다운된 전력선은 전력이 없는 몇 주를 의미할 수 있습니다. AP 사진 / 매트 슬로 컴
허리케인 이안 치명적인 바람 그리고 홍수는 플로리다의 많은 지역에 오래 지속되는 정전을 가져올 가능성이 있습니다. 이 폭풍은 최근 몇 년 동안 한 번에 며칠 동안 수백만 명의 미국인에게 전력을 차단한 허리케인과 극심한 더위 및 추위 현상의 가장 최신입니다.
많은 재난 및 정전이 발생하기 쉬운 지역에서 사람들은 옥상 태양열 및 배터리 저장 시스템에 대한 투자가 전력망이 불가능한 경우에도 조명을 켜고 에어컨을 가동할 수 있는지 묻기 시작했습니다.
그리드가 다운되면 배터리가 부족한 대부분의 태양광 시스템도 종료됩니다. 그러나 배터리를 사용하면 가정이 그리드에서 분리될 수 있습니다. 매일 태양이 가정에 전력을 공급하고 배터리를 충전하여 밤에 전력을 공급합니다.
당사의 팀 버클리 진단 검사실 가정과 상업용 건물이 태양열과 배터리를 사용하여 XNUMX일 이상의 긴 정전을 극복하는 데 무엇이 필요한지 탐구했습니다.
태양열 + 스토리지는 얼마나 할 수 있습니까?
새 보고서, 우리는 미국의 모든 카운티에 대한 일반 정전을 모델링하여 10 또는 30kW 시간 배터리와 결합된 옥상 태양광 시스템이 냉각, 조명, 인터넷 서비스 및 우물 펌프와 같은 중요한 부하에 전력을 공급할 수 있는지 여부를 테스트했습니다. 더 나아가 난방과 에어컨에 전력을 공급할 수 있다면; 아니면 집 전체에 전력을 공급할 수도 있습니다.
이를 고려하여 시장에서 가장 인기 있는 배터리는 테슬라 파워 월, 저장용량이 13kWh를 조금 넘습니다.
일반적으로 우리는 태양열 + 배터리 XNUMX개로 구성된 적당한 시스템이라도 한 번에 며칠 동안 가정의 중요한 부하에 전력을 공급할 수 있음을 발견했습니다.
그러나 우리 지도 쇼 냉각 및 열을 위한 백업을 제공하는 것이 극복할 수 없는 것은 아니지만 도전이 될 수 있습니다. 남동부 및 태평양 북서부의 가정에는 종종 전력을 소모하는 전기 저항 히터가 있어 겨울철 정전 시 태양열 및 저장 용량을 초과합니다. 효율적인 열 펌프가 있는 집이 더 나은 성능을 보였습니다. 여름 에어컨 부하는 남서부에서 무거울 수 있으므로 여름 정전 시 태양열 및 저장 장치로 모든 냉각 요구 사항을 충족하기가 더 어렵습니다.
더 큰 태양열 및 배터리 시스템이 도움이 될 수 있지만 정전 시 수요를 충족하는 것은 여전히 날씨, 가정의 에너지 효율성 및 기타 요인에 달려 있습니다. 예를 들어, 정전 시 간단한 온도 조절 장치 조정은 난방 및 냉방 요구를 줄이고 저장 장치가 있는 태양열이 더 오랜 기간 동안 백업 전력을 유지할 수 있도록 합니다.
10kWh 배터리가 있는 태양열 및 저장 장치가 다양한 시나리오에서 백업 전원을 공급할 수 있는 곳. 버클리 연구소, CC BY
상업용 건물에 전력을 공급하는 능력은 건물 유형에 따라 크게 다릅니다. 건물 전력 수요에 비해 태양열을 위한 충분한 지붕 공간이 있는 학교와 대형 소매점은 병원과 같은 에너지 집약적인 다층 건물보다 훨씬 나은 성능을 보입니다.
태양열이 과거 10가지 재난을 처리한 방법
또한 허리케인, 산불 및 폭풍우를 포함하여 10년부터 2017년까지 2020개의 실제 정전 이벤트를 살펴보고 정전 중과 정전 이후의 실제 날씨 패턴과 특정 위치에 대한 건물 성능을 모델링했습니다.
우리는 정전 중 30건에서 대부분의 가정이 XNUMXkWh의 저장 용량 또는 두 개의 Powerwall을 약간 넘는 태양열을 사용하여 난방 및 냉방과 함께 임계 부하를 유지할 수 있음을 발견했습니다.
그러나 정전 주변의 날씨는 특히 허리케인의 경우 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 후에 허리케인 피렌체 2018년 노스캐롤라이나에서 정전이 되자 흐린 하늘이 XNUMX일 동안 주위를 맴돌면서 태양 전지판의 출력이 어두워지거나 심지어 중단되었습니다.
