De catastrofale winden en overstromingen van orkaan Ian zullen waarschijnlijk langdurige stroomstoringen veroorzaken in grote delen van Florida. De storm is de laatste in een reeks van orkanen en extreme hitte en koude gebeurtenissen die miljoenen Amerikanen de afgelopen jaren dagenlang van stroom hebben voorzien.

In veel ramp- en storingsgevoelige gebieden beginnen mensen zich af te vragen of investeringen in zonne-energie en batterijopslagsystemen op het dak ervoor kunnen zorgen dat de lichten aan blijven en de airconditioner blijft draaien als het elektriciteitsnet dat niet kan.

Wanneer het net uitvalt, zullen de meeste zonnestelsels die geen batterij hebben, ook worden uitgeschakeld. Maar met batterijen kan een huis losgekoppeld worden van het net. Elke dag voedt de zon het huis en laadt de batterijen op, die de hele nacht stroom leveren.

Ons team van Berkeley Lab heeft onderzocht wat er nodig is voor huizen en commerciële gebouwen om lange stroomonderbrekingen, van drie dagen of langer, op te lossen met zonne-energie en batterijen.

Hoeveel kan zonne-energie + opslag doen?

Voor een nieuw rapport hebben we een algemene stroomuitval voor elke provincie in de VS gemodelleerd, waarbij we testen of een zonnestelsel op het dak in combinatie met een batterij van 10 of 30 kilowattuur kritische belastingen kan voeden, zoals koeling, verlichting, internetservice en goed pompen; als het verder zou kunnen gaan en ook verwarming en airconditioning aandrijven; of dat het zelfs een heel huis van stroom zou kunnen voorzien.

Om dat in perspectief te plaatsen:de populairste batterij op de markt, de Tesla Powerwall, heeft iets meer dan 13 kWh aan opslagruimte.

Over het algemeen ontdekten we dat zelfs een bescheiden systeem van zonne-energie plus één batterij dagenlang kritieke belastingen in een huis kan voeden, praktisch overal in het land.

Maar onze kaarten laten zien dat het bieden van back-up voor koeling en warmte een uitdaging kan zijn, maar niet onoverkomelijk. Huizen in het zuidoosten en het noordwesten van de Stille Oceaan hebben vaak energieverslindende elektrische weerstandsverwarmers, die het vermogen van zonne-energie en opslag tijdens winteruitval overschrijden. Woningen met efficiënte warmtepompen presteerden beter. De belasting van de airconditioning in de zomer kan zwaar zijn in het zuidwesten, waardoor het moeilijker is om aan alle koelbehoeften te voldoen met zonne-energie en opslag in een zomerse black-out.

Grotere zonne- en batterijsystemen kunnen helpen, maar het voldoen aan de vraag tijdens stroomuitval hangt nog steeds af van het weer, hoe energiezuinig het huis is en andere factoren. Eenvoudige thermostaataanpassingen tijdens stroomuitval verminderen bijvoorbeeld de behoefte aan verwarming en koeling en zorgen ervoor dat zonne-energie met opslag de back-upstroom gedurende langere perioden kan behouden.

Het vermogen om commerciële gebouwen van stroom te voorzien varieert sterk, afhankelijk van het type gebouw. Scholen en grootwinkelbedrijven, met voldoende dakruimte voor zonne-energie in verhouding tot de vraag naar energie, doen het veel beter dan energie-intensieve gebouwen met meerdere verdiepingen, zoals ziekenhuizen.

Hoe zonne-energie 10 eerdere rampen zou hebben aangepakt

We hebben ook gekeken naar 10 echte storingsgebeurtenissen van 2017 tot 2020, waaronder orkanen, bosbranden en stormen, en gemodelleerde bouwprestaties voor specifieke locaties en echte weerspatronen tijdens en na de storingen.

We ontdekten dat bij zeven van de storingen de meeste huizen de kritische belasting plus verwarming en koeling hadden kunnen handhaven met behulp van zonne-energie met 30 kWh opslag, of iets meer dan twee Powerwalls.

Maar het weer rond de storing kan een grote impact hebben, vooral voor orkanen. Nadat orkaan Florence in 2018 de stroom in Noord-Carolina had uitgeschakeld, bleef de wolkenlucht drie dagen hangen, waardoor de output van zonnepanelen werd gedimd of zelfs stopte.

