Furacão Ian: Quando a rede elétrica acabar, a energia solar e as baterias poderiam abastecer sua casa?

Os ventos catastróficos do furacão Ian e as inundações provavelmente causarão interrupções de energia duradouras em grandes partes da Flórida. A tempestade é a mais recente de uma linha de furacões e eventos extremos de calor e frio que derrubaram milhões de americanos nos últimos anos por dias seguidos.

Em muitas áreas propensas a desastres e interrupções, as pessoas estão começando a se perguntar se investir em sistemas solares e de armazenamento de bateria no telhado pode manter as luzes acesas e o ar-condicionado funcionando quando a rede elétrica não consegue.

Quando a rede cai, a maioria dos sistemas solares que não possuem bateria também é desligada. Mas com baterias, uma casa pode se desconectar da rede. Todos os dias, o sol alimenta a casa e carrega as baterias, que fornecem energia durante a noite.

Nossa equipe no Berkeley Lab explorou o que seria necessário para casas e prédios comerciais enfrentarem longas quedas de energia, de três dias ou mais, com energia solar e baterias.

Para um novo relatório, modelamos uma queda de energia genérica para cada condado nos EUA, testando se um sistema solar no telhado combinado com uma bateria de 10 ou 30 quilowatts-hora poderia alimentar cargas críticas, como refrigeração, iluminação, serviço de internet e bem bombas; se pudesse ir além e também aquecimento de energia e ar condicionado; ou se poderia alimentar uma casa inteira.

Para colocar isso em perspectiva, a bateria mais popular do mercado, a Tesla Powerwall, tem pouco mais de 13 kWh de armazenamento.

Em geral, descobrimos que mesmo um sistema modesto de energia solar mais uma bateria pode alimentar cargas críticas em uma casa por dias a fio, praticamente em qualquer lugar do país.

Mas nossos mapas mostram que fornecer backup para resfriamento e aquecimento pode ser um desafio, embora não seja intransponível. As residências no sudeste e no noroeste do Pacífico costumam ter aquecedores de resistência elétrica que consomem muita energia, excedendo a capacidade de energia solar e armazenamento durante as interrupções do inverno. Casas com bombas de calor eficientes tiveram melhor desempenho. A carga de ar condicionado de verão pode ser pesada no sudoeste, tornando mais difícil atender a todas as necessidades de resfriamento com energia solar e armazenamento em um blecaute de verão.

Sistemas solares e de bateria maiores podem ajudar, mas atender à demanda durante interrupções ainda depende do clima, da eficiência energética da casa e de outros fatores. Por exemplo, ajustes simples do termostato durante quedas de energia reduzem as necessidades de aquecimento e resfriamento e permitem que a energia solar com armazenamento mantenha a energia de backup por períodos mais longos.

A capacidade de alimentar edifícios comerciais varia amplamente, dependendo do tipo de edifício. Escolas e grandes lojas de varejo, com espaço suficiente no telhado para energia solar em relação à demanda de energia do prédio, se saem muito melhor do que edifícios de vários andares com uso intensivo de energia, como hospitais.

Também analisamos 10 eventos de interrupção do mundo real de 2017 a 2020, incluindo furacões, incêndios florestais e tempestades, e modelamos o desempenho de edifícios para locais específicos e padrões climáticos reais durante e após as interrupções.

Descobrimos que em sete das interrupções, a maioria das residências teria conseguido manter cargas críticas, além de aquecimento e resfriamento usando energia solar com 30 kWh de armazenamento, ou pouco mais de duas Powerwalls.

Mas o clima em torno da interrupção pode ter um grande impacto, especialmente para furacões. Depois que o furacão Florence derrubou a energia na Carolina do Norte em 2018, o céu nublado permaneceu por três dias, escurecendo ou até interrompendo a produção de painéis solares.

O furacão Harvey, por outro lado, atingiu a costa do Texas em agosto de 2017, mas passou a causar danos generalizados em outras partes do Texas. Os céus sobre Corpus Christi clarearam mesmo depois de uma semana ou mais para que a energia fosse restaurada. A energia solar e o armazenamento teriam sido uma grande ajuda nesse caso, fornecendo praticamente todas as necessidades de energia para uma típica casa unifamiliar, uma vez que o céu clareasse.

Da mesma forma, descobrimos que a energia solar pode funcionar bem em eventos menos nublados, como desligamentos para prevenção de incêndios florestais na Califórnia ou após o vendaval Derecho de 2020 em Iowa.

A fonte de calor em uma casa também é um fator chave. Em uma interrupção de cinco a 10 dias após uma tempestade de gelo em Oklahoma em 2020, descobrimos que a energia solar mais uma bateria de 30 kWh poderia fornecer quase toda a energia e calor críticos necessários para residências com aquecedores a gás natural ou bombas de calor. Mas as casas com aquecimento por resistência elétrica teriam ficado aquém.