Ouragan Ian : lorsque le réseau électrique s'éteint, l'énergie solaire et les batteries pourraient-elles alimenter votre maison ?

Les vents catastrophiques et les inondations de l'ouragan Ian entraîneront probablement des pannes d'électricité de longue durée dans de grandes parties de la Floride. La tempête est la dernière d'une série d'ouragans et d'épisodes de chaleur et de froid extrêmes qui ont coupé l'électricité à des millions d'Américains ces dernières années pendant des jours d'affilée.

Dans de nombreuses zones sujettes aux catastrophes et aux pannes, les gens commencent à se demander si investir dans des systèmes solaires et de stockage de batterie sur le toit peut garder les lumières allumées et le climatiseur en marche lorsque le réseau électrique ne le peut pas.

Lorsque le réseau tombe en panne, la plupart des systèmes solaires dépourvus de batterie s'arrêtent également. Mais avec des batteries, une maison peut se déconnecter du réseau. Chaque jour, le soleil alimente la maison et recharge les batteries, qui fournissent de l'énergie toute la nuit.

Notre équipe de Berkeley Lab a exploré ce qu'il faudrait aux maisons et aux bâtiments commerciaux pour surmonter les longues pannes de courant, de trois jours ou plus, avec l'énergie solaire et les batteries.

Pour un nouveau rapport, nous avons modélisé une panne de courant générique pour chaque comté des États-Unis, testant si un système solaire sur le toit combiné à une batterie de 10 ou 30 kilowattheures pouvait alimenter des charges critiques, comme la réfrigération, l'éclairage, le service Internet et bien pompes; s'il pouvait aller plus loin et aussi alimenter le chauffage et la climatisation ; ou s'il pouvait même alimenter toute une maison.

Pour mettre cela en perspective, la batterie la plus populaire du marché, la Tesla Powerwall, a un peu plus de 13 kWh de stockage.

En général, nous avons constaté que même un système modeste de batterie solaire plus une peut alimenter des charges critiques dans une maison pendant des jours à la fois, pratiquement partout dans le pays.

Mais nos cartes montrent que fournir une solution de secours pour le refroidissement et la chaleur peut être un défi, mais pas insurmontable. Les maisons du sud-est et du nord-ouest du Pacifique sont souvent équipées de radiateurs à résistance électrique énergivores, dépassant la capacité de l'énergie solaire et du stockage pendant les pannes hivernales. Les maisons équipées de pompes à chaleur efficaces ont obtenu de meilleurs résultats. La charge de climatisation estivale peut être lourde dans le sud-ouest, ce qui rend plus difficile de répondre à tous les besoins de refroidissement avec l'énergie solaire et le stockage en cas de panne d'électricité estivale.

Des systèmes solaires et de batterie plus grands peuvent aider, mais la satisfaction de la demande pendant les pannes dépend toujours de la météo, de l'efficacité énergétique de la maison et d'autres facteurs. Par exemple, de simples ajustements du thermostat pendant les pannes de courant réduisent les besoins de chauffage et de refroidissement et permettent à l'énergie solaire avec stockage de maintenir l'alimentation de secours sur de plus longues périodes.

La capacité d'alimenter les bâtiments commerciaux varie considérablement, selon le type de bâtiment. Les écoles et les magasins de détail à grande surface, avec suffisamment d'espace sur le toit pour l'énergie solaire par rapport à la demande d'électricité du bâtiment, s'en sortent beaucoup mieux que les bâtiments à plusieurs étages à forte intensité énergétique comme les hôpitaux.

Nous avons également examiné 10 événements de pannes du monde réel de 2017 à 2020, y compris des ouragans, des incendies de forêt et des tempêtes, et modélisé les performances des bâtiments pour des emplacements spécifiques et des conditions météorologiques réelles pendant et après les pannes.

Nous avons constaté que dans sept des pannes, la plupart des maisons auraient pu maintenir les charges critiques ainsi que le chauffage et la climatisation à l'aide de l'énergie solaire avec 30 kWh de stockage, soit un peu plus de deux Powerwalls.

Mais la météo autour de la panne peut avoir un impact important, en particulier pour les ouragans. Après que l'ouragan Florence a coupé l'électricité en Caroline du Nord en 2018, le ciel nuageux a duré trois jours, atténuant ou même arrêtant la production des panneaux solaires.

