wind feasibility study - suny canton · suny canton – wind feasibility study energy of 12.2 cents...

45
Submitted To: New York Power Authority 123 Main Street White Plains, NY 10601 Attention: Guy Sliker Date: October 25, 2009 WIND FEASIBILITY STUDY SUNY Canton Submitted By: Staci Clark, Assistant Program Manager [email protected] Ph: 5182130044 ext. 1010 Fax: 5182130045

Upload: duongdung

Post on 29-Jun-2018

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

                     

Submitted To:New York Power Authority

123 Main StreetWhite Plains, NY 10601Attention: Guy Sliker

         

Date:October 25, 2009

   

WIND FEASIBILITY STUDYSUNY Canton

 

Submitted By:Staci Clark, Assistant Program Manager

[email protected]: 518‐213‐0044 ext. 1010

Fax: 518‐213‐0045

P a g e  | 2 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study   

Executive Summary At  the  request  of  the  New  York  Power  Authority  (NYPA),  AWS  Truewind  (AWST)  has  performed  a preliminary  assessment  of  the  feasibility  of  siting  a wind  system  on  the  SUNY  Canton  campus.    The analysis helped determine the appropriate size, model, hub height, and location for a wind system that could be installed at the facility.   

In  2005, Greenman‐Pedersen,  Inc.  (GPI)  performed  a  preliminary  study  to  evaluate  the  feasibility  of installing  a wind  turbine  on  the  SUNY  Canton  campus  and  recommended  three  possible  installation sites.  Through the use of a Geographic Information System (GIS) and a site visit, AWST determined that the  sites  initially  recommended would provide  viable options  for wind energy development.   A  large open  field  to  the  west  of  the  campus  (foundation  lands)  was  also  evaluated  for  wind  energy development. 

The campus entrance was determined to be the most attractive location for wind energy development.  The site  is approximately 160 meters  from  the Nevaldine Technology Center and southwest of  the P7 parking  lot.   This decision was based on available  land area, exposure  to  the wind, existing  land uses, and proximity to residences and property boundaries.   

The  wind  resource  at  the  site  was  examined  using  windTrends  and  the MesoMap™  system.    The proposed turbine location has a predicted mean annual wind speed of 5.27 m/s at 50 m above ground level and 5.80 m/s at 75 m above ground  level.   The uncertainty  level on all wind  speed estimates  is approximately 0.35 m/s. 

Local restrictions and setbacks were evaluated to select an appropriate turbine height and the facility’s time  series  load  data  was  evaluated  to  determine  the  benefit  of  distributed  generation.    This comparison  assisted  in  the  determination  of  an  appropriate  wind  turbine  size  and  model.    The Fuhrländer FL 600 was selected for analysis due to the relatively small available area at the entrance to the campus and restrictions on wind energy development in other areas.   

Taking into account typical energy losses experienced by wind turbines, the average net annual energy output  from 1997 – 2008 was estimated  to be 789 MWh/yr and 1,066 MWh/yr  for  the 50 and 75 m tower heights, respectively.   The net capacity factor for the FL 600 was predicted to be approximately 15.0% and 20.3% for the two heights.  The production statistics for the FL 600 are summarized in Table 1. 

Table 1: Average Annual Wind Energy Production and Energy Offset for FL 600 

Performance Indicator  50 m  75 m Average Annual Wind Speed  5.27 m/s  5.80 m/s Average Annual Net Energy Production  789 MWh  1,066 MWh Net Capacity Factor  15.0%  20.3% Offset for Given Load  10.9%  14.6% 

 

A  preliminary  economic  evaluation  assumed  a  break‐even  scenario  over  a  20‐year  expected  project lifetime  (20‐year payback period, 0%  return on equity). The analysis  resulted  in an estimated  cost of 

P a g e  | 3 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study   

energy of 12.2 cents per kWh using a 50 m tower or 10.3 cents per kWh using a 75 m tower.  In order to match  the college’s current energy  rate  from a wind  turbine on campus, NYPA would have  to  supply 42% of the initial invested capital ($669,392) for the 50 m tower scenario, or 29% of the initial invested capital ($508,469) for the 75 m tower scenario.  The preliminary economic analysis assumes a best‐case scenario  in which all energy generated by the turbine  is used onsite and no energy  is sold back to the grid at the utility’s avoided cost rate. 

Potential barriers to installing a renewable energy system at the proposed location include: 

• Obtaining necessary permissions to site the turbine at the campus entrance, 

• Campus/community reaction 

• Final economics for a wind system installation. 

   

P a g e  | 4 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study   

Table of Contents Executive Summary ....................................................................................................................................... 2 

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

Table of Tables .............................................................................................................................................. 5 

Table of Figures ............................................................................................................................................. 6 

1.  Introduction ......................................................................................................................................... 7 

2.  Review of Prior Feasibility Study .......................................................................................................... 8 

3.  Site Selection ...................................................................................................................................... 10 

4.  Wind Resource Definition .................................................................................................................. 14 

5.  Wind Turbine Selection ...................................................................................................................... 19 

6.  Load Evaluation and Energy Production Potential ............................................................................. 21 

7.  Electrical Interconnection Options ..................................................................................................... 26 

8.  Operations and Maintenance Planning .............................................................................................. 30 

9.  Economics .......................................................................................................................................... 31 

10.  Environmental and Siting Issues .................................................................................................... 35 

11.  Conclusions and Recommendations .............................................................................................. 41 

12.  Appendices ..................................................................................................................................... 43 

 

   

P a g e  | 5 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study   

Table of Tables  Table 1: Average Annual Wind Energy Production and Energy Offset for FL 600 ........................................ 2 

Table 2: Coordinates for the Initial Areas of Interest for Turbine Installation ........................................... 10 

Table 3: Physical Characteristics of the Fuhrländer FL ............................................................................... 20 

Table 4: Electrical and Mechanical Characteristics of the Fuhrländer Turbines ......................................... 20 

Table 5: Assumed wind turbine energy losses for one FL 600 .................................................................... 21 

Table 6: Average Annual Wind Energy Production for FL 600 .................................................................... 21 

Table 7: Wind Energy Production and Energy Offset for FL 600 from 8/1/2008 ‐ 7/31/2009 ................... 24 

Table 8:  IEEE 1547 Protection Standards ................................................................................................... 28 

Table 9: List of the Closest NYS Wind Projects ........................................................................................... 30 

Table 10: FL 600 Installed Cost Breakdown ................................................................................................ 33 

Table 11: Economic/Financial Input Ranges ............................................................................................... 33 

Table 12:  Noise Emission Levels for the FL 600 ......................................................................................... 36 

 

   

P a g e  | 6 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study   

Table of Figures  Figure 1:  SUNY Canton Campus Map ......................................................................................................... 10 

Figure 2:  Initial Areas of Interest for Turbine Installation .......................................................................... 11 

Figure 3:  Area 2 from Across the Street looking NNW at the Potential Turbine Location ........................ 13 

Figure 4:  Wind Rose for Proposed Site ...................................................................................................... 14 

Figure 5:  Wind Resource Map for Proposed Site ....................................................................................... 15 

Figure 6: Historic Annual Wind Distribution for Proposed Site .................................................................. 16 

Figure 7: Wind Speed Frequency Distribution for Proposed Site ............................................................... 16 

Figure 8: Monthly Wind Distribution for Proposed Site ............................................................................. 17 

Figure 9: Seasonal Wind Distribution for Proposed Site ............................................................................. 17 

