An Assessment of the Department of Energy’s “Zero Energy ... · An Assessment of the Department...
Transcript of An Assessment of the Department of Energy’s “Zero Energy ... · An Assessment of the Department...
An Assessment of the Department of Energy’s “Zero Energy Homes” Initiative Based on Photovoltaics Technology and Cost Predictions
�
�
�
������������� �
���������������������������
�������� ������������������
����������� �����
���������������������� ������������������������������������������� ������
� ��������������� �������������� ��� ����������������
����!�������"�������# # # # # # # # # # # # # # # # $�������������# # # # # # # # # # # # # # $$ %&��'������# # # # # # # # # # # # # # $$ �(���������������!�)�������*��# # �������!!�����������������# # # # # # # $$ +(��������� ���������,(����*�����# # -.���� �������# # # # # # # # # # # # # # -����������./# # # # # # # # # # # # # $$ 0 ���1!���./# # # # # # # # # # # # # # %+&�������1��������.���� �������# # # # # # %2����������!&�./,34�������# # # # # %5��������"�������������!&�./# # # # # # $$ %0����������# # # # # # # # # # # # # # # ��3!����# # # # # # # # # # # # # # # $ �+
i
�
���������������������� ������������������������������������������� ������
� ��������������� �������������� ��� ����������������
�
�
�
�!��� ���
�
���������������������� ���������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������� ������� �����!� ����������������������������!����
�!�������������� �����"���!���� �!!��������� �����#��������������� ����!������������������$���������������������
����������� �%&'()*� ��������������������������������������������������+���������������������������������� �����
������ ������� ���+�������������� ������������������������� ����������������������������������������������������!����
���������"���� �����,�-������������ ���� �����������.�����������������#�������������� ��������������� ��� ����
����� ����������������������������������!�������� ��� � �!������������������������!����#������"�����������/�!�����
�� �� �!�������������,�-������� �������������������������� ������������� �����������!���!�����������������
"������������������������������� �� ������������� ���������������� ��������������� ��������������������� ����0�������
����,�-�������!��0�����������"����������� ���!� ��������������� ����������������������������������� ������������
�����!�������������������������� �������!������� ����������!��������������������������������!���������������������
�� ��������������()���������������������� ���������� �������� ��������������� ��� ������� ���������������������� ��
&'()� ���� �������� �����������
�
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
1
�
������"������
�
� .������ �������� �� ����������1���!�������� ���������������������!���������������������������������
�!�������������������������� �����������������������!�������������������������������� ����!�������������������!�����
�����������������!����� ���������������������!��������������������������������� �����.�����!������������ ������!����
������ ��������������������������������� ���������������� �������������!������������������������� ��������������� ����
������!������������������������������������� �����������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������� ������� �����!� ��������������������������
��!���� �!�������������� ����
"���!���� �!!��������� �����#��������������� ����!������������������$�������������������������������� �
%&'()*� ��������������������������������������������������+���������������������������������� ����� ������ �����
�� ���+�������������� ������������������������� ����������������������������������������������������!�������������'��
��!������������/ ��������������������������������� ��������������!��������0����������������� ��������������������������
���������������������� ����� ��������������������%��������������0*���"���!���� �!!����!���!��������������������
���� ������������������������������ �����������������0����!������������������23���!�������4�����������������!����
�� ����������� ����������/ ������������������������������0������������������ ��!��������������������!������0�������
��� 0���������������!���������� ��� ���� ����!��������"������������� ������!���������������� ��� �!��������� ��0�����
��� 0������������������� ��� ���� ����!������� �����������������0������������������.�����������������#���
����������� �������������� �������/� ��������� ������������!��������!!�������#�����
� "����������������������������������������������� ���������������������������� ����������������!��������
� ���!���&��������� ����!��5�6���������������������� ������������� ������������������!������������������"���
���������7�����������1����������������������8������������������������!����������������������������������
���������������������7������!�������������� �������������������� ���������������������������� ���!������ �� �����
���������������1�������������������� ��������������������������������� ������������� ����!���������������������������
�������������� ����������������������������������������������� ����������������������0������������� ���������������
���� �����!��0����������������� ��������� �������������������������������� �� ���������&'()�!��0����������������
��������������������������� ����������������������������������� �����������������()�������� ���������������������
����� �������()���������
�������� ������������������ ���� ������!��������������������������� �������������������'���������������������
�������������������/�!������������!������!������ ���������� ���� �������������� ��� ������������ ���� ��������
��!���� �!!�� ����������������������������������������������������������������������9�!����������������������+��������
���������������!� �����!��� ����������������������������������!����� ������������������ �����������������!���������
����!�����������������!���1�!!�� ���������������������������������� ����!��!������� ��� �����������������!�������
������������������������������������ ��������������!�����������������"�������������������� ����������� ���������������
�����!������������ ���������������� ����������������!�� �!!�� ����������������9�������������������������������������
����������������������������!��0������!� ���������������������� �����������������!�����.������� �����������������������
��������� ��� ����������!����������������!�������������������������!�������������������� ��� ���������������0�������
����������������������������������������������������������!��������������������� ������������������ ��������������
"�����������������!!���#���������:��,�����������-�!����������������������������� ������� �������� ���!� �
����� �������� ���������� ��������������������������������� ���� ���������� �!����������� ����������������
��������������!��0���� ����������������!���������"��� �!������������������������ 0���!��%�(&"*����� ����
����� 0���!��%1(&"*������������ ���������� �� ������������������������ �� �!���������������� ��� ������� ��������!�
������� ��� � �!��������� �������������������������� �!��������������������� ����������������� ���������!����� ����
�����!������������ ������"��������������� ������������������������ ����������������������������������������������������
� ����!���������!��������������
�
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
2
� �#���"���
�
"���,�����������-�!���%,�-*���������������������������������,�����������&���������%,�&*�������������������
��������������� ���������� ���������������� �!�������������������������!�������� ��������������������3��������
9����������������;����������%39�;*$�����-����(����!�� ��&���������%-(&*�������!����������������������
"� ����������(�����!��"������������� �!���������������������� ��� �� ���������������3��������1���������(���������� ��
%31()*�������������������!��������� ��������1���������&�������������"���!��������!����"���������#��������������
������!������������������!������ ���������� ���������������������������� ����������������� �� �!�����������,����!��
������������������� ��������� ��������� ��������!������������� ����������������������������������!�����������
�� ��� ���������� ���!� ��������������
"���������������� ����� �������������������!�����������������������������������������!��������0����
������������#����������������������"������������������!������������� ����!����� ��������������������#���������������
������������������������������������� ����������"��� ����������!��������������������!�����1����������3�������7��������
���#�����<�������������1���� �� ��������������������������,����!��������������������������� ����������� ��������
������������� �������3���=��0��'���������<���� �������������"�/��������� ���������������,����!�����������7�������
����!���5>6��������!������������������������ ����!���������������������!�������!�������������!����������
�������� �!������!�!������ ��������� ��������������'�������������������������������������!���������������!����������
�������������� �������������-����������������������� �������������������������������������!����������������?�6�
����������������������
"����������������0�������� ����!����@� ������� �����0������������������������� ������ ���������������
�!��������� ������#��������������� ����!��������������������#������ ������ �����������������������������������
�����������������!����"�����/��������������������$���������,�-���������������� �������������A�������������������
!��������/������������������#������!��A������������������!����������A������������������0����,�-���!��������
����������������������!����������������� �����������������������&'()���������������!������������!����"��������!��
��������������������������������� �!���������������� 0������������������������������ ����������������!�/�!�!�
����������
"�������������� ���� ����!��0��������� ����� ���������������������1���������������������������������������
�������������������!�@����������������������$����������������������������������������������������������������������
!�������������������������� ��������������� ���������������������������������������������!���������������������
