Solsken som stänker på skoltak och campus över hela landet är en underutnyttjad resurs som kan hjälpa till att krympa elräkningarna, tyder ny forskning på.

Studien, publicerad i aprilnumret av den peer-reviewade tidskriften Miljöforskningsbrev , visar att utnyttja alla livskraftiga utrymmen för solpaneler skulle kunna göra det möjligt för skolor att tillgodose upp till 75 procent av sina elbehov och minska utbildningssektorns koldioxidavtryck med så mycket som 28 procent.

På samma gång, solpaneler kan hjälpa skolor att koppla ur näten som matas av naturgas- och kolkraftverk som producerar partiklar, svaveldioxid och kväveoxider – luftföroreningar som kan bidra till smog och surt regn samt allvarliga hälsokonsekvenser inklusive hjärtinfarkt och nedsatt lungfunktion. "Det här är en åtgärd vi kan vidta som gynnar miljön och människors hälsa i ett verkligt, meningsfullt sätt, " sa Stanfords beteendevetare Gabrielle Wong-Parodi, en författare till studien.

Nya solenergiprojekt kan lätt halka ner på prioriteringslistan i en tid av omfattande protester från lärare som kräver ökad skolfinansiering, mindre klassstorlekar och högre löner. Men det amerikanska energidepartementet uppskattar att K-12-skolan lägger mer än 6 miljarder dollar per år på energi, och energikostnaderna i många distrikt är näst efter lönerna. Inom högskolesektorn, årliga energikostnader uppgår till mer än 14 miljarder dollar.

Det aktuella dokumentet föreslår investeringar i rätt solenergiprojekt – med rätt incitament från stater – kan frigöra välbehövliga pengar i skolornas budgetar. "Skolorna betalar ändå för el, sa Wong-Parodi, en biträdande professor i jordsystemvetenskap vid Stanford's School of Earth, Energi- och miljövetenskap (Stanford Earth). "Detta är ett sätt, i vissa fall, att de kan minska sina kostnader. Om det finns en rabatt eller en subvention, det kan hända snabbare."

Förbisett fördelar

Utbildningsinstitutioner står för cirka 11 procent av energiförbrukningen i amerikanska byggnader och 4 procent av landets koldioxidutsläpp. Men medan potentialen för solpaneler på hem och företag har studerats brett, tidigare forskning har i stort sett hoppat över skolbyggnader.

De nya uppskattningarna är baserade på data för 132, 592 skolor, inklusive mer än 99, 700 offentliga och 25, 700 privata grundskolor, samt nästan 7, 100 högskolor och universitet. Forskarna började med att uppskatta takytan som är tillgänglig för solpaneler vid varje institution, elproduktionen per timme givet mängden solsken på platsen och varje institutions elbehov per timme.

Inte överraskande, studien finner tre stora, soliga stater – Texas, Kalifornien och Florida – har störst potential för att generera elektricitet från solpaneler på skoltaken, med nästan 90 procent av institutionerna som har åtminstone viss takyta som lämpar sig för installationer. Under tiden, invånare i delstater i mellanvästern, inklusive Wisconsin och Ohio, kommer att se de största minskningarna av viktiga luftföroreningar – och kostnaderna för att hantera relaterade hälsoeffekter – om skolor byter från elnätet till solenergi.

Utöver mätbara effekter på luftföroreningar och elräkningar, solcellsinstallationer kan också ge eleverna nya lärandemöjligheter. Vissa skolor använder redan data från sina egna solenergisystem för att hjälpa eleverna att kämpa med fraktioner, till exempel, eller se på egen hand hur förskjutande panelvinklar kan påverka kraftproduktionen. "Det tar den här abstrakta idén om förnybar energi som något som kan minska utsläppen av växthusgaser och tar hem det, " sa Wong-Parodi.

Stora besparingar

Enligt studien, det är inte ekonomiskt lönsamt för utbildningsinstitutioner att köpa taksolsystem direkt i någon stat. Snarare, projekten kan ge ekonomisk mening för skolor om de kontrakterar ett företag att installera, äga och driva systemet och sälja el till skolan till ett fastställt pris.

Rikstäckande, forskarnas projektfördelar som härrör från en total push för solenergiinstallationer på skolbyggnader kan vara värda så mycket som 4 miljarder dollar per år, om varje ton kol som släpps ut i luften antas kosta samhället 40 dollar och värdet av ett statistiskt människoliv – på det sätt som tillsynsmyndigheter och ekonomer beräknar det – är fastställt till 10 miljoner dollar. De uppskattade fördelarna fångar kostnaderna för förtida dödsfall och andra hälsoeffekter kopplade till luftföroreningar från kraftverk.

Gruppens uppskattningar tar inte hänsyn till miljö- och hälsoeffekter kopplade till internationell gruvdrift och transport av råvaror, eller till tillverkning och bortskaffande av solpaneler. En sådan helhetssyn, de skriver, "kan ge helt olika resultat."

Att nollställa sannolika effekter inom USA, forskarna drar slutsatsen att nästan alla stater kan skörda värde från skolprojekt med solenergi som är mycket större än det belopp de spenderar på subventioner och rabatter. Studien visar att det är sant även när man räknar in typiska installationskostnader, underhåll, drift och rutinmässiga hårdvarubyten.

"Det finns ett argument för att öka nivån av incitament för att öka användningen av solpaneler i utbildningssektorn, " sa studieförfattaren Inês Azevedo, som är meddirektör för Carnegie Mellon Universitys Center for Climate and Energy Decision Making och kommer att ansluta sig till Stanford Earths fakultet i juli 2019.

Kalifornien och New York, dock, är undantag. I dessa två stater, forskarna drog slutsatsen att för närvarande tillgängliga rabatter överstiger de finansiella, hälsa, miljö- och klimatförändringsfördelar som ges till samhället av taksolsystem på skolor – åtminstone till dagens priser för att kompensera för koldioxidutsläpp på andra sätt.

"Kalifornien och New York gör ett fantastiskt jobb med att stimulera solenergi, men vi ser fortfarande inte 100 procent penetration, " Sa Wong-Parodi. "En bra användning av deras tid och resurser kan vara att utvärdera alla skolor som inte har det ännu, och försök förstå varför."