ENERGÍA RENOVABLE

¿Podrían la energía solar y las baterías alimentar su hogar cuando se corte la red eléctrica?

Es probable que los vientos catastróficos y las inundaciones del huracán Ian provoquen cortes de energía duraderos en gran parte de Florida. La tormenta es la última de una serie de huracanes y eventos extremos de calor y frío que han dejado sin electricidad a millones de estadounidenses en los últimos años durante días seguidos.

En muchas áreas propensas a desastres y apagones, la gente comienza a preguntarse si invertir en sistemas de almacenamiento de batería y energía solar en los techos puede mantener las luces encendidas y el aire acondicionado funcionando cuando la red eléctrica no puede hacerlo.

Cuando la red falla, la mayoría de los sistemas solares que carecen de batería también se apagarán. Pero con las baterías, una casa puede desconectarse de la red. Cada día, el sol da energía a la casa y carga las baterías, que proporcionan energía durante la noche.

Nuestro equipo en Berkeley Lab exploró lo que se necesitaría para que las casas y los edificios comerciales aguantaran largos cortes de energía, de tres días o más, con energía solar y baterías.

¿Cuánto puede hacer la energía solar + almacenamiento?

Para un nuevo informe, modelamos un corte de energía genérico para cada condado de los EE. UU. y probamos si un sistema solar en el techo combinado con una batería de 10 o 30 kilovatios-hora podría alimentar cargas críticas, como refrigeración, iluminación, servicio de Internet y pozo. zapatillas; si pudiera ir más allá y también alimentar la calefacción y el aire acondicionado; o si incluso podría alimentar una casa entera.

Para poner eso en perspectiva, la batería más popular del mercado, la Tesla Powerwall, tiene poco más de 13 kWh de almacenamiento.

En general, descubrimos que incluso un sistema modesto de energía solar más una batería puede alimentar cargas críticas en un hogar durante días, prácticamente en cualquier parte del país.

Pero nuestros mapas muestran que brindar respaldo para el enfriamiento y el calor puede ser un desafío, aunque no insuperable. Los hogares en el sureste y el noroeste del Pacífico a menudo tienen calentadores de resistencia eléctrica que consumen mucha energía, lo que excede la capacidad de la energía solar y el almacenamiento durante los apagones de invierno. Los hogares con bombas de calor eficientes se desempeñaron mejor. La carga de aire acondicionado de verano puede ser pesada en el suroeste, lo que dificulta satisfacer todas las necesidades de enfriamiento con energía solar y almacenamiento en un apagón de verano.

Los sistemas solares y de batería más grandes pueden ayudar, pero satisfacer la demanda durante los apagones aún depende del clima, qué tan eficiente es la energía del hogar y otros factores. Por ejemplo, los ajustes simples del termostato durante los cortes de energía reducen las necesidades de calefacción y refrigeración y permiten que la energía solar con almacenamiento mantenga la energía de respaldo durante períodos más largos.

Los mapas muestran que la mayor parte del país puede funcionar con energía solar y almacenamiento para usos
Donde la energía solar y el almacenamiento con una batería de 10 kWh pueden suministrar energía de respaldo, en varios escenarios.
laboratorio de berkeleyCC POR

La capacidad de alimentar edificios comerciales varía ampliamente, según el tipo de edificio. Las escuelas y las grandes tiendas minoristas, con suficiente espacio en el techo para la energía solar en relación con la demanda de energía del edificio, obtienen mejores resultados que los edificios de varios pisos que consumen mucha energía, como los hospitales.

Cómo la energía solar habría manejado 10 desastres pasados

También analizamos 10 eventos de apagones del mundo real de 2017 a 2020, incluidos huracanes, incendios forestales y tormentas, y modelamos el rendimiento de los edificios para ubicaciones específicas y patrones climáticos reales durante y después de los apagones.

Descubrimos que en siete de los apagones, la mayoría de los hogares habrían podido mantener cargas críticas además de calefacción y refrigeración usando energía solar con 30 kWh de almacenamiento, o poco más de dos Powerwalls.

Pero el clima alrededor del apagón puede tener un gran impacto, especialmente en el caso de los huracanes. Después de que el huracán Florence dejó sin electricidad a Carolina del Norte en 2018, los cielos nublados se mantuvieron durante tres días, atenuando o incluso deteniendo la producción de los paneles solares.

El huracán Harvey, por otro lado, azotó la costa de Texas en agosto de 2017, pero continuó causando daños generalizados en otras partes de Texas. Los cielos sobre Corpus Christi se despejaron incluso cuando tomó una semana o más restaurar la energía. La energía solar y el almacenamiento habrían sido de gran ayuda en ese caso, proporcionando prácticamente todas las necesidades de energía para una casa unifamiliar típica, una vez que se despejaran los cielos.