���������������������������������!�������!�� �����������������������������������������������!����������������
����������� ���+������"���� �� ��������������������� ����!��� ��;������'� $�2'����������������� ����������������������
�� ���������������������BC�������!��0�������������������������������������"������������������������������ 0����
!� ��������4�D8E��"�������!����0��������������!��������� ���!� ��������������!� ����������������������
�������!������������ ��� ����������������� ����!���!��0���������������������������!��������!��0����� ���������
��������� ��� �F������������������ ��� ��!���� ����!������������������������� ��������������!�������:��
��!����F�������������� ���!� ���������� ����������� ����!�������������������������!���!�������!��0������������
�����������������!������������� �����
����������������,�-��������������!��������������#���������!����������!������ ������� �����!� ���������
���������������� ������������2������������������������������������ ���������!���� �!��������4�D8E��"����������!��
����������������!��� ����������������� �������������!��������� ��1�������������!����������!����������� �!���������
���0���������������������������!�����!������������������������������������2���!��� ��������� ����������������
�������� ����������������4����!�����������!����������� ����������� �����G��!���:��28����9����(���������� �
(�����!4�����H����:��23������������(�����!4������������������ �����
�
$�������������������� ������������������
�
"��� ������ ���������,����!����!��������� �����������������������?��I�6����������������������������
��!�������C��5�6������������������������ ����������� ������������!�������������������������� �!��������������
,����!��D7���8E��
�
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
3
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
��������������0��������� ������������������������������� ����!������!���!�#����!���������������������������
��������������� ����!���������"���!���!�#����!�������� �������������� ������ ������� ���+���������������������
�� ��� �����!���������������������������������������������0����������!����������!������ ������� ������������
!������������� �!�������������!�����������������"�����!��������������������!�������� ������� ����� ��������������
���������������������!�����������������������������������������!������ � ����������!��������������������7�������������
�/�!���������� ����� ������ ������� ���+��������������������������������� �������������� ���������������� ����������
,�-�������!��������������������
�
��������������� �����"������
�
.��������������������� ����������������� �!�����������������������������������!������������������������������
�� ������������������������������������������������1���������������������������� ��������������!�����0����������������
���������������������������!�/�!�!�������� ����������������!���!�!��������!�������!�� ����'������������������
������������� �!�������������!���!�!� ������������������������ ������������������������������7����/�!�����������
��������������������F������ ������������������� ��������������������������������������������������������������������
�����!� ���� ��������!���� ������������������������������������!�DCEF������������ ���������������������� �������������
����� ����������'����!���� ����������� ������ ������������������ �������������������������!�����!� �������������
�� ������������ �!������������������� ������������������!�������������������������������������������!��������������
���� ����������������(�������������������� �� �����������!����������������������������������������"� ���+������ �����
������������� ��������������������������������������������������������������������������F��� ������ �!���������
����!���!������ ���������������� 0F����������������������������������������� ���������������������������������� ��������
����������!�������������������������������� ������ ���������� ���������������:�������������������������0������
'� ��������������������������������� ������� ����������������������!� �����>�6��DCE���
7������8F �!������������ �!�������������#�������������!������������������!���������-)�1�J�-��������)�������������������1�������������
Zero Energy Home
Whole Building Design
Solar Energy Technologies
Envelope Appliances Lights HVAC /
Climate Control
Windows Insulation Foundation Roof Doors
Passive Solar
Building-Integrated Photovoltaics
Solar Heating
Energy-efficiency
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
4
��������!��!������ ������ ������!�������������� ���������!�����!������������������ ��� ���������������
<����������������������0�����#�������������������������������������������������������� ����������� ��������#������� 0��
�����������������!�������������������������������������������������� ���!�������������� �!������� �����������������
������������������!������������������/�������������������������!����!����������0������ ������/�������!������������0����
�����������������������������������0������������������������ ��!�������"� ���������!�����!������� �����17;����������
������!�������!��������������������������������������������������������!!���������!�������������������
��!�������������������������������������������������������������������0����������������������������������������������
������� ��� ��������� ����� ����������������������� �������������
��������!� ����������� ������������������
7��������������������������������������� �������!�����
)��!��������!���������������������!� ��!������� �����7������������
�������������F������/������ ���/ ����������������������0�������������
7������C�������������������0�����������!���������������'����� ����������
������������ ������� �!����������!�@���������������������"���� ������
!���!�#��������!������������������������ �������!�����!��������
7� �����������!�!���������������� ����/�!�����������!��� ����
�������/�������������������� ����!�����������!�����!����� ���� ����
2� ��������������8KKI�9������������������1����!��������������
�������������������� ��������I6�������������� ����!������������� ���
����� ����������!���������5>6�������������� �����4�D?E��������
���� �������������������������� �!������?�8�6�������������������
������������(�������������!�������!�����!��������� ������!�����������
������ �!�� �������� �����������%17;*������� ��������������
�� ����� �������������"����� ��������������������������������� �!���F
������ ��������������� �����������+����+�������������!�������������
7��������"���!����!B�����������L8KKI��'������ �����'����������'� ��������������)"���!�������9�B;&;:��-�!���������������
COLD HOT
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
5
�� 0��F�������� ������������ ������ �!����������!�0�����!�������������������17;��������������8M. ���������
����� �������+�������������������������!���������I>.��� ����� �����������I>6������������������ ����!����������
17;����������������������!�����������������8����!���������������������������/���������� ����� ���F���������8��
�� ����� �����������������������������������������8�17;F ��������������������!������������!�������������������
�
�
� ��� ��������� %&�
;������������%;�!���*� 88K�� 8���
(�����������%.*� I>� 8M�
�� � ��%;�!���B.*� 8>�K� ??�I�
;����!��%�����*� I>�� 8������
'�����!���F����� ����%N*� N��>�� N>����
�������������������!��%�B����*� >��� >���
������������������%0.�B����*� 8MI�>� 5>���
��� ��� ���� �������3=1�%NB0.�*� N��8C� N��8C�
����������������� ����%NB����*� N5�CM� N>�M>�
������������ �!���� ����%NB����*8� N8�?I� N8�>�
���������������%NB����*� � N8M�K>�
1��������� 0���!��%�����*� � ��?�
9���������������!����%����������*� � 8>�8?�
� �7������5���89���� �!���� ��������!��������������� ���������������� ��������������
�����������!����������������'�����%����� ���*�B�%�����!�*���1��������� 0���!�����
%��������������*�B�%������!���*���9�'����%���������*�B�%������!���*���
�
�
-���������� ��17;�����������!�����/��������������!������'��������������!�����������������������/������������
����� �� �������� ������!������������������������ 0���!����@���������!�����������������������������!����%9�'*���
8>�8?�D7���5E���"��� �� ��������������!�������!���������������� ����!������������������� �!��� ����!���������
������� ����������������� ���������������������������������������������� ������� ���������������!��������������!�����
�� ���������������� ������������ ������!����������������������� ����!������������!������������!�����������!������
���������������!����������!���� �!��������������������� ��� ������!���������������9���� ������������������������0����
��!�������������������������������������������� �������������!���������������� ����!������������������������!����
����!������������������������� ��� �������!���������������� �� ������-�!�������������!������������� ����������
����������������������������������������������������������������� ��� ����"���!���� �!!���������������������!�����
������� ����������������� ����������!���������������+����������!��������������������������������������������C�6�!����
��������� ������������!����������������8KKC����������<������������1�������8>6�!������ �����������������������
�������� ���������!��������������DIE��"�����!������ �������������,�-������������������������������� �����!����
��������� ��������������������+����������!�����"���������������� ��������������������������������� ������!���
�/���������������� �� ����!�������K�6��������������������������������"����������� ����� ��� �����������
��!������������� ����!�#������� ���������������!������������������������!������������� ������ �������7���
������������������������!���������������������������"����� �������������������!������������������ ���!� �����
���������������� ����!�����'���������������������������/�!��������������!���������9�'����� ��������������� ������
����������� ��������������������� �����������������������������������������?�6���������� ��� �����
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
6
G����(������������������������
�������!����������������G��������
2�� ��������������������� ��� ����
������!��������������N5��������������
����������������N>������ ������ �����
��������!������������� ��� ��
