Renewable Energy Technologies 

For Small to Medium Sized Enterprises   

Spring 2009 Strategic Sustainability Consulting 

Lucinda F. Brown  

   

Strategic Sustainability Consulting888 Station Street Herndon, VA 20170 

 1.202.470.3248 

www.sustainabilityconsulting.com

2 | P a g e      

Table of Contents Introduction ................................................................................................................................................. 4 

The Case for Renewable Energy .................................................................................................................. 5 

Climate Change ........................................................................................................................................ 5 

Supply and Demand ................................................................................................................................. 6 

Controlling Price Fluctuations .................................................................................................................. 6 

Regulatory Uncertainty ............................................................................................................................ 7 

Stakeholder Expectations ........................................................................................................................ 8 

What it Means to Go Green ......................................................................................................................... 9 

What Path is Right For Your Organization? ............................................................................................... 10 

Who? ................................................................................................................................................. 11 

What? ................................................................................................................................................ 11 

Where? .............................................................................................................................................. 11 

When? ............................................................................................................................................... 12 

Why? .................................................................................................................................................. 12 

Follow Your Path ........................................................................................................................................ 13 

Purchasing “Green Power” from the Utility Company ....................................................................... 13 

Choosing to Install Distributed Power on Site ................................................................................... 13 

Finding a Professional ........................................................................................................................ 14 

Choosing the System that’s Right for You .......................................................................................... 14 

Solar Power Opportunities ........................................................................................................................ 15 

Solar Electric Systems ............................................................................................................................ 15 

Putting PV to Work for You ................................................................................................................ 16 

Solar Thermal Systems ........................................................................................................................... 17 

Heating .............................................................................................................................................. 17 

Water Heaters ................................................................................................................................... 18 

Cooling and Air Conditioning Systems ............................................................................................... 18 

Wind Technology ....................................................................................................................................... 19 

Turbines ................................................................................................................................................. 19 

Fuel Cells .................................................................................................................................................... 21 

Fuel Cell Design ...................................................................................................................................... 21 

Why Fuel Cells ....................................................................................................................................... 22 

Combined Heat and Power (CHP) .......................................................................................................... 22 

Geothermal Technology ............................................................................................................................ 23 

Geothermal Heat Pumps ................................................................................................................... 23 

3 | P a g e      

Geothermal Hot Water ...................................................................................................................... 24 

Putting It All Together ............................................................................................................................... 25 

Qualitative Considerations .................................................................................................................... 25 

Your End Use ..................................................................................................................................... 25 

Your Region ....................................................................................................................................... 25 

Your Locality ...................................................................................................................................... 25 

Your Site ............................................................................................................................................ 26 

Your Size ............................................................................................................................................ 26 

Mix and Match ................................................................................................................................... 26 

Financing Your Renewable Energy System ............................................................................................ 26 

Future Issues .............................................................................................................................................. 27 

Developing Technologies ....................................................................................................................... 27 

Research ................................................................................................................................................ 28 

Conclusion ................................................................................................................................................. 29 

Appendix A ................................................................................................................................................ 30 

Energy Explained ................................................................................................................................... 30 

Appendix B ‐ Additional Resources ............................................................................................................ 31 

General Renewable Energy Links ....................................................................................................... 31 

Fuel Cells ............................................................................................................................................ 32 

Geothermal ........................................................................................................................................ 33 

Solar ................................................................................................................................................... 33 

Wind .................................................................................................................................................. 33 

Incentives & Grants ........................................................................................................................... 34 

Calculators: ........................................................................................................................................ 34 

Endnotes .................................................................................................................................................... 35 

  

   

4 | P a g e      

“I ask you to consider joining me in building a movement thatgoes beyond the political to the personal, that views the

existential threat of global warming as a chance to change theway we treat ourselves and the planet that aspires to have

1 billion active participants across the earth.”1

By: Adam Werbach 

 

 

Introduction 

Have  you  noticed?  Something  seems  to  have changed about the way we view environmentalism!  Everyone seems to have  jumped on  the bandwagon be they hunters or vegetarian,  labor unions or CEOs,  the  “greatest  generation” or  “generation next”.   Channel  surf  through  the TV commercials and you  can’t miss  it.    Businesses  across  all  sectors  understand: GREEN IS THE NEW GOLD!  Why? 

Climate change can no longer be ignored  

Increasing prices coupled with diminishing supplies make fossil fuels less attractive every day  

Short term savings at the expense of  long term prosperity has proven disastrous to businesses throughout the world  

Regulatory measures loom on the horizon creating new uncertainties 

Stakeholders of all stripes have begun looking at sustainability criteria, including the size of your carbon footprint as they make decisions that affect your business  

With  all  these  influences  at  play,  this  is  a  great  time  for  your  business  to  consider  switching  to renewable energy to supply power to your organization!   Whether you take incremental steps or a big leap, you have an opportunity before you, if you are ready to seize the moment.  Investing in renewable energy to run your business will pay dividends long into the future.   

In the following pages, you will learn everything you need to know to begin working with your facilities planners to implement renewable energy technologies and make sustainability an integral part of your strategic plan. 

   

The Case for Renewable Energy  

“Observations show that warming of the climate is unequivocal.  

The global warming observed over the past 50 years is due primarily to human‐induced emissions of heat‐trapping gases. These 

emissions come mainly from the burning of fossil fuels (coal, oil, and gas), with important contributions from the clearing of forests, agricultural practices, and other activities.”i 

 U.S. Global Change Research Program (USGCRP) 

June, 2009 

 

Global Temperature and Carbon Dioxideii

Climate Change  Man’s ever increasing thirst for electicity created by burning fossil fuels has changed the world’s climate.  Hundreds  of  physical  and  biological  processes  have  changed,  creating  what  experts  increasingly characterize as a new mass extinction!iii   In June of this year, the U.S. Global Change Research Program issued a  report  stating “Over  the past 30 years,  temperatures have  risen  faster  in winter  than  in any other season, with average winter  temperatures  in  the Midwest and northern Great Plains  increasing more than 7ºF.”iv  Businesses, like the individuals that run them, have an opportunity to change all this. 

The bottom  line: Because,  in the US, 98% of our CO2 emissions come from getting 85% of our energy from  fossil  fuelsv,  switching  to  renewable  energy  to  power  our  progress  is  nothing  short  of  a moral imperative.    

   CLIMATE CHANGE EXPLAINED 

Scientists concur – climate change is causing icecaps to melt, sea levels to rise and extreme weather events to disrupt our lives.  

Over millennia organic matter fossilized, sequestering carbon deep underground.   

Somewhere around the industrial revolution, people began harvesting these carbon rich resources – gasoline, methane and propane – to fuel economic expansion. 

When burned, the carbon in these “fossil fuels” reacts with the oxygen in our air to produce carbon dioxide (CO2) – the same byproduct of our own breathing process.   

Due to a difference in wavelengths, CO2 allows light energy from the sun to enter our atmosphere, but doesn’t let all of radiant heat energy back out.   

A warmer atmosphere retains more water vapor resulting in a phenomenon known as the “greenhouse effect”. 

The gradual but definitive increase in global temperatures is causing the earth’s climate to change. 

6 | P a g e      

Supply and Demand  Even absent climate change, the world has only a finite supply of fossil fuels – anywhere from 40 to 200 years by most accounts. vi  It takes 500 millions of years to create these fuels and in 3 to 8 short centuries the supply will have disappeared! vii 

Despite the limited supply of fossil fuel resources, demand continues unabated: 

In the US, electricity consumption has doubled since the arrival of personal computers.viii   

As countries like India and China develop their economies ever larger numbers of people will need energy in the future. ix   

At this point, experts anticipate energy demand to accelerate – increasing between 45% and 100% by the year 2030.x   

The bottom line: As time progresses, the world will have no choice: use renewable power or shut down!  

Controlling Price Fluctuations  Between 1998 and 2008, crude oil prices climbed from $12.52 a barrel to $129.03xi before heading back down.  Every day the price changes again.  A roller coaster ride of political unrest and natural disasters has made accurate financial planning extremely difficult for businesses like yours.  With roughly 24% of a typical business’s budget consumed by energy related expenses,xii fluctuations of this magnitude can spell disaster.  However, by converting your business to renewable energy, you can expect consistent power supplies during peak demand, lower utility bills, reduced operating and maintenance expenses – all at a stable price.  If you responded to recent surges in energy prices by raising your own prices, you are not alone.  

According to the National Federation of Independent Business (NFIB):xiii 

At least one third of small and medium sized enterprises (SMEs), when confronted with unforeseen large increases in energy costs, raise prices too.   

Another third either absorbs the expense or cuts back of business investment.   

Only one quarter of SMEs take measures to conserve energy!    

 

Decreasing: natural resources per capita, social and ecological diversity, cultural 

identity, time to respond to crisis 

Increasing: population, social and environmental laws and regulations, cost 

of non‐compliance, demand for corporate citizenship 

Time 

The Natural Step Funnel

7 | P a g e      

These approaches may get you through momentary shocks.  But, remember the 

basic premise of “price elasticity of demand”?  When prices go up, demand goes down and profits drop.  So, if you 

absorb the expense you lose – if you pass it on you lose too! 

If, instead, you consider the entire life cycle of your energy costs – both capital expenditures AND cash flow – you will 

find the investment in renewable energy technologies to be very sound business 

strategy.   

The bottom line: Depending on the technology, incentives available in your region and the price of fossil fuels, once 

you have recuperated your costs, you will have dramatically lower operating expenses than your competitors!!   

Regulatory Uncertainty In 2008, ten Northeast states instituted a “cap & trade” system aimed at reducing CO2 emissions.xiv  California has pending 

legislation as well – and other regions may follow suit.  Until federal action (perhaps as early as this year)xv, the 

developing patch work of legal constraints may adversely affect your business – 

particularly if you have energy intensive operations.   

The bottom line: Proactively switching to renewable energy will help your 

organization avoid the legal nightmare of different regulations everywhere you 

operate. 

   

8 | P a g e      

Stakeholder Expectations Gathering concern  for energy  security, coupled with  the mainstreaming of climate change awareness and  now  the  American  Recovery  and  Reinvestment  Act  has  created  a  sea  change  in  conventional wisdom.     Every stakeholder has an awareness of the need to “green” our lives, for example: 

Investors  –  Three  main  sustainability  indices  now include 11% of US companies – having grown 18%  just in  the  last  two  years.    With  these  companies outperforming the market,  investing  in renewables will help  attract  scarce  capital  during  tight  economic times.xvi  

Consumers  –  Regardless  of  their  motivations  – anywhere from benign support to a belief  in the moral imperative  for  action  –  customers  increasingly  choose truly “greener” options.xvii   

Suppliers  –  In  many  cases,  remaining  on  the  list  of preferred suppliers  requires complying with ever more stringent  environmental  standards  –  such  as  using renewable energy to run your business.xviii 

Employees –  Increasing  companies  find,  recruiting and keeping  qualified  employees,  requires  taking  sustainability  seriously.xix  This  includes  turning  to renewable energy technologies. 

  The bottom line: Whether pragmatism or conviction drives your action, turning to renewable energy to power your organization  is personal  to you and your business.   Regardless of your angle, making  this environmentally  friendly business decision will provide  you  the opportunity  to  improve  your bottom line. 