Los gráficos de líneas muestran el potencial de energía del almacenamiento y la demanda durante dos tormentas importantes.  Comienzan bajos cuando llega la tormenta, pero luego mejoran rápidamente.
Cómo le habría ido a una casa típica con energía solar y 30 kWh de almacenamiento después de los huracanes Florence y Harvey. La línea azul claro muestra los períodos cortos de ‘carga no atendida’ o deficiencias en el cumplimiento de la demanda de energía, justo después de las tormentas. El estado de carga muestra que las baterías pudieron estirar la energía solar durante la noche.
laboratorios de berkeleyCC POR

De manera similar, descubrimos que la energía solar puede funcionar bien en eventos menos nublados, como cortes de prevención de incendios forestales en California, o después de la tormenta de viento derecho de 2020 en Iowa.

La fuente de calor de una vivienda también es un factor clave. En una interrupción de cinco a diez días después de una tormenta de hielo en Oklahoma en 2020, descubrimos que la energía solar más una batería de 30 kWh podrían haber suministrado casi toda la energía y el calor críticos necesarios para los hogares con calentadores de gas natural o bombas de calor. Pero las casas con calefacción por resistencia eléctrica se habrían quedado cortas.

En Texas, más de la mitad de los hogares se calientan con electricidad, principalmente calentadores de resistencia. Las bombas de calor con calificación Energy Star, que proporcionan calefacción y refrigeración, usan la mitad de electricidad por unidad de producción de calor que los calentadores de resistencia eléctrica y también son más eficientes en la refrigeración que el aire acondicionado nuevo promedio. La conversión de calentadores de resistencia antiguos a nuevas bombas de calor no solo puede ahorrar dinero y reducir la demanda máxima, sino también aumentar la resiliencia durante las interrupciones.

Nuevas formas de respaldo

Configurar la energía solar y el almacenamiento para proporcionar energía de respaldo en una casa o edificio requiere trabajo adicional y cuesta más: solo un Powerwall puede costar entre US $ 12,000 y $ 16,500 para una instalación completa del sistema, antes de incentivos e impuestos. Eso es tanto como un sistema solar de buen tamaño. Sin embargo, un número creciente de propietarios de viviendas está instalando ambos.

Más del 90 % de las nuevas instalaciones solares en Hawái en 2021 se combinaron con baterías después de un cambio de regulación. Ahora, estas plantas de energía distribuida están ayudando a alimentar la red a medida que se retiran las plantas de carbón.

California tiene más de 1,5 millones de sistemas solares en los techos. Un número creciente de clientes está adaptando las baterías a sus sistemas o agregando nuevo almacenamiento solar plus, en parte porque las empresas de servicios públicos han recurrido a «cortes de energía de seguridad pública» para reducir el riesgo de incendios forestales provocados por las líneas eléctricas durante los días secos y ventosos.

Un camión eléctrico estacionado en un garaje, enchufado, mientras las personas retiran los escombros de la tormenta de un patio
Los camiones y automóviles eléctricos tienen mucho más almacenamiento de batería que un Powerwall y también tienen potencial como futuras baterías domésticas.
Vado

Y están surgiendo nuevas formas de energía de respaldo, especialmente de los autos eléctricos. Ford se ha asociado con SunRun para combinar su nueva camioneta eléctrica F150 Lightning con energía solar y un cargador bidireccional que puede usar la batería de la camioneta para alimentar una casa. La versión estándar del camión viene con una batería de 98 kWh, el equivalente a más de siete baterías estacionarias Tesla Powerwall.

Energía crítica para servicios críticos

Una estación de bomberos en Puerto Rico ofrece un vistazo de lo que pueden hacer la energía solar y el almacenamiento. Después de que el huracán María cortó la energía durante meses en 2017, se instalaron más de 40 000 sistemas solares en la isla, a menudo combinados con baterías de almacenamiento. Uno de ellos está en la estación de bomberos de la ciudad de Guánica, que no había podido recibir llamadas de emergencia en cortes anteriores.

Cuando los vientos y las inundaciones del huracán Fiona volvieron a dejar sin electricidad a la mayor parte de Puerto Rico en septiembre de 2022, la estación de bomberos seguía funcionando.

“¡El sistema solar está funcionando maravillosamente!” sargento Luis Sáez dijo a Canary Media el día después de que Fiona se quedara sin luz. “No nos quedamos sin electricidad durante todo el huracán”.

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