Solarschulen: Stanford-Forschung untersucht übersehene Vorteile von Solarmodulen auf US-Campus

Die Sonneneinstrahlung auf Schuldächern und Schulgeländen im ganzen Land ist eine ungenutzte Ressource, die dazu beitragen könnte, die Stromrechnungen zu senken, so neue Forschungsergebnisse.

Die Studie, die in der April-Ausgabe der Fachzeitschrift Environmental Research Letters veröffentlicht wurde, zeigt, dass Schulen durch die Nutzung aller geeigneten Flächen für Solarmodule bis zu 75 Prozent ihres Strombedarfs decken und den CO2-Fußabdruck des Bildungssektors um bis zu 28 Prozent reduzieren könnten.

Gleichzeitig könnten Schulen mit Hilfe von Sonnenkollektoren den Anschluss an Netze verlieren, die von Erdgas- und Kohlekraftwerken gespeist werden, die Feinstaub, Schwefeldioxid und Stickoxide produzieren – Luftschadstoffe, die zu Smog und saurem Regen sowie zu schwerwiegenden gesundheitlichen Folgen wie Herzinfarkten und eingeschränkter Lungenfunktion beitragen können. „Dies ist eine Maßnahme, die wir ergreifen können und die der Umwelt und der menschlichen Gesundheit wirklich zugute kommt“, sagte die Stanford-Verhaltenswissenschaftlerin Gabrielle Wong-Parodi, eine der Autorinnen der Studie.

In Zeiten weit verbreiteter Proteste von Lehrern, die mehr Mittel für Schulen, kleinere Klassen und höhere Löhne fordern, könnten neue Solarprojekte leicht auf der Prioritätenliste nach unten rutschen. Das US-Energieministerium schätzt jedoch, dass K-12-Schulen jährlich mehr als 6 Milliarden Dollar für Energie ausgeben, und in vielen Bezirken stehen die Energiekosten nach den Gehältern an zweiter Stelle. Im Hochschulsektor belaufen sich die jährlichen Energiekosten auf mehr als 14 Milliarden Dollar.

Das aktuelle Papier schlägt vor, dass Investitionen in die richtigen Solarprojekte – mit den richtigen staatlichen Anreizen – dringend benötigtes Geld in den Schulbudgets freisetzen könnten. „Schulen zahlen ohnehin für Strom“, sagte Wong-Parodi, Assistenzprofessor für Erdsystemwissenschaften an der Stanford School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth). „In einigen Fällen können sie auf diese Weise ihre Kosten senken.

Übersehene Vorteile

Bildungseinrichtungen sind für etwa 11 Prozent des Energieverbrauchs von US-Gebäuden und 4 Prozent der Kohlenstoffemissionen der Nation verantwortlich. Doch während das Potenzial von Sonnenkollektoren auf Privathäusern und Unternehmen bereits eingehend untersucht wurde, wurden Schulgebäude in der bisherigen Forschung weitgehend übergangen.

Die neuen Schätzungen basieren auf Daten für 132.592 Schulen, darunter mehr als 99.700 öffentliche und 25.700 private K-12-Schulen sowie fast 7.100 Colleges und Universitäten. Die Forscher schätzten zunächst die für Solarzellen verfügbare Dachfläche jeder Einrichtung, den stündlichen Stromertrag bei entsprechender Sonneneinstrahlung und den stündlichen Strombedarf jeder Einrichtung.

Nicht überraschend stellt die Studie fest, dass drei große, sonnenreiche Bundesstaaten – Texas, Kalifornien und Florida – das größte Potenzial für die Erzeugung von Strom aus Solarzellen auf Schuldächern haben, wobei fast 90 Prozent der Einrichtungen zumindest über eine für Installationen geeignete Dachfläche verfügen. In den Staaten des Mittleren Westens, darunter Wisconsin und Ohio, werden die Einwohner die größten Einsparungen bei den wichtigsten Luftschadstoffen – und bei den Kosten für die Bekämpfung der damit verbundenen gesundheitlichen Auswirkungen – erzielen, wenn die Schulen vom Stromnetz auf Solarenergie umstellen.