   

9 | P a g e      

What it Means to Go Green Whatever the driving force, investing in clean, renewable energy will be an integral part of staying successful in this competitive business environment.  It seems the conventional wisdom shares this view – going “green” to make “green” has become the new paradigm.  But if you plan to take part in this trend don’t mistakenly view “renewable” and “clean” energy as a marketing issue alone.  What has come to be known as “greenwashing” will damage your brand – perhaps irreparably.  And customers are readily skeptical about empty marketing campaigns.xx    

By definition, renewable energy resources replenish themselves at a rate as fast as or faster than society’s ability to deplete them.  Also, when defining “clean” energy you must include the full life cycle of the fuel.  So, while nuclear power plants may not emit green house gases, their spent fuel takes millions of years to decompose.  Fossil fuels may not leave hazardous waste in the same way, but their emissions accumulate in the atmosphere.  While capturing and sequestering GHG emissions may seem like an option – the US may have only 900 years worth of capacity.xxi   

So, with all this in mind, get ready to take the plunge!    

 

    

 

Photovoltaic 

Ren

ewable 

Most of our 

energy comes from the sun, 

And negatively impact our 

environment, 

 

SECONDS 

 

Solar Thermal 

 

MINUTES 

 

Wind HOURS  SOUND 

 

Hydropower 

sooner… 

DAYS TO WEEKS  HABITAT – damming related

 

Biomass less… 

EMISSIONS – can be carbon neutral MONTHS TO YEARS 

 

Coal, Oil and Natural Gas 

Non Ren

ewable 

… or later

…or more 

HEAVY GHG – “clean coal” only  stores GHG underground (US capacity may last about 900 years) 

MILLIONS OF YEARS 

 

Uranium (Nuclear Fission 

Energy) …or never

RADIOACTIVE WASTE – half life of thousands to millions of years 

ELEMENTAL  

 

(Geothermal – sourced from the earth’s core – falls in the range of Solar Thermal/Wind/Hydro in renewability)Adapted from Alliance to Save Energy’s Renewability Worksheet B

10 | P a g e      

 

What Path is Right for Your Organization? Ready, set…  WAIT!!    Before you take any action, step back and evaluate your particular circumstances.  Make sure you fully understand your environmental impacts as they stand today.  Then ask yourself where you want to go, strategically, with this decision to adapt renewable technology.  Knowing these two things, will tell you a lot about the steps you should take to successfully implement renewable energy in your organization.  After all, if you don’t know where you are and you don’t know where you want to end up, how can you possibly choose the best way to get there?    Sit down and ask yourself the five “W” questions: Who? What? Where? When? and Why? 

KNOW YOURSELF Plan your strategic vision around the reality of who YOU are! 

(This is just a sampling of questions; tailor this to your own circumstances) 

 Who will make the decisions and implement the strategy for your organization? 

How knowledgeable are they? 

Are they committed to the process?  

What are the energy needs of your organization? 

How much energy do you use and on what? 

When do you use power and how reliable do you need your service to be? 

What do you use power for – office equipment, hot water, HVAC, lighting, etc.?  

Where do you do business and what are the specifics of your location or locations? 

What renewable resources are readily available in your area of the country? 

What are your site specific energy issues – are you already on the grid or are there auxiliary locations where you need to bring in power? 

Do you own or lease the property?  When should you make the change to renewable energy? 

Have you already fully implemented energy efficiency measures throughout your organization? 

Are you about to make changes to your facilities or have you just completed renovations?  Why do you want to make this move? 

Are you looking to turn to renewable energy because you and your organization believe it is the right thing to do? 

Are you looking to invest in a hedge against future reliability and price fluctuations associated with fossil fuel dependence? 

Are you looking to get in front of emissions legislation that may come? 

Are you looking to respond to the demands of your stakeholders – possibly even get ahead of the curve? 

11 | P a g e      

 

Who? Perhaps  you  are  the  sole  decision maker  in  your  organization  or maybe you report to a board of directors and stockholders.  As with any  business  decision,  you  want  to  make  sure  you  bring  these players along on  your  journey.    Likewise,  you want  to make  sure your  facilities  managers  have  the  knowledge  they  need  to successfully implement your decisions.   This means, you may need to educate the people around you as you learn the ropes yourself. 

What? Are  you  in  an  energy  intensive  business  requiring  power  24/7  or you go under?   Or can you  just move next  to  the window  should the power go out?    To  clearly understand  the  energy needs of  your organization  you should consider conducting an energy audit.   You can contact your local energy utility to arrange an audit (usually free, but somewhat limited in scope), or consider using an independent Energy Auditor. They are easy to find (try searching Google for “energy auditor” and “[your city]”).  These professionals will usually do a more complete analysis  of  your  building,  its  HVAC  systems,  lighting,  and  other energy  sinks.   They can also point you  toward ways you can  save money while making your organization more energy efficient.  (By  the  way,  before  meeting  your  auditor,  be  sure  to  obtain documentation of your energy consumption for the previous fiscal year – your monthly electric and natural gas bills should have this – so you can calculate the total energy usage and spending for your company. This will give you a baseline to measure your progress.) 

 

Where? Does  your area have  sun  year  round?    Is  your  region optimal  for installing  a  geothermal  heat  pump?    Depending  on  where  you operate,  some  renewable  energy  sources make more  sense  than others.    In  addition, many  regions  of  the  country  offer  tax  incentives  for clean  technology.    Long‐term  benefits make  sense  in  areas with rebates, especially  solar  rebates.  In  cities  like Austin  it  is a  “done deal”; however,  in some places  in the U.S.  it may not make sense financially.   

ENERGY EFFICIENCY BY THE 

NUMBERS 

 

Energy efficiency is the 

quickest, cheapest, cleanest 

way to minimize your 

organization’s carbon 

footprint.  Remember, any 

energy consumption 

reductions you make now 

will be realized over the 

entire lifecycle of the 

building.  And, after all, 

WASTE IS WASTE, 

RENEWABLE OR NOT!! 

 

Many buildings could 

cut energy costs by 30% 

through investments in 

improved efficiency.  

Asset values typically 

rise $3 for every $1 

invested in energy 

efficiency. 

On average in the 

United States, each 

MWh of electricity 

saved translates to 

more than 1200 pounds 

of greenhouse gas 

(GHG) emissions 

avoided. 

 (Sources: International Energy Agency & Environmental Defense Fund)  

12 | P a g e      

On a more  local  level,  if your site has no power on site already,  it might cost substantially less money to start with renewable energy and skip using the utility company all together!  Oh, one more thing!   Make sure you find out what expertise your local  contractors  have  in  the  technologies  you  are  considering.  Local  installers are necessary for upkeep and repair of any system (even  conventional  ones).    Having  local  companies  nearby  for annual maintenance is absolutely essential.  

When? If  you  have  fully  implemented  energy  efficiency  measures throughout your organization, you be ready to take the next step.  Whether  to  approach  your  switch  incrementally  or make  a  large capital  outlay  depends  on  my  factors  particular  to  your organization.    If  you  have  recently  replaced  your major  building systems, you might want to wait for a while.   Under this scenario, turning  to  Renewable  Energy  Certificates  might  be  the  right approach for you.  On  the other hand,  if  you  are  contemplating  a move  in  the near future,  you  will  want  to  get  going  now  since  many  new  tax incentives built  into the American Recovery and Reinvestment Act will expire in 2016.xxii  But you should know, you will probably need to extend the timeline for paybacks.   Most owners want a return  in 2 to 4 years, but the adequate time frame is usually more like 10 to 15 years.  

Why? If  your  goal  is  to  create  the  image of  green because  you  think  it might market well, there are other, less expensive ways to achieve this goal – ones that won’t destroy your brand when people think you’re “green washing” them.  However, if you have made a real strategic commitment to become a  sustainable  organization,  implementing  renewable  energy  will happen relatively easily for your organization.  Every small decision you make will have that sustainable choice built in.      

GREEN POWER OPTIONS  Competitive Electricity Markets – In some parts of the country, customers have the option to choose their utility carrier.  In markets without utility monopolies electricity prices are lower overall and renewable providers can build a larger customer base.  The resulting economies of scale result in lower end user prices.  Green Pricing – Utility companies in nearly every state offer customers the option of paying a small premium (about 1 ½¢to 6¢ per kWh) to ensure the utility derives an amount of electricity equivalent to their usage from renewable sources.  Renewable Energy Certificates (RECs) – For those areas without the option to purchase clean energy directly from the source, customers can choose to purchase RECs in the commodities market as a way of subsidizing carbon‐neutral renewable energy produced by other utility companies.   

13 | P a g e      

Follow Your Path Once  you  have  considered  these  fundamental  aspects  of  your decision to turn to renewable energy, you will want to consider one more  choice before  investing  in a new  system.   Do  you want  your energy store bought or homemade? 

Purchasing “Green Power” from the Utility Company  If your organization  is not fully ready to  install your own renewable power  source,  you  can  still  green  your  energy  consumption  by purchasing it from your local utility company.  

Happily, utility companies have begun to get the word on renewable energy  and  have  begun  expanding  capacity!    Many  States  have efforts  in  place  to  incorporate  more  renewable  energy  in  their electric  supply.    As  of  2007  32  states  had  enacted  renewable portfolio standards (RPS) or other state mandates.xxiii   With passage of  the  ARRA,  the  power  sector  is  expected  to  expand  renewable energy  capacity  further.    The  EIA  now  anticipates  a  previously projected increase of 73% will actually expand by 116%.xxiv 

These  instruments provide a business  like yours with the means for buying  renewable  electricity  to  reduce  your  company’s  carbon footprint without a large capital outlay.  Depending on your locality, you could find a competitive electricity provider, green pricing from your  existing  utility  or  Renewable  Energy  Certificates  in  the marketplace. 

Choosing to Install Distributed Power on Site Centralized power generated at a 500 to 3000 megawatt facility and delivered  to  the  “grid”  (see  Appendix  A  THE  ENERGY  GRID EXPLAINED) then on to the consumer has always been an extremely inefficient way to power the economy – regardless of its greenness.  Converting fuel to electricity  is only about 30% efficient – the other 70% of the energy is lost in the form of heat (see Appendix A: Error! Reference source not found.).   As the electricity travels over power lines (along the “grid”) another 9% of the converted energy becomes heat due to friction.xxv  What a waste of resources! 

Sure,  as  a  consumer  you  only  start  paying  for  the  power  once  it reaches your meter.   But you can “trash pick” that wasted energy  if you generate  your power  close  to  the point of use!   This practice, known as combined heat & power or CHP, can be 80% efficient!    If everyone did this, the US would burn 60% less coal.xxvi 

The benefits derived from  installing your own, on‐site power supply go  beyond  these  important  environmental  economies,  however.  You  can  have  base‐load  power,  peaking  power,  backup  power, 

UTILITY SCALE SOLAR  

A Solar tree looks like a giant flower with a 15 ft stamen surrounded by 78 mirrors. Driven by a Stirling engine, the “trees” rotate with the sun.  

The Distributed power tower uses mirrors to focus the sun’s rays on a boiler, creating steam which drives a generator. Natural gas can be used to power the plant when the sun isn't shining. 

A Heliostat concentrator uses mirrors to focus the sun’s rays on an array of mirrors which focus sunlight on high‐efficiency solar cells to produce electricity.  

Micro‐dishes are dinner‐plate‐sized mirrors that concentrate the sun on an efficient solar cell – compact enough to be installed near cities and plugged directly into the grid to relieve overloaded substations.  (At present not marketed to individual customers.) 