�!�����!����� ��� ���������� ��������
�����5����� �������!�������������
��������4�D>E��'�����!���������������
���������������� ����������!���������
������������������!�� ���!� ���������
�����������7������>���!���������������
���������������������������������3���
=��0���������������� �������� �������
������� ����!��������������������
1���!������������������������� ������
!�������������������������"����!�0���
����������3���=��0�������������
������������� ���������+����!�������
"��������!�� ������������� �����
�� ���+���������������������� ��!�����
��������������� ������������������
����� ���� ����������������/���!��
��!�����D7������?E�����������
!��������������������������0������
�������� ��!�������� �������
'�����������������������
������������+����������!�������
��!���!����������������������
�������������/���������!�����.�����
!� ������� ������ ������������������
���������������� ���������� ������� ���
����� ��� ������������!����
����� ���������������� ��������!��
���������� ������������������� �������
��� ���!������������������!�0�����!�
�������������������"������������(��
����� �!�����������������������������
���������!����������������������
�� ������������ �������������
��������!���������� ���+����D7������
IE���"������������ �!�����������
����������� 0�!��0����������0����
������!�����������������!���������
������� ����������������������!�����
�������������������������������������
��������� ��� �������������������
�����:���� ����������� ���������� �����
����0������������� ����������������"���
���������������������0�������
Annual Electricity Consumption (kWh)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
Base Home
Energy-efficient Home
Annual Heating Usage (therms)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Annual Cost ($USD)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Annual Pollution (lb CO2)3422
1
1384
9
4191
4206
5650
1159 51
66
1812
7
4687
2741
2118
2835
580 51
66
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
Who
le ho
use
Heatin
g
Coolin
g
Hot W
ater
Major A
pplia
nces
Lighti
ngMisc
7������>������������ ��� ���������������������� ���������1���!������������������������!����������!���+��������������������� ��������������������!�������3���=��0������������������!����B�(�B;&;�-�!����������������
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
7
������!��������� ��������� 0�����������������"��������������������������������� 0���!�������!�������� �!���������
������?�?����������� 0���!�����������������!����!��������������!�� ����!������7������!����������������������
������������������� ����!���������������������C?6���'�����!�����������,�-�������!�������������������������� 0�
��!����������������?�6����� �������
"���������������������������� ���������������� �����
������ ������������!������������������,�-�������!�����
�������������"���!������������������ �������������������
��������������������!������������ � ������������ ����!��
���������!�������!�����������������������������������
��������������������� ���������!�����������+�������
�/���!���������������������!���� ������������������ �����
����������� ���+���������������!��������������������������
������������1�������������������������������� ������������!��
�����������������������������������!!���#������������M�����
����� �������2������������D�E�!������������!���������� ����
����������� ������ ����� �����D�������E���������� � �������
��� ���������������� ������ ����� ���������8����!�����������������
7������I���1���������������������������������������B;&;��������-�!���������
�
��������������'��� ��� �"�� ���
������
���" ��
$ ������
$������� �(
! �#�)���*�
+ �����
+��"���
7������ ������!��������/������ N��� NM�� �>� 586�
�� ���������� N>�� NK>� �?� 586�
�������1�������.������ N8K5� N??� �K� CI6�
�������(�����!!�����"���!������ N8�I� NK� C�I� C�6�
.�����-������"��0�.����%9�8*� NM>� NC� C�I� M6�
�������9����������� NKI� NC� 5�� I6�
�������-����(�!�� N?K� N8?� >�>� 8K6�
������������������ NK� N>� >�>� 8M6�
�����������������>����� ������B��� N>� NCM� 8C�I� K6�
'� ������������������� ������������ N8IM5� N888� 8?�8� M6�
��� �� ,-./0� ,1.2� /3/� 4/5�
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
8
������!����4���!��������� �!!������������������������1��������������!���� �!����������� ����������������������
����������������������������C��D5E��.�����������������������������������
���������������� �������!�� ������ ����������?�6����������������
�� ��� ������� �������!������������� ���������������������!����
��!����/ ��������������������-����������������������������������� �����
���������������������� ������� ����������������� �������������������
������!����������� ������ ������� ���+�������������������������������
�������������������������,�-�������!� ������������� �������
����!�������!�!�������������()�����������������������������
�������������!�������'����������� ����� ������ ���������������������
�������� ���O��'������������������ ���������������!����������� ����� ���
�����������������!�������� ���������������������������@� �������������������������!�����������������!������������
���������������������� �������������������+���������!������()�������%��� �� ����!��������!����������������������
!���� ������*���1����������()���������������������������������!������������������ ��� �������������������������
����!����������������������� �����!���������������������!���������������������()��� ����������"��� ��������� 0�
��!������������� ����� ������ ������� ���+�������������������������()������������������0��������� �������
"���������������������������������������������������!������� ������������� ������#�����������������!����
�
$�� ��������������������6$�� ���� �����
�
����������!�������� ��������� �������!���� ���������������� ������������ ��0�������� ������������������
����������������������������������������������������������������������������"�����!��������� ������������������#����
��������������� �������������������������� �������/������ ������ ������� �������� �!�������"������� ����������0������
���!��������������������������������������������"���������� ����������������:��-�!�������������������������������
������ �����D8E��� ���0����������������������������������������!���������� ������������������������!�� ���������
!� ���� ��� �!������������������������������������������!�������������������"���������� ���� ������� ��������������
�����������������������������������������������������%���������+���*��������!��������� ��� ����������������������!����
!����������� �����������������!�������������
"��� ���� �����!� �����!� �!�������������� �!!�����!�F���������� ���� ������ �� �������������� ������
����� ���� �������� ����� �������!��������!������ ���������������������������������������� ��������������������������
�� ��� ��������������������������������� ��!���������������� �������'���������������������������� ��@�� ������������
���������%��������� �����!����*���!���������������������� 0������� ������������������������9���� �������������������
����������� ��� �����������������!����������������������������������� ��� ���� ������������������������ ������������������
���������-������!���!�������������� ����������������������������� ��� ��������������� ��� ������!�������������������
����������������������������������������������� �����������������������!�������������������� ������ �����������������
������ ��� ���� ������
������� ������������������������������!������� ��������������������������� �������� ��� ��������������������
����������� �� �������������� �����������������!�������������� ������������������������ �������!���������������
������������������ ������������������!�������� �!���������� �����������!������������������������ 0�����+���!����
������� ������������ �� �����������7������!������������������ ��� �������������������� ������������� ������������������
����������������� ���������������!�!����!������������ ����� ���������������������������������;�0����������� �����
������ ��������� ��� ����������������������������������������������!�������� �����������!������ ����������������������
����������!������������������������������,�-�������!���!��� ���������"�������������� �������!�������������!������
� �����
�
�������� ����
�
(���������� � ��������� ���� ��������������������!����������������������������� ��� ������"�������� �!���������
����������������!� ���� �����!���������� ��������� ��������!���� �!!�����!� ���� �����������������������������
��������!� ����� ����� ����1����� �!������!����������������������!�������������������������������������������"���
�������$� ��7�8������� 9������ ���" ��
��������������� N5>� N>5��
�����������<��������1�����8� N�� N5��
3������������ N>� NC���8�<�������� ��������PNC��������!�����!�����
��!�����/���
7������M������B;&;�-���3����������-�!����!!�����
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
9
���������� �������������!������!��������������#�� ������������������������������!�������������������������������
������� ������������������������������������� ���
"���!���� �!!�������������� � �����������������������!�������!��������� ��������������� ������������������������ ����� ������������������� ������� ������!������!�����+�������!�������������!� ����� ����� ������� ���������+����������� ������� ����������� �������!����������@� ������!�����!� ����� ����� �������������.����������� �������������/��������� ������8KI����������������������������� �!�� ������ ������� �����������������!� ����� ����� �����������������������������������!����������� �����������!��������� �������3����� ������������������������ �����!����������������������!���������������� ������� ����� ����������������������!���!���������� ��� ����������������"������!��� ���������������������������������������������������!��0�����"����������������������!������������������ ����������������������������� ������-����������� �����!��������� ������������� ������������ ��������������� ��������� �����������������������#�����"�������������� �������������������������������������������������� ����������������!� ����� ����� �������������������������������!���� ���������� �������� �!��!������� ����#����
