Saluran listrik yang terputus dapat berarti berminggu-minggu tanpa daya. Foto AP / Matt Slocum

Badai Ian angin bencana dan banjir kemungkinan akan menyebabkan pemadaman listrik jangka panjang ke sebagian besar Florida. Badai tersebut adalah yang terbaru dalam serangkaian badai dan peristiwa panas dan dingin ekstrem yang telah mematikan listrik bagi jutaan orang Amerika dalam beberapa tahun terakhir selama berhari-hari.

Di banyak daerah rawan bencana dan pemadaman listrik, orang mulai bertanya apakah berinvestasi di sistem penyimpanan surya dan baterai di atap dapat membuat lampu tetap menyala dan AC tetap menyala ketika jaringan listrik tidak bisa.

Saat jaringan listrik mati, sebagian besar sistem tata surya yang tidak memiliki baterai juga akan mati. Tetapi dengan baterai, rumah dapat terputus dari jaringan. Setiap hari, matahari memberi daya pada rumah dan mengisi baterai, yang menyediakan daya sepanjang malam.

Kami tim di Berkeley Laboratorium menjelajahi apa yang diperlukan untuk rumah dan bangunan komersial untuk mengatasi pemadaman listrik yang lama, tiga hari atau lebih, dengan tenaga surya dan baterai.

Berapa banyak yang bisa dilakukan solar + storage?

Untuk laporan baru, kami membuat model pemadaman listrik umum untuk setiap wilayah di AS, menguji apakah tata surya atap yang dikombinasikan dengan baterai 10 atau 30 kilowatt-jam dapat memberi daya pada beban kritis, seperti pendinginan, penerangan, layanan internet, dan pompa sumur; jika bisa melangkah lebih jauh dan juga pemanas listrik dan pendingin udara; atau bahkan bisa memberi daya pada seluruh rumah.

Sebagai gambaran, baterai paling populer di pasaran, dinding daya Tesla, memiliki penyimpanan lebih dari 13 kWh.

Secara umum, kami menemukan bahwa sistem solar plus satu baterai yang sederhana pun dapat memberi daya pada beban kritis di rumah selama berhari-hari, hampir di mana saja di negara ini.

Tapi peta kami menunjukkan bahwa menyediakan cadangan untuk pendinginan dan panas dapat menjadi tantangan, meskipun bukan tantangan yang tidak dapat diatasi. Rumah-rumah di Tenggara dan Pasifik Barat Laut sering memiliki pemanas hambatan listrik yang memonopoli daya, melebihi kemampuan tenaga surya dan penyimpanan selama pemadaman musim dingin. Rumah dengan pompa panas yang efisien berkinerja lebih baik. Beban AC musim panas bisa menjadi berat di Barat Daya, sehingga lebih sulit untuk memenuhi semua kebutuhan pendinginan dengan solar dan penyimpanan di pemadaman musim panas.

Sistem surya dan baterai yang lebih besar dapat membantu, tetapi memenuhi permintaan selama pemadaman masih bergantung pada cuaca, seberapa hemat energi rumah, dan faktor lainnya. Misalnya, penyesuaian termostat sederhana selama pemadaman listrik mengurangi kebutuhan pemanasan dan pendinginan dan memungkinkan solar dengan penyimpanan untuk mempertahankan daya cadangan dalam waktu yang lebih lama.

 Dimana solar dan storage dengan baterai 10 kWh dapat menyuplai daya cadangan, dalam berbagai skenario. Berkeley Lab, CC BY

Kemampuan untuk memberi daya pada bangunan komersial sangat bervariasi, tergantung pada jenis bangunannya. Sekolah dan toko ritel kotak besar, dengan ruang atap yang cukup untuk solar relatif terhadap kebutuhan listrik bangunan, jauh lebih baik daripada gedung bertingkat dan intensif energi seperti rumah sakit.

Bagaimana solar akan menangani 10 bencana masa lalu

Kami juga melihat 10 peristiwa pemadaman dunia nyata dari 2017 hingga 2020, termasuk angin topan, kebakaran hutan, dan badai, dan model kinerja bangunan untuk lokasi tertentu dan pola cuaca nyata selama dan setelah pemadaman.

Kami menemukan bahwa dalam tujuh dari pemadaman, sebagian besar rumah akan mampu mempertahankan beban kritis ditambah pemanasan dan pendinginan menggunakan solar dengan penyimpanan 30 kWh, atau lebih dari dua Powerwalls.

Namun cuaca di sekitar pemadaman dapat berdampak besar, terutama untuk angin topan. Setelah Hurricane Florence mematikan listrik di North Carolina pada tahun 2018, langit mendung berkeliaran selama tiga hari, meredupkan atau bahkan menghentikan output panel surya.