Ground‐mounted tracking photovoltaic systems rotate with the sun and provide utility‐scale electrical power.  

Solar trough designs employ parabolic mirrors to heat tubes of synthetic oil, which in turn produce steam to drive electricity‐generating turbines.  

Source: http://money.cnn.com/galleries/2007/biz2/0705/gallery.solar_tech.biz2/index.html 

 

14 | P a g e      

remote  power  and  improve  power  quality while meeting  all  your HVAC needs – whether your business connects to the grid or not!   

Depending  on  the  system  you  choose,  your  region  and  particular circumstances, the financial implications of implementing renewable energy  for  your organization will  vary.   But  remember:   While  the return on a capital investment in renewable energy can take several years,  your  business  will  have  substantially  lower  operating  costs and a much smaller carbon footprint once you have broken even on your investment. 

Finding a Professional Every  jurisdiction has  its own set of codes and  regulations you will need to comply with when you go to add a small renewable energy system to your business. Hiring an expert to help you understand the regulations  will  help  you  decide  what  type  of  renewable  energy system  you  are  allowed  to  install  and who  installs  it  (you  can  find links to listings for contractors in your area in Appendix B:APPENDIX B ‐ ADDITIONAL RESOURCES).  

Choosing the System that’s Right for You Congratulations!    At  long  last,  you  have made  up  your mind  and hired  the  best  experts  to  assist  you  as  you  implement  renewable energy to power your business. 

The  following sections are meant as a primer.   Use  them  to gain a basic  understanding  of  the  important  issues  surrounding  the renewable energy technologies you will likely encounter.   Hopefully, you will come away with enough knowledge to know what to ask the professionals you will work with along the way. 

Four  technologies  particularly  lend  themselves  to  on‐site  power generation for small and medium sized businesses:  

Solar (Solar Electric and Solar Thermal) 

Wind  

Fuel Cells 

Geothermal  You  will  find  the  possibilities  even  more  extensive  when  you combine  them  to  fit  your  particular  needs.    You may  even  find  it unnecessary to purchase your power from the utilities ever again!   

Getting Professional Advice  When hiring a professional, you should always follow certain basic steps: 

Look for a company with experience specific to the task they will perform 

Verify the provider has the licenses and certifications to demonstrate  their expertise 

Get several references, and contact them all. Ask if they were satisfied with the work.  

Contact the Better Business Bureau and ask about any complaints against the company. 

Licensing & Certifications to look for: 

Green Auditor – Sustainable business practices guidance 

SSC Green Audit Certification 

Energy Auditor – Energy efficiency guidance 

Building Performance Institute (BPI) Accreditation 

Renewable Energy Systems Contractor  

State Licensed Master Electrician 

North American Board of Certified Energy Professionals (NABCEP) Certification 

Solar Rating & Certification Corp. (SRCC) Certification 

 

15 | P a g e      

“A massive switch from coal, oil, natural gas and nuclear power plants to solar power plants could supply 69 percent of the U.S.’s 

electricity and 35 percent of its total energy by 2050.”xxvii 

Zweibel, Mason and Fthenakis, Vasilis Scientific American, January 2008 

 

Solar Power Opportunities If, in the natural world, plants can convert the sun’s energy to fuel, why  can’t we?   What  a  boon  that would  be!    After  all,  in  ONE HOUR, the earth receives enough solar energy to power the entire world  for ONE YEAR!xxviii   Not only  that, once  you’ve paid  for  the equipment, THE ENERGY IS FREE! 

So how can you take advantage of this opportunity? 

Various  technologies make  it possible  to put  to use both  the  light and  heat  energy  coming  from  the  sun.    Active  systems  use mechanical  devices  such  as  solar  panels, mirrors  and motors  to convert  the  incoming  radiant  energy  into  the  energy  capable  of powering our  lives.   Passive  systems use various design principles such  as  orientation  to  the  sun,  air  circulation  and  the  thermal properties of building materials to obviate the need for electricity. 

Currently,  two main  systems exist  to harness  solar power –  solar electric  or  photovoltaic  (PV)  systems  and  solar  thermal  or concentrated  solar power  (CSP)  systems.   While CSP  systems  are mostly  used  for  utility  scale  power  generation,  PV  systems  are perfectly adapted for distributed power situations such as yours. 

Solar Electric Systems  Solar Electric or photovoltaic  systems  require unobstructed  south facing  sun  exposure  for  most  of  the  day  throughout  the  year.  Installed  at  an  angle  so  they  can  best  collect  the  sun’s  rays  (not snow or debris that will block the light), the panels are not affected by severe weather –  in  fact colder weather can make  them more efficient!xxix   

Depending on whether your PV array is a series of flat panels, tubes or concentrators and what photovoltaic material is used, your solar collection  system will  take  up  an  average  of  220  square  feet  of space of roof space per kilowatt of power (ranging from 80 to 360 sq. ft.).xxx  Since, according to the DOE/EERE Energy Savers Guide, a system supplying between one and five kilowatts of electricity will 

 Net Metering Explained  When you produce more power than you can use at any given moment and your business is tied into the national electric grid, you can sell your excess electricity back to the utility company!    Electric meters accurately register the amount of electricity that passes through them – in either direction.  Under net‐metering, when you use the Utility’s power they debit your account the kW hours consumed.  Then when you generate more power than you use, they credit the amount you supply back to your account.  The purchase price and rollover arrangements vary by state.  (Currently, 40 states have enacted some form of net metering legislation).     For information on your location go to the Database of State Incentives for Renewable Energy (DSIRE) at: http://www.dsireusa.org/library/includes/type.cfm?Type=Net&Back=regtab&CurrentPageID=7&EE=1&RE=1&Search=TableType  

16 | P a g e      

suffice for a home or small business, you can expect to need no more than 1,800 sq.  ft.  of  roof  space  to  erect  your system.xxxi 

Other parts of a grid‐connected  system will include the DC Disconnect, Inverter, AC  Disconnect,  Breaker  Panel  and  Net Meter.    If  you  need  uninterrupted power and your system  is operating off the grid, your system would also have a battery back‐up system (using the same kind  of  batteries  as  a  golf  cart)  and possibly a hybrid generator.xxxii      

Putting PV to Work for You Photovoltaic technology has been in use 

for long enough; you undoubtedly use it already in many ways.  Installing a full system will expand that use beyond your calculator, garden lighting or even the solar powered attic fan you may have previously put  in  place.    You will  actually  generate  electricity  that  your  business  can  use  to  run  the HVAC  and lighting systems currently in place. 

Given  that,  nationwide,  52%  of  commercial  building  energy  is  supplied  by  electricity;  using  PV technology to supply your electricity will have a dramatic impact on the power bills for your business.xxxiii  Just how much power your PV array will generate depends on its cell design, the amount of sunlight it receives and the material used in manufacturing it.  (For example, PV cells made of silicon typically yield 10% efficiency while thin film efficiencies are more like 7%.xxxiv)    The  Bottom  Line:    Adding  a  5  kW  photovoltaic  system  will  range  from  $35,000  ‐  $45,000xxxv  with operating  and maintenance  running at  less  than  1%  of  the  installed  costxxxvi  (this  comes  to  a  cost  of energy  in  the  neighborhood  of  about  15¢  to  30¢per  kWh)xxxvii.   Once  the  current  silicon  shortage  is remedied through artificial silicon these prices will drop substantially.    

PHOTOVOLTAIC (PV) TECHNOLOGY EXPLAINED 

Photovoltaic (PV) technology converts LIGHT energy from the sun into electricity.   

Protons in the sunlight hit a semi‐conductive light sensitive material (such as silicon) where they excite the resident electrons – a process known as the “photoelectric effect”.   

Circuits channel the energy produced by the excited electrons generating direct current (DC) electricity.   

Sandwiched between two surfaces and wired together into a module, each PV cell individually produces only a few watts of power – enough to power a calculator or watch.   

Collectively, multiple modules comprise a PV array capable of producing enough electricity to power major building systems.   

From the PV modules (or panels), the electricity travels to an inverter for conversion into alternating current (AC) then either gets stored in batteries or distributed for immediate use.   

17 | P a g e      

Solar Thermal Systems  While photovoltaic technology has gotten lots of press recently, the sun supplies energy in the form of heat as well as light.  For centuries, the simple principles of conduction and convection have been put to work heating, drying and distilling water, but today the technology can also provide air conditioning to buildings – who knows what tomorrow with bring? 

Heating  Building solar thermal principles into the design of your building – either from the start or in a retrofit – will  help  reduced  your  needs  for  conditioning  your  space.  The  simplest  such  designs  incorporate overhangs  to  block  sun  in  summer  but  allow  the winter  sun  to  shine  through  the windows.   More elaborate examples can actually eliminate the need for mechanical heating all together!    Employing a passive solar principle called “thermo‐siphoning” can heat your building  really well.   The design includes a special chamber – open at the bottom – affixed to a south‐facing wall.  Cool air enters at  the bottom, becomes heated by  the sun and rises  to  the top where  it exits through vents directed inward.  This kind of system requires no machinery because wind currents move the air naturally.  The higher  the  temperature differential between  input and output,  the greater  the updraft caused by  this process of convection, so when the heat is needed most the system operates best.  You can use systems based on these principles either to heat individual rooms or pre‐heat ventilated air.  The Bottom Line:  Costing about 10% more than a conventional building, you will probably recoup your investment very quickly because, according  to Dan Charis, author of The Solar House: Passive Heating and Cooling, published by Chelsea Green in 2002,”every dollar you invest in energy efficiency will reduce the RE system cost by about 3 to 5 dollars”.xxxviii 

SOLAR THERMAL TECHNOLOGY EXPLAINED Solar thermal technology captures the sun’s THERMAL energy for direct use  

or for conversion into electricity.  

Collectors gather radiant heat from the sun (hitting the earth’s surface at a maximum of 1 kilowatt per square meter) either through absorption or concentrated reflection. 

When molecules are heated, they spread out and transfer their heat to adjacent molecules, raising their temperature through conduction (i.e. heat is “contagious” when touched).   

As the heated molecules take up more space than the cooler ones, they rise due to convection (i.e. heat rises) and concentrate at the top. 

In solar thermal systems water, solar fluid or air transfers the heat through a series of pipes to provide usable energy.  

Solar thermal technology can provide hot water, heating and even cooling to buildings as well produce electricity. 

Passive solar thermal systems either use water directly heated by the sun or employ convection to heat and store hot water.   

Active solar thermal designs employ pumps to circulate the transfer medium and heat exchangers for converting the heat to electricity.  

18 | P a g e      

Water Heaters Historically,  the most common use  for solar  thermal  technology  is  to heat water.   Many of  these are passive  systems employ  the  same  thermo‐siphon principles discussed above. The design  requires  the water  tank  sit  on  top  of  the  building,  above  the  collector, where  conduction  heats  the water  and convection causes that hot water to rise.   The hot water then gets siphoned  from the top of the tank when ready for use.  An alternative design with integral collector storage (ICS) has both the collector and storage combined.xxxix 

These very economical systems require a structurally sound building because a full 40 gallon hot water tank weighs over 350lbs.xl  Due to the time it takes to run the full cycle these simple systems make sense where small amounts of hot water will suffice, you have reliable and plentiful radiant heat or  logistics permit the redundancy of multiple tanks.  