허리케인 하비, 반면에 2017년 XNUMX월 텍사스 해안을 강타했지만 텍사스의 다른 곳에서 광범위한 피해를 입혔습니다. 전원이 복구되는 데 일주일 이상이 걸렸음에도 코퍼스 크리스티의 하늘은 맑았습니다. 태양열과 저장 장치는 하늘이 맑아지면 전형적인 단독 주택에 필요한 거의 모든 전력을 공급할 수 있는 큰 도움이 되었을 것입니다.
허리케인 플로렌스(Florence)와 하비(Harvey)가 지나간 후 태양열과 30kWh의 저장 장치로 일반 가정이 어떻게 되었을까요? 연한 파란색 선은 폭풍 직후의 짧은 기간의 '미사용 부하' 또는 전력 수요 충족 부족을 나타냅니다. 충전 상태는 배터리가 밤새 태양열 발전을 늘릴 수 있음을 보여줍니다. 버클리 연구소, CC BY
마찬가지로 우리는 캘리포니아의 산불 예방 차단이나 아이오와의 2020년 데레초 폭풍우 이후와 같이 구름이 덜 낀 상황에서 태양열이 잘 작동할 수 있음을 발견했습니다.
가정의 열원도 중요한 요소입니다. 10년 오클라호마에서 폭풍우가 몰아친 후 2020~30일 동안 정전이 발생했을 때 태양열과 XNUMXkWh 배터리가 천연 가스 히터나 열 펌프가 있는 가정에 필요한 거의 모든 중요한 전력과 열을 공급할 수 있음을 발견했습니다. 그러나 전기 저항 난방이 있는 가정은 부족했을 것입니다.
텍사스에서는 주택의 절반 이상이 전기로 가열, 주로 저항 히터. 난방과 냉방을 모두 제공하는 Energy Star 등급 히트 펌프 사용 절반의 전기 단위당 발열량을 전기저항식 히터로 사용하고 평균적인 새 에어컨보다 냉방 효율도 높습니다. 구형 저항 히터를 새로운 히트 펌프로 전환하면 비용을 절감하고 피크 수요를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 정전 시 복원력을 높일 수 있습니다.
새로운 형태의 백업
가정이나 건물에 백업 전원을 제공하기 위해 태양열 및 저장 장치를 설정하면 추가 작업이 필요하고 비용이 더 많이 듭니다. 하나의 Powerwall만 실행할 수 있습니다. US$12,000 ~ $16,500 전체 시스템 설치의 경우 인센티브 및 세금 전. 그것은 공정한 크기의 태양계만큼입니다. 그럼에도 불구하고 점점 더 많은 수의 주택 소유자가 두 가지를 모두 설치하고 있습니다.
90 % 이상 규정 변경 후 2021년 하와이에 설치된 신규 태양열 설비 중 배터리와 짝을 이루었습니다. 이제 이러한 분산 발전소는 그리드에 전력을 공급하는 데 도움 석탄 발전소가 은퇴하기 때문입니다.
캘리포니아는 1.5 이상 만 옥상 태양광 시스템. 점점 더 많은 고객이 시스템에 배터리를 개조하거나 새로운 태양열 플러스 스토리지를 추가하고 있습니다. 그 이유는 부분적으로 유틸리티가 건조하고 바람이 많이 부는 날에 전력선으로 인한 산불 위험을 낮추기 위해 "공공 안전 전원 차단"에 의존했기 때문입니다.
그리고 특히 전기 자동차에서 새로운 형태의 백업 전원이 등장하고 있습니다. Ford는 SunRun과 협력하여 새로운 F150 Lightning 전기 픽업 트럭과 태양열 및 양방향 충전기를 결합합니다. 트럭의 배터리를 사용 집에 전원을 공급하기 위해. 트럭의 표준 버전에는 Tesla Powerwall 고정 배터리 98개 이상에 해당하는 XNUMXkWh 배터리가 함께 제공됩니다.
크리티컬 서비스를 위한 크리티컬 파워
푸에르토리코의 소방서는 태양열 및 저장 장치가 할 수 있는 일을 엿볼 수 있습니다. 허리케인 마리아 이후 몇 달 동안 정전 2017년에는 40,000개 이상의 태양광 시스템이 섬에 설치되었으며 종종 배터리 저장 장치와 함께 사용됩니다. 그 중 하나는 이전 정전에서 긴급 전화를 받을 수 없었던 Guánica 마을의 소방서입니다.
2022년 XNUMX월 허리케인 피오나의 바람과 홍수로 인해 푸에르토리코 대부분의 전력이 차단되었을 때 소방서는 여전히 운영 중이었습니다.
"태양계는 아름답게 일하는!” 병장 Luis Saez는 Fiona가 전원을 KO시킨 다음 날 Canary Media에 말했습니다. "우리는 허리케인 내내 전력을 잃지 않았습니다."
저자 정보
윌 고먼, 전기 시장 및 정책 대학원생 연구원, 로렌스 버클리 국립 연구소; 벤담 파울로 스, 계열사, 전기 시장 및 정책 그룹, 로렌스 버클리 국립 연구소및 갈렌 바르보스, 연구 과학자, 로렌스 버클리 국립 연구소
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