Macdonald Campus Energy Project

Presented by

Ron ProulxNathalie BouletJérôme Conraud

January 30, 2012

Review Committee• Associate VP, University Services • Executive Director, Facilities Operations and Development • Director, Utilities and Energy Management• Energy Manager, Utilities and Energy Management• Director, Macdonald Campus Operations

Work Group• Director, Utilities and Energy Management• Energy Manager, Utilities and Energy Management• Supervisor, Technical Services Macdonald Operations• Project Manager, Facilities Operations and Development• Consulting Firm in Energy Efficiency (Econoler)• Design Firm (Bouthillette Parizeau)

Committees

Outline

Context Evolution Goals & Scope Approach Proposals Open Discussion Next Steps

Context

Needs Opportunities Vast open space Access A Farm A Lake Residences A High School A College A Hospital...

Energy Efficiency Project Proposal..Energy Master Plan Presentation....Faculty Resolution on Sustainability …...Created Workgroup for this Project........Energy Consulting Firm joins Workgroup..........Design Team joins Workgroup............Design Team collects Data..............Integrated Solutions proposed................Seek Feedback from Community..................Develop most promising Proposal....................Tender Project(s) and Implement

Evolution2002 Dec.

2009 Nov.

2010 April

2010 April

2010 Nov.

2011 May

2011 Sept.

2011 Dec.

2012 Jan.

2012Mar.

2012 June

Goals & Scope

Provide a reliable source of energy Present a self‐funded proposal  Integrate innovation Enhance sustainability Create opportunities for collaboration

Focus on energy needs of the Main Campus Budget of  $4M (incl. 25% for innovation) Reduction in energy consumption of 30% Focus on engineering design solutions

Scop

eGoals

ApproachEnergy Audits

Technology Watch

Feasibility StudyFeasibility Study

Formulate ProposalsFormulate Proposals

StandardMeasures Considered

InnovativeMeasures Considered

ProposalsGoals & 

Scope

Evaluation Process

Energy AuditsBreakdown of energy consumption

Air units fans22,6%

Cooling coils5,4%

Heating coils41,3%

Envelop heating5,8%

Domestic hot water0,7%

Pumps4,9%

Humidification8,2%

Lighting9,4% Process steam

1,4%

Others2,8%

Macdonald‐Stewart

Energy Audits

Macdonald‐StewartCo

mbu

stion Losses

Raym

ond

Laird

 Hall

Steam Network Losses

Centen

nial Cen

tre

Barton

Glenfinna

n Rink

Parasitology

Make‐up

 Water Heat. Losses

Stew

art A

thletic

 Com

plex

C.I.N

.E.

Plan

t Research

Power Plant

Raym

ond Green

house

Hou

ses

Eco‐Re

side

nce 1

Eco‐Re

side

nce 2

Summerby Green

house

Pilot P

lant

Cluster C

ottage

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0

5 000

10 000

15 000

20 000

25 000

30 000

35 000

Cumulative En

ergy Con

sumption

Energy Con

sumption (GJ)

Macdonald Campus – Energy Consumption

Technology Watch

Conversion to Variable Air Volume system Fresh air control with CO2 sensors Conversion of heating  and chilled water 

pumps from constant flow to variable flow

Night setback temperature control  Domestic hot water produced by heat 

pumps Heat recovery on fume hoods and air 

exhaust systems Centralization of fume hood exhaust 

systems Installation of a floating head compressor  Installation of variable frequency drives 

on fan motors Heat recovery on a new chiller Upgrade of insulation on piping  Heat recovery on ammonia

Installation of variable frequency drives on water tower fan motors

Installation of an efficient boiler in power plant

Dehumidification by desiccant technology

Conversion of a 100% fresh air unit into an “H” configuration ventilation system

Economizer on power plant chimney Optimization of combustion air 

temperature in power plant Shutdown of power plant in the summer Upgrade of the makeup air unit Individual room temperature controls  Installation of a flue gas economizer Seasonal operation of power plant 

equipment and distribution network 

Standard Energy Conservation Measures

Technology Watch

Solar walls to preheat ventilation air Solar collectors to heat buildings Combined PV‐solar thermal panels Transparent PV film Solar panels to preheat domestic hot 

water in the residence halls Heating carpets to irrigate and heat 

the seedlings in the greenhouses Conversion of hydronic network (from 

hot to low temperature) Autonomous exterior lighting systems 

(wind + solar) Refrigeration system using CO2 in the 

arena Biomethanation using organic waste Hydrothermal energy + low 

temperature network Noveko air filters Solar adsorption chillers

Building envelop (hybrid electrochromic and photochromicwindows, on‐demand insulation)

Heat recovery from waste water drains Compressed air atomizing 

humidification system Marine current power Geothermal energy Aero‐thermal energy Wind power (micro turbines, turbine‐

less solution) Biomass (cogeneration, combined 

solar biomass plant, psychrophileanaerobic digestion)

Thermal energy storage (mitigated water network, thermal mass, molten salt)