Two  active  solar  water  heater  designs  –  indirect  and  direct  –  use  pumps  to  circulate  water  or  an antifreeze solution through heat‐absorbing solar thermal collectors.  In a direct system, the water used by building occupants to wash their clothes or bathe is the same water that is pumped through the solar collector. In an  indirect system, an antifreeze solution  is pumped through the solar heat collector. This warm solution is then used to indirectly heat the water used by building occupants.  

Whether  you use a passive or active  system will depend on how much hot water  you need and  the temperature your application requires. Common applications for solar heated water  include swimming pools, water in buildings, and even radiators or radiant space heat.   

The Bottom Line:  Solar‐powered water heaters range greatly in price.  While small systems might range from $1,000 to $3,000 installed, a 56 ft.2 solar water heater might cost US $7,500.  In some cases, with federal and state incentives, that number can be halved.  With a payback period of more than 10 years, this  sized  system  could  save $230 a year.  xli   On average, according  to  the EERE,  if you  install a  solar water heater, your water heating bills should drop 50%–80%xlii.   

Cooling and Air Conditioning Systems Not  only  can  thermo‐siphoning  provide  your  space  with heat,  it  can  also  provide  passive  cooling!      Rather  than channel the heated air into your conditioned space the solar chimney  draws  cool  air  –  sometimes  from  underground through  geothermal  heat  exchange  –  up  through  the interior space creating a cooling breeze.  You can adjust the air flow by simply opening or closing windows.  

Counter intuitively, the sun’s heat can actively power an air conditioning  system!    Through  the  use  of  an  absorption chiller,  these active  systems capture  the  sun’s heat at one end  of  a  closed  loop  system  containing  a  refrigerant.   Driven through the system by small motors, the refrigerant runs  through  a  series  of  pipes,  and  condenses,  creating temperatures as low as 44 degrees F.   

The  Bottom  Line:    A  Solar  thermal  absorption  cooling  systems  (STACS) will  cost  somewhere  around $625/ton installed with a payback expected in 7 to 8 yearsxliii. 

A solar chimney draws air through a geothermal heat exchange to provide passive home cooling.  (Source: azsolarcenter.com) 

19 | P a g e      

Wind Technology Wind  is the OTHER solar power!   Sun warmed air moves and this movement  is wind.   Harnessing this energy began with  the Persians  in 200 BC and has continued  through  the centuries.   The Dutch have used windmills for six of those centuries to hold the Rhine River delta at bay.   With people turning to renewable energy in modern times, wind turbines have become an important part of the US energy mix.  In fact, today they supply 100% of Rock Port, Missouri’s energy needs!xliv 

Turbines Wind generators produce alternating  current  (AC),  so  they need a device  called a  "rectifier" – either built‐in or as a separate component – to convert the turbine's AC output to DC for storage.  Due to the mechanical design of turbines, when the wind blows, the gears turn.  Thus when the system storage is full, a “load diverter” dissipates the energy as heat or sends the excess elsewhere (e.g. to heat water or run a  fan)  in order  to protect  the gears  from damage.   This device,  together with a net‐meter, could send the excess current into the electrical grid – offsetting your electrical consumption at other times. 

Although relatively easy to  incorporate  into your system,  installing a wind  turbine  involves more than installing solar panels. The turbine needs to be mounted in an area free from obstructions to wind flow (nearby buildings, trees, etc.) so, as a general rule, the higher  in the air you can get your wind turbine the more effective it will be. 

A well  located 12 volts system could  inexpensively power your small to medium sized business.   Given enough land area (such as the acreage owned by farms and ranches) your business could put your land to dual use.  By installing a large scale system, you could potentially add wind farming to your portfolio and derive rental income from the utility companies. 

WIND TECHNOLOGY EXPLAINED According to the Danish Wind Industry Association “About 1% to 2% of the energy coming from the sun is converted into wind energy.  That is about 50 to 100 times more than the energy 

converted into biomass by all plants on earth.”    

When the sun heats the earth, it excites air molecules causing them to expand, become less dense and rise; the void is replaced by cooler, denser air. 

This convective process converts thermal energy to the kinetic energy we call wind.  

The earth’s rotation, variation in atmospheric pressure and irregularities in the earth’s surface all affect the flow patterns of the wind’s kinetic energy. 

A wind turbine converts this kinetic energy to mechanical energy by driving a propeller (or rotor) affixed to a shaft (or axle) connected via gears to a motor – generating alternating current (AC) electricity. 

The amount of energy transferred to the rotor depends on the density of the air, rotor area (calculated at the square of the blade length), and wind speed.  

 (Source: http://www.windpower.org/en/tour/wres/index.htm) 

20 | P a g e      

This might make more sense than you think.   First,  larger systems cost less per kilowatt installed than smaller systems.  Second, wind generators  require  relatively  little  maintenance  beyond  annual visual  check‐ups  to  ensure  the  propeller  blades  haven't  been damaged.  If you have  located  the  turbine  in a good spot  it's very unlikely to be damaged by any flying debris.   

Generally speaking, wind energy makes sense as a primary source of  power  in  the  north  central  plains  states,  throughout  coastal Alaska or off shore.  In other regions, with less reliable intermittent supply, wind  power makes more  sense  as  a way  to  supplement other renewable energy sources.   

While wind  is  a  cost‐effective  alternative  energy  it  does  have  a number  of  problems. Given  their  height,  turbines  are  subject  to lightning  strikes  and  have  high mechanical  fatigue  failure  rates.  They do not function well, if at all, under conditions of heavy rain, icing conditions or very cold climates, and are noisy and cannot be insulated for sound reduction due to their size and subsequent loss of wind velocity and power. In addition, many people – considering them  eye  soars  –  have  fought  to  keep  them  out  of  their communities. 

The Bottom Line:  A 5 kW turbine with a 100’ tilt‐up tower  costing $55,000 could produce between 6,000 and 8,000 kW of electricity annually with blades measuring 2.5 meters.   A 20 kW turbine with 14  meter  blades,  costing  $80,000  ($4  per  watt)  might  produce 20,000  to 25,000 kW of electricity  in a year.  xlv  (A 5kW system’s a cost of energy would likely come in at about 4¢ to 6¢per kWh)xlvi. 

 

    

Know Your Wind   Before choosing a system, take wind measurements for a several consecutive months to develop an accurate picture of average and maximum wind speeds    

Low Wind Speeds–Installations where wind speeds are below 15mph either have longer rotor blades or a larger number of short, wide blades to maximize power drawn from minimal wind 

 

High Wind Speeds – Installations where winds reach 20mph or more require more durable construction, and will have narrow, relatively short blades to minimize potential rotor damage 

 

Directionality – Strong winds usually come from a particular direction, drawing a schematic of observed wind speeds and direction (sort of a meteorological fingerprint) will help you determine the placement of your turbine.  

 

Location – Site your turbine in an area free of obstacles like trees and buildings and high in the air where the wind can be 5‐10 times stronger than at ground level. 

   

Base

 

There are four main parts of a wind turbine: the base, the tower, the nacelle and the rotor (hub and blades assembly). The base acts as an anchor that supports the entire assembly so it doesn't fall over, the tower supports the nacelle and rotor and contains the electrical conduits, the nacelle contains the electric generator that makes the electricity, and the rotor assembly converts the energy of the wind to rotational motion. 

21 | P a g e      

  

A Single Fuel Cell – produces about 1 volt of electricity (Source: National Fuel Cell Research Center) 

Fuel Cells Much of the public dialogue concerning fuel cells focuses on their use in the hydrogen‐powered cars of the  future.   And while most experts agree these vehicles won’t become available  for  five to 10 years, stationary  fuel  cells  –  a  technology  that  has  existed  since  the  early  19th  century  –  are  commercially available  and  being  deployed  today.    Today,  over  2500  fuel  cell  systems  power  office  buildings, apartment complexes and hospitals worldwide.  In grid‐tied systems, they provide supplemental power and backup assurance to fulfill 24/7 power needs.  In addition, they can be installed as grid‐independent generators for sites inaccessible by power lines.xlvii 

Fuel Cell Design A single fuel cell produces only about 1 volt of  power.    These  single  cells,  linked together  form a  "stack"  that produces  the needed  voltage  to  run  electrical  systems.  Configured  either  in  series  or  in  parallel, these stacks usually contain at least 50 cells and  can  have  the  voltage,  current,  and power  tailored  to  fit  the  needs  of  the particularly system.xlviii   The  five  fuel  cell  designs  all  include electrodes  and  an  electrolyte  sandwiched 

FUEL CELLS EXPLAINED Fuel cells electrochemically convert a fuel's energy directly to electricity without the interim 

step of combustion thus making them non polluting and highly efficient.  

With no internal moving parts, fuel cells operate similarly to batteries except they produce rather than store electricity.  

A fuel cell consists of two electrodes – an anode and a cathode – sandwiched around an electrolyte. 

Hydrogen fed to the anode splits into one proton and one electron with the help of a catalyst. 

A current collector conducts the electron from the anode to a separator plate where electrical connections harness its energy before disbursing it to the cathode. 

The proton passes through a medium (different cell types use different mediums) called an “electrolyte” and travels directly to the cathode.  

At the cathode, another catalyst rejoins the hydrogen molecule then combines it with the oxygen and forms a molecule of water. 

A fuel cell system which includes a "fuel reformer" can utilize the hydrogen from any hydrocarbon fuel including natural gas, methanol, and gasoline.  

 

22 | P a g e      

between two plates along with electrical connections and, perhaps, insulation.   The content of the electrolyte determines the fuel cell type.xlix  

Why Fuel Cells Fuel  cells  operate  silently  and  reliably.   With  few moving  parts, they have  fewer  instances of  failure  than mechanical  generators.  Located on site, these systems experience so few outages they can be  configured  to  computer  grade  –  providing  99.999+  percent uptime.l  These systems can be used to provide primary or backup power for telecom switch nodes, cell towers, and other electronic systems that would benefit from on‐site, direct DC power supply.  And if your business is near a landfill, wastewater treatment plant, or brewery the methane gas they produce could be a ready source of fuel cell power.   In fact, several breweries have used untreated brewery  effluent  through  anaerobic  digestion,  breaking  down organic compounds to generate methane.li 

Combined Heat and Power (CHP) Fuel cells,  like their mechanical generator counterparts, produce a significant amount of heat.  Depending upon fuel cell or generator type  and  its  design  the  fuel‐to‐electricity  efficiency  only  ranges from 30% to 60%.lii  By capturing that potential energy and using it to heat water – and by extension radiant heating – the total energy efficiency of fuel cell systems can approach 85 percent.liii  CHP can also run an absorption chiller and bring operating costs down to 2 to 3 cents per kWh under some circumstances!liv   

  The Bottom Line: Current prices run at $4,500 per kw; as compared to a diesel generator at $800 to $1,500 per kw and $400 per kw for gas.   DOE’s grants are  targeted at  reducing  the  cost  to $400 per kilowatt.lv       

Five Fuel Cell Types  

Polymer Electrolyte Fuel Cell (PEFC) or Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) – runs at low temperatures (usually around 80‐degrees Celsius), with 45% efficiency; requiring very pure hydrogen they are good for automotive, small stationary, and portable power applications.  

Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) – have an operating temperature of about 100‐220 degrees Celsius, and achieve 37‐42% efficiency; good for buses and stationary applications.  

Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) – operates at 600‐700 degrees Celsius enabling combined heat and power (CHP) usage with more than 70% efficiency; well‐suited to large‐scale stationary applications, such as for powering buildings; high‐temperature fuel cells can use a wide range of fuels without using a "fuel reformer."  

Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) – at temperatures over 650 degrees Celsius, the SOFC can use hydrocarbon fuel directly, without reforming; generates both electricity and usable thermal energy thus making them appropriate for stationary power applications.  

Alkaline Fuel Cell (AFC) – one of the first modern fuel cells developed, an AFC system provided power for the Apollo space vehicle; operating at around 200 degrees Celsius an AFC requires pure hydrogen and pure oxygen as the reactants.   

 

Source: http://www.usfcc.com/about/types.html  

23 | P a g e      

Geothermal Technology While  the  sources  of  renewable  energy  we  have  discussed  so  far  come,  ultimately,  from  the  sun, geothermal technology harnesses the heat generated at the center of the earth – where temperatures are  hotter  than  the  surface  of  the  sun!lvi   Until  recently,  geothermal  electric  plants  have  been  built exclusively at the edges of tectonic plates where high temperature geothermal resources come close to the  surface.    In  Iceland,  for  example, 95% of  their  energy  comes  from  their  abundant hot  springs & geysers.lvii  However, your system doesn’t need to access this kind of heat – you can take advantage of the naturally  stable  temperatures  found  just beneath  the  surface of  the ground  you are  standing on right now. 

Geothermal Heat Pumps Taking advantage of that close‐by source of  constant  50  degree  temperature,  a 2,000  square  foot  well  insulated  home could  be  heated  for  just  $1  a  day!  lviii Because of the need to access that space 15  feet  below  ground,  the  up‐front expenses will  run  quite  high.   However, you  will  likely  recoup  that  investment within a few short years – then realize an annual  return on  investment of as much as 20%!lix   As  trenching methods evolve, this  capital  expense  should  become  less and less significant.   

With  an  average  of  50%  of  an  office’s electricity consumed by HVAC,lx  investing 

GEOTHERMAL TECHNOLOGY EXPLAINED Geothermal power (from the Greek roots geo, meaning earth, and thermos, meaning heat) is 

power extracted from heat stored in the earth.  

Heat from the center of the earth rises through conduction to the surface and is replenished by radioactive decay. 

The earth’s 15 to 35 mile thick crust acts like an insulating blanket keeping the heat in such that just below the frost line the earth maintains stable temperatures between 50 and 60 degrees; geothermal heat pumps tap into this phenomenon. 

The crust is comprised of several pieces (called tectonic plates) which come together along fault lines; heat escaping along these faults can be 300⁰ to 700⁰; utility scale “direct source” geothermal power taps into this source through deep drilling. 

 (Source: US Energy Information Agency http://www.eia.doe.gov/kids/energyfacts/sources/renewable/geothermal.html) 

Geothermal Heat Pump with “slinky” ground loop heat exchanger (source: Andrew Engineering, ltd.) 

24 | P a g e      

in an alternative to your conventional system will save “up to 44% compared  to air‐source heat pumps and up  to 72%  compared  to electric  resistance  heating  with  standard  air‐conditioning equipment”.lxi   According  to Energy Star, geothermal heat pumps “are among the most efficient and comfortable heating and cooling technologies currently available”!lxii 

Like  fuel  cells,  GHP  systems  are  very  reliable.    Continuously exposed  to  the  elements,  externally  situated  air‐sourced  heat pumps  should  last  about 15  years before needing  to  replace  the compressor.lxiii    Yet,  since  GHPs  usually  have  no  outdoor compressor, they tend to  last 20 years or more– 30%  longer than conventional systems.  With the system components located inside and  easily  accessible  maintenance  can  take  place  regardless  of weather  conditions  –  ensuring  regular  upkeep  and  greater longevity. lxiv 

The  underground  pipe work  constitutes most  of  the  high  capital costs (30% to 40% more  in new construction – up to double for a retrofit) associated with ground‐source heat pumps.  (This number can vary dramatically depending upon ground  loop configuration, geographic  location,  contractor  experience  and  market competition.)   Properly  installed, the pipe work carries warranties of up to 50 years and has a life expectancy of 200 years.lxv  Thus, a full life cycle analysis will likely show the two systems have little or no substantive cost disparity. 

The Bottom Line:   You can expect your GHP  to cost about $2,500 per ton of capacity while the  initial cost of drilling will range from $10,000  to  $30,000.lxvi    Depending  upon  several  factors  such  as system size, geographic  location, available  incentives and the cost of  conventional  fuels  your  payback  period  can  take  only  a  few years.lxvii 

Geothermal Hot Water Once  you  have  installed  a  GHP  system,  you  can  add  a  second, smaller condenser called a desuperheater to provide your facilities with hot water.   You  could potentially  generate 60% of  your hot water  energy  with  this  add‐on.    Thus  Geothermal  Heat  Pumps (GHP) (also called ground source heat pumps) provide an excellent opportunity to save money while reducing your carbon footprint.    The Bottom  Line:   Each  ton of desuperheater  capacity will  cost a few hundred dollars, installed, and provide 5‐8 gallons of hot water per hour. lxviii    

Geothermal Heat Pumps Unlike conventional furnaces, heat pumps don't create heat they harvest it. 

A heat pump is an air conditioner that can reverse the flow of its refrigerant.  

When heating, it extracts heat from outside and delivers it indoors to a condensing coil (vice versa for cooling).  

While heat is still present at 200⁰ below zero, heat pumps cannot harvest the heat below about 30⁰ F. 

In colder weather, an auxiliary heat source takes over.  

The colder it is outside, the more the back‐up heater runs and the less efficient the system becomes.  

A geothermal or ground‐source heat pump cycles water through an underground piping loop to pre‐heat (or cool down) the pump's refrigerant.  

Ground loop configurations include horizontal (large area available), slinky (medium area and depth available), vertical (depth required) and submerged (existing pond on site). 

With the stable temperature of 50⁰ to 60⁰ found 10 ft below ground, the geothermal heat pump seldom needs power beyond that which runs the pump when working in A/C mode.  

(Source: http://www.consumerenergycenter.org/home/heating_cooling/heating_cooling.html; http://www.geo4va.vt.edu/A2/A2.htm; http://www.eia.doe.gov/kids/energyfacts/sources/renewable/geothermal.html  

25 | P a g e      

Putting It All Together Now  that  you  have  become  familiar with  each  of  the  four main renewable  energy  technologies  available  for  your  facilities  the question remains: How do you choose among them? 

Qualitative Considerations Of  course  financial  considerations  will  dominate  your  decision making process.   But you will also need to consider other aspects of your particular business before you run the numbers. 

Your End Use  Based  on  the  latest  data  from  the  EIA  (2003  data  published  in 2008)lxix,  the average office uses about half of  its energy  to power electrical devices such as lighting, computers and office equipment among  other  things.    The  balance  of  the  bill  goes  to  heating, ventilating and cooling the office space.  Since most air conditioning systems in place today rely on electricity (nearly 88%)lxx, businesses in  the  Mid‐  or  South‐Atlantic  Regions  will  find  cooling considerations  predominate.    If  your  office  is  in  line  with  the national averages,  you will have a greater  impact on  your  carbon footprint  by  turning  to  such  technologies  as  photovoltaic  or  fuel cells.  Similarly, in areas such as the New England or the Rockies, heating – with  natural  gas  fueling  56%  of  these  systemslxxi  – would  benefit from the installation of geothermal heating. 

Your Region Depending on your region of the country certain technologies make more sense than others.  If you live in the Southwest, where the sun shines  so  much  of  the  time,  on  average  you  might  be  able  to generate as much as 6 kWh of electricity per square meter.  In the Midwest,  you  could  tap  into  utility  scale wind  or  have  abundant hydrogen  supplies  very  close  to  home.    And  in  the  Northeast geothermal  heat  pumps  present  excellent  opportunities  for reducing your heating bills.  (see: NREL maps) 

Your Locality  While  living  in  a  city  may  pose  problems  for  wind  turbine placement,  the  infrastructure  of  pure  hydrogen  maybe  close  at hand for stationary fuel cells, making these systems optimal.    However, regardless of how sexy one technology may seem to you, it will not work if it doesn’t work!  You want to make sure you can hire people who have a proven  track  record  for success.   You will want  that  person  to  work  in  your  area  so  they  are  available  to 

Resources Available  

 US Solar Resource Map 

 

 US Wind Resource Map  

 US Hydrogen Potential Resource Map 

 

 US Geothermal Heat Pump Cost Effectiveness Map  (Source: NREL) 

26 | P a g e      

maintain your system and perform repairs as needed.  And don’t forget, given enough competition, you will likely get better pricing for this substantial investment.   

Your Site Once you have narrowed down your choices, you need  to consider  the geology of your  land and  the structure that sits on it.  Whether you have a lot of land or just a little, geothermal can work for you, but installation costs will vary greatly depending on the pipe work.  If you have a new building with a solid structure and ample sun, you have different issues than if you have an older building to retrofit.  And if you  are beginning  construction on  a  site without utilities  already delivered,  you will want  to  look  at whether the technology you have chosen will work in an off‐grid setting. 

Your Size Some technologies are only available on a larger scale – although the market is rapidly changing.  At the moment, if your organization is small, you will probably find solar and geothermal options work best for you.    With  larger  facilities,  the  economies  of  scale  associated  with  wind  begin  to  make  it  more competitive in some regions.  For larger companies with either multiple units in a localized area or one large building, combined heat and power from a fuel cell would be an excellent place to start. 

Mix and Match All along we have looked at each technology in isolation.  However, in reality the ideal solution for your organization will likely include some kind of hybrid system.   If you have a geothermal heat pump you will still need electricity  to  run  fans – solar or wind could but help with that.  In fact, solar and wind often work well together because when the sun  is no  longer available at  the end of  the day  the earth cools creating winds.  So, you may have a system with all three!  The wonderful  thing about how all  these  technologies  fit  together?  You  can  install  them  incrementally or with one master plan – what ever works for your budget and corporate strategy. 

Financing Your Renewable Energy System Financing the capital expenditures necessary for any renewable energy system is a challenge for many.  To assist in this effort federal, state and local governments have all – to varying degrees – begun to pitch in.   The Database of State  Incentives for Renewable Energy (DSIRE)  is an up to date resource  listing all the opportunities.  In addition, the Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE) works with business  and  others  to  increase  the  use  of  renewable  energy  and  energy  efficiency  technologies  by offering financial assistance opportunities for their development and demonstration.   (See Appendix B for contact information.)  If  your organization  can’t  take  advantage of  any of  these  incentives,  you would  rather not own  and maintain  a  system  or  you  lack  the  necessary  financing;  third  party  ownership might  be  the  answer.  Under  this  symbiotic  arrangement,  your  business  provides  the  real  estate  for  the  renewable  energy system and  the  investor provides  financing. The  investor  takes advantage of  tax  credits and benefits available  for  the  system and  sells  the power produced by  the  system  to you at  rates  that  reflect  the cooperative relationship.   The size of many third party ownership arrangements are 100 kW or above but in some areas, they have become available for much smaller installations.lxxii 

27 | P a g e      

 

Future Issues It  seems  as  though  carbon  pricing will  soon  become  a  reality.    But  even  if  it  doesn’t,  investing  in renewable energy today will stand you in good stead for many years to come.  Some of the technologies we have discussed here will pay for themselves in a few short years.  Others – while taking longer – will still provide  stability  in a  constantly  fluctuating  fossil  fuel market.   All will help  to  immediately begin reducing your carbon footprint.  Yet, you might rightly ask, what is coming that I should know about?   