Badai Harvey, di sisi lain, menghantam pantai Texas pada Agustus 2017 tetapi terus menyebabkan kerusakan luas di tempat lain di Texas. Langit di atas Corpus Christi cerah meskipun butuh waktu seminggu atau lebih untuk memulihkan listrik. Tenaga surya dan penyimpanan akan sangat membantu dalam hal ini, menyediakan hampir semua kebutuhan daya untuk rumah keluarga tunggal biasa, begitu langit cerah.

 
Bagaimana rumah biasa akan dilakukan dengan solar dan penyimpanan 30 kWh setelah badai Florence dan Harvey. Garis biru muda menunjukkan periode singkat 'beban tidak terlayani', atau kekurangan dalam memenuhi permintaan daya, tepat setelah badai. Status pengisian menunjukkan baterai mampu meregangkan tenaga surya sepanjang malam. Laboratorium Berkeley, CC BY

Demikian pula, kami menemukan bahwa matahari dapat bekerja dengan baik dalam peristiwa yang tidak terlalu berawan, seperti penghentian pencegahan kebakaran hutan di California, atau setelah badai angin derecho 2020 di Iowa.

Sumber panas di rumah juga merupakan faktor kunci. Dalam pemadaman lima hingga 10 hari setelah badai es di Oklahoma pada tahun 2020, kami menemukan bahwa solar plus baterai 30 kWh dapat memasok hampir semua daya kritis dan panas yang dibutuhkan untuk rumah dengan pemanas gas alam atau pompa panas. Tapi rumah dengan pemanas hambatan listrik akan gagal.

Di Texas, lebih dari setengah rumah adalah dipanaskan dengan listrik, terutama pemanas resistansi. Pompa panas berperingkat Energy Star – yang menyediakan pemanasan dan pendinginan – digunakan listrik setengahnya per unit keluaran panas sebagai pemanas hambatan listrik dan juga lebih efisien dalam pendinginan daripada rata-rata AC baru. Mengonversi pemanas tahan lama ke pompa panas baru tidak hanya dapat menghemat uang dan mengurangi permintaan puncak, tetapi juga meningkatkan ketahanan selama pemadaman.

Bentuk cadangan baru

Menyiapkan tenaga surya dan penyimpanan untuk menyediakan daya cadangan di rumah atau gedung membutuhkan kerja ekstra dan biayanya lebih mahal – hanya satu Powerwall yang dapat dijalankan dari US$12,000 hingga $16,500 untuk instalasi sistem penuh, sebelum insentif dan pajak. Itu setara dengan tata surya berukuran sedang. Namun demikian, semakin banyak pemilik rumah yang memasang keduanya.

Lebih dari 90% instalasi surya baru di Hawaii pada tahun 2021 dipasangkan dengan baterai setelah perubahan peraturan. Sekarang pembangkit listrik terdistribusi ini adalah membantu memberi daya pada jaringan karena pembangkit batubara sudah pensiun.

California memiliki juta selama 1.5 tata surya atap. Semakin banyak pelanggan yang memasang kembali baterai pada sistem mereka, atau menambahkan penyimpanan solar plus baru, sebagian karena utilitas telah menggunakan "pematian listrik keselamatan publik" untuk menurunkan risiko kebakaran hutan yang dipicu oleh saluran listrik selama hari-hari yang kering dan berangin.

Dan bentuk-bentuk baru tenaga cadangan bermunculan, terutama dari mobil listrik. Ford bermitra dengan SunRun untuk menggabungkan truk pikap listrik F150 Lightning baru dengan solar dan pengisi daya dua arah yang dapat menggunakan baterai truk untuk memberi daya pada sebuah rumah. Versi standar truk ini dilengkapi dengan baterai 98 kWh, setara dengan lebih dari tujuh baterai stasioner Tesla Powerwall.

Daya kritis untuk layanan kritis

Sebuah stasiun pemadam kebakaran di Puerto Rico menawarkan sekilas tentang apa yang dapat dilakukan oleh matahari dan penyimpanan. Setelah Badai Maria matikan listrik selama berbulan-bulan pada tahun 2017, lebih dari 40,000 tata surya dipasang di pulau itu, sering kali dipasangkan dengan penyimpanan baterai. Salah satunya adalah di stasiun pemadam kebakaran di kota Guánica, yang tidak dapat menerima panggilan darurat pada pemadaman sebelumnya.

Ketika angin dan banjir Badai Fiona kembali mematikan listrik di sebagian besar Puerto Rico pada September 2022, stasiun pemadam kebakaran masih beroperasi.

“Tata surya adalah bekerja dengan indah!” Sersan Luis Saez mengatakan kepada Canary Media sehari setelah Fiona pingsan. “Kami tidak kehilangan daya selama badai.”

Tentang Penulis

Akankah Gorman?, Peneliti Mahasiswa Pascasarjana di Pasar dan Kebijakan Listrik, Lawrence Berkeley National Laboratory; Bentham Paulos, Afiliasi, Pasar Listrik & Grup Kebijakan, Lawrence Berkeley National Laboratory, dan Galen Barbosa, Ilmuwan Riset, Lawrence Berkeley National Laboratory

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.