L'ouragan Harvey, quant à lui, a frappé la côte du Texas en août 2017, mais a ensuite causé des dégâts considérables ailleurs au Texas. Le ciel au-dessus de Corpus Christi s'est dégagé même s'il a fallu une semaine ou plus pour rétablir le courant. L'énergie solaire et le stockage auraient été d'une grande aide dans ce cas, fournissant pratiquement tous les besoins en énergie d'une maison unifamiliale typique, une fois le ciel dégagé.

De même, nous avons constaté que le solaire peut bien fonctionner dans des événements moins nuageux, comme les arrêts de prévention des incendies de forêt en Californie, ou après la tempête de vent derecho de 2020 dans l'Iowa.

La source de chaleur dans une maison est également un facteur clé. Lors d'une panne de cinq à dix jours à la suite d'une tempête de verglas dans l'Oklahoma en 2020, nous avons constaté que l'énergie solaire et une batterie de 30 kWh auraient pu fournir presque toute l'énergie et la chaleur essentielles nécessaires aux maisons équipées de radiateurs au gaz naturel ou de pompes à chaleur. Mais les maisons avec chauffage à résistance électrique auraient été insuffisantes.

Au Texas, plus de la moitié des maisons sont chauffées à l'électricité, principalement des radiateurs à résistance. Les pompes à chaleur homologuées Energy Star - qui fournissent à la fois du chauffage et de la climatisation - utilisent deux fois moins d'électricité par unité de production de chaleur que les radiateurs à résistance électrique et sont également plus efficaces en termes de refroidissement que le nouveau climatiseur moyen. La conversion d'anciens radiateurs à résistance en nouvelles pompes à chaleur peut non seulement économiser de l'argent et réduire la demande de pointe, mais également augmenter la résilience pendant les pannes.

La configuration de l'énergie solaire et du stockage pour fournir une alimentation de secours dans une maison ou un bâtiment nécessite un travail supplémentaire et coûte plus cher - un seul Powerwall peut coûter entre 12 000 et 16 500 USD pour une installation complète du système, avant les incitations et les taxes. C'est autant qu'un système solaire de taille raisonnable. Néanmoins, un nombre croissant de propriétaires installent les deux.

Plus de 90% des nouvelles installations solaires à Hawaï en 2021 ont été couplées à des batteries après un changement de réglementation. Maintenant, ces centrales électriques distribuées aident à alimenter le réseau alors que les centrales au charbon sont retirées.

La Californie compte plus de 1,5 million de systèmes solaires sur les toits. Un nombre croissant de clients modernisent les batteries de leurs systèmes ou ajoutent un nouveau stockage solaire plus, en partie parce que les services publics ont eu recours à des «coupures de courant de sécurité publique» pour réduire le risque d'incendies de forêt déclenchés par les lignes électriques pendant les jours secs et venteux.

Et de nouvelles formes d'alimentation de secours émergent, notamment à partir des voitures électriques. Ford s'associe à SunRun pour combiner sa nouvelle camionnette électrique F150 Lightning avec l'énergie solaire et un chargeur bidirectionnel qui peut utiliser la batterie du camion pour alimenter une maison. La version standard du camion est livrée avec une batterie de 98 kWh, l'équivalent de plus de sept batteries stationnaires Tesla Powerwall.

Une caserne de pompiers à Porto Rico offre un aperçu de ce que l'énergie solaire et le stockage peuvent faire. Après que l'ouragan Maria a coupé l'électricité pendant des mois en 2017, plus de 40 000 systèmes solaires ont été installés sur l'île, souvent associés à des batteries de stockage. L'un d'eux se trouve à la caserne des pompiers de la ville de Guánica, qui n'avait pas pu recevoir d'appels d'urgence lors de pannes précédentes.

Lorsque le vent et les inondations de l'ouragan Fiona ont de nouveau coupé l'électricité dans la majeure partie de Porto Rico en septembre 2022, la caserne de pompiers fonctionnait toujours.

« Le système solaire fonctionne à merveille ! » sergent. Luis Saez a déclaré à Canary Media le lendemain de la coupure de courant de Fiona. "Nous n'avons pas perdu de puissance tout au long de l'ouragan."

Cet article a été écrit par Will Gorman, chercheur étudiant diplômé en marchés et politiques de l'électricité, Lawrence Berkeley National Laboratory; Bentham Paulos, affilié, Electricity Markets & Policy Group, Lawrence Berkeley National Laboratory ; et Galen Barbose, chercheur scientifique, Lawrence Berkeley National Laboratory Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.