Figure 10:  Diurnal Wind Distribution for Proposed Site ............................................................................ 18 

Figure 11:  Fuhrländer 50m/ 600 kW .......................................................................................................... 19 

Figure 12: Annual Energy Production at Two Hub Heights ......................................................................... 22 

Figure 13: Seasonal Energy Production at Two Hub Heights ...................................................................... 22 

Figure 14: Monthly Energy Production at Two Hub Heights ...................................................................... 23 

Figure 15: Diurnal Energy Production at Two Hub Heights ........................................................................ 23 

Figure 16: Example comparison of turbine production and campus consumption (summer) ................... 24 

Figure 17: Example comparison of turbine production and campus consumption (winter) ..................... 25 

Figure 18:  SUNY Canton 4,160 V / 23 kV Substation ................................................................................. 26 

Figure 19:  FL 600 Power Converter (photo courtesy of Lorax‐Energy) ...................................................... 27 

Figure 20:  Wind Turbine Noise .................................................................................................................. 36 

Figure 21: Causes of Bird Fatalities ............................................................................................................. 38 

 

P a g e  | 7 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study   

1. Introduction 

At the request of the NYPA, AWST has performed a preliminary assessment of the feasibility of siting a wind  system on  the SUNY Canton  campus.   The  results of  this  study are  intended  to  facilitate  future decision‐making and the identification of logical next steps. 

The feasibility evaluation consists of the following components: 

• Review of Prior Feasibility Study: A prior feasibility study from 2005 by GPI was evaluated. 

• Site Selection:   Using a desktop analysis and site visit, AWST evaluated the available  land area, exposure to the wind, existing land uses, and proximity to residences and property boundaries.   

• Wind Resource Definition:  The wind resource at the proposed project location was analyzed and the annual average and diurnal, monthly, and seasonal variations are presented. 

• Wind  Turbine  Selection:  A  review  of  available  technologies  and  other  factors  led  to recommendations on the turbine model for the specific project site. 

• Load  Evaluation  and  Energy  Production  Potential:  The  potential  energy  generation  of  a Fuhrländer FL 600 kW wind turbine was determined using the modeled wind resource data, the manufacturer supplied power curve, and expected system and environmental loss factors. Using supplied  time  series  load  data,  the  theoretical  energy  production  was  compared  with  the facility’s consumption on an hourly basis.   

• Electrical Interconnection Options:  The connection of an FL 600 wind turbine to the facility was designed to minimize costs and energy losses.  

• Operation  and  Maintenance  Planning:  A  review  of  available  maintenance  and  warranty programs  is presented, along with  locations of nearby  sites  featuring wind  turbines  from  the same manufacturer. 

• Economics: The estimated cost of energy was computed for a single turbine installation at SUNY Canton.  

• Environmental  Issues:    Visual  impact,  noise,  FAA  regulations,  birds  and  bats,  land  cover/use, archeological/historical, and other  issues are common obstacles to wind projects. These  issues were discussed and recommendations were presented on how best to deal with each issue. 

Finally,  the  Conclusions  and  Recommendations  section  summarizes  the  findings  and  suggests  future development activities. 

P a g e  | 8 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study   

2. Review of Prior Feasibility Study 

In 2005, GPI performed a preliminary study to evaluate the feasibility of installing a wind turbine on the SUNY Canton campus. The study assessed the wind energy potential, general technology and installation considerations, and economics of a potential wind system at SUNY Canton.  

The GPI feasibility study assessed three potential areas for wind development: 

1. West of the water tower, between the water tower and the north/south access road 2. North of the water tower, across the east/west access road 3. In the woods west of the water tower, halfway between the north/south access roads and the 

power lines 

GPI selected the Area 3 as the most favorable for a wind system installation. AWST reviewed these three sites and determined that the proposed Area 1 was too close to a neighboring residential development and a nearby water tower to meet local regulations. Similarly, Area 3, although recommended in the GPI report, was omitted due to required structure setbacks.   AWST selected Area 2 from the GPI report as the best location for a potential wind system.  

The GPI feasibility study computed net energy estimates by obtaining wind data from the 2005 version of the New York State Wind Map developed by Truewind Solutions (now AWST). This data included wind speed data at a 65 meter hub height.  In order to provide a better evaluation of the wind energy system, the AWST feasibility study includes modeled wind resource data on an hourly basis. 

The GPI feasibility study evaluated the installation of three Fuhrlander turbine sizes: 1,000 kW, 600 kW, and  250  kW.  GPI  employed  the  WindCAD  Turbine  Performance Model  to  compute  annual  energy estimates  for  each  turbine model.  The  study  determined  that  the  1,000  kW  turbine would  have  an average output of 176 kW (corresponding to 1,543 MWh of annual energy generation), accounting for approximately 18% of Canton’s annual energy consumption.   While this analysis provides a reasonable approximation  of  the  annual  energy  generation  of  the  turbine,  the  analysis  did  not  compute  hourly generation potential.   The AWST  study used hourly wind  resource data  to create a  theoretical hourly energy production  from  the wind energy  system.   This methodology allowed  the annual average and hourly production for load matching to be calculated. 

The  installed project cost was estimated to be $1,978 per kW  in the GPI study. The study assessed the cost  of  energy  based  on  this  installed  project  cost,  both with  and without  considering  the  effect  of potential  grants  and  energy  cost offsets.  The  study  considered  the  effect of  applying  the  25% USDA grant  for  rural  communities  and  the  15%  NYSERDA  rebate.      Installed  project  costs  have  risen dramatically since the 2005 report was issued and renewable energy incentives have changed; the AWST study analyzed present economic conditions to better determine the current  feasibility of the project.  The AWST analysis assumed that a SUNY Canton project would be eligible for a 30% cash grant according to The American Recovery and Reinvestment Act of 2009, but not eligible for the Production Tax Credit, Investment  Tax  Credit,  or  MACRS  depreciation  schedule,  since  SUNY  Canton  is  a  non‐taxable government entity and the associated foundation is a non‐profit organization.   

P a g e  | 9 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study   

An assessment of environmental issues was not performed in the original feasibility study conducted for SUNY Canton by GPI; however, some key points were identified in the site visit evaluation. 

P a g e  | 10 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study   

3. Site Selection  

SUNY Canton, Figure 1,  is a  two and  four‐year  state college  for  technology, health, management and public service. 

 

Figure 1:  SUNY Canton Campus Map 

Initially,  AWST  evaluated  several  areas  of  interest  for  the  installation  of  a  wind  system,  given  as coordinates  in  Table  2  and  shown  in  Figure  2.    These  locations  were  visited  during  a  site  visit  on September 21, 2009.   

Table 2: Coordinates for the Initial Areas of Interest for Turbine Installation 

Site Designation  Description  Latitude  Longitude Area 1  Campus Entrance #1  44.599750°  ‐75.185529° Area 2  Campus Entrance #2  44.601220°  ‐75.185576° Area 3  Foundation Lands  44.604660°  ‐75.202030° 

 

P a g e  | 11 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

Figure 2:  Initial Areas of Interest for Turbine Installation

Residence

Residence

P a g e  | 12 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

While those three areas present enough space and access for a wind system installation, possible zoning restrictions were considered to further evaluate the sites.  Canton, NY does not have specific regulations on the siting of wind energy systems; however, a model local law for St. Lawrence County gives possible restrictions that will be encountered through the permitting process.   The St. Lawrence County model local law suggests the following setbacks and siting requirements for municipalities within the county: 

• Towers may only be located in Wind Overlay Zones; defined by the town, 

• Systems  must  be  located  at  least  500  ft  from  the  nearest  site  boundary/roads,  and wetlands/water bodies, 

• Systems must be  located at  least 1.5  times  its height  from any structure and 1000  ft  from  the nearest  residence  (including buildings  such as dormitories,  schools, or other buildings used  for educational purposes), 

• Maximum structure height is 500 ft 

• Minimum noise of 50 dbA at nearest off‐site building, based on independent certification 

• Required  studies  for DEIS  include: shadow  flicker, visual  impact,  fire protection, noise analysis, property  value  analysis,  electromagnetic  interference,  transportation  impacts,  ground  water impacts, cultural resources, and wildlife impacts. 

Using the above recommendations, Area 3 was eliminated due to the distance of transmission required to  interconnect  to  the  campus’  existing  electrical  infrastructure.    Additionally,  there  were  several residences to the east and south of Area 3, which may impact permitting.  Area 1 was eliminated due to its close proximity to the campus water tower and neighboring residences.   Area 2, shown  in Figure 3, was determined  to offer  the more  feasible option  for wind energy development.   This  location meets the example  local law requirements for external boundary lines and structures; however, the relatively small space forces restrictions on the size of the wind turbine. Since the model local law only applies to neighboring properties and boundary lines, the university will have some flexibility in siting the turbine near  university  owned  buildings/roads.    The  turbine  should  be  centrally  located within  this  area  to increase distances from nearby roads and the P7 parking lot. 

 

 

P a g e  | 13 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

 

Figure 3:  Area 2 from Across the Street looking NNW at the Potential Turbine Location 

P a g e  | 14 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

4. Wind Resource Definition 

AWST estimated the wind resource for the proposed  location at two possible tower heights, 50 m and 75 m, using a virtual meteorological mast (VMM) analysis.   A VMM analysis produces a representative calendar year of hourly wind speed, direction, temperature, atmospheric pressure, and air density at a client‐specified location.   

A  virtual meteorological mast was  created  at  the  proposed  turbine  location  for  both  heights  using windTrends, which produced hourly meteorological data (wind speed, direction, temperature, pressure, and air density).   The windTrends data set was adjusted using a higher resolution windNavigator® data and  sheared  to  the appropriate hub height.   AWST made multiple  refinements  to  coupled mesoscale and microscale model outputs, and then, using an estimated wind profile for the chosen site, scaled this data to each proposed hub height (50 and 75 m).  Thus, a complete climatology of typical conditions was created at the selected heights above ground. 

The average annual wind speed at the proposed location is approximately 5.27 m/s and 5.80 m/s at 50 and 75 m, respectively.  The wind rose is shown in Figure 4 and the wind resource map at 60 meters is included  in Figure 5.   Wind  resource estimates are  intended  for  this preliminary  feasibility  study. For applications  requiring  greater  accuracy,  the  wind  resource  estimates  should  be  confirmed  by measurement. 

 

Figure 4:  Wind Rose for Proposed Site 

P a g e  | 15 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

Figure 5:  Wind Resource Map for Proposed Site 

P a g e  | 16 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Figure  6  and  Figure  7  show  the  historic  annual  average wind  speed  and  the wind  speed  frequency distribution, respectively. 

 

Figure 6: Historic Annual Wind Distribution for Proposed Site 

 

Figure 7: Wind Speed Frequency Distribution for Proposed Site 

 

4

4.5

5

5.5

6

6.5

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Wind Speed (m

/s)

Year

Annual Wind Speed Distribution

75m

50m

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Freq

uency (%

)

Wind Speed (m/s)

Wind Speed Frequency Distribution

75m

50m

P a g e  | 17 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Figure 8 and Figure 9 show the monthly and seasonal wind distribution for the location at both possible hub heights.  As is typical for the region, the wind is strongest in the winter and weakest in the summer.   

Figure 8: Monthly Wind Distribution for Proposed Site 

 

Figure 9: Seasonal Wind Distribution for Proposed Site 

 

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Wind Speed (m

/s)

Month

Monthly Wind Speed Distribution

75m

50m

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

Winter (Dec‐Feb) Spring (Mar‐May) Summer (Jun‐Aug) Fall (Sep‐Nov)

Wind Speed (m

/s)

Season

Seasonal Wind Speed Distribution

75m

50m

P a g e  | 18 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

The diurnal distribution of the wind, Figure 10, shows that the wind resource is greatest at night and is weakest in mid‐day. 

Figure 10:  Diurnal Wind Distribution for Proposed Site 

 

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

70

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2200

2300

Wind Speed (m

/s)

Hour

Diurnal Wind Speed Distribution

75m

50m

P a g e  | 19 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

5. Wind Turbine Selection 

AWST completed an  initial overview of turbine options for the proposed site.   As discussed earlier, the relatively  small  available  area  restricts  the  size  of  the  wind  turbine  due  to  possible  local  zoning.  Additionally, due to the close location of campus roads, a wind turbine with a blade length of less than 50 meters  is  required.   With  these  concerns  in mind,  there are only a  few viable options  for  turbine selection: Fuhrländer FL 250, Fuhrländer FL 600, and the Northwind 100 kW. 

The leading option for the SUNY Canton site was a single Fuhrländer FL 600.  The Fuhrländer FL 600 was chosen  for  its hub height options and the relative distance to other Fuhrländer turbines  for operation and maintenance  support.    Additionally,  this  option  allows  the  campus  to maximize  the  generating capacity of the turbine  for the reduced area available.   There are two Fuhrländer turbine  installations relatively close to the SUNY Canton campus:  

• FL 250 at Harbec Plastics in Ontario, NY 

• FL 600 at Rosa Flora Limited in Dunneville, ON, Canada (shown in Figure 11) 

The FL 600 has a nominal capacity of 600 kW with a  rotor diameter of 50m. This  turbine  is available mounted  on  self‐supportive  towers,  with  height  options  of  50m  or  75m.    After  contacting  the manufacturer, it was determined that Fuhrländer will only ship turbines in quantities of five or more.   A single turbine purchase may have an extended  lead time, due to the manufacturer bundling the order with other projects. 

 

Figure 11:  Fuhrländer 50m/ 600 kW 

P a g e  | 20 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Table 3: Physical Characteristics of the Fuhrländer FL 

 Manufacturer/Model  Fuhrländer FL 600 Rating  600 kW Hub Height (m)  50 / 75 Rotor Diameter (m)  43 / 50 Rotor Area (sq m)  1452/1963 

Structure Height (m) 71.5 / 75 96.5 / 100 

Blade Material Epoxy/fiber glass with integrated lightning protection 

Cut in WS (m/s)  3 Rated WS (m/s)  10.8 Cut Out WS (m/s)  20 Rated Rotor Speed (rpm)  25 Rotor Speed Range (rpm)  13‐27 

Estimated Installed Price (USD 2007) $1,498,379 / $1,648,379 

Current Lead Time  14 ‐ 16 months Noise Parameters (dB)  98 at Hub; 45 at 100 m 

 

Table 4: Electrical and Mechanical Characteristics of the Fuhrländer Turbines 

Manufacturer/Model  Fuhrländer FL 600 Rated Power (kW)  600 Maximum Power (kW)  Not Stated Power Regulation  Pitch Voltage (V)  690 Rated Output (kVA)  660 Power Factor  1.0; controllable Output Frequency (Hz)  50/60 

Generator Type 3‐Phase Double‐Fed Asynchronous Generator – Variable Voltage and Frequency 

Generator Lifetime  20 years (service life) 

Yaw System Sliding bearing 3 electric yaw motors 

Pitch System Gearbox/servo motor  (max 12 deg/sec) 

Brake System Full Span Blade Feathering  Emergency Disc Brake 

Desktop Monitoring System 

Remote data and control 

P a g e  | 21 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

6. Load Evaluation and Energy Production Potential 

As  discussed  previously,  the  average wind  speed  for  the  two  hub  heights  under  consideration were modeled.  The gross energy production was determined on an hourly basis from the power curve of the FL 600 wind turbine and the time series wind speed data.   Using this methodology, AWST determined the theoretical hourly energy production of the turbine.  A summation of the hourly energy values was used to create the annual estimated gross production for a typical year and the period of available load data.   The assumed  losses for one FL 600 are shown  in Table 6.   By multiplying the efficiencies of each loss  source,  a  total  loss  of  16.4%  for  a  50 m  tower  or  15.0%  for  a  75 m  tower was  identified  and subtracted from the ideal (or gross) power output to determine the net power output for the FL 600. 

Table 5: Assumed wind turbine energy losses for one FL 600 

SUNY Canton – Fuhrländer FL 600 50/75 m Tower Source of Loss  Loss (%)  Description 

Availability Correlation with High Wind Event 

4.9/3.4 Availability losses due to turbine shutdowns at high wind events 

Availability  4.3 Availability of turbines, due to turbine maintenance, repairs, component failures, etc 

Non‐Turbine Availability  0.7 Availability of collection system, substation, utility grid, plant restarts after grid outages 

Electrical  2.0 Electrical efficiency, power consumption of cold weather package 

Turbine Performance  2.8 Suboptimal performance, power curve adjustment, high wind control hysteresis, turbulence, wind shear, inclined flow 

Environmental  2.9 Icing and blade degradation, low/high temp shutdown, site access, lightning 

Curtailments  0.0  Directional curtailment, PPA curtailment Total  16.4/15.0  Losses multiplied (computed as efficiencies) 

 

The expected average annual net energy production and the associated net capacity factor for the two proposed hub heights were calculated from 1997 – 2008 and are shown in Table 6.  The capacity factor is  defined  as  the  ratio  of  the  expected  energy  production  to  the  amount  of  energy  that would  be generated if the turbine constantly produced at its rated power output.   

Table 6: Average Annual Wind Energy Production for FL 600 

Performance Indicator  50 m  75 m Average Annual Wind Speed  5.27 m/s  5.80 m/s Average Annual Net Energy Production  789 MWh  1,066 MWh Net Capacity Factor  15.0%  20.3% 

 

   

P a g e  | 22 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Figure 12 shows the historic annual energy production from the FL 600 at the proposed location. 

 

Figure 12: Annual Energy Production at Two Hub Heights 

Figure 13 shows the expected seasonal energy production from the FL 600 at the proposed location. 

 

Figure 13: Seasonal Energy Production at Two Hub Heights 

 

 

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Energy Produ

ction (M

Wh)

Year

Annual Energy Production

75m

50m

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Winter (Dec‐Feb) Spring (Mar‐May) Summer (Jun‐Aug) Fall (Sep‐Nov)

Energy Produ

ction (M

Wh)

Season

Seasonal Energy Production

75m

50m

P a g e  | 23 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Figure 13 shows the expected monthly energy production from the FL 600 at the proposed location. 

 

Figure 14: Monthly Energy Production at Two Hub Heights 

Figure 13 shows the expected diurnal energy production from the FL 600 at the proposed location. 

 

Figure 15: Diurnal Energy Production at Two Hub Heights 

 

0

20

40

60

80

100

120

140

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Energy Produ

ction (M

Wh)

Month

Monthly Energy Production

75m

50m

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

010

020

030

040

050

060

070

080

090

010

0011

0012

0013

0014

0015

0016

0017

0018

0019

0020

0021

0022

0023

00

Energy Produ

ction (kWh)

Hour

Diurnal Energy Production

75m

50m

P a g e  | 24 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

When the turbine production  is compared to the hourly energy consumption, the turbine would have produced  less  than  the  consumption  of  the  school  over  99.7%  of  the  time  for  the  period  between 8/1/2008 ‐ 7/31/2009; this effectively optimizes the value of the generated energy, since the energy will directly offset the consumption at the rate the college purchases energy and will not be sold back to the grid at a  reduced  rate.   Table 7 below  shows  the energy production and offset  statistics  for  the  time period between 8/1/2008 ‐ 7/31/2009. 

Table 7: Wind Energy Production and Energy Offset for FL 600 from 8/1/2008 ‐ 7/31/2009 

Performance Indicator  50 m  75 m Average Wind Speed  5.17 m/s  5.68 m/s Net Energy Production  759 MWh  1,018 MWh Net Capacity Factor  14.4%  19.4% Offset for Time Period  10.9%  14.6% Average Hourly Offset  12.2%  16.5% Percent of Time Production Below Consumption  99.9%  99.7% 

 Figure 16 and Figure 17 provide an example of the turbine’s hourly production to the campus’ energy consumption for both the summer and winter during the year in question.  As shown, the production of the turbine is almost always below the consumption of the college.  

 

Figure 16: Example comparison of turbine production and campus consumption (summer) 

 

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Power (kW)

Facility Consumption and Turbine Production (Summer)

Consumption 75m Production 50m Production

P a g e  | 25 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

Figure 17: Example comparison of turbine production and campus consumption (winter) 

 

0

100

200

300

400

500

600

700Po

wer (kW)

Facility Consumption and Turbine Production (Winter)

Consumption 75m Production 50m Production

P a g e  | 26 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

7. Electrical Interconnection Options 

The SUNY Canton campus connects to the National Grid electric system via a 4,160 V / 23 kV substation, shown in Figure 18, owned in full by the university.  Currently, SUNY Canton is in the planning stages for a new substation, located adjacent to the existing system, which will also be connected to National Grid via 4,160 V / 23 kV transformers and associate switchgear.  The university facilities are supplied power from a series of 4,160 V transmission loops. 

 

Figure 18:  SUNY Canton 4,160 V / 23 kV Substation 

Since  the  substation  is  approximately  1  km  away  from  the  proposed  turbine  locations,  AWST recommends  connecting  the  wind  turbine  directly  to  the  universities’  system  via  the  4,160  V transmission  loop at the south end of the campus.   The  line tap would occur at the underground vault near the Cooper Service area, as this is the nearest vault to the proposed location.   

A pad mounted transformer will be located at the base of the tower to increase the voltage from 690V to  4,160V  for  interconnection.    The National Grid  electric  system would  remain  connected  to  SUNY Canton once  the wind turbine was  installed, as the wind turbine will rarely produce enough power to fully meet the campus’ energy consumption. 

  

P a g e  | 27 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

SUNY Canton is subject to the New York State Public Service Commission Standardized Interconnection Requirements  (SIR), as  they are directly connected  to National Grid, an entity  regulated by  the Public Service  Commission.    For  Inverter  based  systems,  such  as  the  FL  600  and  shown  in  Figure  19,  the applicant can follow the SIR expedited application process, which can be found on the New York State Department of Public Services webpage1.   

 

Figure 19:  FL 600 Power Converter (photo courtesy of Lorax‐Energy) 

The SIR application requires that distributed generation of 25 kW to 2 MW meet the standards set forth in IEEE standard 1547.   The standards require the project to have a visible disconnect switch, have the necessary protective functions, and maintain power quality standards on the distribution system. 

A  utility  grade  disconnect would  be  located  between  the  turbine  and  the  vault  to  isolate  the wind turbine  if  abnormalities  were  detected.    National  Grid  may  require  a  second  disconnect  switch controlled  by  an  intertie  protection  relay, which would  allow National Grid  to  isolate  the  turbine  if abnormal conditions appear on their power lines. 

                                                            

1 http://www.dps.state.ny.us/Final_SIR_02‐12‐09_Clean.pdf  

P a g e  | 28 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

The FL 600 is equipped with electrical protection devices, as well as mechanical protection devices.  The protection system for the FL 600 is certified by Germanischer Lloyd (GL).  As such, the protection devices should be consistent with or greater than the IEEE 1547 standards (required in the SIR) listed in Table 8. 

 Table 8:  IEEE 1547 Protection Standards 

 

   

 

 

P a g e  | 29 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

The  FL  600 maintains  the  necessary  power  quality  requirements.    The  turbine  utilizes  a  double‐fed asynchronous generator and  IGBT  inverter.   These system elements  limit the total harmonic distortion (THD)  to approximately 1%, well below  the  requirement of  less  than 5%  for voltages  less  than 69 kV.  The incorporated power electronics also create minimal voltage flicker and associated voltage sag.  The FL  600  has  variable  reactive  power  (VAR)  capabilities  from  0.9  lagging  to  0.95  leading,  which  can strengthen the local grid by adding reactive power support to the system. 

Assuming that the given  load data represents a typical year, the FL 600 will produce more power than the  load  requires  less  than 0.3% of  the  time.    SUNY Canton will need  to work with National Grid  to determine what will be done with the excess power.   Options could  include net metering, curtailment strategies, or an off‐taker agreement for the excess energy with National Grid.   

Net  metering  would  allow  the  university  to  offset  future  energy  use  with  the  excess  production.  Currently, the state of New York has a set net metering program for projects that are less than 2 MW in size.   To  learn more about New York’s net metering program see the Database of State  Incentives  for Renewable Energy and Efficiency2. 

Curtailment  is a  systematic cutback of production  to maintain a given maximum  level.   National Grid may require that SUNY Canton implement a curtailment strategy to maintain production equal to or less than the load, if the electrical system does not allow bi‐directional power flow to the grid. 

Finally,  the University  could enter  an off‐taker  agreement with National Grid.    The  following  are  the most typical agreements for the backflow of minimal power onto the grid: 

• Wholesale:  The off‐taker pays the generator wholesale power purchase price (NYISO average is approximately 4 cents per kWh).  This method will require a power purchase agreement to be set up with the utility. 

• Contribution:  The off‐taker is given the excess power at no value to the generator (0 cents per kWh).  This method will require documentation of understanding with the utility. 

 

                                                            

2 http://www.dsireusa.org/ 

P a g e  | 30 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

8. Operations and Maintenance Planning 

AWST recommends that SUNY Canton secure a Factory Maintenance Contract (FMC) to ensure proper maintenance of the wind turbine.  The FMC provides bi‐annual preventive maintenance visits plus 24/7 monitoring of the wind turbine system by the Fuhrländer Maintenance Center.  The approximate cost of this  service  is  $10,000  per MW  per  year.    As  this would  be  a  contract  between  SUNY  Canton  and Fuhrländer,  the  final  cost  will  be  negotiated  at  purchase.   The  cost  of  the  FMC  is  included  in  the economic analysis for the life of the turbine. 

A one‐year Factory Warranty is covered in the cost of the Fuhrländer turbines; this warranty covers any defects  in materials and workmanship  from manufacturing and  installation of  the  turbine.   However, AWST recommends that SUNY Canton obtain the 5 year extended warranty offered by Fuhrländer.  The extended  warranty  is  available  for  approximately  $10,000  per MW  per  year,  and  will  cover  issues outside of  the preventive maintenance.   The cost of  the 5‐year warranty extension  is  included  in  the economic analysis.  The FMC recommended above is a necessary pre‐condition for Warranty service.   

Two  SUNY Canton  staff would be  trained  in  turbine  shut‐down  and electrical  isolation procedures  in case  of  emergency.    These  staff would  be  provided with  Supervisory,  Control,  and Data  Acquisition (SCADA) computer  interface  in their school office.   This would allow them to determine system status and shut down the turbine if local conditions require and communication cannot be established with the Maintenance Center  in Germany.   However, as stated above, the turbines do not typically require any on‐site monitoring; 24/7 monitoring  is provided by  the Fuhrländer Maintenance Center as part of  the FMC.    Additionally,  training  SUNY  Canton  staff  members  will  allow  them  to  interact  with  the Maintenance Center and perform  limited ground based assistance  to help make more efficient use of the traveling technicians’ time when they come to perform unscheduled maintenance on the turbines. 

As  discussed  previously,  there  are  two  Fuhrländer  turbine  installations  relatively  close  to  the  SUNY Canton  campus,  which  could  facilitate  an  easier  maintenance  schedule  with  the  above recommendations.  Other nearby wind energy projects are shown in Table 9. 

Name    County   Turbine   # Units  Harbec Plastics  Wayne  FL 250  1 Rosa Flora  ON, Canada FL 600  1  Maple Ridge    Lewis   Vestas (V82)  195  Fenner    Madison   GE 1.5 SLE  20  Munnsville    Madison   GE 1.5 SLE  23  Madison    Madison   Vestas (V66)  7  Chateaugay    Franklin   GE 1.5 SLE  71  Clinton    Clinton   GE 1.5 SLE  67  Ellenburg    Clinton   GE 1.5 SLE  54  Altona    Clinton   GE 1.5 SLE  58 

Table 9: List of the Closest NYS Wind Projects 

A small quantity of parts should be kept at the facility for quick access.  A list of suggested spare parts is located in Appendix 1. 

P a g e  | 31 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

9. Economics 

The cost of energy  from a distributed wind project  includes several  factors besides  those constituting the initial capital costs. In basic terms, the total expenses required to build and operate a project over its effective  lifetime, divided by the total energy generated by the project, yields the cost of energy  (i.e., dollars  per  kWh).  Lower  energy  costs  are  therefore  attainable  at  windier  sites  when  capital  and operating  costs  among  sites  are  comparable.  The  cost  of  energy  is  affected  by  a  variety  of  inputs, including: 

• A capital structure consisting of both equity and debt portions 

• Operations and maintenance (O&M) costs 

• The life span of the wind turbine (assumed to be 20 years) 

• The wholesale rate for Renewable Energy Credits 

• The annual inflation rate 

• The debt service coverage ratio 

• The loan terms (payback period and interest rate) 

• The target return on equity (assumed to be 0%) 

• Government  incentives,  including  the  Production  Tax  Credit  (PTC),  the  Investment  Tax  Credit (ITC), and the Federal Cash Grant (explained in more detail below) 

• Depreciation of the turbine’s value over time (affecting the taxable basis) 

• Net annual energy production generated by the turbine 

In  order  to  gain  a  better  perspective  on  the  potential  costs  of  a  single wind  turbine  installation,  a hypothetical  cost  of  energy  analysis was  performed.  A  preliminary  economic  evaluation  assumed  a break‐even  scenario over  a 20‐year  expected project  lifetime  (20‐year payback period, 0%  return on equity). This analysis utilized representative values for the cost variables listed above.  