Developing Technologies Some interesting technologies are entering the market – but not yet viable for small to medium sized businesses.   One fabulous example is  a  building  under  development  in  Dubai.    David  Fisher,  an Italian/Israeli architect has designed a 59 story rotating building that will generate  ten  times  the electricity  it uses  through wind  turbines sandwiched between floors and solar panels situated on the roof.lxxiii 

 Another example exists in Ottawa, Canada.  David Delaney built a bungalow  style  house  in Ottawa, Ontario  that  gets  100%  of  its winter heat  from  its passive  solar design.   A  thermal  solar heat collector on  its south‐facing wall feeds a heat store  in the attic – comprised  of  a  bed  of  small  river  stone  one  foot  deep  –  that maintains room  temperatures  for up  to seven days without sun!  While  the  structure  must  be  stronger  than  for  conventional buildings,  the  only moving  part  in  the  system  is  a  conventional ceiling fan.lxxiv   

 

10% by 2020  According to two studies by the U.S. Department of Energy and the Union of Concerned Scientists, if the U.S. were to supply 10% of its electricity from renewables by 2020 the following would occur:  Consumer savings: $22.6 billion to $37.7 billion in lower electricity and natural gas bills  

Jobs: 91,220 new jobs—nearly twice as many as generating the electricity from fossil fuels  

Economic development: $41.5 billion in new capital investment, $5.7 billion in income to 

farmers, ranchers, and rural landowners, and $2.8 billion in new local tax revenues  

Healthier environment: reductions of global warming pollution equal to taking from 25 

million to 32 million cars off the road, plus less haze, smog, acid rain, mercury contamination, 

and water use  

 

28 | P a g e      

One  company has begun  selling an onsite waste  to energy system.    Fed  once  a  day,  the  system  can  store  3  tons  of municipal  solid  waste  (MSW)  shreds,  dries,  pelletizes, gasifies  (zero  emissions)  and  burns  the  waste  to  create synthetic gas.  The system will cost around $850,000 and will produce  1.3  million  kWh  of  power  each  year  while cogenerating heat – a cost of about 15¢ per kWh.lxxv 

Research As more and more businesses like yours turn to renewable energy technologies, the market continues to grow exponentially.    That  increased demand  is driving prices down  and  innovation up.    The way we power our lives in 20 years will look very different from today.  In fact, it may well be that at some point, in  the not so distant  future, being  the grid will become optional!   Some of  the  technologies  that may bring this about are fun to think about! 

Today's  flexible solar cells capture  the sun's visible  light, but not  the  invisible light. Paintable quantum dots (nanometer‐sized – one 25‐millionth of an inch – semiconductor  four‐legged  structures  which  capture  infrared  photons)  will double the amount of power absorbed from the sun.  The research in this area centers  on  producing  the  quantum  dots,  called  tetrapods,  to  be  reliably uniform.lxxvi 

In working  to  develop  artificial  photosynthesis,  researchers  at  the Massachusetts  Institute of Technology  (MIT) have combined a  liquid catalyst with photovoltaic cells  to achieve what  they claim  is a solar energy  system  that  could  generate  electricity  around  the  clock.    It could do this by using excess solar energy to produce hydrogen and oxygen to power a fuel cell.lxxvii   

The  National  Science Foundation  is  funding  R&D  on  aerovoltaic  systems  that directly convert wind energy  to electricity without  the need for  blades  or  a  turbine  –  anticipated  to  produce  twice  the energy as solar panels today.  No moving parts and no noise.  Another example of a turbine‐less wind energy system is the windbelt  that  exploits  the  aeroelastic  flutter  of  a  string  to move  a  magnet  closer  and  farther  from  one  or  more electromagnetic  coil(s)  to  create  current  (estimated  to  cost about $2 per watt).lxxviii 

Whatever renewable energy technology you have your eyes on, you don’t need to wait for the future to act.  Prices are coming down on proven technologies and many incentives are in place for a limited time.  And you will not be alone.  According to the EIA, by 2012, wind generation is expected to be more than twice  that  projected  prior  to  passage  of  the  American  Recovery  and  Reinvestment  Act  (ARRA)  and geothermal capacity will reach 3.0 gigawatts rather than 2.6 gigawatts.lxxix 

 

29 | P a g e      

“Smart businesses will emerge from this downturn stronger than their competition by focusing on their customers' changing energy and environmental needs, preparing for a 

new policy landscape, and investing in tomorrow's clean technologies.” 

Nicholas Eisenberger and Ted Grozierlxxx 

Conclusion While technology  is moving  forward at break neck speed, don’t wait  to get started.   According  to the State of Green Business  2009  report  by USGCRP,  the  earlier we  cut GHG  emissions,  the  greater  the effective  reduction  in  climate  change we will have.    In  fact,  some  changes  could have an  immediate change – in a matter of weeks to decades.lxxxi 

Even without making the choice to switch, you may find the law will take the decision from your hands.  A 2007 Supreme Court ruling – that GHG are appropriately regulated under the Clean Air Act – paved the way for the EPA decision  in April to determine that emissions pose a threat to public health.   The regulation of carbon now seems certain.   This move seems  likely to put pressure on Congress to move forward  with  some  form  of  “cap‐and‐trade”  legislation  to  create  a  national  market  for  emissions trading.lxxxii   All  this  takes  place  in  the  context  of  the  coming UN  Framework  Convention  on Climate Change set for the fall of 2009.lxxxiii  With all this coming to a head, the time has come to move! 

And why not?  As you have seen from the discussion here, switching to renewable energy will help you cut operating costs and trim waste from your energy consumption.   If you doubt the wisdom of such a move, you only need to look around.  Many already see the writing on the wall and have begun to take action.    Even  in  oil  rich  countries  such  as  Dubai,  renewable  energy  has moved  to  the  forefront  of business  strategy.   Dubai  is  building  the  first  carbon  emissions  free  city  and will  soon  construct  the largest solar power plant  in  the world – so  large  it will generate enough energy to power  their entire country!lxxxiv 

So,  the  need  is  urgent;  the  requirements  are coming;  and  others  have  begun  to  move!  Between  2007  and  2008,  investment  in  clean energy more  than doubledlxxxv  –  giving providers important expertise.   The  resulting drop  in  costs means opportunity so take the plunge!   Whether you  start  incrementally,  go  all  in  or  purchase “green  power”  from  a  third  party  –  the  time  is right  to  put  renewable  energy  to work  for  your organization!  

No, renewable energy technologies alone will not turn  your  business  into  a  truly  sustainable enterprise.    But  neither  can  you  become sustainable without it.   

   

  

ApEnWhheavolpotenetheby evidcha

All witconwitcheThetheeneconandof csup

At getpow

 

ppnerhile at  aumtentergye totoppdenarge

formth  tntaith  temicerme  suergynded occheppo

thets lower

Trpodis

Thhu

Beeqco

penrgyweand e, atial y.lxxx

tal posnce er.  

ms the nedthe cal 

mal eun cy nsaceanemicrt o

e moost ar on

Th

ransowestri

he dund

eyoquipontr

ndy Ex canligh

all oenexvi  Eamoing of 

of eex

d besue

enecausalsotionns.  cal eour l

omeas h site

The 

smier pibut

distdred

nd pmerols

dix xpnnoht. objeergyEneounmothis

enecepenen.   energy ses o n  aFosenelifes

entheate.  R

elec

issioplantion

tribuds o

theent,s an

 A plaiot se  Scectsy (drgynt ootios  in

ergyptioathPlargy in twinpernd ssil ergystyl

, elt onRen

 

ctri

on nts on su

utioof th

e mt, annd e

 ineee ecien codue  conof enn beffi

y usen  oh  thants

tthe nd crpetevafuey).   e.  N

ectn itsnew

ic g

Lineoveubst

on shou

etend aelec

ed enece ntato ntinnergbetwcien

ed tof  te es  cthroforcurrtuatapoels c UnNow

ricits waabl

grid 

es ‐er atati

systusan

er lieappctro

 ergydefin tthenuagy eweency 

to gthe earthonvougrm orenttes oraticontntil w w

ty cay toe en

de

‐ In abouion

temnds

es tpliaonic

y, wfinethe e oblly cexen twin 

genegeh’s vertgh of hts  tt

ion tainrec

we h

como thnerg

live

theut 1s.  

m sts of 

the ncecs w

e ws epro

bjectchartedwo var

eratothcrut  ligph

heatto  fhe wa

n stoentave

mes he ugy t

THEers e

e US160

tepsf mi

cuses ‐ whic

witnneropet’s nged msurriou

te eermust –ght hotot gelowp

ateroredly, we be

to usertech

E Eelec

S, t0,00

s doiles 

stoanch u

ess rgy rty poses frmay rfacs  fo

elecmal – oenosyner

w.   Trocr  fod sowe egun

us or!) thno

ENERctri

the 00 m

ownof 

me incultim

it tas  tof esitioromequces) orm

ctricenrigiergnthrateTheess or  riolar havn in

ovethe olog

RGicity

tramile

n thlow

er's creama

throtheeneon inm onual tdiv

ms s

city ergnaty  thesised brma

oivereneve o ea

er “ttimies

Y Gy fr

ansmes o

he vwer 

eleasetely

oug  abergyn spne fothevertuch

– gy te o s.  by al of rs ergyonlyrne

the e wwill

GRIDrom

misof h

voltvol

ectrd ny op

houbilityy – wpaceorm totts soh as

y, cy dest t

enwill sl he

D EXm po

ssiohigh

tageltag

ic snumpera

ut oy  towhee).  m total aomes  th

onveveo d

ergsooelp m

XPLoint

n syh vo

e ange l

systmbeate

our do doetheThe

o anamoe ene h

vertlopeve

gy gn comak

LAINts of

ysteolta

nd line

temr ofe on

dailo wer  iesenothounnereat

ted ed elop

rid”omeke t

NEDf ge

em age 

thees to

m, wf whn dir

ly livworkn th twher nt pgy  ft we

by thep ea

”.   We whis 

D ene

dedire

en do co

whichichrec

vesk orhe fwo foin arodfrome  fe

plane  latsily

Witwhenpos

erat

liveect 

delions

ch ch int cu

 in r mformorma prucem teel w

nts ttery ren

h sn evssib

tion

ers et cur

versum

consnvourre

theovem oms croceed bhe whe

thr resnew

uchveryle! 

n to

elecrren

rs thmers

sistlve ent.

e fore  anof kicomess cby ainteen w

ougsouwab

h anyone 

o co

ctrint p

he es. 

ts ofcom. 

rm n obnet

mbincalla syendwe 

gh prce le s

n  inee w

onsu

icitypow

elec

f wmp

of mbjectic ene toed stemed tou

photto our

effiwill g

ume

y frwer

ctric

wiresute

movct.   eneo yiconm, fuseuch 

tosyprorces

ciengene

ers 

romr lin

city

s, erize

vemLikrgy ieldnverfricte.     ou

yntovids. 

