送電網が切れたとき、あなたの家に太陽光発電はできますか?

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 ダウンした送電線は、何週間も停電することを意味します。 AP通信写真/マット・スローカム

ハリケーン・イアン 壊滅的な風 洪水により、フロリダ州の大部分で長期にわたる停電が発生する可能性があります。 この嵐は、ハリケーンと極度の暑さと寒さの一連の出来事の最新のものであり、ここ数年で何百万人ものアメリカ人に一度に何日も電力を供給できませんでした.

多くの災害や停電が発生しやすい地域では、屋根の太陽光発電システムや蓄電池システムに投資することで、送電網が使えないときに照明をつけたりエアコンを動かしたりできるかどうか、人々が疑問を持ち始めています。

グリッドがダウンすると、バッテリーのないほとんどのソーラー システムもシャットダウンします。 しかし、バッテリーを使用すると、家は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、夜間に電力を供給するバッテリーを充電します。

他社との違いは、 チーム バークリー ラボ 家庭や商業ビルが XNUMX 日以上にわたる長時間の停電をソーラーとバッテリーで乗り切るには何が必要かを調査しました。

ソーラー+蓄電でどれくらいできる?

カプチーノを作る際に、TDS値がXNUMX%のエスプレッソをXNUMXグラムで抽出し、XNUMX%の脂肪分、XNUMX%の乳糖、XNUMX%のタンパク質で構成された牛乳をスチームし、全体でXNUMXグラムの液量のカプチーノを作りました。 このミルクドリンクの中に溶解性/不溶性成分は合わせてどれだけ含まれているでしょうか? 新しいレポート、米国のすべての郡の一般的な停電をモデル化し、10または30キロワット時のバッテリーと組み合わせた屋上ソーラーシステムが、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、暖房と空調にも電力を供給することができれば。 または、家全体に電力を供給できれば。

それを大局的に見ると、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、13 kWh強のストレージがあります。

一般に、太陽光発電とバッテリー XNUMX 個のささやかなシステムでも、家の重要な負荷に何日も電力を供給できることがわかりました。

だけど 私たちの地図が示す 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。 南東部および太平洋岸北西部の家庭では、電力を大量に消費する電気抵抗式ヒーターが設置されていることが多く、冬季の停電時にはソーラー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は、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、夏の停電時にソーラーとストレージですべての冷却ニーズを満たすことが難しくなります.

大規模な太陽光発電システムやバッテリー システムが役立つこともありますが、停電時の需要に対応できるかどうかは、天候や住宅のエネルギー効率など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だけで、暖房と冷房の必要性が減り、ストレージ付きソーラーが長期間にわたってバックアップ電力を維持できるようになります。


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家庭用ソーラーシステム2 9 30 さまざまなシナリオで、太陽光発電と 10 kWh のバッテリーを備えた蓄電池がバックアップ電力を供給できます。 バークレーラボ, CC BY

商業ビルに電力を供給する能力は、建物の種類によって大きく異なります。 学校や大規模な小売店は、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を備えているため、病院のようなエネルギー集約型の高層ビルよりもはるかにうまく機能します。

太陽光発電は過去 10 の災害にどのように対処したか

また、ハリケーン、山火事、暴風雨など、10 年から 2017 年にかけて発生した 2020 の現実世界の停電イベントを調査し、停電中および停電後の特定の場所と実際の気象パターンの建物のパフォーマンスをモデル化しました。

停電のうち 30 回では、ほとんどの家庭が XNUMX kWh の蓄電容量を備えた太陽光発電、または XNUMX 台の Powerwall を使用して、重要な負荷と暖房と冷房を維持できたことがわかりました。

しかし、停止前後の天候は、特にハリケーンの場合、大きな影響を与える可能性があります。 後 ハリケーンフィレンツェ 2018 年にノースカロライナ州で停電が発生したとき、曇り空が XNUMX 日間続き、ソーラー パネルの出力が低下したり停止したりしました。

ハリケーンハーベイ一方で、2017 年 XNUMX 月にテキサス州の海岸を激突させたものの、テキサス州の他の場所で広範囲に被害をもたらしました。 電源が復旧するまでに XNUMX 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ていました。 その場合、太陽と蓄電は大きな助けとなり、空が晴れると、典型的な一戸建て住宅に必要なほぼすべての電力を提供します.