� ���� �������:��
"���!�@������������������� ��������������������������������������� ��������������� ������������������������������������/�!�������������!����������������������������������!������������������� ������-��������2����!������������������������ ������������� ����!���� ������������������5�6������� �������������������� ���������������������������� ����������������������� ���������������� �������� ������4�D>E������������������!���� �����������!���� ��������������!��� ������������'����������������������������������� � ����������������������������������� ��������������� ���()����������7������M���!�������������������� �������������8�0. ��������!��� ��������������� ���������������8�0. ������������ ��������������� �����������"�������������������������� ����������� ������������2��������������������� �������������� ���������������������!���!����������������������%"�����*���!������������� �������5!!����������������������"��������� �����@�������������������������������������������������������������� ���� ������������������ ���� �������/��������������������������������������!����!���!���7������������������������!������������������������ 0����"���������������������� ����� ������ �����!��������%�� ����������������� ����*������������ ����!��������������������������!����������� ������������3����� ������� �� ��!�������������� ����������������� ���������4�
�
�7������M��3��!���#���;1����8�0. ��!�������������()���������
��������!��(���?��������������!��"-��� �K?� ����(�� �������
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
10
�'����� ��������������!��� ������������������������������������!�������!�� ����"�����������������������������
������������ ��� ����-������������ ����������� �����������!����������!��0���������������� ������7�������
!��� �����������������������!�����������������������������������!�����D7������KE��������������� �� �����������������
����� 0���!������������������������������������� 0���!����������������������!�����������������������������������
�����!���������������������
�
�
�
�7������K��� ��'��� �����KK�������0��������8�0. ��!����()��������
��������!��(���?��������������!��"-��� �K?� ����(�� �������
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
11
�
������������������8�>�/�8�5�<H�������������������������������������/�!���� �� �������� ������!�������
�����!���������(&"�������!�����������!�� �������8�%(9*�����I�����������������������������%=*���8I�������������
�����D8�E����� ������������(&"�����$��
�
���
����
����
����
����
����
�=
kWhMJ
yearhr
hours
hoursYPRkWRated
MJinputEnergyEPBT
fp 1
6.31
87608760
))((
)(
years
kWhMJ
yearhr
hourshours
kW
MJ
p
4.3
16.3
18760
87601700
)72.0)(1(
105.1 4
=
���
����
����
����
����
����
�
⋅�
�
"������������������������!������!�����������������8I���������������������!������ ����������������������
��������������������������������������������������'���������� �����������������0������������������������������������
������������8����.B!����� ��������������!���������A������ ���������������������������������8�6���������� 0���
�������������������%=*��������� ��� �������������������������� ��� �������������!��������������!��������������������
��� 0����%(9*���"������������������������!������������������!���� �������������()������������������������������������
������#������������ �!����������!����� ��������������������� ��������#�����������'������������������������ ��
%'��*�������������(���������� �(����������!��%()(�*�������!������!�������������������������������������������??�
�����!������������� ��������������������������������������������"��������������������"��0�F������������(����!�� ��
��()������!��������������!����"������������������������������������!�� ����������������������������
�����/�!��������I������������������ ���������������
'��������K����� ����������������������������������� �������������������8�0. ��!����()���������"�����������
��������������������������� ������������������!�������!�� ������ �� �!���������1�������������������������������
!�@����!�� ���������������!���!��� 0��������������������������/�����������!�� �����+�������!���� ����������� �������
���!��������!����������'�����������������������������������!������()������������ ��������������;1��� ���� �������
����!�����������������������������!�������� �������������� �������������������������()��������������������������
������ �����������!�������!�� �������������������������������D7������8��������!E��������������������������(&"���
"�����!��������������������������D8�E� �� ����������(&"����C�����������������������������!��������%8I���
0.�B!B����*�����C�M��������������3�����������%8����0.�B!B����*���"����������������+�������������������������
���������������������%=*���1�������������������0��������������8����.B!��%8I���0.�B!B����*B%8�0.B!*�J�8I���
�����B��������� �������������������������������������������!�����(&"� �� ��������������!�:���(&"�����������F!����
��0�����������!��������������������������'���������������������������!��������� ����������/�������� �����������()�
�� ����������������(&"����?���������������������� �����������!����������������� ����!��2��������� 0���!�����
�����:������� ���������������� ��� ����������������������������������������/�� ���������!��4�D88E������!������!������
�����!����C��������� ����������/��������()�������� �������� ��>����8>���!������������������+���������!���� ������
"�������������������� �!��������!��� ��������������� ������������� ���������������������� ����
�������!������������������������������������������� ������!�������D7������8�E���"��� �!������������������8�������
!���������� ������������� �����!��������������A���������������������������������������!��������� �������"���
���������!���������������� ����!�������� ��������� 0�������8��C��<.�B���!����������� �������������"���������
������������������������ ��������� 0���"���������������������������������� 0���!����������� ���� ��������
!���� ����������������9������G�������������������%9G�*�!��������"����� ���������&����B����� ������������� ���
8�"��������!�� ��������%(9�J�=�B�=�*������������������������������������������������������ ����������������������!��������������!�����"���(9������!���������������������������!�� ��������()������!��������������������0���������� ��������������������"1��������������!��!�� ������������������������������ 0�������!���������� ������������ B� � �����������D8I��KE��
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
12
������ 0�����������������7��!����G������%�7G*����� �������'������������������������ ������������� 0�������
C���Q!�����������!���C��8���<.�B�������� ������������
�
�
��
�
�
�
"����������������������������������� �� �����������(&"����������������!������������������������ ������$�
3����������BG��!��������������������������������������������������������������� ���������"�������������������(&"�
��5�M������M���������������������!���������������/�!�������>�����8�5�������������9G��!��������-��������������
�������������2�������4������!���������������(&"�������������!������!����������������� ��������������������� ������
����������� ��� ��� ���� ������DME�����������(&"��!�������������� �������������������� �������������!�����������
!���� ��������+���!����������������� ���������������
'������ ����������!�@��������������� ����!��������������!���� ������������ ������������.�������������������
����!�����!������� �����������()������ �������������!������������������������������������������������������
!���� �������D7������8E��
�
7������8�������!����������D88E���"��$�"�������������������!�������!�� �����C���������!����()����������� ������&����!$�����0��������!�� �����������������������9G������� �����!��������
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
13
���(%�����:�
��� �������������������������� ���� ���������F�������!�()F���������8�����!��������!������������
�+���������!��������<��������� ��������!����� ���!� ����� �������������������������!�������������������� ���F��
8�����!����������������D>E��'���������!����� ���������������������������!� ���� �����!�����������������������������
��������������� ������� ��������������������������&� ������� ����������+����������!��������������������������!�()��
����������������!� ���� �����!����������������������"��������� �������������!�@����������!��� ������������� ���������
����������!� ���� ���$��!������������ ���������%����*������ ����������� ��!��!����������� �!������%1�"�*�� ������
�����!������������ �!������%1�'�������1'�*������ ��������������� ������� ����������� �!���������������!��/����
���������� ��������������� ��������������� ����������!���� �� ������ �!������������!������������ �����"��������������
��������!���� �!!�� ������������������
� "����������������������������!�%����*� �������������������������!� ������������������� ����������� ����������
��!���������������D7������88E���3����������������������������+����!������������<HB!�������������������<HB0. ��
����������!�(����
� ���������������!!���#������� �� ����������� ����������������������!��(&"��������!���R�����(��#�����
,�������������������������������/�!�����$�C�I���������� �������!���� ������������� ���������C������������ ������������
��!���8�������������� �������!���� ����������������8�8�������������� ��������������!��� ���������D8?E��;��� � ���
��������������(&"� �� ������������������� ���� ���������!����������� �� ��������!��� ��������������������
����������������$�
�
� ����� 1�"�� 1'��
� S� T� S� T� S� T�
�������(���� 0�"�!��
%G�������������*�
�I� ��5� ��K� ��� 8�>� ��5�
�(&"���C��������!��� ����������������� ����%S*���������� ����%T*�
� ����������������!��D8�E��
�
1�"������1'�� ����������/���!������������������ ����!��������%U>��Q!*������������(&"� ����������������;�0��
������1�"������1'��!��������������������������� ���������� ��������� �������� ��������������� ��� ��
����� �!������������� ������� 0������1���������������!������������������������/����������<��������������������� ����������
��������������������������������������� ������������ ����������'����� �������������� ��� ���!��������������������������������
�������� ����������!������� ����������������� ��������� +����������� ������!����!��������������!��������������������
�����������������������D7������8E��
7������88�������������������� �!!��� ��������������� ������������ �����D85E�
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
14
�
'������������������������ �������������������� ���:������ � �����-�������������!�����������������������������������2������� �!!�������������������!������ ��������������������������������������������!���������!������ �!��������%�� �������!�����*����������������������������!�����4�D8�E���������������������2����������!����� ���������1�"������1'��!���������������+��������!������������������V����������.����V������������/��������������������������3�����������4�D8�E��7�������������������������������()�!����������� ��1���!������������������������!������ �!��������������� ������������������������� ��� ���������������D7������8E���()���������������������������������������������3�/��!������������� ���� ������������������� �� ��������������!��D8�E���
�� "������!�()���������������������!� �������������.������������� ��� �������+�����!�������������������������!�������������������������������������� ��� ���������!���������������������� �������"������������������������������������������������!�� ��������D?E���"�������������������������� ��� ���������0����������������� ��()������������������������0�������������������+�����!�������������!����������������� �����������������������!�����������;�����
7������8��D8�E�29����� ����+����!������������� ����()�!����������� ����� �!��������� ������������ �������������!�/�!�!������ ����� ��� ��������������!����������������<����������+����!������������������8C�G.�B��!����������� �������� ���������>6���!��������� ��� ��������� ����������������������7���1���"���'�����������������!������������������!�/�!�!������ �����������!��������������������� ����#�� ���� ��������������4�
7������8��1���!���������������� ���� ������������()������!�����������/�� ������������������
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
15
�� ��� �������+�����!���������������������������+�����!��������� ������ �����������!�����������������7���������������!��� ������������������!����������!���������������������������������������������!����������������������������������� ����"����������������!�()������ ����������!��0���!������������ ���!�������������������������()���!�F������2�����4F!����������������������������������&���������������� ��� ����������������������������������������������/��������"������������� ������������ �����
�&������������������������������ �������������������������������������!������������������ ����"�����������
������ ����������� ����'�����������������������������������!��������������������������������� ���������������!�������������������������'��� �������������������������������� ������ ���������������!����������� ��!����������������������������������������������������� �������W��������������������#����!�����������.������������������� ����������!�������()��������� ����������������������������������������������� �������������� ��� �������������������������������������������������()�����������!������������!������������������������������������������� �������#������ ��� ����������������
"������������ ������������()���������!��������� ����������������� ��� ���������������������������!� �������������������������!�����������!������������������������������!��������������/�� ������������������.��������� ������!�������������������������������������� �O��()������!�� ������������ ��!����������������������������������������������������� ������()������!�� �����������������������������!����������DC�E��������������������������������������0��������������!����!���������������������DIE��������������������������� �����������������������<�����������2<��������������������������� �����������������������������������X��@������������������"��� ������������������������������� ������������0���"������������������������!������ ���������������� ��������!����������4�DKE��"���������������������������,����!����������������������� ���� ������������������8KK?���'���5��0. ��()������������������� ��� ��������/ ������������!�:�� ����!���������
9������ ����������������������!�����!����,����!��������� ��������������+�� 0� �� �������� ���������������� ���!���2"�������������!��������� �����������������8I����+������������������� ��%���������/�� ��������� �����*�4�DC8E�����!���������������������������� ������������� ������I������������������������!����'�������������������������!������88K���+���������%�����/�!������88��!*����������������� ��������� ��������������������8�6��� ��� �������+�����!��������������!�()���������������������� ������������()�������� ����������88�0.�������������������������������������� ��� �����!������>8K5�0.������������������������������8��CMM�0.��DCE���� �������������������� �������!����������������������� ���?���!���������� ��� ������!�������
�
demandenergyAnnualproductionenergyAnnual
ratioExcess = �
�
6.25194
18760
87601700
)72.0)(10.0(1
)110( 22
=���
����
����
����
���
���
�
yearkWh
yearhr
hourshours
mkW
m�
�.����������� ��� �����!��������������������� �������!����������������������� ��8�C���!���������!�������
8�6��� ��� ����.������!��������!���� ��� ��� ����8>6�����������!���������������!�������5�6��������������������������������������������� ��5�M?���!���������� ��� ������!��������"������� ���/� ���������!���������� ��� ������!�������������������!�������5�6������������������������%�������,�-���������*����C�5�0. ����������������������8>6��� ��� �������� ������CC�K�!�����C��K6��������������� ���������������������
9���������������!�������� �������������������� �������&'()��� ������1�������()��� ������������������������������������������������������!��������DCCE��9���������!�������� ������������������!�����>�C���������������������� ��������������������� �������������������� �����������!�������� �������������������()���� ��������������H��������������������� ������������������������������������������� ��� ���DCE��'��!�����/���!�� ������������ ������������������������� ������������� ������������������������ ����
�������� ����������������� ����������������0�������������������������� �!��!������������������������ ������!����������������������������!��� ������������"������������������������������������������������������ ��&'()���������!����������������������� �������������������� ������������������������������
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
16
��� ����� �����������������������!�������!������������������������ ����!����������� �������������/��������������!������������ ������ �������
����������������:6+�;"����������
� ���!� �������������!��0�������������������� ��� ����������������������/����������G�����!�������������������������������� ���������������������/����� ���������������������/��������/������ ���������� ����!������������� ���������������������������������������������!��0�����.������ �������!��������� ������������������� ������������ ������������ ������ ��� ��������� ������������ �!������ �������������������������������������� ����������������!���(������!��0�������������������������!����������������������������������#������������� ������
"���!������������!�����������/�!��������� ���!� ���������������� ����!������������������������()���������"����������� ��������� 0���!��%1(&"*���"����������������������!�������������+������������� ����!����������0�������������������!������������������������!���������������������������������������!����������������������������������� ��� ������"����� ����!����������� �� �������������� ��������0.������� ��� ����������������������� ������������()������:�������!������ �������������� �!������������������� ��� ���� �����"��������������!������������!�����������!����������������������!����������� ����� ����������()�������������� ����!��$�
�
��
�
�
−++=
1)1()1(
n
n
iii
PU �
�����������������!��������������� ����������������������!������������������������������������!����������� 0�
������������������������������������������������������������������ ���������!����������!������������������������()����������������!���������� ������ ����������������������������
�����������!������:��!�����������I6������������������� ��������>��������������������������������������!����������������+��������� �!��$�
�
PPU 858.01)07.01(
)07.01(07.025
25
=��
�
�
−++= ����� PPnUTotal 145.2)858.0)(25( === �
�"����������������!���������������������������@������������ �������������������%�������� ��������()������*���'������
����0���� ������������� ����!������ ����������()���������� ����������������������� ���������!������������������������������� ����� ���������!����������������������� ������!�0����!�����������!����0�������!������������������ 0��������������������� ������������������I6�����������������������������������()�������!������������������������!�������� ������"����������� �������������� �������������!����� �����������0������!�������������������+�������!�����������������1����������� �����������0��������NM���� �������������!$�
��
=���� 8KK� 8KKC� 8KK5� 8KK>� 8KK?� 8KKI� 8KKM� 8KKK� ���� ��8� ��� ��C�NB. �� N8� N8� N8� N88�8� N8��88� N8��8� N8��88� NK�88� NM�8�� NI�K� N?�>��K� N?�>��M�
3��������"��������������!�(�� ������G���� ���� ����9����������������!��D5E�
�"������� �� ��� ������������� ���������������������������&�##�DCIE���������!���������������� �!!�� ������
����������()�!���������"������������������������!��������� ������������������N>�����������0��������������� ����������5������������� �����������!��������� �����NC�85B. ������������������������!�!��������� �����N5�5B. ������������������������/�������� �����������!������ ��������������������������!������������������ ��������������!�!��������� ����������������� �!����������� ����������������!����������������������!��������� �� �!�������������/�!����������������������()���������� ���������������������������������������NM�������������� ��������!��������(����������������� �� ������������������������ ����������� ����!����5�6������� �����������������������������+�������C�5�0. ��()���������"��������� ����������� ����!���������������� ����������$�
�
00.351,58$)4.3(001.
