Wie aktuell! Da Millionen in Florida nach dem Durchgang des Hurrikans Ian durch den Staat ohne Strom sind, hat Berkeley Lab eine veröffentlicht neuer Bericht die untersucht, wie effektiv Solar- und Speichersysteme auf dem Dach sein können, um das Licht für einen Zeitraum von 3 Tagen in jedem Bezirk der Vereinigten Staaten anzuschalten.
Die meisten Ergebnisse können Sie wahrscheinlich selbst herausfinden. Wenn das Ziel darin besteht, ein paar Lichter anzuschalten, damit Sie nicht im Dunkeln herumstolpern, und genug Strom, um digitale Geräte zu betreiben, können die meisten Systeme dies problemlos 3 Tage oder länger tun. Aber je mehr stromhungrige Geräte – Kühlschränke, Klimaanlagen und elektrische Fußleistenheizungen – zum Mix hinzugefügt werden, desto geringer ist die Leistungsfähigkeit dieser Systeme. Hier ist eine Zusammenfassung dieses Berichts:
„Die Studie schätzt die Leistung von PV-Plus-Energiespeichersystemen (PVESS) hinter dem Zähler bei der Bereitstellung von Backups für kritische Lasten oder das gesamte Gebäude in einer Vielzahl von Regionen, Gebäudetypen und Stromunterbrechungsbedingungen. Die Studie berücksichtigt auch eine Reihe von 10 historischen lang andauernden Stromausfällen und bewertet, wie PVESS bei der Bereitstellung von Notstrom während dieser spezifischen Ereignisse hätte funktionieren können.
„Die Analyse ist die erste in einer Reihe von Studien des Berkeley Lab in Zusammenarbeit mit dem National Renewable Energy Laboratory zur Verwendung von PVESS als Notstromversorgung. Diese erste Studie, die sich auf simulierte Gebäudelasten auf Endnutzungsebene, Solarerzeugung und Speichereinsatz stützt, soll einen Basissatz von Leistungsschätzungen liefern und die wichtigsten Leistungstreiber veranschaulichen.“
Bevor wir uns mit den Details des Berichts befassen, ist eines ganz klar. Stromausfälle werden immer häufiger, da starke Stürme und wütende Waldbrände die traditionellen Energienetze verwüsten. Eine gute Vermutung wäre, dass Solar plus Speicherung mehr zu einer Notwendigkeit und weniger zu einem Luxus werden wird, da ein sich erwärmender Planet uns vor neue Herausforderungen stellt. Ob diese Speicherbatterien eigenständige Einheiten sind, die in unseren Häusern installiert sind, oder die Traktionsbatterien in unseren Elektrofahrzeugen, ist eine Frage, die noch nicht genau beantwortet werden kann, aber wenn Sie beides gesagt haben, sind Sie eine sehr vorausschauende Person.
Solar Plus Speicherszenarien
Bild mit freundlicher Genehmigung von Berkeley Lab
Der Berkeley Lab-Bericht konzentriert sich auf simulierte Lasten, Solarerzeugung und Speicherversand. Die Backup-Leistung hängt in erster Linie von der Größe des PVESS und den für das Backup ausgewählten kritischen Lasten ab, heißt es. Wenn Heiz- und Kühllasten von der Sicherung ausgeschlossen sind, kann ein kleines PVESS mit nur 10 kWh Speicher den grundlegenden Bedarf an Notstrom über einen dreitägigen Ausfall in praktisch allen US-Bezirken und in jedem Monat des Jahres vollständig decken.
Bild mit freundlicher Genehmigung von Berkeley Lab
Wenn die Lasten Heizen und Kühlen umfassen, würde ein kleines PVESS-System durchschnittlich 86 % der kritischen Last über alle Bezirke und Monate hinweg decken, während ein größeres PVESS mit 30 kWh Speicher 96 % der kritischen Last decken würde. Die Überbrückung von Heiz- und Kühllasten ist regional sehr unterschiedlich, je nach Klima und Gebäudebestand. Insbesondere ist die Leistung tendenziell am niedrigsten in Regionen, in denen Elektroheizungen üblich sind, wie im Südosten und Nordwesten, sowie in Regionen mit großen Kühllasten, wie im Südwesten und in Teilen des Südostens.
Diese Ergebnisse basieren auf dem bestehenden US-Gebäudebestand, in dem die Heizung hauptsächlich aus elektrischen Widerstandsheizungen und nicht aus Wärmepumpen besteht, sowie auf der typischen Batteriegröße, die derzeit auf dem Markt erhältlich ist. Insbesondere zeigt der Bericht signifikante Leistungsunterschiede basierend auf Heiztechnologie (elektrischer Widerstand vs. Wärmepumpen vs. fossile Heizung), Gebäudeinfiltrationsraten (die Undichtigkeit des Gebäudes), Klimaanlageneffizienz und Temperatursollwerte.
Die Backup-Leistung für Haushalte mit elektrischer Heizung oder hohen Kühllasten ist sehr empfindlich gegenüber Wetterschwankungen. Beispielsweise werden in Bezirken mit hoher Durchdringung von Elektrowärme zwischen 53 % und 96 % der kritischen Last in den Wintermonaten bereitgestellt, je nachdem, an welchem bestimmten Tag der Ausfall in jedem Monat beginnt. Ein ähnlicher, aber weniger dramatischer Trend ist bei Wohnungen mit hohen Kühllasten zu beobachten. Noch größere Schwankungen würden unter extremeren Wetterbedingungen auftreten, als in unserer Analyse untersucht, heißt es in dem Bericht. [Note: If you aren’t aware that such extreme weather conditions are becoming more common, you haven’t been paying attention.]
Die Backup-Leistung ist ziemlich unempfindlich gegenüber der Ausfalldauer von mehr als einem Tag. Im Allgemeinen nimmt die Backup-Leistung mit zunehmender Ausfalldauer ab, obwohl der Effekt angesichts der Fähigkeit der PV, die Batterien jeden Tag aufzuladen, relativ gering ist. Bei einem PVESS mit 30 kWh Speicher und kritischen Lasten, einschließlich Heizung und Kühlung, sinkt die Backup-Leistung von einem bevölkerungsgewichteten Durchschnitt von 100 % der kritischen Last, die bei einem 1-tägigen Ausfall versorgt wird, auf 92 % bei einem 10-tägigen Ausfall.
Bei 7 der 10 analysierten historischen Ausfallereignisse wäre die Mehrheit der Haushalte in der Lage gewesen, kritische Lasten durch Heizen und Kühlen aufrechtzuerhalten, wenn ein PVESS mit 30 kWh Speicher verwendet wurde. Zwischen den fünf Hurrikanereignissen, die durch Unterschiede in der Sonneneinstrahlung verursacht werden, besteht eine beträchtliche Variabilität. Das leistungsschwächste Ereignis war der Hurrikan Florence, bei dem in den ersten drei Tagen des ~8-tägigen Ausfalls aufgrund der Wolkendecke fast keine PV-Erzeugung stattfand. Bei den beiden analysierten Winterstürmen wurde die gesamte kritische Last im mittleren Fall versorgt, aber ein beträchtlicher Teil der Kunden – diejenigen mit Elektroheizung – sah eine viel geringere Leistung.
Die Fähigkeit, gewerbliche Gebäude mit Strom zu versorgen, ist je nach Gebäudetyp sehr unterschiedlich. Schulen und große Einzelhandelsgeschäfte mit ausreichend Dachfläche für Solarenergie im Verhältnis zum Gebäudeenergiebedarf schneiden viel besser ab als mehrstöckige, energieintensive Gebäude wie Krankenhäuser.
Das wegnehmen
Der Subtext dieses Solar-Plus-Speicherberichts von Berkeley Lab lautet, dass die traditionelle Methode zur Stromversorgung unserer Häuser und Gebäude oft nicht in der Lage ist, den Strom zu liefern, auf den wir angewiesen sind, wenn Naturgewalten das Verteilungssystem unterbrechen. Dies deutet darauf hin, dass nicht-traditionelle Systeme wie Microgrids, die auf dezentrale Stromerzeugung angewiesen sind, in den kommenden Jahren an Popularität gewinnen werden. Das uns gewöhnte System aus Stangen und Drähten ist eindeutig das schwache Glied im heutigen Verteilungssystem. Es gibt wenig Diskussion darüber, wie diese Schwäche angegangen werden kann, aber vielleicht ist das ein Gespräch, das stattfinden muss.
Die große Frage ist, wie viel wird diese Resilienz kosten und wer sollte dafür bezahlen? Ein 30-kWh-Akku ist nicht billig und eine Solaranlage auf dem Dach kann auch kein modernes Einfamilienhaus mit Strom versorgen. Falls Sie es noch nicht bemerkt haben, Elektriker arbeiten heute auch nicht umsonst. Eine grobe Schätzung wäre, dass die Kosten für die vollständige Energieunabhängigkeit für die meisten Hausbesitzer bei 50.000 US-Dollar beginnen und von dort aus steigen würden.
Der Kicker kann das bidirektionale V2H-Laden für Elektroautos sein. Es ist noch nicht da, und die Neuverkabelung Ihres Hauses, damit ein Elektrofahrzeug über eine Solaranlage auf dem Dach aufgeladen und Ihr Zuhause bei Bedarf mit Strom versorgt werden kann, kann teuer werden. Sie benötigen zunächst ein bidirektionales Ladegerät und Änderungen an der Schalttafel Ihres Hauses, um dies zu ermöglichen. Aber im Laufe der Zeit, wenn immer mehr Menschen Elektrofahrzeuge erwerben, können solche Systeme für Hausbesitzer und Flottenbetreiber, die Elektro-Lkw verwenden und Sonnenkollektoren auf ihren Dächern haben, sehr attraktiv werden.
Sag niemals nie. Was heute weit draußen erscheint, könnte morgen alltäglich sein, insbesondere wenn EV-Besitzer zusätzliche Einnahmen erzielen können, indem sie an V2G-Programmen teilnehmen, die dazu beitragen, das Netz bei Bedarf zu stabilisieren.
Der Berkeley Lab-Bericht konzentriert sich auf die heutige Realität, schlägt aber auch einige Wege für die Zukunft vor. Die Versorgungsindustrie steht vor großen Veränderungen. Es ist nicht schwer, sich eine Zeit vorzustellen, in der die Menschen viel mehr Kontrolle über die Energieversorgung haben werden, die zu einem so kritischen Teil des täglichen Lebens geworden ist.
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