Orkaan Harvey, aan de andere kant, sloeg de kust van Texas in augustus 2017 dicht, maar ging verder om elders in Texas wijdverbreide schade aan te richten. De lucht boven Corpus Christi klaarde op, ook al duurde het een week of langer voordat de stroom weer hersteld was. Zonne-energie en opslag zouden in dat geval een grote hulp zijn geweest, en voorzien in vrijwel alle stroombehoeften voor een typische eengezinswoning, zodra de lucht is opgeklaard.

Evenzo ontdekten we dat zonne-energie het goed kan doen bij minder bewolkte gebeurtenissen, zoals natuurbrandpreventie in Californië of na de derecho-storm in 2020 in Iowa.

Ook de warmtebron in een woning is een belangrijke factor. Bij een storing van vijf tot tien dagen na een ijsstorm in Oklahoma in 2020, ontdekten we dat zonne-energie plus een 30 kWh-batterij bijna alle kritieke stroom en warmte had kunnen leveren die nodig was voor huizen met aardgasverwarming of warmtepompen. Maar huizen met elektrische weerstandsverwarming zouden tekort schieten.

In Texas wordt meer dan de helft van de huizen verwarmd met elektriciteit, voornamelijk weerstandverwarmers. Energy Star-warmtepompen, die zowel voor verwarming als voor koeling zorgen, verbruiken half zoveel elektriciteit per eenheid warmteafgifte als elektrische weerstandsverwarmers en zijn ook efficiënter in koeling dan de gemiddelde nieuwe airconditioner. Het ombouwen van oudere weerstandsverwarmers naar nieuwe warmtepompen kan niet alleen geld besparen en de piekvraag verminderen, maar ook de veerkracht vergroten tijdens uitval.

Nieuwe vormen van back-up

Het opzetten van zonne-energie en opslag om back-up stroom te leveren in een huis of gebouw vergt extra werk en het kost meer - slechts één Powerwall kan oplopen van US $ 12.000 tot $ 16.500 voor een volledige systeeminstallatie, exclusief incentives en belastingen. Dat is net zoveel als een redelijk groot zonnestelsel. Niettemin installeert een groeiend aantal huiseigenaren beide.

Meer dan 90% van de nieuwe zonne-installaties op Hawaï in 2021 werden gekoppeld aan batterijen na een wijziging van de regelgeving. Nu helpen deze gedistribueerde elektriciteitscentrales het net van stroom te voorzien terwijl kolencentrales met pensioen gaan.

Californië heeft meer dan 1,5 miljoen zonnestelsels op het dak. Een groeiend aantal klanten installeert batterijen in hun systemen of voegt nieuwe zonne-energie plus opslag toe, deels omdat nutsbedrijven hun toevlucht hebben genomen tot "stroomuitschakelingen voor de openbare veiligheid" om het risico op bosbranden die worden veroorzaakt door hoogspanningsleidingen tijdens droge, winderige dagen te verminderen.

En er ontstaan ​​nieuwe vormen van back-upstroom, vooral van elektrische auto's. Ford werkt samen met SunRun om zijn nieuwe elektrische pick-up F150 Lightning te combineren met zonne-energie en een tweeweglader die de batterij van de vrachtwagen kan gebruiken om een ​​huis van stroom te voorzien. De standaardversie van de truck wordt geleverd met een batterij van 98 kWh, het equivalent van meer dan zeven Tesla Powerwall stationaire batterijen.

Kritische kracht voor kritieke services

Een brandweerkazerne in Puerto Rico biedt een glimp van wat zonne-energie en opslag kunnen doen. Nadat orkaan Maria in 2017 de stroom maandenlang had uitgeschakeld, werden er meer dan 40.000 zonnesystemen op het eiland geïnstalleerd, vaak in combinatie met batterijopslag. Een daarvan is bij de brandweerkazerne in de stad Guánica, die bij eerdere storingen geen noodoproepen kon ontvangen.

Toen de wind en de overstromingen van orkaan Fiona in september 2022 opnieuw de stroom naar het grootste deel van Puerto Rico uitschakelden, was de brandweerkazerne nog in bedrijf.

"Het zonnestelsel werkt prachtig!" Sergeant Luis Saez vertelde Canary Media de dag nadat Fiona de stroom had uitgeschakeld. "We hebben de hele orkaan niet de macht verloren." + Verder verkennen

Vergeet accu's en gasgeneratoren. Elektrische voertuigen voorzien huizen van stroom wanneer nutsvoorzieningen wegvallen

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.