, as pessoas estão começando a se perguntar se o investimento em sistemas solares e de armazenamento de bateria nos telhados pode manter as luzes acesas e o ar condicionado funcionando quando a rede elétrica puder. t.

Quando a rede cai, a maioria dos sistemas solares que não possuem bateria também serão desligados.Mas com baterias, uma casa pode desligar-se da rede.Todos os dias, o sol alimenta a casa e carrega as baterias, que fornecem energia durante a noite.

Nosso equipe em Berkeley Laboratório explorou o que seria necessário para que residências e edifícios comerciais resistissem a longos cortes de energia, de três dias ou mais, com energia solar e baterias.

Quanto a energia solar + armazenamento pode fazer?

Por um Relatório de 2022, modelamos uma queda de energia genérica para cada condado dos EUA, testando se um sistema solar no telhado combinado com uma bateria de 10 ou 30 quilowatts-hora poderia alimentar cargas críticas, como refrigeração, iluminação, serviço de internet e bombas de poço;se pudesse ir mais longe e também alimentar aquecimento e ar condicionado;ou se poderia até alimentar uma casa inteira.

Para colocar isso em perspectiva, a bateria mais popular do mercado, a Parede elétrica Tesla, tem pouco mais de 13 kWh de armazenamento.

Em geral, descobrimos que mesmo um sistema modesto de energia solar mais uma bateria pode alimentar cargas críticas numa casa durante dias seguidos, praticamente em qualquer lugar do país.

Mas nossos mapas mostram que fornecer suporte para resfriamento e aquecimento pode ser um desafio, embora não seja intransponível.As residências no sudeste e no noroeste do Pacífico costumam ter aquecedores de resistência elétrica que consomem muita energia, excedendo a capacidade de energia solar e de armazenamento durante as interrupções no inverno.Casas com bombas de calor eficientes tiveram melhor desempenho.A carga de ar condicionado no verão pode ser pesada no sudoeste, tornando mais difícil atender a todas as necessidades de resfriamento com energia solar e armazenamento durante um apagão de verão.

Sistemas solares e de bateria maiores podem ajudar, mas atender à demanda durante interrupções ainda depende do clima, da eficiência energética da casa e de outros fatores.Por exemplo, ajustes simples do termostato durante cortes de energia reduzem as necessidades de aquecimento e resfriamento e permitem que a energia solar com armazenamento mantenha a energia de reserva por períodos mais longos.

A capacidade de alimentar edifícios comerciais varia amplamente, dependendo do tipo de edifício.Escolas e grandes lojas de varejo, com espaço suficiente no telhado para energia solar em relação à demanda de energia do edifício, têm um desempenho muito melhor do que edifícios de vários andares e com uso intensivo de energia, como hospitais.

Como a energia solar teria lidado com 10 desastres anteriores

Também analisamos 10 eventos de interrupções no mundo real de 2017 a 2020, incluindo furacões, incêndios florestais e tempestades, e modelamos o desempenho do edifício para locais específicos e padrões climáticos reais durante e após as interrupções.

Descobrimos que em sete das interrupções, a maioria das casas teria sido capaz de manter cargas críticas, além de aquecimento e refrigeração, utilizando energia solar com 30 kWh de armazenamento, ou pouco mais de duas Powerwalls.

Mas o clima próximo à interrupção pode ter um grande impacto, especialmente no caso de furacões.Depois Furacão Florença cortou a energia na Carolina do Norte em 2018, o céu nublado permaneceu por três dias, diminuindo ou até mesmo interrompendo a produção dos painéis solares.

Furacão Harvey, por outro lado, atingiu a costa do Texas em agosto de 2017, mas causou danos generalizados em outras partes do Texas.Os céus de Corpus Christi clarearam mesmo depois de uma semana ou mais para a energia ser restaurada.A energia solar e o armazenamento teriam sido uma grande ajuda nesse caso, fornecendo praticamente todas as necessidades de energia para uma típica casa unifamiliar, assim que o céu clareasse.

Da mesma forma, descobrimos que a energia solar pode funcionar bem em eventos menos nublados, como cortes de prevenção de incêndios florestais na Califórnia ou após a tempestade de vento derecho de 2020 em Iowa.

A fonte de calor de uma casa também é um fator chave.Numa interrupção de cinco a 10 dias após uma tempestade de gelo em Oklahoma em 2020, descobrimos que a energia solar mais uma bateria de 30 kWh poderiam ter fornecido quase toda a energia e calor críticos necessários para casas com aquecedores a gás natural ou bombas de calor.Mas as casas com aquecimento por resistência elétrica teriam ficado aquém.

No Texas, mais da metade das casas são aquecido com eletricidade, principalmente aquecedores de resistência.Bombas de calor com classificação Energy Star – que fornecem aquecimento e resfriamento – usam metade da eletricidade por unidade de produção de calor como aquecedores de resistência elétrica e também são mais eficientes no resfriamento do que um novo ar condicionado médio.A conversão de aquecedores de resistência mais antigos em novas bombas de calor pode não só poupar dinheiro e reduzir a procura de pico, mas também aumentar a resiliência durante interrupções.

Novas formas de backup

Configurar energia solar e armazenamento para fornecer energia de reserva em uma casa ou edifício exige trabalho extra e custa mais – apenas um Powerwall pode funcionar de US$ 12.000 a US$ 16.500 para uma instalação completa do sistema, antes de incentivos e impostos.Isso equivale a um sistema solar de tamanho razoável.No entanto, um número crescente de proprietários está instalando ambos.

Mais de 90% das novas instalações solares no Havaí em 2021 foram combinadas com baterias após uma mudança regulatória.Agora, essas usinas distribuídas estão ajudando a alimentar a rede à medida que as usinas a carvão são desativadas.

Califórnia tem mais de 1,5 milhão sistemas solares no telhado.Um número crescente de clientes está a adaptar baterias aos seus sistemas ou a adicionar novos sistemas de armazenamento solar, em parte porque as empresas de serviços públicos recorreram a “cortes de energia para segurança pública” para reduzir o risco de incêndios florestais provocados por linhas de energia durante dias secos e ventosos.

E estão a surgir novas formas de energia de reserva, especialmente a partir de carros eléctricos.A Ford está fazendo parceria com a SunRun para combinar sua picape elétrica F150 Lightning com energia solar e um carregador bidirecional que pode use a bateria do caminhão para abastecer uma casa.A versão padrão do caminhão vem com bateria de 98 kWh, o equivalente a mais de sete baterias estacionárias Tesla Powerwall.

Energia crítica para serviços críticos

Um quartel de bombeiros em Porto Rico oferece uma ideia do que a energia solar e o armazenamento podem fazer.Depois do furacão Maria cortar energia por meses em 2017, mais de 40.000 sistemas solares foram instalados na ilha, muitas vezes associados a baterias de armazenamento.Um deles fica no quartel de bombeiros da cidade de Guánica, que não conseguiu receber chamadas de emergência em interrupções anteriores.

Quando o vento e as inundações do furacão Fiona cortaram novamente a energia da maior parte de Porto Rico em setembro de 2022, o corpo de bombeiros ainda estava em funcionamento.

“O sistema solar é funcionando lindamente!” SargentoLuis Saez disse à Canary Media um dia depois de Fiona ter cortado a energia.“Não perdemos energia durante todo o furacão.”