Rhode Island Convention Center • Providence, Rhode Island

Campus Approach to Energy Management

Session: Campus Approach to Energy Management

Otto Van Geet, PENREL

August 9, 2016

Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade

1. Determine Federal mandates and Agency sustainability goals (EE/RE).

2. Survey agency for current and planned EE/RE projects – compare to 1 for “gap”.

3. Conduct a pre‐screen of RE and EE opportunities (using REopt) for each campus.  EE opportunities depend on audit data. REopt analysis will estimate lowest LCC and net zero electrical energy options.

4. Review findings of pre‐screen with agency to refine assumptions (e.g. land availability).  Optimize between EE/RE opportunities to meet goal and mission.

5. For the remainder of RE necessary to reach goals (after RE and REopt recommendations are consolidated), develop a procurement strategy for purchase of offsite RE.

6. Consolidate EE/RE recommendations (including procurement mechanisms) into a roadmap to meet goals.

FEMP Large Campus Innovative Change (LCIC) Approach

Energy Aspects 

Agency Mission

Federal Requirements

Long Term Strategic Plans

FEMP Services

Ongoing Agency Projects

Unique Campus 

Conditions

LCICInitiative

Fig 1: The LCIC Initiative helps connect and direct FEMP services to address multiple and specific Campus needs

Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade

Planning tool to evaluate RE, EE, microgrid, and operational energy opportunities

Recommends a mix of technologies and an operating strategy that meets client goals at minimum lifecycle cost

– Considers interactions between multiple technologies– Estimates costs and energy savings

Draws on site data, NREL GIS resource data, DSIRE incentive database, and RE technology info

Has been used to assess opportunities at ~800 sites

Technologies currently modeled:– PV– Wind– Solar hot water– Solar vent preheat– Biomass– Waste to energy– Landfill gas– Diesel and natural gas  generators– Battery storage– EE based on audit results

Robust and adaptable to meet client goals

REopt Planning Tool

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Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade

REOpt: Platform for Energy System Integration and Optimization

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Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade

Energy Efficiency, then Renewable Energy (EERE)

All new buildings should be as efficient as possible with the goal of net zero annual energy.

Determine the energy use  and energy cost of existing buildings and infrastructure.

Reduce energy use by behavior, installing EE lighting, HVAC and controls and reducing plug loads.

Install RE (Solar, Wind, Biofuels) to meet remaining energy needs.

Consider District Energy solutions Monitor all site buildings (use FDD) energy performance and 

energy sources

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Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade6

Moving from Net Zero Energy Buildings  to Net Zero Energy Districts

Net Zero Energy Buildings• EO – all buildings  (5000+ SQ FT) 

beginning in FY2020 Must Achieve NZ by 2030

• % (DOE = 1%) Existing building NZ energy, water or waste by 2025

Net Zero Energy Districts

Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade

http://www.architectureatzero.com/2013‐the‐tenderloin

Net Zero Districts

• High‐Performance Buildings– Rooftop PV/Electric Vehicles, Battery Storage

– Building Automation,                 Connected campus

• District Energy– Solar gardens, district geothermal and ambient loop heat pumps, industrial waste heat capture, CHP

– Thermal and stationary battery storage

Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade8

UNEP District Energy

http://www.unep.org/energy/portals/50177/Documents/DistrictEnergyReportBook.pdf

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Stanford SESI

Anticipated to reduce campus emissions to 67,000 metric tons, approximately 68% below current levels, and save 15% of campus potable water. 

Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade12

Stanford SESI

Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade

• Urban Renewable Building And Neighborhood optimization tool

• Open source urban modeling platform built on DOE building energy modeling tools 

• Example user interface for design and optimization of Zero Energy Districts

URBANopt

Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade

Example Technical Questions

• What is the optimal balance between investing in building energy efficiency and investing in high efficiency district thermal systems?

• What type(s) of district systems should be used to achieve a Zero Energy District?– Is one central district ground‐source heat pump system more effective than several smaller systems?

Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade

Example User Interface Mockup 

720 KW

1,156 KW

524 KW

449 KW408 KW 94 KW

NREL PV Systems ‐ South Table Mesa Campus

Otto VanGeet  303.384.7369  Otto.VanGeet@nrel.gov

QUESTIONS?

50 KW