Abgesehen von den messbaren Auswirkungen auf die Luftverschmutzung und die Stromrechnungen können Solaranlagen auch neue Lernmöglichkeiten für Schüler bieten. Einige Schulen nutzen bereits die Daten ihrer Solarenergiesysteme vor Ort, um den Schülern zu helfen, sich mit Brüchen auseinanderzusetzen oder aus erster Hand zu erfahren, wie sich ein veränderter Winkel der Paneele auf die Stromerzeugung auswirken kann. „Die abstrakte Idee, dass erneuerbare Energien den Ausstoß von Treibhausgasen verringern können, wird hier zum Leben erweckt“, so Wong-Parodi.

Große Einsparungen

Der Studie zufolge ist es für Bildungseinrichtungen in keinem Bundesstaat wirtschaftlich sinnvoll, Solaranlagen auf Dächern zu kaufen. Vielmehr können sich die Projekte für die Schulen finanziell lohnen, wenn sie ein Unternehmen mit der Installation, dem Besitz und dem Betrieb der Anlage beauftragen und der Schule Strom zu einem bestimmten Tarif verkaufen.

Bundesweit könnten sich die Vorteile, die sich aus einer umfassenden Förderung von Solaranlagen auf Schulgebäuden ergeben, auf bis zu 4 Milliarden Dollar pro Jahr belaufen, wenn man davon ausgeht, dass jede in die Luft freigesetzte Tonne Kohlenstoff die Gesellschaft 40 Dollar kostet und der Wert eines statistischen Menschenlebens – so wie ihn Regulierungsbehörden und Wirtschaftswissenschaftler berechnen – mit 10 Millionen Dollar angesetzt wird. Der geschätzte Nutzen berücksichtigt die Kosten für vorzeitige Todesfälle und andere gesundheitliche Auswirkungen im Zusammenhang mit der Luftverschmutzung durch Kraftwerke.

Die Schätzungen der Gruppe berücksichtigen nicht die Umwelt- und Gesundheitsauswirkungen, die mit dem internationalen Abbau und Transport von Rohstoffen oder der Herstellung und Entsorgung von Solarzellen verbunden sind. Eine solche ganzheitliche Betrachtung, so schreiben sie, „könnte zu ganz anderen Ergebnissen führen“

Bei der Betrachtung der wahrscheinlichen Auswirkungen innerhalb der Vereinigten Staaten kommen die Forscher zu dem Schluss, dass fast alle Bundesstaaten einen weitaus größeren Nutzen aus Schulsolarprojekten ziehen könnten als den Betrag, den sie für Subventionen und Rabatte ausgeben. Die Studie zeigt, dass dies selbst dann der Fall ist, wenn man die typischen Kosten für Installation, Wartung, Betrieb und routinemäßigen Austausch der Hardware berücksichtigt.

„Es spricht einiges dafür, die Höhe der Anreize zu erhöhen, um die Akzeptanz von Sonnenkollektoren im Bildungssektor zu steigern“, sagte Studienautorin Inês Azevedo, die das Zentrum für Klima- und Energieentscheidungen der Carnegie Mellon University mit leitet und im Juli 2019 der Fakultät von Stanford Earth beitreten wird.

Kalifornien und New York sind jedoch Ausnahmen. In diesen beiden Staaten kamen die Forscher zu dem Schluss, dass die derzeit verfügbaren Rabatte den finanziellen, gesundheitlichen, ökologischen und klimatischen Nutzen übersteigen, den Solarsysteme auf Dächern von Schulen der Gesellschaft bringen – zumindest zu den heutigen Preisen für den Ausgleich von Kohlenstoffemissionen durch andere Mittel.

„Kalifornien und New York leisten fantastische Arbeit bei der Schaffung von Anreizen für Solarsysteme, aber wir sehen immer noch keine 100-prozentige Durchdringung“, sagte Wong-Parodi. „Eine gute Verwendung ihrer Zeit und Ressourcen könnte darin bestehen, alle Schulen zu bewerten, die noch keine Solaranlagen haben, und zu versuchen, die Gründe dafür zu verstehen.“

Wong-Parodi ist auch Center Fellow am Stanford Woods Institute for the Environment. Die Mitautoren Nichole Hanus und Parth Vaishnav sind Mitarbeiter der Carnegie Mellon University. Mitautor Naïm Darghouth arbeitet am Lawrence Berkeley National Laboratory.

Die Forschung wurde von der National Science Foundation, der Carnegie Mellon University und dem National Renewable Energy Laboratory unterstützt.

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