Gemeinden mit geringerem Einkommen in den Vereinigten Staaten sind bei der Einführung von Solarenergie lange Zeit viel langsamer als ihre wohlhabenden Nachbarn, selbst wenn lokale und bundesstaatliche Behörden Steuererleichterungen und andere finanzielle Anreize anbieten.
Allerdings bieten Gewerbe- und Industriedächer, beispielsweise auf Einzelhandelsgebäuden und Fabriken, eine große Chance, das zu verringern, was Forscher die „Solar-Equity-Lücke“ nennen, so eine neue Studie, die in veröffentlicht wurde Nature Energy und geleitet von Forschern der Stanford University.
„Die Gerechtigkeitslücke bei der Solarenergie ist in benachteiligten Gemeinden ein ernstes Problem, zum Teil aufgrund der Einkommensungleichheit, aber auch, weil Solarenergie für Privathaushalte für Menschen, die kein Eigenheim besitzen, normalerweise nicht praktikabel ist“, sagte Ram Rajagopal, leitender Autor der Studie und außerordentlicher Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen sowie Elektrotechnik an der Stanford. „Diese neue Studie zeigt, dass Gewerbe- und Industrieimmobilien die Kapazität haben, Solarressourcen zu beherbergen, um einen Teil dieser Lücke zu schließen.“
Ungenutzte Ressourcen
Zuerst die schlechte Nachricht. Die Forscher fanden heraus, dass Nichtwohndächer in benachteiligten Gemeinden 38 % weniger Strom erzeugen als in wohlhabenderen. Diese Kluft, die hauptsächlich auf den geringeren Einsatz in ärmeren Gebieten zurückzuführen ist, hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten vergrößert. Dennoch ist diese Lücke deutlich geringer als die der Solarenergie für Privathaushalte in diesen Vierteln.
Die gute Nachricht ist, sagen die Forscher, dass Nichtwohngebäude über große ungenutzte Kapazitäten verfügen, um Solarstrom zu ihrem eigenen Nutzen zu produzieren und die Gemeinden um sie herum zu versorgen. In einkommensschwachen Gemeinden reagieren Handelsunternehmen möglicherweise stärker auf staatliche Anreize für Solarenergie als Haushalte. Eine frühere Studie derselben Forscher ergab, dass Privatkunden in benachteiligten Gemeinden, die möglicherweise über weniger finanzielle Mittel verfügen und häufig kein Eigenheim besitzen, weniger auf Steuererleichterungen und andere finanzielle Anreize reagieren.
„Anhand der DeepSolar-Datenbank von Stanford haben wir geschätzt, dass Solaranlagen auf Nichtwohngebäuden mehr als ein Fünftel des jährlichen Strombedarfs von Privathaushalten in fast zwei Dritteln der benachteiligten Gemeinden decken könnten“, sagte Moritz Wussow, der Hauptautor der Studie.
„Außerdem wären die Rohkosten dieses Stroms in vielen Gemeinden niedriger als die Tarife für Privathaushalte, die örtliche Stromversorger verlangen“, sagte Wussow, der in den Jahren 2022 und 2023 Gaststudent in Rajagopals Laborgruppe war.
Um die Verteilung von Solarstromanlagen für Nichtwohngebäude zu quantifizieren, verwendeten die Forscher Satellitenbilder und künstliche Intelligenz, um die Anzahl und Größe von Solaranlagen auf Dächern in 72,739 Zählgebieten in den Vereinigten Staaten zu ermitteln. Etwa ein Drittel dieser Gebiete werden von der US-Regierung als benachteiligt eingestuft.
Das Team verfolgte von 2006 bis 2016 und dann noch einmal für 2022 den Einsatz von Solarenergie außerhalb von Wohngebäuden sowie die Menge ungenutzter Dächer, die gute Kandidaten für die Solarinstallation wären. Anschließend berechneten sie auf dieser Grundlage die durchschnittlichen jährlichen Kosten für die Erzeugung von Solarstrom in jedem Gebiet von der Menge der lokalen Sonneneinstrahlung und anderen Variablen. Die Kosten reichten von etwa 6.4 Cent pro Kilowattstunde im sonnenverwöhnten New Mexico bis zu fast 11 Cent in Alaska. Aber diese Kosten waren in vielen dieser Gebiete niedriger als die Stromtarife für Privathaushalte – sogar in vielen nördlichen Bundesstaaten.
Chad Zanocco, Mitautor der neuen Studie und Postdoktorand im Bereich Bau- und Umweltingenieurwesen, stellte fest, dass für die Stromversorgung von Wohngebieten weitere Kosten anfallen würden, etwa für die Batteriespeicherung und den Bau von Mikronetzen.
„Wir schätzen, dass Batteriespeicher die Gesamtsystemkosten um etwa 50 % erhöhen würden, aber selbst das wäre in fast zwei Dritteln der von uns untersuchten benachteiligten Gemeinden praktikabel“, sagte Zanocco.
Economies of scale
Wenn kommerzielle und industrielle Solaranlagen ihren überschüssigen Strom in lokale Stromnetze einspeisen könnten, könnten einkommensschwächere Bewohner über Gemeinschaftsabonnements Zugang erhalten, anstatt ihre eigenen Dachpaneele zu bauen, schreiben die Forscher. Gewerbe- und Industriestandorte bieten im Vergleich zu Solaranlagen für einzelne Haushalte auch größere Skaleneffekte. Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass Stromkunden außerhalb von Privathaushalten möglicherweise auch sehr empfindlich auf Steueranreize und andere staatliche Anreize reagieren, was zu einer stärkeren Akzeptanz führt.
Die Forscher stellten fest, dass das Inflation Reduction Act von 2022 die Hürden noch weiter senkt und Staaten und Kommunen Milliarden von Dollar für die Infrastruktur sauberer Energie zur Verfügung gestellt hat. Dieses Geld hat bereits die Kosten für neue Mikronetze gesenkt.
„Über die Reduzierung der Kohlenstoffemissionen und die Verlangsamung des Klimawandels hinaus würde ein verbesserter Zugang zu Solarenergie einkommensschwächeren Gemeinden greifbare lokale Vorteile bieten“, sagte Zhecheng Wang, Co-Autor und Postdoktorand am Stanford Institute for Human-Centered Artificial Intelligence.
„Dies würde die lokale saubere und kostengünstige Energieerzeugung fördern, was auch die Widerstandsfähigkeit gegenüber Ausfällen erhöhen und die Umweltverschmutzung durch Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen verringern würde – von denen sich viele in Gebieten mit niedrigem Einkommen befinden.“