00.8$)145.2(145.2 =
��
�
�
��
�
�== p
p
kWkW
PTotal �
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
17
�"���1(&"������!������C�������()������!����������������� ��� ���� ������N??>����������%���������������������
���������0.��!������������� �������3���=��0�1������� ��� ���� �������N��8?B0.��!�������������5�6��� ����������������!���������������� ����������*�����N>M�C>8����B�N??>�J�MI�?���������"������������ ������� ���������()������� ������������ 0�����������!��������������������!����-��������������!������������������������������ ���������������������� ����!������� �� �����������?�6���������� �������� ��������������?�6������������������ 0���!�����C>�8���������
"����+��������� ��������0.������������������ ������ �� ����������N>M�C>8����B�%8�CMM�0.�B�����Y���5�Y�C�������*�J�N��5?M���������/�!������5I� ���������0.����.����?�6���������������������/�!������8K� ���������0.����"�������������������D������8CE��������������������1(&"����� ��������0.�������������������� ��������%���*���������1(&"����� ��������0.������������������ ������()����������#���%�����*��������������������� ���������������NM���B. ����"�������#�������/��� ���������������+��������F>�6� ��������������NM���B. �� �������������!�����N5���B. �� ������������������
"�������#��������� 0�������������1(&"�������� ������������������()������:������!���C������������!����"������������������������������()���������������������� 0����������������!���� ������.�� �������������������������/�!������?>�I�6��������� �������������������� ������N���B. ����������0��������������������!��������()���������"����� ������������ ����/��������������� ����������()�������������� ����!����
"������������������� ��������0.��������� ������������������ ������� ��������� ��� ������!�3���=��0�1����������������7��!��������� ��� �� �����������������I�6�������������������� ��������� ��� ������!�����()���� �!����������������� ��� ��������� �������"���� ����������������������������������()������� ����������������N�>�B. ����������������������������������
�
"�������!��������!������()��������������0������ �������������������"���!���� �����������������>����C��
��������������������������!������������0��������!� ������������������������������������!���� ������������������������
(����!�������������� �� ����������������������>������������!�����������������+�������������������������� ������������0�
������������ �!������������� ��� �����������D7������85E���"��� ������� ������()�������������5>6������������������0�
In 2020 - CPBT vs $/Wp (unsubsidized)
0102030405060708090
100
$0$1$2$3$4$5$6$7$8
$/Wp
CP
BT
$0
$10,000
$20,000
$30,000
$40,000
$50,000
$60,000
$70,000
CPBT (yrs)
$investment
In 2020 - $/kWh vs $/Wp purchase (unsubsidized)
$0.00$0.05$0.10$0.15$0.20$0.25$0.30$0.35$0.40$0.45$0.50
$0$1$2$3$4$5$6$7$8
$/Wp
$/kW
h
$/kWh
Present Day CPBT vs Subsidy Coverage
0102030405060708090
100
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Subsidy Coverage (fraction)
year
s
$0
$10,000
$20,000
$30,000
$40,000
$50,000
$60,000
$70,000CPBT (yrs)
$investment
Present Day $/kWh vs Subsidy Coverage
$0.00$0.05$0.10$0.15$0.20$0.25$0.30$0.35$0.40$0.45$0.50
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Subsidy Coverage (fraction)
$/kW
h
$/kWh
7������8C��?�6���������� �������!���C�������()������!��
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
18
�����������!����1(&"���5>�>�6��������� ����������������������� �!��������� ��������0.������������������������
�����!������!������������������ ���������!�0����()� ������ ��������� �!�����������'���������������������� ����
�������N5�>�B. ������0���������������� ����N5�>B. �� �!���������������������� �����;�����������������������
�����������
�
���������� ����������������/�!����F��������������������������������� �������!����7������8>������������
����������� ����������� �������������()����������M�>�0. ���������������� ��� ��������� ������/ ���������������!�����
������������������%�� ��������/����������������*���"��������� ���������!������������������!���������������������
����������������������� �!������������������������ ����!��������������������"������� ��������������������1(&"����
��������������������:�������!����������������#������� �������������������������F��������������!���F����������������
�������1(&"�������� ������0.������������������������������ �!��������������!��������������������@��������������
������F�����������0���������������"������������������� ���������������� ��� �������������������� ��������������������()�
����� �������������������������������!�������� ���������������������'��������������������������������������������� �����
������ ���������������������������������������������������������� ��� ���������!� ��������� �����!����������������
������������������������������� ��������� 0���!�������������� ����� ������ �������� ���������!� �������������()�����
�����0���������!��������
�
�
�
In 2020 - CPBT vs $/Wp (unsubsidized)
0102030405060708090
100
$0$1$2$3$4$5$6$7$8
$/Wp
CP
BT
$0
$10,000
$20,000
$30,000
$40,000
$50,000
$60,000
$70,000
CPBT (yrs)
$investment
In 2020 - $/kWh vs $/Wp purchase (unsubsidized)
$0.00$0.05$0.10$0.15$0.20$0.25$0.30$0.35$0.40$0.45$0.50
$0$1$2$3$4$5$6$7$8
$/Wp
$/kW
h
$/kWh
Present Day CPBT vs Subsidy Coverage
0102030405060708090
100
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Subsidy Coverage (fraction)
year
s
$0
$10,000
$20,000
$30,000
$40,000
$50,000
$60,000
$70,000CPBT (yrs)
$investment
Present Day $/kWh vs Subsidy Coverage
$0.00$0.05$0.10$0.15$0.20$0.25$0.30$0.35$0.40$0.45$0.50
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Subsidy Coverage (fraction)
$/kW
h
$/kWh
7������85��?�6���������� �������!���>�������()������!��
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
19
�
'������������������������������������������� �����!�������� �� ��������� �������/�� ���������������������
��� ����� �������������������0������������������������ ��� �������������������������������������������������������������
����������������������+��������"������� ����������������� ���������� ��� �����������������(����!�� ��������������������
��������������
7��!������������������ ��� �� �������������������������#���!��0�������� ����������������� ������������������
�����������!��������������������������N�>�B.������N5���B.��%����������������������� ���������� ��*����
�!������������� ��� ������������ �������������������� ����!���� ���!� �������'������������0����������������������#������
������������������������������������������������������������ ���� �!���������������������� ������������������� ������
!��������������������������"������������������������ ������������� ������������������0�������� �������������������� ��� �
�!������������������������������������� ����� ������� �!�������������������������� ���������������������������������
�!����������������������������� �����������!�������������� ��� ����������������� �����
�
�
������������ �� !�����������:�
�
"���������������������������� ��� ������@������������������������������� ��������G������������� ������
�/�!����������������������� ������������!����������������'����� ��������������������������/�������������������()�
����� �����D7������8?E���"���������������� ��������H�����������������������������0�������� ����� �� �!���������0����
���������!��0���D7������8IE���"����!�0����������� ����������������������/������ ���������� �����������!����
����� ����������� �������� ������
�
Present Day CPBT vs Subsidy Coverage
0102030405060708090
100
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Subsidy Coverage (fraction)
year
s
$0$20,000$40,000
$60,000$80,000$100,000$120,000
$140,000$160,000
CPBT (yrs)
$investment
Present Day $/kWh vs Subsidy Coverage
$0.00$0.05$0.10$0.15$0.20$0.25$0.30$0.35$0.40$0.45$0.50
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Subsidy Coverage (fraction)
$/kW
h
$/kWh
In 2020 - CPBT vs $/Wp (unsubsidized)
0102030405060708090
100
$0$1$2$3$4$5$6$7$8
$/Wp
CP
BT
$0
$20,000
$40,000
$60,000
$80,000
$100,000
$120,000
$140,000
$160,000
CPBT (yrs)
$investment
In 2020 - $/kWh vs $/Wp purchase (unsubsidized)
$0.00$0.05$0.10$0.15$0.20$0.25$0.30$0.35$0.40$0.45$0.50
$0$1$2$3$4$5$6$7$8
$/Wp
$/kW
h
$/kWh
7������8>��3������������ �������!���>�������()������!��
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
20
�
�
� .����������������� ���������������/���������������������������������������������7������8M���������
����� ������������/�!������8����!����������������M�������������� ��� ������8�G.�������������� ���������5���
7������8K�����������������������/�!������8����!���������8��������������� ��� ������8�G.���� ���������>���"���
C�6������������������������������������������� ���������������8K� ��� �����������������!������9�1������������
C�6�5�6���������������������������>����������
�
�
"���!���� ����������������������������8K������ ��������� �������������C��G.B�������������"��� �������
��� �����������!�����������@����������8�G.B�������-������ �������������������������������� ����������������6���� ��
�� ������������������ �!������������!��D7�������E���"�����������/�� ���� ����� �!������������!�� ������ �� �������
����������������������������"���������� ����������������G.B���J�8�>����������������������������!���5�������
������������������������
15925.1ln
25.116
0
≅t
�
�
Figure 16. (left) World cell/module production, consumer and commercial, 1994-2002 (MW). Figure 17. (right) Top ten PV cell/module producers, 1999-2002. ���� �$�DE�
7������8M�����������1�!!�������()3�"�9����� ��9���!���()��������DCME�
7������8K��()������������� ��������9.��� �����������G��!���X����������!���� ����������3���>�����������D5�E�
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
21
��� �������������� ��� �������8�G.����������� �������������������8?��G.���'������������������� ��������/�� �������
�������������������������� ������� ��������N8�?�B. ��������!����������������!������ ������������������� ����
%�����/�!������������*����������NC��B. �����
�
pp
x
WW
x
60.1$5100.8$
%,5.19)20.01(
,31.72log
159log,15921
31.7 =⋅=−
===⋅�
�
&����������������������� ������NC��B. ��������������������������8K� ���������0.�������C������������!��
����!����������88� ���������0.�������>������������!����"�������������������� ��������������()�@�������������������
��� ��� ������������ �����������������������������>������������������� 0��������������������8�5>������������������"���������
� ���!� ��� ��������� ������������� �!�������!��������������������!���������6���� ���� ��������������������
�!������������!�����������������8�������������������� ����������������()������������������������������ ����������
��!������������������'����� ���������� ������������!������������������� ��������� ���!� ������������������ ����!���
��������������������������5�6������ ���������������������������()���� ������������N���B0. ��� ����������������8�
���������0.�����C������������!������I� ����������>������������!�����
�
���������� ������ �!��������������39�;���� ���������� ����������� ����()�������������������!��������
������������� ����!���� ���������������"��������� ��������� ����������������� ����������������������� �������!�������
��������������������������� ����#���!��������� ����������������������������������������;1��� ��������������������
���!��������� ���������������� ������ ������()��������������������������� ������������N8���B. ����"�������������
2��������������������������Z������1���:�� �������������������� ��������� ������������������������������������ ���
!��0����4��DC>E��N8���B. ����������������C�>����>�M� ���������0.��������� ����!����������������()������!����"�����
����������������������������������� ����!�����NC8��������N?>�������������� ������������()������!�������!������
������������� �������!������������ ����� ��� ��������������� �����!�������/�����"������������ ���������������I56�
���>?6�����������������!�����������!������������������������� �����������������()�!��������9����������������� ����
����()������������������������������
�
In 2020 - $/Wp vs Production Growth
$0.00$0.50$1.00$1.50$2.00$2.50$3.00$3.50$4.00$4.50$5.00
10 15 20 25 30 35 40 45 50
% growth
$/W
p
020040060080010001200140016001800
GW
p in
stal
led
$/Wp
GWp installed
7����������-������ ���()�������������� ������!��������!�9.��� �����D5�E�
7������8��1�����������0�������������������()������ ���������!�����6��� ����������/� �!������������!���
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
22
����"�����
�
� &��������� �!������5�6��������� ��������� ����!����������������������?�6��������������������������������
���������������������'�����!������� ��� ��������������� �!������I�6�������������������������� ����'���������������
����������������������� ��������������&�������������� ����!��������>KC�5�!�������!���� ��������1�������8��
� �����������CM6��� ���!����������"������������������������������ �������������!��������� ��������������������
���'����������������� ����������������������������������!����/�����������������������������������������������������
D5E��&� ������������������!������������������������� ������������������������������������������� ���������!���'��!���
�������� ������ ������������������������������/���������!�������������������������� ������������������������� ����
�� ����������0����������� �����!����������,����!����������� ����������������� ���������� �������!������������
������������������������������������ �����������������0�������������������������������� ���!���
�
�
� "�����!������� ������������������� ����,����!���������� ����������������� ����������"��� ����!���� �!��
���������������� ������������ ����!�����'������������������ �� �������N���B. �����N5���B. ����������� �!���������
�������0�����������N8���B. ��������!�0�����!������������������&������������������������ ������������!��+�����
������������������� ��������� ���������"���������!������0������������������� ������ ������ �!��� �!��������������
��� ��� ���������������� �!�������'�����������&'()��� �!����������������������� �����������!������������������������!��
���������� ��� � �!������������������!�������'�������0��������������������&'()������������������������������������������
������������������������������!��������%[8I�����������������*��'������������������������� �� ������������������������
���������� �� ������������������()�!���������������� ���!� ��������������� ��������� Similarly, p����!�� ��
�������������������������I��������������������������������!������� ������� ��������������� �� ����������� �������� �
�
�
7��������G�����������!��������!���������� ��%���*��D5E�
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
23
�
References
�
8�� 2,�����������&���������4��&��������"� ����������(�����!$�,�����������&����������������!��������������
� ������8B��5�U����$BB�������������������B���������B�� �B#������������!�[��
�� 2�/�!����������;�!������&����������������� ��� ��"��������������������"�������4�7�������,�����������-�!��
8$�;�0�������7��������������������1�������� ������88B��5�U����$BB������ �� ����B����B� ����B#��B�
��0�����B����/���![�����U����$BB�������������������B���������B���B�� �!����B���B#��\����\KK8>���[�
C�� 2(���������� �����&���������4�-����(����!�� ��&����������3��������9����������������;������������� ������
8B��5�U����$BB������������B���������B��B[�����U����$BB������������B���������B���������!�� �B[�
5�� 2;����%;�������������������������������!������������*�4��;����� ����G�����&���������1��� ���% �G&1*��
� ������8B��5�U����$BB�������� ����B[�
>�� 2-�!���������������4����������������� ���������� ������������� ��� ������9����������������B�
;����� ��&��0�����;������� ����8B��5�U����$BB�������������������B ����!�����B������\������B[�����
U����$BB�����������B[�
?�� 2��������� ��� ��(����4�� ���������� ����&��������"� ������������� ������8B��5�
U����$BB���������������B��!�B�����B�� �����B���6�� ������B��(��� ��� �\����6�KK�I5?���[�
I�� 2������������]��������3���-�!���4���������������������!������(���� ��������� ���� ������8B��5�
U����$BB������������������B����/� !O J���\��!����!\����/[�
M�� ����!������������.����� ��������<��H��%��5*��2�������!������;���1� ���������!����������� ������� ���������
1����"� ����������4����������������������������� ���������������������������� ����!""#�������$��
�$� ����!���������(����������G�H�<��%8KK>*��2�������!���������� � ���������!������!���� ��������������� ��������� ����
!�������4�������������������%��������&��'�����������������&������������������%()�*$�
�"$� ����!��������%8KK?*��2�������!���������� �����������1����<�������4�1�!!��������������3��������������� ��
�����������&�����������������+%()�*,$�
88�� R������R��������H�������"�������;��%���*��2����!���� ���(����� �������������������(���� 0�"�!�����
(���������� �<�������4�� �����!"""�������������*�&������- ����������H����8?�8�������
8�� ����!��������%���*��2�������(����� 0�"�!������1���!����������()������!��4��������������������������.�/��������
��&�'������������M��8I�>�%���*��
8C�� 7����������-�������.��������� �9���-����������R�������9�%��C*��2<��������'!�� ������9���"���(���������� �
�����!�4�3'�"��0������������� ����������������������<�� ����C���
85�� ����!���������3��������������2������������������������������ ������!��4�������������M�%���*�KKK�8�8��
8>�� �����������&�����(���7����������-�������%��*��27�����"��������(���������� �.�����-������4�&������������7����
9����� ��;�����������3��������'�������������������������"� ���������������������!���-9���"����� ������
����1���)��8�M��(���
8?�� 2.����������������������� 0����()O4�%��5*�� ���������������������"� ����������(�����!��"���3��������
9����������������;�����������
8I�� H����� ���0���G��!!����&�����3������.�������%���*��2�����������(���������� ������!��4��0�������������������
'������0������������'���������������������������1��� �����$�9������'���()(��"��8$������
8M�� H����������3������%��5*��2;���1� ���������!�������1�����������(���������� ���������������� �����������������4��
�������������������������.�/����������&�'�������������
8K�� 29����������������"���������������$��6�������4�����������9����������������1��� ����� ������8B��5�
U�����$BB������� ���������������B�� �!����B&�����\��5B�������B�9�1\"������\��\�����[�����/���
����$�U����$BB������� ���������������B����� ������B���������![�
��� 29����������������� �����������5��4�����������9����������������1��� ����� ������8B��5�
U����$BB������� ���������������B�� �!����B�������\�5�B�9�1\� ������6��5����[�
8�� �����������&�����(���7����������-�������%��8*��2�/������ ���.���� �����������(���������� �����-������!���� �
.�����4�� ����������.�2�����1�������������1������ ��������8�>����8�.�������������1��
�� �)�%�1���)�����3���C����C�
Industrial Ecology Dec 2004 – Graves
24
C�� G������<����%���*��2(���������� �$��� �����������������4�������������M�%���*�KMK K̂KM�
5�� ��������&�����������������������0���CA��'��'��������������������������0���C��<�����C��
>�� G������<����%��C*��29� �����������!������������������� �4�� �����������I?�%��5*�CSM��
?�� ��0�����!��H���������H�������<�H��%���*��21���� �������������()�<���������3���G�����������4��13�1����
�?I��1�����������������3�)�<� ����� ��85?�C���8?�8���
I�� �!��������� �. ������!��� ��;@��������H������H�����������@����� ��<��0���%���*��2(����!�� ��<�����������
&��������'����������(���������� ������!��4��3�������������)� �����������������������G������������
M�� �����������&�����(���7����������-��������������<��0�. ��%��*��2(����!�� ������1���� ����#��������&��������
'����������(���������� �(������4�3'�"��9�����������!�����(�� ��������������K���'����(���������� �
��� ��������1������ ��%()�1*�<�����5��������3������������;����������
K�� 2<����������-�����4�����2����������������� ������4��� ������8B��5�U����$BB��������������� �!B[�����
U����������������� �����[�
C��� 3���!�����"��!����1�������� �����;�#���%��C*��2 �������������"�!����������� ������()������!�
(����!�� ��4�'���()(��"��0��9���������!��� ������ ��88�8M�<�����C��H��������
C8�� 2(��@� ����&���������7���������������� ��� ������9����������������(�����!�4�%7=���>�7=��>�*�
�������/�'�S�(����'�8����9����������������������0���C�&������������!�������������"� ��(�����!���
C�� 2G�����"����4�&�����������������!������7������������ ������8B��5�U������$BB��������������������B[�
CC�� ������������(����!�� ���9���������������(��!��������(���������� ������!��4�����'���()(��"�����9������
'��S()(��"��C$����
C5�� H����� ���0���3������.�������%��C*��2(����!�� ���������������9�������������G����1���� ����()������!�����
'���1���������4��'���()(��"��0��9��������������������I��1M��C����.1(�1�C�����0���H������85�<�����C�
C>�� R��������<�����������9��%��5*��2��������(���������1����9��� ������9�����������!�������;������ ����
<���� ���������()�<�������4���� ����� ����9���������39�;��39�;B�9�>��C?M5?��
C?�� R�!!�����������<���(� �����������%��5*��2��������������1���������� ��� ����4�'���$�/��$��������$�/���������5��
K$8C�8S8C�55�
CI�� 2������<������(�� ���������!����4��������##��� ������8B��5�U�����$BB�����������##� �!B�
!�������� �����![�
CM�� H_����.��������������%��5*�2"���()3�"�9����� ��9���!�������'���(��������'!�� �����()�'��������4��
���������1�!!�������H�����9����� ��1�������1������ ��8K���� ()��1`���I����88�H������5��
CK�� 2�������!���������������������()�9���!���4�%��5*�������������&��������1��� ��������������������������
���� ������U������ �������������� ���������[�
5��� -�!���������.��������2()���������� ��� ����'�������$�<��0���G����������(����� ������4�9.��� ������������
��������������� ������ �����&���0�0���5��7������&���0�0�����B���8���5�B�9�����
58�� '00������!����%��5*��2�����������H��������()�<��0����7��!�����3���������������9��������C�4�H����K����5��
��������������������������� �����������������������0�'��)� �-��4������
5�� -������1��������<�� � 0��(��������&������.�����%��5*��2'���()(��<����������'��������S�9�����������������
�����������������/��������G��������!�������(���������� ���"��� ���/������ ��4������������������� �����������
�������������&��5��6�������(������7��� ���I�88�H�������5��
5C�� 9�����������������'������ ��������������������`������������!������3���=��0$�< G����-�������8�
