Rhode Island Convention Center • Providence, Rhode Island

Start to Finish Campus/Base

Session: Campus Utility Distribution System Strategies

Gary Morrissett C.E.M.USMC, Marine Corps Air Ground Combat Center            

29 Palms CaliforniaAugust 9, 2016

Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade

• Energy Manger for base since 2001 Utilities Energy Management  Supervisor

– Project Manager, Utilities Manager, Auditor, REM• Over $100M in project just energy– Multiple contracting vehicles

• Innovating technology testing an implementation• Not all technology works on all bases• Plants get expensive with distance– More pipe = more cost– Electric, natural gas, and other external sources have to be looked at along with current pricing

• Plan for the future growth!

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Introduction

Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade

Strategy/ Energy and Security Master Plan

• Central plant strategy− Provide high efficiency plants for tie into major utilities− Build or leave infrastructure to build to full potential− Lowers manpower requirements to maintain equipment− Simplifies systems at Bldg level− Requires close buildings for cost

• Energy management control System− Incorporate metering into the building controls− Simplify communications − Controls and monitoring of each building and system− Lowers manpower requirements with visibility to Bldgs

• Electricity production on base• Microgrid control system 

− Cogeneration plant to offset more expensive on grid power− PV systems for renewable energy− Advanced controls systems for future growth− Electrical grid controls− Communications infrastructure

• Individual Marines and Civilians – Last level of effort to save energy

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Energy Exchange: Federal Sustainability for the Next Decade

Implementation

• Utilize ESPC for major infrastructure starting point/plants $57M FY2000‐2004 ($5.2M 3.5yr modified to 17 year)(30% to 50% of bill)− Cogeneration plant 1 – 7 MW Solar Taurus 70 turbine with 35 MBTU/Hr HRU ($16M 3.5yr payback 2000)− 3 Chiller plants – 6250 tons with lines and controls to over 40 buildings and 5 separate chiller upgrades 1000 ton ($)26M− 1.2 MW Solar Array− Fiber communications 

• End of year funding contracts $90M FY2001‐2009 (Army Corps Of Engineers UMCS contract Huntsville)− Building controls and metering for 150 buildings  and communications− Evaporative cooling to chilled water conversions 57 buildings with controls and communications− PV systems

• EIP/ECIP (HQ funded efforts for energy)− Building controls and Metering− PV systems and metering and communications requirements− Interior and exterior lighting with motion controls− Upgrade existing chiller plants with high efficiency Mag bearing chillers 1500 tons

• MILCON  $50M− Cogeneration plant 2 − Two 4.6 MW Solar Mercury 50 turbines staged based on loads with 16 MBTU/Hr HRU each− Two 650 ton Absorption chiller units and one 650 ton electric centrifugal− Two 20 MBTU/Hr hot water generators

• Future– Local projects M1R1 and M2R2– Due to low electricity costs and SIR/Payback

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Security aspects/Mission Assurance

• Upgrade of incoming power lines from 38KW to 115 KV dual feed (Leatherneck substation)

• Ability to self generate 90%+ electricity– 130,000 MWH required– 123,000 MWH potential generation

• 7 Days supply of fuel for emergency– Diesel and propane

• Load controls capability– Building loads by HVAC– Grid loads by substation and switches

• Electrical grid operations– 60 switches with redundant line capacity

• Islanding and Microgrid– Working 10 MW Microgrid using Cogen/PV power– P1232 Microgrid project to parallel Cogen system and island whole 

base

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Energy affects

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Requirements/Progress – Energy ‐30 % (FY15 ‐38.65%)   – Water ‐26% (FY15  ‐57.18%)

Energy savings efforts– Project oriented from FY 2000– Individual savings efforts FY2014

• Unit Energy Monitor Program• Use of meter data

Monetary affects– FY2000 baseline about $18M– FY12015 baseline about $12M 

(assuming everything operational)One turbine down costs about $4500/day

Power production– 16.4 MW 2 Cogeneration plants– 8 MW PV systems on line by end – 24.4 MW Total production capacity– Winter peak 15‐17 MW – Summer 24‐26 MW– Minimum import 5% standard generation

Challenges– Operations– Maximize generation for savings– I can install it but someone else operates and maintains

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MBT

U/100

0 Squa

re Feet

Energy Reduction Progress

Current MBTU/KSF = 63.66Baseline MBTU/KSF = 91.24Projection Line = 30% REDUX

EnergyIncreaseNarrative– DelayedcompletioninnewCogenplant– RunningstandardboilerandAbsorberchillertosupply

heatandcoolingtoNorthMainside– Navyconstructioncontractcommissioning

requirements(Cogenplant2notready)

Issues– FacilitiesownsIT,communicationsandcontrolsand

mustbemaintained– Repairsandmaintenanceandrepairpersonneltrained

andcontractssupportchallenges

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Utilities connections

• Contract required for State utilities to supply Federal Government bases (FAR requirements and GSA area wide)

• Use as a reliable source of power– For reliability do not disconnect from grid

• Interconnect requirements– All power sources require IA and inspection prior to operations– Over X MW requires reporting of active generation

• Coordination– Base and SCE/SCG account representatives in constant contact on growth 

issues and power and gas supply– Proper billing accounts and charges can be modified under certain conditions

• Benefits– Stability– NEM and Load reduction programs– Incentive programs SCE and SCG

• Learn and understand your local Tariffs– Look at your bill!

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Chilled Water Map

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HTHW Map (HTHW vs Steam)

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Controls Map

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Advance controls systems make monitoring and controls at building and plant level easier with less manpower. Personnel must upgrade skill sets to manage the system with oversight

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Lessons learned

• Direct burry PVC lines in vaults steel• Maintain your systems– Failures turn into large scale problems

• Complex controls programs– Staff may not like and may not understand

• Watch operations staff for minor changes– Can have a large affect on billing and operation– Like to make changes but are they necessary?

• Interaction of systems– Cogen plants and absorption chillers

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Pictures

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Gary Morrissettgary.morrissett@usmc.mil760‐830‐5128