Sunshine splashing on school rooftops and campuses across the country is an undertapped resource that could help shrink electricity bills, new research suggests.
Solar panels provide shade and energy in Casey Middle School in Boulder, Colorado.のPVモジュールが、太陽光パネルが、コロラド州のキャンパスで、日陰とエネルギーを提供する。 (Image credit: Dennis Schroeder / NREL)
この研究は、ピアレビュー誌Environmental Research Lettersの4月号に掲載されており、ソーラーパネル用のすべての実行可能なスペースを活用することにより、学校の電力ニーズの最大75パーセントを満たし、教育部門の二酸化炭素排出量を28パーセントも削減することが可能であることを示しています。
同時に、ソーラー パネルは、粒子状物質、二酸化硫黄、および窒素酸化物（スモッグや酸性雨、心臓発作や肺機能の低下などの深刻な健康被害を引き起こす可能性がある大気汚染物質）を生成する天然ガスや石炭発電所から給電を停止するのに役立つ可能性があります。 この研究の著者であるスタンフォード大学の行動科学者、Gabrielle Wong-Parodi氏は、「これは、環境と人間の健康を実際に意味のある形で利することができる行動です」と述べています。
新しい太陽光プロジェクトは、学校基金の増加、クラスサイズの縮小、賃上げを求める教師による抗議が広がっている今、優先事項のリストから簡単に外れるかもしれません。 しかし、米国エネルギー省は、幼稚園から高校までの学校は年間 60 億ドル以上をエネルギーに費やしており、多くの地区ではエネルギー費用は給与の次に高いと見積もっています。 高等教育セクターでは、年間のエネルギーコストは140億ドル以上に上ります。
この論文は、州からの適切なインセンティブを受け、適切な太陽光発電プロジェクトに投資すれば、学校の予算で必要な資金を自由に使えるようになることを示唆しています。 「学校はとにかく電気代を払っているのです」と、スタンフォード大学地球エネルギー環境科学部の地球システム科学助教授であるウォン・パロディ氏は言います。 「これは、場合によっては、コストを削減できる方法なのです。 リベートや補助金があれば、より早く実現できます」
Overlooked benefits
教育機関は、米国の建物によるエネルギー消費の約 11%、国の炭素排出量の 4% を占めています。 しかし、家庭や企業におけるソーラー パネルの可能性は広く研究されていますが、これまでの研究では、学校の建物についてはほとんど見落とされてきました。
新しい推定値は、99,700 以上の公立および 25,700 の私立の幼稚園および大学 7,100 校近くを含む 132,592 校に関するデータに基づくものです。 研究者はまず、各教育機関のソーラー パネルを設置できる屋根の面積、その場所の日照量を考慮した 1 時間あたりの電力出力、および各教育機関の 1 時間あたりの電力需要を推定しました。
驚くことではありませんが、テキサス、カリフォルニア、フロリダという、日照時間が長い 3 州は、学校の屋根のソーラー パネルによる発電の潜在力が最も高く、約 90% の教育機関に少なくとも一部の屋根スペースに設置に適した場所があると判明しました。 一方、ウィスコンシン州やオハイオ州などの中西部の住民は、学校が送電網から太陽光発電に切り替えた場合、主要な大気汚染物質、および関連する健康への影響に対処するためのコストを最も削減できる見込みです。
大気汚染や電気代に対する測定可能な効果に加え、太陽光発電設備は学生に新しい学習の機会も提供することができます。 一部の学校ではすでに、敷地内の太陽光発電システムのデータを利用して、たとえば生徒が分数の計算に取り組んだり、パネルの角度を変えることで発電量にどのような影響が出るかを直接見たりしています。 「温室効果ガスの排出を削減できるものとして自然エネルギーという抽象的な考えを、家に持ち帰ることができるのです」と、Wong-Parodi 氏は述べています。
全国的に、研究者は、大気中に放出される炭素 1 トンにつき 40 ドルの社会的コストがかかると仮定し、規制当局や経済学者が計算する方法で、統計上の人間の生命の価値を 1000 万ドルと仮定すると、学校の建物へのソーラー インストールを全面的に推進することから生じる利益は、年間 40 億ドルに相当すると予測しています。 この推定利益は、発電所からの大気汚染に関連した早死やその他の健康への影響のコストを含んでいます。
このグループの推定では、原材料の国際的な採掘と輸送、またはソーラーパネルの製造と廃棄に関連した環境と健康への影響は考慮されていません。 そのような全体的な視点は、「まったく異なる結果をもたらすかもしれない」と書いています。
米国内で起こりうる影響に焦点を当て、研究者は、ほぼすべての州が、補助金やリベートに費やす金額よりもはるかに大きな価値を学校のソーラー プロジェクトから得ることができると結論付けています。 この研究は、設置、メンテナンス、運用、および定期的なハードウェア交換のための典型的なコストを考慮しても、それが当てはまることを示しています」
「教育部門によるソーラーパネルの採用を増やすために、インセンティブのレベルを上げる議論があります」と、カーネギーメロン大学の気候・エネルギー決定センターの共同ディレクターで、2019年7月にスタンフォード大学の教員になる研究著者Inês Azevedoは述べています
しかし、カリフォルニアとニューヨークは例外的です。 その2つの州では、現在利用可能なリベートは、学校の屋上ソーラーシステムによって社会に提供される財政的、健康的、環境的、気候変動的な利益を上回っていると研究者は結論付けています–少なくとも、他の手段で炭素排出を相殺するための今日の価格では。”カリフォルニアとニューヨークはソーラーを奨励する素晴らしい仕事をしていますが、まだ100%の普及は見られていません。” ウォン・パロディ氏は、次のように述べました。 「彼らの時間とリソースの良い使い道は、まだそれを持たないすべての学校を評価し、その理由を理解しようとすることかもしれません」
Wong-Parodi は、スタンフォード ウッズ環境研究所のセンター フェローでもあります。 共著者の Nichole Hanus と Parth Vaishnav はカーネギーメロン大学に所属しています。 共著者のNaïm Darghouthは、ローレンス・バークレー国立研究所に所属しています。
この研究は、全米科学財団、カーネギーメロン大学、国立再生可能エネルギー研究所の支援を受けて行われました。