Orkanen Ians katastrofala vindar och översvämningar kommer sannolikt att medföra långvariga strömavbrott till stora delar av Florida. Stormen är den senaste i raden av orkaner och extrem värme och kyla som har slagit ut strömmen till miljontals amerikaner under de senaste åren för dagar i taget.

I många områden som är utsatta för katastrofer och avbrott börjar folk fråga sig om investeringar i solenergi- och batterilagringssystem på taket kan hålla lamporna tända och luftkonditioneringen igång när elnätet inte kan det.

När nätet går ner kommer de flesta solsystem som saknar batteri också att stängas av. Men med batterier kan ett hem kopplas bort från nätet. Varje dag driver solen hemmet och laddar upp batterierna, som ger kraft hela natten.

Vårt team på Berkeley Lab undersökte vad som skulle krävas för att hem och kommersiella byggnader skulle klara av långa strömavbrott, på tre dagar eller mer, med solenergi och batterier.

Hur mycket kan solenergi + lagring göra?

För en ny rapport modellerade vi ett generiskt strömavbrott för varje län i USA, och testade om ett taksolsystem i kombination med ett 10- eller 30-kilowatt-timmars batteri kunde driva kritiska belastningar, som kylning, belysning, internettjänst och brunn pumps; om det kunde gå längre och även kraftvärme och luftkonditionering; eller om det till och med skulle kunna driva ett helt hem.

För att sätta det i perspektiv har det populäraste batteriet på marknaden, Tesla Powerwall, drygt 13 kWh lagring.

I allmänhet fann vi att även ett blygsamt system med solenergi plus ett batteri kan driva kritiska belastningar i ett hem flera dagar åt gången, praktiskt taget var som helst i landet.

Men våra kartor visar att det kan vara en utmaning att tillhandahålla backup för kyla och värme, men inte en oöverstiglig sådan. Hem i nordvästra sydöstra och Stillahavsområdet har ofta energislukande elektriska motståndsvärmare, som överstiger kapaciteten för solenergi och lagring under vinteravbrott. Bostäder med effektiva värmepumpar presterade bättre. Sommarluftkonditioneringsbelastningen kan vara tung i sydväst, vilket gör det svårare att tillgodose alla kylbehov med solenergi och lagring i ett sommaravbrott.

Större sol- och batterisystem kan hjälpa, men att möta efterfrågan under avbrott beror fortfarande på vädret, hur energieffektivt hemmet är och andra faktorer. Enkla termostatjusteringar under strömavbrott minskar till exempel värme- och kylbehoven och tillåter solenergi med lagring för att bibehålla reservkraft under längre perioder.

Möjligheten att driva kommersiella byggnader varierar kraftigt, beroende på byggnadstyp. Skolor och stora butiker, med tillräckligt takutrymme för solenergi i förhållande till byggnadens energibehov, klarar sig mycket bättre än energiintensiva byggnader med flera våningar som sjukhus.

Hur solenergi skulle ha hanterat 10 tidigare katastrofer

Vi tittade också på 10 verkliga avbrottshändelser från 2017 till 2020, inklusive orkaner, skogsbränder och stormar, och modellerade byggnadsprestanda för specifika platser och verkliga vädermönster under och efter avbrotten.

Vi fann att i sju av avbrotten skulle de flesta hem ha kunnat upprätthålla kritiska belastningar plus värme och kyla med hjälp av solenergi med 30 kWh lagring, eller drygt två Powerwalls.

Men vädret runt avbrottet kan ha stor inverkan, särskilt för orkaner. Efter att orkanen Florence slog ut strömmen i North Carolina 2018, hängde molnig himmel runt i tre dagar och dämpade eller till och med stoppade solpanelernas produktion.

Orkanen Harvey, å andra sidan, slog till mot Texaskusten i augusti 2017 men gick vidare och orsakade omfattande skador på andra håll i Texas. Himlen över Corpus Christi klarnade även om det tog en vecka eller mer att få strömmen tillbaka. Solel och lagring skulle ha varit en stor hjälp i det fallet, och tillhandahållit praktiskt taget alla strömbehov för ett typiskt enfamiljshus, när himlen klarnat.

På samma sätt fann vi att solenergi kan klara sig bra i mindre molniga händelser, som avstängningar av skogsbränder i Kalifornien, eller efter 2020 års regnstorm i Iowa.

Värmekällan i ett hem är också en nyckelfaktor. I ett avbrott på fem till tio dagar efter en isstorm i Oklahoma 2020 fann vi att solenergi plus ett 30 kWh batteri kunde ha levererat nästan all kritisk kraft och värme som behövs för hem med naturgasvärmare eller värmepumpar. Men hem med elektrisk motståndsvärme skulle ha kommit till kort.

I Texas värms över hälften av hemmen med el, främst motståndsvärmare. Energy Star-klassade värmepumpar – som ger både värme och kyla – använder hälften så mycket elektricitet per enhet värmeeffekt som elektriska motståndsvärmare och är också effektivare att kyla än en genomsnittlig ny luftkonditionering. Att konvertera äldre motståndsvärmare till nya värmepumpar kan inte bara spara pengar och minska efterfrågan på toppar utan också öka motståndskraften vid avbrott.

Nya former av säkerhetskopiering

Att installera solenergi och lagring för att tillhandahålla reservkraft i ett hem eller en byggnad kräver extra arbete och det kostar mer – bara en Powerwall kan köras från 12 000 USD till 16 500 USD för en komplett systeminstallation, före incitament och skatter. Det är lika mycket som ett lagom stort solsystem. Ändå installerar ett växande antal husägare båda.

Över 90 % av nya solcellsinstallationer på Hawaii 2021 parades ihop med batterier efter en regeländring. Nu hjälper dessa distribuerade kraftverk att driva elnätet när kolverken går i pension.

Kalifornien har över 1,5 miljoner solsystem på taket. Ett växande antal kunder eftermonterar batterier på sina system eller lägger till ny solenergi plus lagring, delvis på grund av att elbolag har tillgripit "strömavstängningar för allmänheten" för att minska risken för skogsbränder som utlöses av kraftledningar under torra, blåsiga dagar.

Och nya former av reservkraft växer fram, särskilt från elbilar. Ford samarbetar med SunRun för att kombinera sin nya elektriska pickup F150 Lightning med solenergi och en tvåvägsladdare som kan använda lastbilens batteri för att driva ett hus. Standardversionen av lastbilen kommer med ett 98 kWh-batteri, motsvarande mer än sju stationära Tesla Powerwall-batterier.

Kritisk kraft för kritiska tjänster

En brandstation i Puerto Rico ger en glimt av vad solenergi och lagring kan göra. Efter att orkanen Maria bröt strömmen i månader 2017, installerades över 40 000 solsystem på ön, ofta ihopkopplade med batterilagring. En av dem finns vid brandstationen i staden Guánica, som inte hade kunnat ta emot nödsamtal under tidigare avbrott.

När orkanen Fionas vind och översvämningar igen slog ut strömmen till större delen av Puerto Rico i september 2022 var brandstationen fortfarande i drift.

"Solsystemet fungerar vackert!" Sgt. Luis Saez berättade för Canary Media dagen efter att Fiona slog ut strömmen. "Vi tappade inte ström under hela orkanen." + Utforska vidare

Glöm lagringsbatterier och gasgeneratorer. Elfordon driver hem när elnätet går ner

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.