Linhas elétricas caídas podem significar semanas sem energia. AP Photo / Matt Slocum
Furacão Ian ventos catastróficos e as inundações provavelmente causarão interrupções de energia duradouras em grandes partes da Flórida. A tempestade é a mais recente de uma linha de furacões e eventos extremos de calor e frio que cortaram a energia de milhões de americanos nos últimos anos por dias a fio.
Em muitas áreas propensas a desastres e interrupções, as pessoas estão começando a se perguntar se investir em sistemas de armazenamento solar e de bateria no telhado pode manter as luzes acesas e o ar condicionado funcionando quando a rede elétrica não consegue.
Quando a rede cai, a maioria dos sistemas solares que não possuem bateria também será desligada. Mas com baterias, uma casa pode se desconectar da rede. Todos os dias, o sol alimenta a casa e carrega as baterias, que fornecem energia durante a noite.
Os nossos equipe em Berkeley Coalho explorou o que seria necessário para residências e prédios comerciais suportarem longos cortes de energia, de três dias ou mais, com energia solar e baterias.
Quanto pode solar + armazenamento fazer?
Para uma novo relatório, modelamos uma queda de energia genérica para todos os condados 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 o aquecimento e o ar condicionado; ou se pudesse abastecer uma casa inteira.
Para colocar isso em perspectiva, a bateria mais popular do mercado, a Tesla Powerwall, 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 em uma casa por dias a fio, praticamente em qualquer lugar do país.
BUT nossos mapas mostram que fornecer backup para resfriamento e aquecimento pode ser um desafio, embora não intransponível. As casas no sudeste e no noroeste do Pacífico geralmente têm aquecedores de resistência elétrica que consomem muita energia, excedendo a capacidade de energia solar e de armazenamento durante as interrupções de inverno. Casas com bombas de calor eficientes tiveram melhor desempenho. A carga de ar condicionado de verão pode ser pesada no sudoeste, tornando mais difícil atender a todas as necessidades de refrigeração com energia solar e armazenamento em um apagão de verão.
Sistemas solares e de bateria maiores podem ajudar, mas atender à demanda durante as interrupções ainda depende do clima, da eficiência energética da casa e de outros fatores. Por exemplo, ajustes simples do termostato durante quedas de energia reduzem as necessidades de aquecimento e resfriamento e permitem que a energia solar com armazenamento mantenha a energia de backup por períodos mais longos.
Onde a energia solar e o armazenamento com bateria de 10 kWh podem fornecer energia de backup, em vários cenários. Berkeley Lab, CC BY
A capacidade de alimentar edifícios comerciais varia muito, 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, se saem muito melhor do que edifícios de vários andares e de uso intensivo de energia, como hospitais.
Como a energia solar teria lidado com 10 desastres passados
Também analisamos 10 eventos de interrupção do 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 residências seria capaz de manter cargas críticas, além de aquecimento e resfriamento usando energia solar com 30 kWh de armazenamento, ou pouco mais de duas Powerwalls.
Mas o clima em torno da interrupção pode ter um grande impacto, especialmente para furacões. Depois Furacão Florença sem energia na Carolina do Norte em 2018, céu nublado pairou por três dias, escurecendo ou até interrompendo a produção dos painéis solares.
Furacão Harvey, por outro lado, atingiu a costa do Texas em agosto de 2017, mas passou a causar danos generalizados em outras partes do Texas. Os céus sobre Corpus Christi clarearam mesmo quando levou uma semana ou mais para que a energia fosse restaurada. A energia solar e o armazenamento teriam sido uma grande ajuda nesse caso, fornecendo praticamente todas as necessidades de energia para uma casa unifamiliar típica, uma vez que o céu clareasse.
Como uma casa típica teria feito com energia solar e 30 kWh de armazenamento após os furacões Florence e Harvey. A linha azul clara mostra os curtos períodos de 'carga não atendida', ou deficiências no atendimento da demanda de energia, logo após as tempestades. O estado de carga mostra que as baterias foram capazes de esticar a energia solar durante a noite. Laboratórios Berkeley, CC BY
Da mesma forma, descobrimos que a energia solar pode se sair bem em eventos menos nublados, como desligamentos de prevenção de incêndios florestais na Califórnia ou após a tempestade de vento de 2020 em Iowa.
A fonte de calor em uma casa também é um fator chave. Em uma 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 poderia fornecer quase toda a energia e calor críticos necessários para residências 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. As bombas de calor com classificação Energy Star – que fornecem aquecimento e arrefecimento – utilizam metade da eletricidade por unidade de saída de calor como aquecedores de resistência elétrica e também são mais eficientes no resfriamento do que o ar condicionado novo médio. A conversão de aquecedores de resistência mais antigos em novas bombas de calor pode não apenas economizar dinheiro e reduzir a demanda de pico, mas também aumentar a resiliência durante interrupções.
Novas formas de backup
Configurar energia solar e armazenamento para fornecer energia de backup em uma casa ou prédio exige trabalho extra e custa mais - apenas um Powerwall pode ser executado de US$ 12,000 a US$ 16,500 para uma instalação completa do sistema, antes de incentivos e impostos. Isso é tanto quanto um sistema solar de tamanho razoável. No entanto, um número crescente de proprietários está instalando ambos.
Ao longo 90% das novas instalações solares no Havaí em 2021 foram emparelhadas com baterias após uma mudança na regulamentação. Agora, essas usinas distribuídas são ajudando a alimentar a rede como as usinas de carvão são aposentadas.
Califórnia tem milhões em 1.5 sistemas solares no telhado. Um número crescente de clientes está instalando baterias em seus sistemas ou adicionando novo armazenamento solar plus, em parte porque as concessionárias recorreram a “desligamentos de energia de segurança pública” para reduzir o risco de incêndios florestais provocados por linhas de energia durante dias secos e ventosos.
E novas formas de energia de backup estão surgindo, especialmente de carros elétricos. A Ford está em parceria com a SunRun para combinar sua nova picape elétrica F150 Lightning com energia solar e um carregador bidirecional que pode use a bateria do caminhão para alimentar uma casa. A versão padrão do caminhão vem com uma bateria de 98 kWh, o equivalente a mais de sete baterias estacionárias Tesla Powerwall.
Potência crítica para serviços críticos
Um quartel de bombeiros em Porto Rico oferece um vislumbre do que a energia solar e o armazenamento podem fazer. Depois do furacão Maria corte de energia por meses em 2017, mais de 40,000 sistemas solares foram instalados na ilha, muitas vezes combinados com armazenamento de bateria. Um deles está no quartel de bombeiros da cidade de Guánica, que não havia recebido 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 operando.
“O sistema solar é trabalhando lindamente!” Sargento Luis Saez disse à Canary Media um dia depois que Fiona desligou a energia. “Não perdemos energia durante todo o furacão.”
Sobre os Autores
Will Gorman, Pesquisador de Pós-Graduação em Mercados e Políticas de Eletricidade, Lawrence Berkeley National Laboratory; Bentham Paulos, Afiliado, Mercado de eletricidade e Grupo de políticas, Lawrence Berkeley National Laboratory e Galeno Barbose, Pesquisa científica, Lawrence Berkeley National Laboratory
Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
