Il sole che schizza sui tetti delle scuole e sui campus di tutto il paese è una risorsa sottovalutata che potrebbe aiutare a ridurre le bollette elettriche, suggerisce una nuova ricerca.
I pannelli solari forniscono ombra ed energia alla Casey Middle School di Boulder, Colorado. (Image credit: Dennis Schroeder / NREL)
Lo studio, pubblicato nel numero di aprile della rivista peer-reviewed Environmental Research Letters, mostra che sfruttare tutto lo spazio praticabile per i pannelli solari potrebbe consentire alle scuole di soddisfare fino al 75 per cento del loro fabbisogno di elettricità e ridurre l’impronta di carbonio del settore dell’istruzione di ben il 28 per cento.
Al tempo stesso, i pannelli solari potrebbero aiutare le scuole a staccarsi dalle reti alimentate da centrali a gas naturale e carbone che producono particolato, anidride solforosa e ossidi di azoto – inquinanti atmosferici che possono contribuire allo smog e alle piogge acide, nonché a gravi conseguenze per la salute tra cui attacchi cardiaci e riduzione della funzione polmonare. “Questa è un’azione che possiamo intraprendere a beneficio dell’ambiente e della salute umana in modo reale e significativo”, ha detto la scienziata comportamentale di Stanford Gabrielle Wong-Parodi, un’autrice dello studio.
Nuovi progetti solari possono facilmente scivolare in basso nella lista delle priorità in un momento di proteste diffuse da parte degli insegnanti che chiedono un aumento dei finanziamenti scolastici, classi più piccole e salari più alti. Ma il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti stima che le scuole K-12 spendono più di 6 miliardi di dollari all’anno in energia, e i costi energetici in molti distretti sono secondi solo agli stipendi. Nel settore dell’istruzione superiore, i costi energetici annuali ammontano a più di 14 miliardi di dollari.
L’attuale documento suggerisce investimenti nei giusti progetti solari – con i giusti incentivi da parte degli stati – potrebbero liberare il denaro tanto necessario nei bilanci delle scuole. “Le scuole pagano comunque l’elettricità”, ha detto Wong-Parodi, un assistente professore di scienza del sistema terrestre presso la Scuola di Terra, Energia & Scienze Ambientali (Stanford Earth) di Stanford. “Questo è un modo, in alcuni casi, che possono ridurre i loro costi. Se c’è uno sconto o una sovvenzione, può accadere più rapidamente.”
Benefici trascurati
Le istituzioni educative rappresentano circa l’11% del consumo energetico degli edifici statunitensi e il 4% delle emissioni di carbonio della nazione. Ma mentre il potenziale per i pannelli solari su case e aziende è stato ampiamente studiato, la ricerca precedente ha ampiamente saltato gli edifici scolastici.
Le nuove stime si basano su dati per 132.592 scuole, tra cui più di 99.700 pubbliche e 25.700 private K-12 scuole, così come quasi 7.100 college e università. I ricercatori hanno iniziato stimando la superficie del tetto disponibile per i pannelli solari in ogni istituzione, la produzione oraria di elettricità data la quantità di sole nel sito e la domanda oraria di elettricità di ogni istituzione.
Non sorprende, lo studio trova tre grandi stati soleggiati – Texas, California e Florida – hanno il maggior potenziale per generare elettricità dai pannelli solari sui tetti delle scuole, con quasi il 90% delle istituzioni che hanno almeno un po’ di spazio sul tetto adatto per le installazioni. Nel frattempo, i residenti degli stati del Midwest, tra cui Wisconsin e Ohio, vedranno le maggiori riduzioni dei principali inquinanti dell’aria – e i costi associati agli effetti sulla salute – se le scuole passeranno dalla rete all’energia solare.
Oltre agli effetti misurabili sull’inquinamento dell’aria e sulle bollette elettriche, gli impianti solari possono anche fornire nuove opportunità di apprendimento per gli studenti. Alcune scuole stanno già utilizzando i dati dei loro sistemi di energia solare in loco per aiutare gli studenti a fare i conti con le frazioni, per esempio, o per vedere in prima persona come lo spostamento degli angoli dei pannelli può influenzare la produzione di energia. “Prende questa idea astratta delle energie rinnovabili come qualcosa che può ridurre le emissioni di gas serra e la porta a casa”, ha detto Wong-Parodi.
Grande risparmio
Secondo lo studio, non è economicamente fattibile per le istituzioni educative acquistare impianti solari sul tetto in qualsiasi stato. Piuttosto, i progetti possono avere un senso finanziario per le scuole se contrattano una società per installare, possedere e gestire il sistema e vendere elettricità alla scuola ad un tasso stabilito.
In tutta la nazione, i ricercatori proiettano i benefici derivanti da una spinta totale per le installazioni solari sugli edifici scolastici potrebbe valere fino a 4 miliardi di dollari all’anno, se ogni tonnellata di carbonio rilasciato nell’aria si assume che costi alla società 40 dollari e il valore di una vita umana statistica – nel modo in cui i regolatori e gli economisti lo calcolano – è fissato a 10 milioni di dollari. I benefici stimati catturano il costo delle morti premature e altri impatti sulla salute legati all’inquinamento atmosferico delle centrali elettriche.
Le stime del gruppo non tengono conto degli impatti ambientali e sanitari legati all’estrazione internazionale e al trasporto delle materie prime, o alla produzione e allo smaltimento dei pannelli solari. Una tale visione olistica, scrivono, “potrebbe produrre risultati molto diversi”.”
Per quanto riguarda i probabili impatti all’interno degli Stati Uniti, i ricercatori concludono che quasi tutti gli stati potrebbero trarre valore da progetti solari scolastici molto più grandi dell’importo che stanno spendendo in sovvenzioni e sconti. Lo studio mostra che è vero anche quando si calcolano i costi tipici per l’installazione, la manutenzione, il funzionamento e le sostituzioni di routine dell’hardware.
“C’è un argomento per aumentare il livello degli incentivi per aumentare l’adozione di pannelli solari da parte del settore educativo”, ha detto l’autore dello studio Inês Azevedo, che co-dirige il Centro per il clima e le decisioni energetiche della Carnegie Mellon University e si unirà alla facoltà di Stanford Earth nel luglio 2019.
California e New York, tuttavia, sono eccezioni. In quei due stati, i ricercatori hanno concluso che gli sconti attualmente disponibili superano i benefici finanziari, sanitari, ambientali e di cambiamento climatico forniti alla società dai sistemi solari sul tetto delle scuole – almeno ai prezzi di oggi per compensare le emissioni di carbonio attraverso altri mezzi.
“La California e New York stanno facendo un lavoro fantastico per incentivare il solare, ma non vediamo ancora il 100% di penetrazione”, ha detto Wong-Parodi. “Un buon uso del loro tempo e delle loro risorse potrebbe essere quello di valutare tutte le scuole che non ce l’hanno ancora, e cercare di capire perché.”
Wong-Parodi è anche un Center Fellow presso lo Stanford Woods Institute for the Environment. I co-autori Nichole Hanus e Parth Vaishnav sono affiliati alla Carnegie Mellon University. Il co-autore Naïm Darghouth è affiliato al Lawrence Berkeley National Laboratory.
La ricerca è stata sostenuta dalla National Science Foundation, dalla Carnegie Mellon University e dal National Renewable Energy Laboratory.
Per leggere tutte le storie sulla scienza di Stanford, abbonati allo Stanford Science Digest bisettimanale.