nt serat

30 

m es t

y ov

ed 

menke m(m mersiotionWer ce

hesde e

systte t

| P

to 

ver 

t, smasotioechn.  n (cae caell p

sis (aener

em thei

a g

ounss  aon) anicWhausan spho

a kirgy 

  (70r ow

e

nd, nd or cal hile ed see ne 

nd to 

0% wn 

31 | P a g e      

Appendix B ­ Additional Resources1 

General Renewable Energy Links  US Department of Energy: http://www.energy.gov/index.htm  

o Energy Efficiency and Renewable Energy (http://www.eere.energy.gov/) has  Federal Energy Management Program (FEMP) facilitates the Federal Government's 

implementation of sound, cost‐effective energy management and investment practices to enhance the nation's energy security and environmental stewardship: A Consumer’s Guide to Renewable Energy: http://www1.eere.energy.gov/femp/index.html   

Energy Savers provides extensive information on renewable energy for your workplace: http://www.energysavers.gov/your_workplace/  

Energy Information Administration provides policy‐neutral data, forecasts, and analyses to promote sound policy making, efficient markets, and public understanding regarding energy and its interaction with the economy and the environment: http://www.eia.doe.gov/  

International Energy Agency is an intergovernmental organisation which acts as energy policy advisor to 28 member countries in their effort to ensure reliable, affordable and clean energy for their citizens: http://www.iea.org/  o They have a good downloadable “Guide to Purchasing Green Power: Renewable Electricity, 

Renewable Energy Certificates and On‐site Renewable Generation” from: http://www.iea.org/textbase/nppdf/free/2000/Renew_main2003.pdf  

National Renewable Energy Laboratory (NREL) is the nation's primary laboratory for renewable energy and energy efficiency research and development:  o Renewable Energy primer: http://www.nrel.gov/learning/ o Dynamic Maps, GIS and Data Analysis Tools: http://www.nrel.gov/gis/maps.html  

Lawrence Berkley National Laboratories (LBL) is a member of the national laboratory system supported by the U.S. Department of Energy through its Office of Science. It is managed by the University of California (UC) and is charged with conducting unclassified research across a wide range of scientific disciplines:  http://www.lbl.gov/  

o Energy Enduse Forcasting (EUF) information on commercial buildings: http://enduse.lbl.gov/Projects/CommData.html  

Center for Resource Solutions (CRS) creates policy and market solutions to advance sustainable energy – http://www.resource‐solutions.org/index.php o Find ways to purchase renewable energy for your organization from the Green‐e program: 

http://www.green‐e.org/base/re_products?cust=b 

Renewable Energy Policy Project (REPP) does policy research to promote the development of renewable energy technologies: http://www.repp.org/  

Interstate Renewable Energy Council (IREC) aims to accelerate the sustainable utilization of renewable energy sources and technologies in and through state and local government and community activities: http://www.irecusa.org/  

Renewable Energy Policy Network for the 21st Century (REN21) is a global policy network that provides a forum for international leadership on renewable energy: http://www.ren21.net/  

Union of Concerned Scientists brings sound science to some of the most critical environmental and global security challenges: http://www.ucsusa.org/clean_energy/clean_energy_101/ 

                                                           1 Many of the entity descriptions have been taken directly for the “about us” section of their website.  We have no intention of infringing on their copyrights in doing so. 

32 | P a g e      

Online Computer Library Center (OCLC) provides multiple links for information on renewable energy:  http://www.aresearchguide.com/energy.html  

Metropolitan Partnership for Energy (San Antonio) has a good glossary of terms: http://www.mp4e.info/headlines/the‐energy‐glossary  

Renewable Energy Technologies Companies2 is a CHP Partner Company with the U.S. Environmental Protection Agency Combined Heat & Power Partnership: http://www.airsourceheatpump.net/  

ToolBase Services is the housing industry's resource for technical information on building products, materials, new technologies, business management, and housing systems.  They have excellent information on each of the technologies discussed here: http://www.toolbase.org/TechInventory/ViewAll.aspx  

Source Guides Buyer's Guides and Directories is an online information, communication, advertising and sales service provided by Momentum Technologies LLC ("MTT"). They offer a Directory of Renewable Energy Consulting Businesses in the World: http://energy.sourceguides.com/businesses/byB/serv/consult/consult.shtml 

Fuel Cells  Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE), Hydrogen, Fuel Cells & Infrastructure Technologies 

Program (part of the Department of Energy Hydrogen Program) works with partners to advance the development and widespread use of hydrogen and fuel cells: http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/fuelcells/  

National Fuel Cell Research Center (NFCRC) was dedicated in 1998 by the U.S. Department of Energy and the California Energy Commission to accelerate the development and deployment of fuel cell technology, to provide an outreach to the market, to address market hurdles, and to provide leadership in the preparation of educational materials and programs throughout the country: http://www.nfcrc.uci.edu/2/Default.aspx 

Fuel Cells 2000 is an activity of the Breakthrough Technologies Institute (BTI), a non‐profit [501(c)(3)] independent, educational organization that identifies and promotes environmental and energy technologies that can improve the human condition: http://www.fuelcells.org/basics/apps.html 

California Stationary Fuel Cell Collaborative is a public‐private partnership working to advance the deployment of stationary fuel cells for distributed generation throughout the state of California: http://www.casfcc.org/2/StationaryFuelCells/FuelCellTechnologies.aspx  

US Fuel Cell Council (USFCC) provides its members with an opportunity to help shape the programs, policies and practices needed to successfully commercialize fuel cell technology: http://www.usfcc.com/about/types.html  

The Hydrogen Economy by National Research Council (U.S.). Committee on Alternatives and Strategies for Future Hydrogen Production and Use, National Academy of Engineering, National Academy of Sciences (U.S.) can be found on Google Books: http://books.google.com/books?id=ugniowznToAC&pg=PA32&lpg=PA32&dq=operating+maintenance+stationary+fuel+cell+system&source=bl&ots=nv9ly3vPmO&sig=nt2MvC8W3ZVPhGvmozFMqIDRtgU&hl=en&ei=P74mSqW1LYS‐MrzxhYsF&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1#PPA32,M1  

                                                           2 We do not in any way endorse this company’s products or services however their site does provide extensive information on all the renewable energy technologies and is worth using as a resource. 

33 | P a g e      

Geothermal  Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE), Energy Savers Program has information on heating 

and cooling with a good section on GHPs: http://www.energysavers.gov/your_home/space_heating_cooling/index.cfm/mytopic=12640  

Energy Star: http://www.energystar.gov/index.cfm?c=geo_heat.pr_crit_geo_heat_pumps  

Energy Research and Development Authority (New York State)  has a clear and concise explanation of how a Geothermal System works, please see the website: http://www.nyserda.org/programs/geothermal/default.asp  

California Energy Commission; Consumer Energy Center: http://www.consumerenergycenter.org/renewables/geothermal/index.html  

International Ground Source Heat Pump Association (IGSHPA) is a non‐profit, member‐driven organization established in 1987 to advance ground source heat pump (GSHP) technology on local, state, national and international levels: http://www.igshpa.okstate.edu/  

Geothermal Heat Pump Consortium: http://www.geoexchange.org/  

International Ground Source Heat Pump Association (IGSHA): Http://www.igshpa.okstate.edu/geothermal/faq.htm  

Popular Mechanics has one of the best primers on geothermal heating: http://www.popularmechanics.com/how_to_central/home_clinic/1274631.html?page=1  

Solar  American Solar Energy Society (ASES) is the nation's leading association of solar professionals & 

grassroots advocates: http://www.ases.org/   o Find  your local tour of  homes and buildings to see how your neighbors are using solar energy 

to reduce their monthly utility bills: http://www.ases.org/index.php?option=com_content&view=article&id=158&Itemid=16  

o Go Solar: How to get started with solar energy: http://www.ases.org/index.php?option=com_content&view=article&id=162&Itemid=7  

Solar Energy Industries Association (SEIA) works to expand markets, strengthen research and development, remove market barriers and improve education and outreach for solar energy professionals: http://www.seia.org/  

Solar Electric Power Association (SEPA) is a nonprofit membership organization, formed in 1992 as the Utility Photovoltaic Group. SEPA has more than 500 utility, electric service provider, manufacturer, installer, government, and research members. Their mission is to facilitate solutions for the use and integration of solar electric power by utilities, electric service providers, and their customers: http://www.solarelectricpower.org/  

Build Its Solar is “The Renewable Energy Site for Do‐It‐Yourselfers” resource: http://www.builditsolar.com/index.htm   o Download for free this very useful primer "Passive Solar Energy ‐‐ The Homeowner's Guide to 

Natural Heating and Cooling" by Bruce Anderson and Malcolm Wells: http://www.builditsolar.com/Projects/SolarHomes/PasSolEnergyBk/PSEbook.htm  

Learn where to find a solar tour in your area from the American Solar Energy Society:: http://www.ases.org/index.php?option=com_content&view=article&id=158&Itemid=16  

Wind  Danish Wind Industry Association (DWIA) is a Danish non‐profit association whose purpose is to 

promote wind energy at home and abroad: http://www.windpower.org/en/tour/wres/index.htm  

34 | P a g e      

American Wind Energy Association (AWEA) is a trade and advocacy organization: http://www.awea.org/smallwind/ o Wind Power Expo sponsored by AWEA is a very large wind conference held annually: 

http://www.windpowerexpo.org/  

Incentives & Grants  For a list of current pilot project financing opportunities from the Office of Energy Efficiency and 

Renewable Energy (EERE) see http://www1.eere.energy.gov/financing/business.html.  

To learn more about available incentives the Database of State Incentives for Renewables & Efficiency (DSIRE) has a comprehensive list available on their website: http://www.dsireusa.org/    

Smart Communities Network run by the National Center for Appropriate Technology provides information and resources about sustainable development and grant funding: http://www.smartcommunities.ncat.org/management/financl.shtml or  

Environmental Protection Agency (EPA) Green Building: http://www.epa.gov/greenbuilding/tools/funding.htm 

US Department of Agriculture (USDA) has a Rural Development Division offering Business and Cooperative Programs to empower rural America: http://www.rurdev.usda.gov/rbs/   

o Rural Energy for America Program (REAP) provides funding under the Farm Bill: http://www.rurdev.usda.gov/rbs/farmbill/index.html    

Calculators:  Environmental Protection Agency (EPA)  

o Green Power Partnership has a Green Power Equivalencies Calculator.  It helps translate kilowatt‐hours (kWh) purchased into more understandable terms, such as an equivalent number of passenger vehicles, homes, or coal plants: http://www.epa.gov/greenpower/pubs/calculator.htm   

o Clean Energy How clean is the electricity I use? ‐ Power Profiler: http://www.epa.gov/cleanenergy/energy‐and‐you/how‐clean.html  

o EERE’s Federal Energy Management Program (FEMP) has a series of energy cost calculators for lighting appliances and equipment: http://www1.eere.energy.gov/femp/procurement/eep_eccalculators.html  

Gil Friend is CEO of sustainability consulting firm Natural Logic.  He has provided links to multiple carbon calculators at: http://www.squidoo.com/carboncalcs.  

