Simu za umeme zilizopunguzwa zinaweza kumaanisha wiki bila nishati. AP Photo / Matt Slocum
Kimbunga cha Ian upepo wa maafa na mafuriko huenda yakaleta kukatika kwa umeme kwa muda mrefu katika sehemu kubwa za Florida. Dhoruba hiyo ni ya hivi punde zaidi katika safu ya vimbunga na joto kali na matukio ya baridi ambayo yameondoa mamlaka kwa mamilioni ya Wamarekani katika miaka ya hivi karibuni kwa siku kadhaa.
Katika maeneo mengi yanayokumbwa na maafa na kukatika, watu wanaanza kuuliza ikiwa kuwekeza kwenye mifumo ya jua na betri ya paa kunaweza kuwasha taa na kiyoyozi kufanya kazi wakati gridi ya umeme haiwezi kufanya.
Gridi inapopungua, mifumo mingi ya jua ambayo haina betri pia itazima. Lakini kwa betri, nyumba inaweza kukatwa kutoka kwa gridi ya taifa. Kila siku, jua huwezesha nyumba na kuchaji betri, ambazo hutoa nishati usiku kucha.
Utawala timu saa Berkeley Lab iligundua kile ambacho kingechukua kwa nyumba na majengo ya biashara kumaliza kukatika kwa umeme kwa muda mrefu, kwa siku tatu au zaidi, kwa kutumia jua na betri.
Uhifadhi wa jua + unaweza kufanya kiasi gani?
Kwa ripoti mpya, tuliunda mfano wa kukatika kwa umeme kwa kila kaunti nchini Marekani, ili kujaribu ikiwa mfumo wa jua wa paa pamoja na betri ya saa 10 au 30 ya kilowati XNUMX inaweza kuwasha mizigo muhimu, kama vile friji, taa, huduma ya mtandao na pampu za visima; ikiwa inaweza kwenda zaidi na pia inapokanzwa nguvu na hali ya hewa; au ikiwa inaweza hata kuwasha nyumba nzima.
Ili kuweka hilo katika mtazamo, betri maarufu zaidi kwenye soko, the Ukuta wa Nguvu wa Tesla, ina zaidi ya kWh 13 tu ya hifadhi.
Kwa ujumla, tuligundua kuwa hata mfumo wa kawaida wa nishati ya jua pamoja na betri moja unaweza kuwasha mizigo muhimu nyumbani kwa siku kadhaa, karibu popote nchini.
Lakini ramani zetu zinaonyesha kwamba kutoa hifadhi rudufu ya kupoeza na joto kunaweza kuwa changamoto, ingawa si jambo lisiloweza kushindwa. Nyumba katika Kusini-mashariki na Pasifiki Kaskazini-Magharibi mara nyingi huwa na hita zinazokinza umeme, zinazozidi uwezo wa jua na uhifadhi wakati wa kukatika kwa kipupwe. Nyumba zilizo na pampu za joto zilifanya vyema zaidi. Mzigo wa kiyoyozi wa majira ya kiangazi unaweza kuwa mzito Kusini-magharibi, na kuifanya kuwa vigumu kukidhi mahitaji yote ya kupoeza kwa kutumia nishati ya jua na uhifadhi katika kukatika kwa majira ya joto.
Mifumo mikubwa ya jua na betri inaweza kusaidia, lakini kukidhi mahitaji wakati wa kukatika bado kunategemea hali ya hewa, jinsi nyumba inavyotumia nishati na mambo mengine. Kwa mfano, marekebisho rahisi ya kidhibiti cha halijoto wakati wa kukatika kwa umeme hupunguza mahitaji ya kuongeza joto na kupoeza na kuruhusu nishati ya jua yenye hifadhi ili kudumisha nishati mbadala kwa muda mrefu.
Ambapo nishati ya jua na hifadhi yenye betri ya 10-kWh inaweza kusambaza nishati mbadala, katika hali mbalimbali. Maabara ya Berkeley, CC BY
Uwezo wa kuimarisha majengo ya kibiashara hutofautiana sana, kulingana na aina ya jengo. Shule na maduka makubwa ya rejareja, yenye nafasi ya kutosha ya paa kwa ajili ya nishati ya jua ikilinganishwa na mahitaji ya nishati, nauli bora zaidi kuliko majengo ya ghorofa nyingi, yanayotumia nishati nyingi kama vile hospitali.
Jinsi sola ingeweza kushughulikia majanga 10 yaliyopita
Pia tuliangalia matukio 10 ya ulimwengu halisi ya kukatika kwa umeme kuanzia 2017 hadi 2020, ikiwa ni pamoja na vimbunga, moto wa nyika na dhoruba, na utendakazi wa majengo kwa maeneo mahususi na mifumo halisi ya hali ya hewa wakati na baada ya kukatika.
Tuligundua kuwa katika hitilafu saba, nyumba nyingi zingeweza kudumisha mizigo muhimu pamoja na kupasha joto na kupoeza kwa kutumia nishati ya jua yenye kWh 30 za hifadhi, au zaidi ya tungo mbili za Powerwall.
Lakini hali ya hewa karibu na kukatika inaweza kuwa na athari kubwa, hasa kwa vimbunga. Baada ya Kimbunga Florence umeme ulikatika huko North Carolina mnamo 2018, anga yenye mawingu ilitanda kwa siku tatu, ikififia au hata kusimamisha utoaji wa paneli za jua.
Hurricane Harvey, kwa upande mwingine, alipiga pwani ya Texas mnamo Agosti 2017 lakini akaendelea na kusababisha uharibifu mkubwa mahali pengine huko Texas. Anga juu ya Corpus Christi ilitanda hata ilipochukua wiki moja au zaidi kurejesha umeme. Jua na hifadhi zingekuwa msaada mkubwa katika hali hiyo, kutoa takriban mahitaji yote ya nishati kwa nyumba ya kawaida ya familia moja, mara tu anga ilipoondoka.
