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太阳能学校:斯坦福大学的研究调查了美国校园中被忽视的太阳能电池板的好处

一项新的研究发现,学校的屋顶太阳能项目可以减少有害的空气污染,改善环境,提高学生的学习能力,同时降低电力成本。总的来说,能源转换将带来价值40亿美元的效益。

一项新的研究表明,阳光洒落在全国各地的学校屋顶和校园里,这是一种尚未开发的资源,可能有助于减少电费。

June 02, 2017- PV modules on the Casey Middle School in Boulder, CO.

科罗拉多州博尔德市凯西中学的太阳能电池板为学生提供遮阳和能源。(图片来源:Dennis Schroeder / NREL)

这项研究发表在同行评议的《环境研究快报》(Environmental Research Letters) 4月号上。研究显示,利用所有可行的太阳能电池板空间,可以让学校最多满足75%的电力需求,并将教育部门的碳足迹减少28%。

同时,太阳能电池板可以帮助学校拔掉从网格由天然气和煤电厂产生的颗粒物,二氧化硫和氮氧化物,空气污染会引起烟雾和酸雨以及严重的健康后果包括心脏病和肺功能下降。该研究的作者之一、斯坦福大学行为科学家加布里埃尔·翁-帕洛迪说:“我们可以采取这一行动,以切实、有意义的方式造福环境和人类健康。”

在教师们普遍抗议增加学校经费、缩小班级规模和提高工资之际,新的太阳能项目可能很容易从优先事项清单上滑落。但是美国能源部估计,K-12学校每年在能源上的花费超过60亿美元,而且很多地区的能源成本仅次于工资。在高等教育领域,每年的能源成本总计超过140亿美元。

目前这篇论文建议,在正确的太阳能项目上进行投资——加上来自各州的正确激励措施——可以腾出学校预算中亟需的资金。斯坦福大学地球能源学院地球系统科学助理教授翁佩罗迪说:“学校无论如何都在为电费买单环境科学(斯坦福地球)。“在某些情况下,这是他们降低成本的一种方式。如果有回扣或补贴,它可以更快地发生。”

被忽视的好处

教育机构大约占美国建筑物能源消耗的11%,占全国碳排放的4%。但是,尽管人们已经广泛研究了家用和商用太阳能电池板的潜力,但此前的研究基本上跳过了学校建筑。

新的估计数字是根据132,592所学校的数据得出的,其中包括99,700多所公立和25,700所私立K-12学校,以及近7,100所学院和大学。研究人员首先估算了每个机构屋顶上可用太阳能电池板的面积,考虑到场地的日照量和每个机构每小时的电力需求,每小时的发电量。

不出所料,研究发现德克萨斯州、加利福尼亚州和佛罗里达州这三个阳光充足的大州最有潜力利用学校屋顶的太阳能电池板发电,近90%的学校至少有一些屋顶空间适合安装太阳能电池板。与此同时,包括威斯康辛州和俄亥俄州在内的中西部各州的居民将看到,如果学校从电网转向太阳能发电,关键空气污染物以及与解决相关健康影响相关的成本将大幅下降。

除了对空气污染和电费的显著影响,太阳能装置还可以为学生提供新的学习机会。例如,一些学校已经在使用他们现场太阳能系统的数据来帮助学生解决分数问题,或者亲眼看到面板角度的改变如何影响电力生产。ong- parodi说:“它把可再生能源这一抽象概念视为可以减少温室气体排放并将其带回家的东西。”

大的储蓄

根据这项研究,在任何一个州,教育机构直接购买屋顶太阳能系统在经济上都是不可行的。相反,如果学校与一家公司签订合同,安装、拥有和运营该系统,并以固定的价格向学校出售电力,这些项目在财务上是有意义的。

在全国范围内,研究人员项目利益源于全面推动太阳能设施学校建筑价值可能高达40亿美元,每年如果每吨碳释放到空气中是社会认为成本40美元和统计人类生命的价值——监管机构和经济学家的计算,挂钩为1000万美元。估计的好处包括过早死亡的成本和与发电厂空气污染有关的其他健康影响。

该组织的估计没有考虑到国际采矿和运输原材料,或制造和处理太阳能电池板对环境和健康的影响。他们写道,这种全面的观点“可能会产生截然不同的结果。”

针对美国国内可能产生的影响,研究人员得出结论,几乎所有州都能从学校的太阳能项目中获得比补贴和回扣多得多的价值。研究表明,即使将安装、维护、操作和常规硬件更换的典型成本考虑在内,这也是正确的。

研究作者伊内斯·阿泽维多(Ines Azevedo)说:“有一种观点认为,应该加大激励力度,鼓励教育部门更多地采用太阳能电池板。”阿泽维多是卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)气候与能源决策中心(Center for Climate and Energy Decision Making)的联席主任,将于2019年7月加入斯坦福地球学院(Stanford Earth)。

然而,加州和纽约是例外。在这两个州,研究人员得出的结论是,目前可获得的退税超过了学校屋顶太阳能系统为社会带来的财政、健康、环境和气候变化方面的好处——至少以目前通过其他方式抵消碳排放的价格来看是这样。

ong- parodi说:“加州和纽约在鼓励太阳能方面做得很好,但我们仍然没有看到100%的普及。”“好好利用他们的时间和资源,可能是评估所有还没有这样做的学校,并试图理解其中的原因。”

ong- parodi也是斯坦福大学伍兹环境研究所的中心研究员。共同作者尼科尔·哈努斯(Nichole Hanus)和帕特·瓦什纳夫(Parth Vaishnav)隶属于卡内基梅隆大学。共同作者纳姆·达尔茅斯隶属于劳伦斯·伯克利国家实验室。

这项研究得到了美国国家科学基金会、卡内基梅隆大学和国家可再生能源实验室的支持。

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