Hearth.com is owned by CHI Associates, an internet and hearth business consulting company.  The site has many calculators, in particular this one allows you to estimate the amount of BTUs required to heat a room: http://hearth.com/articles/36_0_1_0_M7.html  

RETScreen Clean Energy Analysis Software is a unique decision support tool developed with the contribution of numerous experts from government, industry, and academia. The software, provided free‐of‐charge, can be used worldwide to evaluate the energy production and savings, costs, emission reductions, financial viability and risk for various types of Renewable‐energy and Energy‐efficient Technologies (RETs). The software (available in multiple languages) also includes product, project, hydrology and climate databases, a detailed user manual, and a case study based college/university‐level training course, including an engineering e‐textbook.  http://www.retscreen.net/ang/home.php 

Find Solar is sponsored by the ASES.  You can use their site to find a local contractor or to do a quick solar power calculation: http://www.findsolar.com/   

35 | P a g e      

Sharp Electronics manufactures solar panels in the US.  They have an excellent solar calculator that uses your zip code and current electric bill to create a solar system simulation: http://sharpusa.cleanpowerestimator.com/sharpusa.htm  

Windustry promotes progressive renewable energy solutions and empowers communities to develop and own wind energy as an environmentally sustainable asset.  They offer a downloadable spreadsheet to assist in performing cash flow modeling for community wind projects: http://www.windustry.org/your‐wind‐project/community‐wind/community‐wind‐toolbox/chapter‐3‐project‐planning‐and‐management/wi  

Federal Renewable Energy Screening Assistant (FRESA) is building application screening tool: http://analysis.nrel.gov/fresa/  

 

Endnotes                                                            i Global Climate Change Impacts in the United States, Thomas R. Karl, Jerry M. Melillo, and Thomas C. Peterson, (eds.). Cambridge University Press, 2009. June 17, 2009. http://downloads.globalchange.gov/usimpacts/pdfs/climate‐impacts‐report.pdf  ii “Global Temperature and Carbon Dioxide: Global annual average temperature (as measured over both land and oceans). Red bars indicate temperatures above and blue bars indicate temperatures below the average temperature for the period 1901‐2000. The black line shows atmospheric carbon dioxide (CO2) concentration in parts per million (ppm). While there is a clear longterm global warming trend, each individual year does not show a temperature increase relative to the previous year, and some years show greater changes than others.33 These year‐to‐year fluctuations in temperature are due to natural processes, such as the effects of El Niños, La Niñas, and the eruption of large volcanoes.” http://downloads.globalchange.gov/usimpacts/pdfs/climate‐impacts‐report.pdf  iii http://www.pbs.org/wgbh/evolution/library/03/2/l_032_04.html  

iv http://downloads.globalchange.gov/usimpacts/pdfs/climate‐impacts‐report.pdf  

v US Energy Information Administration vi http://www.eoearth.org/article/Nuclear_Energy_and_the_Fossil_Fuels_ (historical) 

vii ibid 

viii http://www.eia.doe.gov/emeu/aer/pdf/pages/sec1_5.pdf  

ix China currently has approximately 130 million PC users and that number is expected to reach 931 million by the year 2020.  See: The Climate Report http://www.theclimategroup.org/assets/resources/publications/Smart2020Report_lo_res.pdf,  x http://www.eia.doe.gov/oiaf/ieo/pdf/ieoreftab_1.pdf World Total Energy Consumption by Region, Reference Case, 1990‐2030 xi http://www.eia.doe.gov/emeu/mer/pdf/pages/sec9_3.pdf  

xii http://www.eia.doe.gov/emeu/cbecs/cbecs2003/detailed_tables_2003/2003set19/2003pdf/e02.pdf  

xiii http://www.nfib.com/Portals/0/ProblemsAndPriorities08.pdf  

xiv http://www.bloomberg.com/apps/news?pid=conewsstory&refer=conews&tkr=NU%3AUS&sid=aPVldsTZ7V1w  

xv http://www.nytimes.com/cwire/2009/02/25/25climatewire‐emissions‐bill‐needed‐to‐save‐our‐planet‐‐oba‐

9849.html  xvi http://www.atkearney.com/images/global/pdf/Green_winners.pdf  

xvii Strategies for the Green Economy – Opportuniteis and Challenges in the New World of Business. Makower, Joel 

with exclusive market research by Cara Pike. McGraw Hill, US. 2009 xviii

 Green to Gold – How Smart Companies Use Environmental Stategy to Innovate, Create Value, and Build Competitive Advantage. Esty, Daneil C., Winston, Andrew S. Yale University Press, New Haven.  2006. xix The Marlin Company’s 14 th Annual American Workplace Poll was conducted in May 2008 by Zogby 

International, which surveyed 755 US workers. http://www.themarlincompany.com/MediaRoom/Releases/GoingGreen2008/GreenRelease.pdf  

36 | P a g e      

                                                                                                                                                                                             xx http://blogs.harvardbusiness.org/leadinggreen/2008/07/claim‐greenness‐at‐your‐own‐ri.html 

xxi http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/refshelf/atlas/index.html 

xxii http://www.recovery.gov/  

xxiii http://www.eere.energy.gov/de/renewables_portfolio_standards.html  

xxiv http://www.eia.doe.gov/oiaf/servicerpt/stimulus/pdf/stimulus.pdf  

xxv Natural Capitalism – Creating the Next Industrial Revolution. Hawkins, Paul; Lovins, Amory; Lovins, L. Hunter. 

Back Bay Books/Little Brown & Company, New York. 1999. Page 121. xxvi http://gristmill.grist.org/story/2008/2/18/212538/864 xxvii

 http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=a‐solar‐grand‐plan  xxviii

 http://www.coolearthsolar.com/faq  xxix

 http://www.kwmanagement.com/Clean_Energy/renewable/photo.htm  xxx http://www.daviddarling.info/encyclopedia/R/AE_roof‐mounted_solar_power_system.html  

xxxi http://www1.eere.energy.gov/consumer/tips/  

xxxii http://www.goldensolar.net/solar.html  

xxxiii http://www.eia.doe.gov/emeu/cbecs/cbecs2003/lighting/lighting1.html  

xxxiv http://www.iea‐pvps.org/pv/materials.htm  

xxxv http://www.costhelper.com/cost/home‐garden/solar‐panels.html  

xxxvi http://www.dot‐com‐alliance.org/POWERING_ICT/pub/Solar_Photovoltaics.htm#OM  

xxxvii http://peswiki.com/index.php/Directory:Cents_Per_Kilowatt‐Hour  

xxxviii http://www.greenhomebuilding.com/QandA/solarheat/passive.htm  

xxxix http://www.ncsc.ncsu.edu/information_resources/factsheets/SolarDHW.pdf  

xl http://www.epsea.org/wtr.html  

xli http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_hot_water  

xlii http://www.energysavers.gov/your_home/water_heating/index.cfm/mytopic=12860  

xliii http://www.naturalenergytechnologies.com/resources/WEEC_Paper_Hinrichs.pdf  

xliv http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_wind_power  

xlv http://energyconcepts.us/?page_id=204  

xlvi http://peswiki.com/index.php/Directory:Cents_Per_Kilowatt‐Hour  

xlvii http://www.fuelcells.org/basics/apps.html  

xlviii http://www.nfcrc.uci.edu/2/FUEL_CELL_INFORMATION/FCexplained/FC_Comp_Stack.aspx  

xlix ibid 

l http://www.nfcrc.uci.edu/2/FUEL_CELL_INFORMATION/FCexplained/FC_benefits.aspx  li http://www.fuelcells.org/basics/apps.html  lii http://www.wbcsd.org/DocRoot/N1QKViFsDC3gnSiUuRA6/OsakaGasCHP.pdf and http://www.nfcrc.uci.edu/2/FUEL_CELL_INFORMATION/FCexplained/FC_benefits.aspx  liii http://www.nfcrc.uci.edu/2/FUEL_CELL_INFORMATION/FCexplained/FC_benefits.aspx  

liv http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/17002/54314087.pdf?sequence=1  

lv http://www.fossil.energy.gov/programs/powersystems/fuelcells/  

lvi http://www.eia.doe.gov/kids/energyfacts/sources/renewable/geothermal.html  

lvii ibid 

lviii http://www.popularmechanics.com/how_to_central/home_clinic/1274631.html?page=1  

lix ibid 

lx http://www.eia.doe.gov/emeu/cbecs/cbecs2003/lighting/lighting1.html   

lxi http://www.energysavers.gov/your_home/space_heating_cooling/index.cfm/mytopic=12660 

lxii http://www.energystar.gov/index.cfm?c=geo_heat.pr_geo_heat_pumps  

lxiii http://www.cogeneration.net/air_source_heat_pumps.htm  

lxiv http://www.popularmechanics.com/how_to_central/home_clinic/1274631.html?page=2  

lxv http://www.energysavers.gov/your_home/space_heating_cooling/index.cfm/mytopic=12660  

lxvi http://www.consumerenergycenter.org/home/heating_cooling/geothermal.html  

lxvii http://www.energysavers.gov/your_home/space_heating_cooling/index.cfm/mytopic=12660  

lxviii http://stampededrive.net/PDF/BuilderGuide3E.pdf  

37 | P a g e      

                                                                                                                                                                                             lxix http://www.eia.doe.gov/emeu/cbecs/cbecs2003/lighting/lighting1.html  

lxx http://www.eia.doe.gov/emeu/cbecs/cbecs2003/detailed_tables_2003/2003set9/2003pdf/set9.pdf  

lxxi ibid 

lxxii http://www.urbanecoelectric.com/index.html  

lxxiii http://www.inhabitat.com/2008/06/09/rotating‐wind‐powered‐tower‐to‐begin‐construction‐in‐dubai/ 

lxxiv http://www.geocities.com/davidmdelaney/thermal‐cs/thermal‐crawl‐space‐1.html 

lxxv http://www.ecoworld.com/blog/2009/01/21/onsite‐waste‐to‐energy/ 

lxxvi http://www.greentechgazette.com/index.php/solar‐energy/quantum‐dots‐may‐be‐key‐to‐cheap‐solar‐energy/ 

lxxvii 

http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.sciencedaily.com/images/2008/04/080428085757.jpg&imgrefurl=http://www.sciencedaily.com/releases/2008/04/080428085757.htm&usg=__W98OQ8IVjIhcNJvlIbLznJCW7mM=&h=371&w=300&sz=13&hl=en&start=20&um=1&tbnid=oliULiJkWkdPVM:&tbnh=122&tbnw=99&prev=/images?q=artificial+photosynthesis&hl=en&rlz=1T4DKUS_enUS252US252&sa=N&um=1 lxxviii

 http://www.humdingerwind.com/#/wi_medium/ lxxix

 http://www.eia.doe.gov/oiaf/servicerpt/stimulus/pdf/sroiaf(2009)03.pdf lxxx

 “Use Green to Grow (Not Just Cut Costs)”. Eisenberger, Nicholas and Grozier, Ted for Leading Green. Copyright © 2009 Harvard Business Publishing. http://blogs.harvardbusiness.org/leadinggreen/2009/05/use‐green‐to‐grow.html lxxxi

 http://downloads.globalchange.gov/usimpacts/pdfs/climate‐impacts‐report.pdf lxxxii

 http://www.mgkflaw.com/ca‐200902/ca‐200902‐3.html lxxxiii

 http://unfccc.int/2860.php lxxxiv

 http://www.renewbl.com/2009/06/09/dubai‐turning‐to‐solar‐power.html lxxxv

 http://www.worldchanging.com/greenbusinesscleantech.jpg lxxxvi

 Wisconsin K‐12 Energy Education Program (“KEEP”), “Energy Education Concepts and Principles http://www.uwsp.edu/cnr/wcee/keep/Mod1/Flow/Index.htm