Government Incentives 

The selected government incentive affects the cost of energy. Three alternatives are available: the PTC, the ITC, or the Federal Cash Grant. The current PTC offers $0.021 per kWh of wind generation, adjusted annually  for  inflation.  The  ITC  and  the  Federal  Cash  Grant  offer  30%  credit  toward  the  project’s qualifying costs, which is typically 95% of the installed project cost.3  Although quantitatively equivalent, the Federal Cash Grant differs from the ITC in that it is provided up front, where the ITC is apportioned over a five year period. The PTC is favorable for projects with high capacity factors, since incentives are awarded per unit of generation. Alternatively, the ITC and the Cash Grant are favorable for projects with a high installed cost, since incentives are offered as a percentage of the qualifying installed project cost. The Cash Grant has an advantage over the PTC and ITC incentives in that it favors projects without a tax 

                                                            

3 NREL Report: “PTC, ITC, or Cash Grant?” March 2009. Web site: http://eetd.lbl.gov/ea/emp/reports/lbnl‐1642e.pdf  

P a g e  | 32 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

credit appetite: the PTC or  ITC’s value  is dependent on the organization’s taxes being  large enough to absorb the magnitude of credit offered, while the Cash Grant is not dependent on an organization’s tax appetite.  Because  of  the  high  installed  cost  per  kW  associated with  single  turbine  projects  and  the absence of tax appetite for the proposed public wind project, the Cash Grant scenario is likely to be the more favorable incentive option, and has been applied in the analysis. 

Net Annual Energy Production 

Multiple  variables  affect  the  net  annual  energy  production  estimate,  including  the  wind  resource, turbine selection, and  loss assumptions. The net annual energy production values of 789 MWh  (50 m tower) and 1,066 MWh (75 m tower) computed in Section 6, were used to complete the cost of energy analysis.  

Total Installed Cost and O&M Cost The total installed cost of the project was based on a quote from Fuhrländer in early 2007. Fuhrländer estimates the installed cost of a single FL 600 (50 m tower) to be approximately $1,498,379 (see Table 10 for a breakdown from the manufacturer). This corresponds to an installed cost of $2,497 per kW. Utilizing a 75 m tower would increase the single turbine cost by approximately $150,000, corresponding to an installed cost of $2,747 per kW. While actual installed costs vary from project to project based on site‐specific considerations, these prices provide a reasonable target estimate for the cost of energy analysis. The 2007 installed cost was appreciated by 2.5% annually to account for inflation, making installed costs for the analysis $2,656 per kW (50 m tower) and $2,922 per kW (75 m tower).  

The O&M  cost  estimate  of  $0.015/kWh was  based  on  Fuhrländer’s  reported O&M  servicing  cost  of $10,000/MW per year (2007), with additional contingency assumed for repairs and spare parts. 

Economic/Financial Inputs Economic and financial inputs drive the cost of energy. The analysis computed the cost of energy based on economic and financial input parameters, as described in Table 11.     

P a g e  | 33 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Table 10: FL 600 Installed Cost Breakdown 

Specifications Rotor Diameter  50 m Power Regulation  Stall Tower Type  Tubular Steel Tower Height  50 m Crane Capacity/Boom Length  350 Ton/50 m 

Foundation Volume (m3)  200 Turbine Costs 

Cost of Turbine and Blades   $        879,028  US Customs Duty (2.5%)   $          21,976  Turbine and Blade Freight   $          50,050  Tower and Foundation Insert   $        287,025  Tower Freight   $          25,300  Total Cost   $    1,263,379  

Estimated Customer Costs Engineered Drawings   $          15,000  Electrical   $          25,000  Foundation   $          70,000  Erection and Startup   $        125,000  Est. On‐Site Installation Costs   $        235,000  

Total Installed Cost   $    1,498,379   

Table 11: Economic/Financial Input Ranges 

Input  Value  Units  Notes 

Capital cost (Installed)  2,656/2,922 $/kW  50 m/75 m tower 

O&M costs  0.015  $/kWh   

Tax depreciation (MACRS, 5 year property)  90  %  N/A (see below) 

Tax depreciation (MACRS, 15 year property)  5  %  N/A (see below) 

Effective income tax rate  0  %  Non‐taxable entity 

ITC subsidy on qualifying capital  30  %   

Renewable Energy Credit (wholesale value)  0.015  $/kWh   

Annual inflation rate  2.5  %   

Discount rate  7.5  Nominal %   

Equity  35  %   

Debt  75  %   

Return on equity  0  %   

Term  14  Years   

Interest rate  9  %   

P a g e  | 34 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Cost of Energy 

The cost of energy was computed by optimizing the cash flow model to a target return on equity of 0% (this  assumes  that  the wind  project  pays  for  itself  over  its  20‐year  lifetime).  The  calculated  cost  of energy for the project was 12.2 cents per kWh (50 m tower), or 10.3 cents per kWh (75 m tower). The lower cost of energy for the 75 m tower scenario indicates that the greater amount of energy produced at the higher hub height more than offsets the additional cost of the taller tower.  

These  estimates  are  sensitive  to  project‐specific  site  conditions,  design  decisions,  and  financing parameters. The installed capital cost and net annual energy production are the most significant inputs to the cost of energy. Turbine type and O&M costs will also affect the cost of energy. However, these cost‐of‐energy estimates provide a useful benchmark for future planning and evaluation purposes.  

An electric bill for the SUNY Canton campus dated October 4, 2004  indicates a cost of energy of 5.343 cents per kWh at that time. Assuming transmission and SBC charges,  inflating to the present (2.5% per year),  and  accounting  for  the Renewable Energy Credit wholesale  rate  (assumed  to be 1.5  cents per kWh), the current equivalent cost of energy is approximately 7.9 cents per kWh. Energy formerly bought from  the  local  grid  would  be  displaced  by  the  wind  energy  project,  reducing  electric  bills  by $62,324/$84,240 annually for the 50 m/70 m tower scenarios, respectively.  

In order to match the college’s current energy rate (7.9 cents per kWh) from a wind turbine on campus, NYPA would have to supply 42% of the initial invested capital ($669,392) for the 50 m tower scenario, or 29% of the initial invested capital ($508,469) for the 75 m tower scenario.  

P a g e  | 35 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

10. Environmental and Siting Issues 

There are several environmental and siting  issues that must be addressed when siting a wind project. Though they are typically minimal or localized in comparison to other energy technologies, the primary concerns  include  visual  impacts,  noise,  airspace  restrictions,  interference  to  radar  and  microwave telecommunication towers, bird and bat effects, land cover and land use issues including critical habitat and wetlands, and archaeological and historical significant areas. Other relevant aspects include shadow flicker,  ice  throw,  and  geotechnical  related  issues.  An  assessment  of  environmental  issues was  not performed in the original feasibility study conducted for SUNY Canton by GPI, however, some key points were  identified  in  the  site  visit  evaluation.  This  section  provides  a  brief  description  of  these  key sensitivities, including possible mitigation strategies and study costs.  

Visual Impact 

The proposed turbine for the facility is the Fuhrländer FL 600 with either a 50 meter hub height or a 75 meter hub height and a 43 ‐ 50 meter rotor diameter, making the total structure height of the turbine either 71.5 ‐ 75 meters or 96.5‐100 meters, respectively.  

Installed on top of one of the highest hills  in the area, the turbine would  likely be visible from most of the Village of Canton. As such, the 50m hub height could possibly be easier to permit and more accepted by the community. However, the blades of the FL 600 will move at a slow pace of 23 RPM, which means it will take several seconds for each blade to complete a full revolution around the hub of the turbine.  People  find  slow  moving  rotors  to  be  less  obtrusive  than  the  fast  moving  rotors  found  on  small residential wind turbine models. 

