太阳能、储能和能效能帮助我们度过寒冬吗?

2023年2月6日|下午1:29
NREL
玛丽亚查韦斯
能源分析师

现在肆虐全国的冬季风暴鲜明地提醒人们,为极端天气做好准备是多么重要,如果不做好准备,事情会变得多么灾难性。

在2021年,冬季风暴乌里至少造成了死亡246德克萨斯人。其中8%的人死于一氧化碳中毒。在没有电和暖气的情况下,一些人显然转向了便携式发电机,这种发电机可以让家里充满一氧化碳废气。

一个报告据德克萨斯州卫生与公共服务部估计,60岁及以上的人占风暴尤里死亡人数的近68%。与此同时,黑人占死亡人数的40%,这是一个不成比例的比例高的比例通过种族和民族,突出了一个残酷的现实,即谁在此类灾难中最脆弱。

冬天已经来临,我们能否防止类似的灾难性后果,并为下一次风暴做好更好的准备?

我们可以克服冬季停电

家庭电力的任何中断都可能导致停电。这意味着在一段不确定的时间内——取决于停机原因一个家庭可以没有电来照明、供暖、制冷和其他人们每天依赖的需求。无论天气好坏,电网供电不可靠的风险只是采用安全、清洁的表后能源解决方案的原因之一。

以下是为什么太阳能+储能+效率可能是正确的公式:

首先设想一个可能因暴风雨或其他突然停电而面临停电风险的家庭。这所房子配备了太阳能太阳能光伏板安装在屋顶或其他不受阻碍的空间上,这样就可以将阳光转化为电能。因为不需要其他燃料,这个家庭的发电不会因为化石燃料供应线路的中断而中断。说到可靠的电力供应,这个家还配备了一个能量储存系统,这意味着即使没有太阳,家庭也可以指望灯亮着。

最后,这个家庭采取措施,通过使家庭节能来确保尽可能多地节省电力。虽然这并不是指任何一种单一的技术,能源效率是用更少的能量达到同样效果的能力。例如,在寒冷的天气里,适当的隔热可以使房屋保持同样的温度舒适度,而不必延长供暖时间。

当一场严重的风暴袭来并造成大范围停电时,这个家庭将保持照明。有太阳能发电,有电池在需要时放电,有节能措施,这个家庭将是安全的。

不要在家里的能源效率上吝啬

最近的一次研究劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)研究了建筑如何在停电期间利用太阳能和储能技术满足最基本的需求——供暖、制冷、照明和制冷。(这项研究没有考虑效率,但指出了效率的重要性。)

好消息是,研究发现,在住宅系统中,太阳能和存储可以帮助满足三天停电期间的大部分关键电力需求。结果可能因地理位置、系统大小和其他变量而异。这项研究确定的另一个关键指标是电力供暖的存在,这可能会影响备用资源(如太阳能和存储)的能力,以应对停电事件。作者还提到,虽然停电时间(超过一天)并不是太阳能+储能系统成功的一个巨大决定因素,但每天的天气变化却是。

劳伦斯伯克利国家实验室的研究还发现,“空气泄漏”(即每分钟有多少立方英尺的冷空气或热空气从房子里逸出)最高的家庭,其备用电源性能会降低20%。另一方面,与没有高效空调的家庭相比,拥有高效空调的家庭的备用性能高出10%到20%。这看起来可能不是很重要,但当供暖和制冷能力不足,温度处于极端温度时,节能住宅可以提高家庭在停电时生存的机会。

能源效率可以节省金钱和生命

大多数时候,当我们谈论能源效率时,我们关注的是诸如节省成本和降低能耗之类的好处,这当然是件好事。即使对于一个没有经历重大能源负担的家庭来说,在电费上多省一点也是很好的。然而,在紧急停电情况下,效率可能导致专家所说的“被动生存能力”,即维持能力适宜居住的环境在长时间断电或加热燃料中断的情况下。

再加上太阳能和储能,你就能安全地度过暴风雨了。

在电网中断期间,住宅隔热和其他节能措施通过节约能源和实现被动生存能力提供了附加价值。(EE图像数据库

根据美国能源部(DOE)的说法,高效的建筑,尤其是住宅建筑,可以使个人在不利事件发生时安全地躲避。还记得冬季风暴尤里的死亡人数统计吗?超过65%的死亡归因于暴露在极冷的温度下。这些死亡中有多少是由于人们逃离家园希望找到更温暖的住所造成的?拥有清洁的备用电源和一个高效的家不仅仅是美好的。它可以拯救生命。

对我有好处,对你却没有好处

在一个理想的世界里,每个人都能安装太阳能+储能和最先进的热泵或空调来节省能源。不幸的是,对于那些最需要它们的人来说,这并不是一个可以实现的现实。在我们全速前进颂扬这些技术之前,我们必须认识到谁可能被落在后面,以及我们的研究和现有的激励机制可能存在哪些差距。

诸如屋顶上的太阳能电池板、车库中的电池、节能电器和隔热材料等家庭解决方案的前期成本很高,而且能源负担也很大——能源成本占家庭总收入的比例,对许多人来说是极高的。在全国范围内,黑人、土著居民和有色人种(BIPOC)群体的能源负担最高,而减轻这种经济负担的激励措施并不普遍。

与白人家庭相比,黑人、西班牙裔和美洲原住民家庭面临着不成比例的高能源负担。(美国节能经济委员会

这种由于成本而导致的访问不足也应该通过公平的视角来观察,这表明当涉及到谁能负担得起。例如,靠薪水过活的人面临着更大的前期成本负担。在这种情况下,即时折扣可能比税收抵免更有价值,因为税收抵免可能需要几个月的时间才能出现在某人的银行账户上。

当我们为有弹性的家园和生存能力做准备时,我们也不能忘记医疗上的弱势群体。例如,当研究人员对满足家庭能源需求所需的备用电源进行建模时,他们是否考虑到了那些必须保持电力以运行家中救生医疗设备或冷藏药物的居民?

其他的考虑应该包括那些没有自己房子的居民,或者那些安装太阳能电池板的屋顶通道有限或没有的居民。截至2021年,36%美国居民中有一半是租房者。我们如何提供清洁能源的选择,以提高大部分人在冬季停电时的生存能力?

清洁能源解决方案可以创造一个安全的避风港

在联邦和州一级有许多项目帮助创造公平的竞争环境。为房主提供能源激励减少通货膨胀法例如,对安装太阳能电池板、太阳能+储能系统或独立储能系统提供30%的税收抵免。其他项目,比如能源部的防风援助计划,帮助低收入家庭提高能源效率。国家能源援助项目还有助于减轻低收入家庭的能源负担,扩大太阳能和其他可再生能源的使用范围。

尽管如此,要使这些资源更加公平,仍有很大的空间。前面提到的许多障碍,如屋顶通道或租房者的选择,都需要社区层面的解决方案。消除这些障碍应是决策者的高度优先事项。他们应该仔细听取当地倡导者的意见,因为他们熟悉各自社区面临的独特挑战。

当谈到在急剧变化的地球上生存时,太阳能+储能+效率是一个关键的难题。它将使家庭能够产生和储存能源,并为极端温度和不可靠的电网提供安全的避风港。下一步是确保我们不会把最弱势群体落在后面,并制定最需要帮助的人能够获得的政策。当极端天气来袭时,仅仅抱最好的希望是不可原谅的。我们必须要求所有人都能更好地获得明智的解决办法。