Le soleil qui éclabousse les toits des écoles et les campus à travers le pays est une ressource sous-exploitée qui pourrait aider à réduire les factures d’électricité, selon une nouvelle recherche.
Les panneaux solaires fournissent de l’ombre et de l’énergie à l’école intermédiaire Casey à Boulder, Colorado. (Crédit image : Dennis Schroeder / NREL)
L’étude, publiée dans le numéro d’avril de la revue à comité de lecture Environmental Research Letters, montre que le fait de profiter de tout l’espace viable pour les panneaux solaires pourrait permettre aux écoles de satisfaire jusqu’à 75 % de leurs besoins en électricité et de réduire l’empreinte carbone du secteur de l’éducation de 28 %.
Dans le même temps, les panneaux solaires pourraient aider les écoles à se débrancher des réseaux alimentés par des centrales électriques au gaz naturel et au charbon qui produisent des particules, du dioxyde de soufre et des oxydes d’azote – des polluants atmosphériques qui peuvent contribuer au smog et aux pluies acides ainsi qu’à de graves conséquences pour la santé, notamment des crises cardiaques et une fonction pulmonaire réduite. « C’est une action que nous pouvons prendre qui bénéficie à l’environnement et à la santé humaine d’une manière réelle et significative », a déclaré la spécialiste du comportement de Stanford, Gabrielle Wong-Parodi, un auteur de l’étude.
Les nouveaux projets solaires peuvent facilement glisser vers le bas de la liste des priorités en cette période de protestations généralisées des enseignants qui réclament une augmentation du financement des écoles, des classes moins nombreuses et des salaires plus élevés. Mais le ministère américain de l’énergie estime que les écoles primaires et secondaires dépensent plus de 6 milliards de dollars par an en énergie, et que dans de nombreux districts, les coûts énergétiques viennent juste après les salaires. Dans le secteur de l’enseignement supérieur, les coûts énergétiques annuels s’élèvent à plus de 14 milliards de dollars.
Le document actuel suggère que les investissements dans les bons projets solaires – avec les bonnes incitations des États – pourraient libérer des fonds bien nécessaires dans les budgets des écoles. « Les écoles paient l’électricité de toute façon », a déclaré Wong-Parodi, professeur adjoint de science du système terrestre à l’école des sciences de la terre, de l’énergie &environnementale de Stanford (Stanford Earth). « C’est un moyen, dans certains cas, qu’ils peuvent réduire leurs coûts. S’il y a un rabais ou une subvention, cela peut se faire plus rapidement. »
Des avantages négligés
Les établissements d’enseignement représentent environ 11 % de la consommation d’énergie des bâtiments américains et 4 % des émissions de carbone de la nation. Mais si le potentiel des panneaux solaires sur les maisons et les entreprises a été largement étudié, les recherches précédentes ont largement fait l’impasse sur les bâtiments scolaires.
Les nouvelles estimations sont basées sur les données de 132 592 écoles, dont plus de 99 700 écoles publiques et 25 700 écoles privées de la maternelle à la 12e année, ainsi que près de 7 100 collèges et universités. Les chercheurs ont commencé par estimer la surface de toit disponible pour les panneaux solaires dans chaque établissement, la production horaire d’électricité compte tenu de l’ensoleillement du site et la demande horaire d’électricité de chaque établissement.
Sans surprise, l’étude révèle que trois grands États ensoleillés – le Texas, la Californie et la Floride – ont le plus grand potentiel de production d’électricité à partir de panneaux solaires sur les toits des écoles, avec près de 90 % des établissements ayant au moins une partie de l’espace de toit adapté aux installations. Parallèlement, les habitants des États du Midwest, dont le Wisconsin et l’Ohio, sont susceptibles de constater les plus fortes réductions des principaux polluants atmosphériques – et des coûts associés à la lutte contre les effets sanitaires connexes – si les écoles passent du réseau à l’énergie solaire.
Au delà des effets mesurables sur la pollution atmosphérique et les factures d’électricité, les installations solaires peuvent également offrir de nouvelles possibilités d’apprentissage aux élèves. Certaines écoles utilisent déjà les données de leurs systèmes d’énergie solaire sur site pour aider les élèves à s’attaquer aux fractions, par exemple, ou pour voir de première main comment le changement d’angle des panneaux peut affecter la production d’énergie. « Cela prend cette idée abstraite des énergies renouvelables comme quelque chose qui peut réduire les émissions de gaz à effet de serre et la ramène à la maison », a déclaré Wong-Parodi.
Grandes économies
Selon l’étude, il n’est pas économiquement viable pour les établissements d’enseignement d’acheter carrément des systèmes solaires sur les toits dans n’importe quel État. Au contraire, les projets peuvent être rentables pour les écoles si elles passent un contrat avec une entreprise pour l’installation, la possession et l’exploitation du système et la vente d’électricité à l’école à un taux fixe.
A l’échelle nationale, les chercheurs prévoient que les avantages découlant d’une poussée généralisée des installations solaires sur les bâtiments scolaires pourraient valoir jusqu’à 4 milliards de dollars par an, si l’on suppose que chaque tonne de carbone rejetée dans l’air coûte 40 dollars à la société et que la valeur d’une vie humaine statistique – de la manière dont les régulateurs et les économistes la calculent – est évaluée à 10 millions de dollars. Les avantages estimés tiennent compte du coût des décès prématurés et des autres effets sur la santé liés à la pollution atmosphérique des centrales électriques.
Les estimations du groupe ne tiennent pas compte des effets sur l’environnement et la santé liés à l’exploitation minière et au transport international des matières premières, ou à la fabrication et à l’élimination des panneaux solaires. Une telle vision globale, écrivent-ils, « pourrait donner des résultats tout à fait différents ».
En se concentrant sur les impacts probables aux États-Unis, les chercheurs concluent que presque tous les États pourraient tirer une valeur des projets solaires scolaires bien supérieure au montant qu’ils dépensent en subventions et en remises. L’étude montre que cela est vrai même en tenant compte des coûts typiques d’installation, de maintenance, d’exploitation et de remplacement de routine du matériel.
« Il y a un argument pour augmenter le niveau des incitations afin d’accroître l’adoption de panneaux solaires par le secteur de l’éducation », a déclaré l’auteur de l’étude, Inês Azevedo, qui codirige le Center for Climate and Energy Decision Making de l’Université Carnegie Mellon et rejoindra la faculté de Stanford Earth en juillet 2019.
La Californie et New York, cependant, font exception. Dans ces deux États, les chercheurs ont conclu que les rabais actuellement disponibles dépassent les avantages financiers, sanitaires, environnementaux et climatiques fournis à la société par les systèmes solaires sur les toits des écoles – du moins aux prix actuels pour compenser les émissions de carbone par d’autres moyens.
« La Californie et New York font un travail fantastique d’incitation à l’énergie solaire, mais nous ne voyons toujours pas une pénétration de 100 pour cent », a déclaré Wong-Parodi. « Une bonne utilisation de leur temps et de leurs ressources pourrait être d’évaluer toutes les écoles qui ne l’ont pas encore, et d’essayer de comprendre pourquoi. »
Wong-Parodi est également Center Fellow au Stanford Woods Institute for the Environment. Les coauteurs Nichole Hanus et Parth Vaishnav sont affiliés à l’université Carnegie Mellon. Le co-auteur Naïm Darghouth est affilié au Lawrence Berkeley National Laboratory.
La recherche a été soutenue par la National Science Foundation, l’Université Carnegie Mellon et le National Renewable Energy Laboratory.
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