A site visit to a nearby existing FL 600 may help the community understand the potential visual impact. Also, photosimulations and a Zone of Visual Influence (ZVI) study may provide more material for public acceptance.  These visualizations services help  to document  the visual  impact arising  from  installing a wind turbine in the landscape. 

The ZVI analysis employs GIS with digital  terrain data,  turbine coordinates and  turbine dimensions  to determine the areas from which the turbine would be visible. Initial results are usually conservative, as the model does not take into account atmospheric effects or vegetation and buildings effects on turbine visibility.   To  create  more  realistic  results,  land  cover  data  and  estimated  tree  coverage  can  be integrated into the analysis; however, atmospheric diffraction is still not considered. 

 

 

 

P a g e  | 36 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Noise 

Noise is not a major concern from modern wind turbines, especially when sited at least 300 meters from buildings.  The blades on modern turbines move more slowly and are designed to be quieter than earlier models.  Furthermore, the gearing and generator are designed quieter.  Figure 20 illustrates how quiet wind turbines are relative to common noise emission sources.   

 

Figure 20:  Wind Turbine Noise 

The  noise  emission  levels  in  Table  12  are  estimated  using  a  noise  emissions  calculator  and  was determined based on the approximate distances to the listed receptor.  The turbine noise emissions will be  less  than 50 dbA at all  receptor  locations; however, a more detailed analysis can be performed  to identify the specific noise level from the proposed turbine location. 

Table 12:  Noise Emission Levels for the FL 600 

Receptor and Distance  Noise Emission Level (dBA) Nevaldine Technology Center (~160 m)  43 Cooper Service Complex (~190 m)  41 French Hall (~230 m)  40 Southworth Library (~260 m)  39 Newell Veterinary Tech. Center (~270 m)  38 Cook Science Center (~340 m)  36 Residence Halls (~360 m)  36 Neighboring Property Residence (~430 m)  34 At Turbine (Hub)  98 

 

 

P a g e  | 37 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 Federal Aviation Administration (FAA) Restrictions 

Federal Aviation Regulation (FAR) Part 77 specifies the policies that apply to objects affecting navigable airspace.   It  is required  to  file a Notice of Proposed Construction with  the FAA  for any structure  taller than 200ft  that would be  installed  at  the  site.   FAR Part 77 outlines  a  long  list of  specific  criteria  to determine  if  an object of new  construction will penetrate a number of  imaginary  surfaces extending from an airport’s runway(s).  These imaginary surfaces are important to aircraft navigating the airspace near  an  airport.   If  a  wind  turbine  penetrates  one  or more  of  these  imaginary  surfaces,  it  will  be considered an obstruction.  This does not necessarily mean  that  it  cannot be built, but  further  study would be required to determine if the wind turbine would be a hazard.  Aviation warning lights and/or blade markings would  likely be  required  for any wind  turbine over 200  feet. The FAA  typical makes a determination within 90 days of submittal. AWST submitted a case for the SUNY Canton site on behalf of NYPA (study number 2009‐WTE‐11075‐OE) on October 15, 2009.4  The case is under consideration and is attached to this report as an appendix. 

An initial aviation review indicates that there are no airports in the immediate proximity of the project; the nearest airport, Ogdensburg International, is approximately 15 miles to the northwest of the site.  

Radar and Telecommunication Interference 

Radar interference issues have been becoming more prevalent across the United States as the number of wind turbine  installation proposals have  increased.    In January 2006, Congress mandated a study of the effects of proposed wind turbines on military operations,  including aircraft radar, triggering special scrutiny by the FAA and the Department of Defense (DOD). The perceived military problem  is that the tall turbines might create false signals picked up by military radar. As the process now works, the DOD can weigh  in, but after reviews are complete, the FAA makes the final decision.   Because the Congress mandated  study  is  taking  longer  than  expected,  concerns  about  impacts  led  the  DOD  and  the Department of Homeland Security (DHS) to issue an Interim Policy on Proposed Windmill Farm Locations on March 21, 2006. This policy states: 

“The DOD/DHS Long Range Radar Joint Program Office  Interim Policy  is to contest any 

establishment of windmill farms within radar line of site of the National Air Defense and 

Homeland Security Radars. This  is  to remain  in effect until  the completion of the study 

and publishing of the Congressional Report.”  

Although it is unlikely that the installation of one turbine at the proposed location will cause any major radar  interference  issues,  we  recommend  that  an  expert  be  contacted  to  evaluate  the  project. Additionally,  AWST  recommends  that  a microwave  beam  path  study  be  performed  to  identify  any microwave communication pathways  that  intersect  the project area.  In  this study,  the  impact  to  local broadcast systems and cell towers should be addressed as well. 

 

                                                            

4 FAA Cases are entered electronically at https://oeaaa.faa.gov/oeaaa/external/portal.jsp. 

P a g e  | 38 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Birds and Bats 

As with any other  tall structure, birds may collide with a wind  turbine.   Migratory birds  tend  to  fly at altitudes well above the top of the turbine blades, and under good visibility conditions, birds will change direction  to avoid  flying directly  into a  turbine.   The  risks  for collision may  increase when  fog, clouds, rain, or darkness reduce visibility.  However, there is no reason to believe that wind turbines would pose a significantly greater threat than other tall towers located in the vicinity. 

A review of studies of avian mortality at more than fifteen U. S. wind power facilities reveals relatively few fatalities overall and no ecologically significant mortality at any site, with the possible exception of Golden Eagle fatalities  in the Altamont Pass area of California.   In Europe, fatality rates have also been low  and  not  ecologically  significant.   Habitat  destruction  and  avoidance  of  turbine  areas  have  been documented for some species in some locations, but the impacts have not been considered significant.   

Wind's  overall  impact  on  birds,  as  shown  in  Figure  21,  is  low  compared with  other  human‐related sources of avian mortality.  Wind turbines cause less than 1 bird death per 10,000 fatalities. 

 

Figure 21: Causes of Bird Fatalities 

After a preliminary desktop analysis, some potential concerns were identified. The SUNY Canton campus is located less than 1 mile east of the Upper and Lower Lakes Wildlife Management Area, which is part of the larger Libson Grasslands Important Bird Area. No other significant bird or hawk watch sites were identified. Still, a phase I avian risk assessment should be performed at the site to better understand the resident and migratory bird activity in the area, and to ensure that protected and/or endangered species will  not  be  affected.  The  study  would  consider  songbirds,  breeding  bird  surveys,  raptor  migration surveys, and wintering bird success, and could involve several site visits at different times of the year to verify any desktop  information. An analysis of potential bat concerns,  including  the protected  Indiana brown  bat,  should  be  conducted  as  well.  The  New  York  State  Department  of  Environmental Conservation  (NYSDEC),  in  January  2009,  issued  Guidelines  for  Conducting  Bird  and  Bat  Surveys  at Commercial Wind Projects which would provide guidance for these studies. 

 

 

P a g e  | 39 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Land Cover and Land Use 

Aside  from visual and  regulatory, or  zoning‐related  issues, an assessment of  the  local  land  cover and land use types provides an overview of nearby land features. This may include impact to water features, agricultural  lands, critical habitat  for endangered or threatened species, or other protected areas that may be affected by the development of the wind farm.  