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ハリケーン「フローレンス」と「ハーベイ」の後、太陽光発電と 30 kWh の蓄電設備があれば、典型的な住宅はどのように機能したでしょうか。 水色の線は、嵐の直後の短い期間の「未処理の負荷」、つまり電力需要を満たす不足を示しています。 充電状態は、バッテリーが一晩中太陽光発電を拡張できたことを示しています。 バークレーラボ, CC BY

同様に、太陽光発電は、カリフォルニア州の山火事防止のための停電や、2020 年のアイオワ州のデレチョ暴風雨の後など、曇りの少ないイベントでうまく機能することがわかりました。

住宅の熱源も重要な要素です。 10 年にオクラホマ州で発生した氷の嵐に続く 2020 日から 30 日間の停電で、太陽光発電と XNUMX kWh のバッテリーがあれば、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、電気抵抗暖房を備えた家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、主に抵抗ヒーター。 暖房と冷房の両方を提供する Energy Star 定格のヒートポンプは、 半分の電気 電気抵抗ヒーターとして熱出力の単位当たりであり、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 ポンプに変更すると、コストを節約し、ピーク時の需要を減らすだけでなく、停電時の回復力を高めることができます。

新しい形のバックアップ

住宅や建物にバックアップ電源を提供するためにソーラーとストレージをセットアップするには、余分な作業とコストがかかります。Powerwall は XNUMX つしか実行できません。 12,000 米ドルから 16,500 米ドルまで インセンティブと税金の前に、完全なシステム インストールの場合。 それはかなりの大きさの太陽系と同じくらいです。 それにもかかわらず、ますます多くの住宅所有者が両方をインストールしています。

90%以上 2021 年にハワイで新たに設置されたソーラー設備のうち、規制の変更後にバッテリーと組み合わせられたもの。 現在、これらの分散型発電所は グリッドへの電力供給を支援 石炭火力発電所が廃止されたため。

カリフォルニアには 1.5以上万人 屋上ソーラーシステム。 ますます多くの顧客が、システムにバッテリーを後付けしたり、新しいソーラーとストレージを追加したりしています。これは、乾燥した風の強い日に送電線によって引き起こされる山火事のリスクを軽減するために、公益事業者が「公共の安全のための停電」に頼っていることが一因です。

また、特に電気自動車から、新しい形のバックアップ電源が登場しています。 Ford は SunRun と提携して、新しい F150 Lightning 電気ピックアップ トラックをソーラーおよび双方向充電器と組み合わせます。 トラックのバッテリーを使う 家に電力を供給する。 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、これはテスラ パワーウォールの定置用バッテリー XNUMX 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、太陽光発電と蓄電池で何ができるかを垣間見ることができます。 ハリケーン・マリアの後 何ヶ月も停電 2017 年には、40,000 を超えるソーラー システムが島に設置され、多くの場合、蓄電池と組み合わされていました。 そのうちの XNUMX つが、グアニカの町の消防署にあり、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 XNUMX 月にハリケーン フィオナの風と洪水によりプエルトリコのほとんどが停電したとき、消防署はまだ稼働していました。

「太陽系は 美しく働く!」 軍曹ルイス・サエズは、フィオナが権力を失った翌日、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っていませんでした。」会話

著者について

ウィル・ゴーマン、電力市場と政策の大学院生研究者、 ローレンス・バークレー国立研究所; ベンサムパウロス、アフィリエイト、電力市場および政策グループ、 ローレンス・バークレー国立研究所, ガレン・バルボース、研究科学者、 ローレンス・バークレー国立研究所

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.



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