Ground‐to‐air heat exchange

Innovative Energy Conservation Measures

Evaluation ProcessPhysical and Environmental Adaptability

Adaptability to User Needs

Reliability

Financial Viability

Final pool of Innovative Measures to be considered

Retained MeasuresStandard Measures Centralization of fume hood exhaust 

systems Conversion to Variable Air Volume 

system Roof insulation Domestic hot water produced by heat 

pumps Seasonal operation of power plant 

equipment and distribution network Upgrade of insulation on piping Night setback temperature control Heat recovery on fume hoods and air 

exhaust system Installation of a floating head 

compressor Installation of variable frequency 

drives on fan motors Upgrade of the makeup air unit Individual room temperature controls Installation of a flue gas economizer

Innovative Measures Solar walls to preheat ventilation air Solar panels to preheat domestic hot 

water in the residence halls Heating carpets to irrigate and heat 

the seedlings in the greenhouses Conversion of hydronic network (from 

hot to low temperature) Compressed air atomizing 

humidification system Refrigeration system using CO2 in the 

arena Biomethanation using organic waste Hydrothermal energy + low 

temperature network

Feasibility StudiesSummary Table of 42 Studies

ApproachEnergy Audits

Technology Watch

Feasibility StudyFeasibility Study

Formulate ProposalsFormulate Proposals

StandardMeasures Considered

InnovativeMeasures Considered

ProposalsGoals & 

Scope

Evaluation Process

Proposal 1 – Standard Centralization of fume hood exhaust systems Conversion to Variable Air Volume system Roof insulation Domestic hot water produced by heat pumps Seasonal operation of power plant equipment  Upgrade of insulation on piping and distribution network Night setback temperature control Heat recovery on fume hoods and air exhaust system Installation of a floating head compressor Installation of variable frequency drives on fan motors Upgrade of the makeup air unit Individual room temperature controls Installation of a flue gas economizer

Proposal 1 – Standard

Centralization of fume hood exhaust systems Conversion to Variable Air Volume system Roof insulation Domestic hot water produced by heat pumps Seasonal operation of power plant equipment and distribution network

Upgrade of insulation on piping Hydrothermal

Proposal 2 – Hydrothermal

Proposal 2 – Hydrothermal

Extract heat from the water of Lake St‐Louis by heat pump process

Increase efficiency of power plant Install a new low temperature 

heating loop on campus All heat exchanges through closed 

loop process Re‐use existing water treatment 

facilities 

Proposal 2 – Hydrothermal

Proposal 3 – Biogas Generation Centralization of fume hood exhaust systems Conversion to Variable Air Volume system Roof insulation Domestic hot water produced by heat pumps Seasonal operation of power plant equipment and distribution 

network Upgrade of insulation on piping Night setback temperature control Heat recovery on fume hoods and air exhaust system Installation of a floating head compressor Installation of variable frequency drives on fan motors Upgrade of the makeup air unit Individual room temperature controls Installation of a flue gas economizer Biogas 

Proposal 3 – Biogas Generation Process organic waste to 

produce biogas  Install steam boiler that runs 

on biogas Farm waste will contribute 

25% of waste needs Use by‐products as fertilizer Community engagement req’d

Proposal 3 – Biogas Generation

ProposalsInvestment ($) $2,107K $3,978K $4,283K

Savings (GJ)  35,116   ( 26%) 37,889 ( 28%) 48,315  ( 35%)

Savings ($) $352K $360K $481K

Payback (Years) 6.0 11.0 8.9

GHG Reduction (t CO2)1 1,599 1,854 2,257

Renewable Energy (%) 47% (+9%) 55% (+17%) 61% (+23%)

Innovation Low High Medium

Operational Risk Low  Medium High

Design Risk Low High Medium

Campus Impact Low No visual impact Increased traffic

Academic and Research Interest

Limited T.B.D. T.B.D.

Key Factors + All proven technologies‐ No innovative showcase 

+ Recuperate and reuse current infrastructures

‐ Environmental concern

+ GHG reduction‐ Labour intensive, suppliers partnership needed

1 Calculations of greenhouse gas emission reductions are based on fossil fuel combustion only.

Open Discussion

Questions ?     Comments?

ProposalsInvestment ($) $2,107K $3,978K $4,283K

Savings (GJ)  35,116   ( 26%) 37,889 ( 28%) 48,315  ( 35%)

Savings ($) $352K $360K $481K

Payback (Years) 6.0 11.0 8.9

GHG Reduction (t CO2)1 1,599 1,854 2,257

Renewable Energy (%) 47% (+9%) 55% (+17%) 61% (+23%)

Innovation Low High Medium

Operational Risk Low  Medium High

Design Risk Low High Medium

Campus Impact Low No visual impact Increased traffic

Academic and Research Interest

Limited T.B.D. T.B.D.

Key Factors + All proven technologies‐ No innovative showcase 

+ Recuperate and reuse current infrastructures

‐ Environmental concern

+ GHG reduction‐ Labour intensive, suppliers partnership needed

1 Calculations of greenhouse gas emission reductions are based on fossil fuel combustion only.

Next StepsGoing Forward:

Work Group will review your questions and comments Contact you as needed for clarification Work Group to present your questions and comments to Review Committee

Work Group to modify proposals according to Review Committee recommendations

Review Committee to assess final proposals and select proposal to be implemented

Send your comments to mac.energyproject@mcgill.caConsult our website :http://www.mcgill.ca/facilities/utilities/macdonald‐campus‐energy‐project