Beyond the site description provided in the project orientation and site visit summary, a desktop study of local protected lands indicates that the SUNY Canton campus is 6.5 miles west of the Crary Mills State Forest.  No  other  significant  features  were  identified  in  the  area  however,  additional  research  is recommended.  This  research may  include  further  analysis  of  the  items mentioned  above  as well  as scenic rivers, vistas, or recreational areas.  In addition, site visits should be performed  to ground  truth the desktop information and to delineate wetlands or complete terrestrial community maps. 

Archaeological and Historic Significance 

It is important to review the cultural impacts that a proposed wind farm may have within the vicinity of the proposed  installation. For  the purpose of  this  study, a brief analysis of historic datasets  indicates that the SUNY Canton campus is approximately 0.5 miles northwest of the Village Park Historic District. Further analysis of local archaeological factors and historic sites is recommended. Information should be gathered from the New York State Office of Parks, Recreation and Historic Preservation (NYSOPRHP). 

Other Concerns 

There  are  other  environmental  issues  that  should  be  taken  into  consideration  when  reviewing  the feasibility of a wind project at a designated  location,  including shadow  flicker,  ice throw, geologic and geotechnical related issues. A shadow flicker analysis is suggested to evaluate the potential for turbines to affect nearby structural receptors as a result of the moving blades causing different  light  intensities and casting shadows. 

Ice  throw  is an  important  safety  issue  to  take  into consideration. The  likeliness of  ice  to  form on  the blades of a turbine should be assessed by conducting scientific research on the region. This is especially of  concern  in  mountainous  areas  or  northern  latitudes  where  icing  is  a  common  cold  weather phenomenon. 

Geologic and geotechnical reports can be acquired to determine the constructability of a site as well as potential environmental impacts including soil erosion and water quality degradation. The study would provide  a  review  of  the  subsurface  soils  and  strata,  and  is  recommended  to  identify  the  proper foundation type, materials and underground electrical system for a wind project. 

Study Costs 

Depending  on  the  range  of  issues  at  the  project  site  and  nearby,  the  cost  to  perform  the  various environmental and siting related studies varies significantly. The approach most consultants would take is  to  complete  a  desktop  analysis  as  a  first  step  to  collect  any  background  data,  through  literature searches,  internet  resources, and correspondence with various agencies or  related organizations. This research would likely result in more detailed maps of the project area, as well as further identification of construction impacts or necessary permits.  

P a g e  | 40 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

The  next  step  would  be  to  perform  field  evaluations  by  visiting  the  site  to  further  document  site conditions or concerns more specific to the environmental analysis than what was conducted by AWST staff. This would be followed by greater data collection and ultimately delivery of some final report. For some projects, an Environmental Assessment Form would be provided and no further reporting would be necessary. However, depending on the site characteristics and  issues, additional permitting may be required, or to an even greater extent, an Environmental Impact Statement (EIS) completed. 

To perform a basic desktop analysis and  report,  the  study  cost may  range  from $18,000  to $25,000. These costs are estimates based on three different environmental firms in the area. 

For  projects  requiring much  greater  detail  or  having more  significant  environmental  related  issues, project costs may be on  the upward end of $50,000  ‐ $75,000. These estimates consider each of  the areas mentioned  above,  which may  not  be  required  for  all  sites.  The  following  is  an  approximate breakdown of some of the costs: 

• Visual Analysis and Photosimulations ‐ $8,000 ‐ $10,000 

• Noise ‐ $3,000 ‐ $10,000 

• Telecommunication ‐ $1,000 ‐ $4,000 

• Birds and Bats ‐ $11,000 ‐ $34,000 

• Threatened and Endangered Species ‐ $4,000 ‐ $12,000 

• Wetlands ‐ $11,000 ‐ $16,000 

• Existing Use and Historic Conditions ‐ $10,000 

• Cultural ‐ $7,000 

 

P a g e  | 41 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

11. Conclusions and Recommendations 

In 2005, GPI performed a preliminary study to evaluate the feasibility of installing a wind turbine on the SUNY  Canton  campus.    The  study  determined  that  there  was  a  realistic  potential  for  technical, economic, and environmental viability.  The present study provides further analysis of the available wind resource,  suitable  installation  areas,  appropriate  wind  turbine  technology,  and  detailed  economic estimates.  Specifically, AWST recommends that a single Fuhrländer 600 kW turbine be installed on a 50 m tower at Area 2 within the school property.   The reasons for this recommendation are summarized below. 

Through desktop  research and a  site  visit, AWST determined  the most  suitable area  for wind energy development on the campus.    It was determined  that the area of  interest  is restricted  in physical size due  to  its  relatively  close  location  to  roads  and  buildings.    After  a  review  of  the  school’s  electric consumption,  it  was  determined  that  a  single  turbine  will  offset  only  a  portion  of  the  school’s consumption and will exceed the onsite consumption less than 0.3% of the time for the analyzed period.  From  this  comparison,  it became apparent  that a wind  turbine with  tower heights between 50‐75 m would offer a more viable option for installation. 

The number of available turbine models on the American market with tower heights in this range is very limited.  The main  turbine manufacturer  that  offers  turbines  in  this  range  is  Fuhrländer.    Fuhrländer offers their 600 kW FL 600 at two tower heights: 50 and 75 meters.   

Two AWST engineers visited  the  school  in September 2009 and assessed  the different possibilities of installing a wind turbine. Areas 1, 2, and 3 appeared to offer the most feasible options for  installing a wind  turbine. However,  through  further  analysis, Area 3 was  removed  from  consideration due  to  its close proximity to neighboring residences and distance from the campus’ electrical infrastructure.  Area 1 was eliminated due  to  its close proximity  to  the water  tower and neighboring  residences;  this area may be better  suited  for  a  ground mounted photovoltaic  installation.    The  expected  average  annual wind speeds at Area 2 are 5.27 m/s and 5.80 m/s at 50 and 75 m,  respectively.   Therefore,  the most promising development scenario is the installation of one Fuhrländer 600 kW turbine on a 50 m or 75 m tall tower at the campus entrance, Area 2.  

During the period of available load data, the wind turbine would have produced approximately 10.9% to 14.6% of  the school’s electric consumption, depending on  the size of  turbine  tower.   While  the 75 m tower will produce more  energy,  it may prove more difficult  to permit  than  the  50 m  version.    The feasibility  of  the  final  project  will  depend  on many  factors,  including,  but  not  limited  to,  financial incentive, permitting, and campus/community reaction. 

Energy  formerly bought  from  the  local grid would be displaced by  the wind energy project,  reducing electric  bills  by  $62,324/$84,240  annually  (for  the  50 m/75 m  tower  scenarios,  respectively).  Energy generated by the wind project will cost approximately 12.2 cents per kWh (50 m tower) or 10.3 cents per kWh (75 m tower). 

Potential barriers to installing a wind turbine at SUNY Canton include the following: 

• Obtaining necessary permissions to site the turbine at the campus entrance, 

P a g e  | 42 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

• Campus/community reaction 

• Final economics for a wind system installation. 

P a g e  | 43 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

12. Appendices 

Appendix 1: List of spare parts recommended by Fuhrländer for one FL 600. .......................................... 44 

Appendix 2: FAA Case Study Number 2009‐WTE‐11705‐OE ...................................................................... 45 

 

P a g e  | 44 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Appendix 1: List of spare parts recommended by Fuhrländer for one FL 600. 

 

    

P a g e  | 45 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Appendix 2: FAA Case Study Number 2009‐WTE‐11705‐OE