Jinsi nyumba ya kawaida ingefanya na nishati ya jua na kWh 30 za uhifadhi baada ya vimbunga Florence na Harvey. Laini ya samawati hafifu inaonyesha vipindi vifupi vya 'mzigo ambao haujahudumiwa,' au mapungufu katika kukidhi mahitaji ya nishati, mara tu baada ya dhoruba. Hali ya chaji inaonyesha kuwa betri ziliweza kunyoosha nishati ya jua usiku kucha. Maabara ya Berkeley, CC BY
Vile vile, tuligundua kuwa nishati ya jua inaweza kufanya vyema katika matukio ya chini ya mawingu, kama vile kuzimwa kwa kuzuia moto wa nyikani huko California, au baada ya dhoruba ya 2020 ya derecho huko Iowa.
Chanzo cha joto ndani ya nyumba pia ni jambo kuu. Katika hitilafu ya siku tano hadi 10 kufuatia dhoruba ya barafu huko Oklahoma mnamo 2020, tuligundua kuwa nishati ya jua pamoja na betri ya kWh 30 zingeweza kutoa karibu nguvu zote muhimu na joto linalohitajika kwa nyumba zilizo na hita za gesi asilia au pampu za joto. Lakini nyumba zilizo na upinzani wa kupokanzwa kwa umeme zingepungua.
Huko Texas, zaidi ya nusu ya nyumba ziko inapokanzwa kwa umeme, kimsingi hita za upinzani. Nishati pampu za joto zilizokadiriwa kwa nyota - ambazo hutoa inapokanzwa na kupoeza - tumia nusu ya umeme kwa kila kitengo cha pato la joto kama hita zinazokinza umeme na pia ni bora zaidi wakati wa kupoa kuliko wastani wa kiyoyozi kipya. Kubadilisha hita za zamani zinazokinza kuwa pampu mpya za joto hakuwezi tu kuokoa pesa na kupunguza mahitaji ya kilele lakini pia kuongeza ustahimilivu wakati wa kukatika.
Aina mpya za chelezo
Kuweka nishati ya jua na hifadhi ili kutoa nishati mbadala katika nyumba au jengo inachukua kazi ya ziada na inagharimu zaidi - Powerwall moja tu inaweza kufanya kazi. kutoka dola 12,000 hadi 16,500 kwa usakinishaji kamili wa mfumo, kabla ya motisha na kodi. Hiyo ni sawa na mfumo wa jua wa ukubwa sawa. Walakini, idadi inayokua ya wamiliki wa nyumba wanasanikisha zote mbili.
Zaidi ya 90% ya mitambo mipya ya jua huko Hawaii mnamo 2021 iliunganishwa na betri baada ya mabadiliko ya kanuni. Sasa mitambo hii ya umeme iliyosambazwa ni kusaidia nguvu ya gridi ya taifa kwani mimea ya makaa ya mawe imestaafu.
California ina zaidi ya milioni 1.5 mifumo ya jua ya paa. Idadi inayoongezeka ya wateja wanaweka upya betri kwenye mifumo yao, au kuongeza hifadhi mpya ya nishati ya jua pamoja na hifadhi, kwa kiasi fulani kwa sababu huduma zimeamua "kuzima nishati ya usalama wa umma" ili kupunguza hatari ya moto wa nyika unaosababishwa na nyaya za umeme wakati wa siku kavu na zenye upepo.
Na aina mpya za nguvu mbadala zinaibuka, haswa kutoka kwa magari ya umeme. Ford inashirikiana na SunRun kuchanganya lori lake jipya la kubeba umeme la F150 Lightning na sola na chaja ya njia mbili inayoweza. tumia betri ya lori kuwezesha nyumba. Toleo la kawaida la lori linakuja na betri ya 98-kWh, sawa na zaidi ya betri saba za stationary za Tesla Powerwall.
Nguvu muhimu kwa huduma muhimu
Kituo cha zima moto huko Puerto Rico kinatoa muhtasari wa kile ambacho nishati ya jua na hifadhi inaweza kufanya. Baada ya Kimbunga Maria kukata nguvu kwa miezi mnamo 2017, zaidi ya mifumo ya jua ya 40,000 iliwekwa kwenye kisiwa hicho, mara nyingi ikiunganishwa na uhifadhi wa betri. Moja ya hizo ni katika kituo cha zima moto katika mji wa Guánica, ambacho hakikuweza kupokea simu za dharura katika kukatika kwa hapo awali.
Upepo na mafuriko ya Kimbunga Fiona yalipoondoa tena umeme kwa sehemu kubwa ya Puerto Rico mnamo Septemba 2022, kituo cha zimamoto kilikuwa bado kinafanya kazi.
"Mfumo wa jua ni kufanya kazi kwa uzuri!” Sgt. Luis Saez aliiambia Canary Media siku moja baada ya Fiona kung'oa madarakani. "Hatukupoteza nguvu wakati wote wa kimbunga."
kuhusu Waandishi
Je Gorman, Mtafiti Mwanafunzi aliyehitimu katika Masoko na Sera ya Umeme, Lawrence Berkeley National Laboratory; Bentham Paulos, Ushirika, Masoko ya Umeme na Kikundi cha Sera, Lawrence Berkeley National Laboratory, na Galen Barbose, Mwanasayansi ya Utafiti, Lawrence Berkeley National Laboratory
Makala hii imechapishwa tena kutoka Mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma awali ya makala.
