Loading...
HomeMy WebLinkAboutRampart Village Wood Fired Heating System FinalReport WES Energy 07-28-2015-WOODHigh Efficiency Low Emission Wood Fired Heating System Pre-Feasibility Report July 28, 2015 Version: Final WES Energy & Environment, LLC 902 Market Street • Meadville, PA 16335 (814) 337‐8223 Prepared for: Rampart Village Council In Partnership with : Fairbanks Economic Development CorporaƟon Alaska Wood Energy Development Task Group Prepared By: Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment    Table of Contents 1.0 Executive Summary .............................................................................................................. 1  2.0 Existing Fuel Usage & Heating Systems ............................................................................... 2  2.1 RVC Offices in the Multipurpose Building ........................................................................ 2  2.2 Laundromat ...................................................................................................................... 6  3.0 Forest Resource and Fuel Availability ................................................................................ 13  4.0 Proposed Biomass Systems................................................................................................ 14  4.1 Multipurpose Building .................................................................................................... 14  4.2 Laundromat .................................................................................................................... 16  4.3 District System Serving the Multipurpose Building and the Laundromat ..................... 18  5.0 Benefit/Cost Analysis ......................................................................................................... 20  6.0 Conclusions & Recommendations ..................................................................................... 23  7.0 General Biomass Technology Information ........................................................................ 24  Appendix A – Conceptual Drawings  Appendix B – Capital Cost Estimates   Appendix C – 20 Year Financing at 4% APR Cash Flow Analysis  Appendix D – Sensitivity Analysis of Annual Savings to Oil and Biomass Prices                 Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 1 of 28  1.0 EXECUTIVE SUMMARY This preliminary feasibility study evaluates options for Rampart Village Council (RVC) to utilize  high efficiency low emission wood fired technologies at the Multipurpose Building and  Laundromat.  Installation of a wood fired heating system would present RVC with the  opportunity to reduce operating costs and utilize a renewable fuel for heating. The  Multipurpose Building was previously used as a school and will be repurposed to accommodate  offices for RVC employees and potentially sublet a portion to reopen a school.  An aerial map of  Rampart is provided in Appendix A that identifies the buildings evaluated in this study.  The multipurpose building was the school for the community from 1986 to 1999.  The building  was closed in 1999 and has been unused since.  RVC received a grant to renovate and  repurpose the building, which will begin in 2015.  Hot water boilers firing on #1 fuel oil were  used for space heating and domestic hot water when the building was in operation.   The  boilers are planned to be retrofitted with new burners and reused.  Historic fuel use is  unavailable.  The laundromat was constructed in 1998 and provides community access to showers,  restrooms, and coin operated washers & dryers.  Historic fuel oil use was provided by RVC. #1  fuel oil is used for space heating, domestic hot water heating, and for clothes dryers equipped  with hot water coils.  Both buildings utilize #1 fuel oil fired boiler plants for space heating and domestic hot water  heating.  Three options are evaluated using factory containerized gasification style indoor cord  wood boilers.  Option 1 considers heating the RVC offices that are planned to be constructed in  the unused Multipurpose Building, Option 2 considers heating the laundromat, and Option 3  considers heating both buildings using a district system.  A summary of the costs and benefits  for each option are listed in Table ES1.    Table ES1 – Cost and Benefit Summary  Option Estimated  Capital Cost  1st Year Net Annual  Operating Savings  Simple  Payback,  Years  20 Year Net  Present Value  20 Year  B/C Ratio  1 : RVC Offices $135,556 $4,343 31.2  $ (50,621) 0.63   2 : Laundromat $158,700 $4,992 31.8  $ (61,031) 0.62   3 : District System $324,013 $8,495 38.1  $ (157,704) 0.51   Notes:  1 – Net Annual Operating Savings include costs for wood fuel, supplemental fossil fuel, and operation &  maintenance (O&M) costs.  2 – 20 Year Net Present Value takes the present value of the operating savings for each year using a nominal  discount rate of 3.1% as published in the “Energy Price Indices and Discount Factors for Life‐Cycle Cost Analysis ‐ 2014” and the initial capital outlay of the total project cost.   A value greater than zero means that savings are  greater than expenses over 20 years in the value of today’s dollars.  3 – 20 Year Benefit/Cost (B/C) Ratio is calculated by dividing the present value of net annual operating savings over  a 20 year period with a discount rate of 3.1% by the Estimated Capital Cost. A value greater than 1 means the  benefits exceed the costs over a 20 year period.    Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 2 of 28  2.0 EXISTING FUEL USAGE & HEATING SYSTEMS Rampart is a high fuel cost community with prices for #1 fuel currently at $6.50 per gallon.  Access to Rampart is limited to bush planes and boats.  #1 fuel oil is flown in by plane,  transferred to a portable storage tank, and towed from the air strip using a D8 bulldozer to fill  above ground tanks in the community.  Historic fuel use was provided for the Laundromat,  however, fuel use for the Multipurpose Building is unavailable.  2.1 RVC OFFICES IN THE MULTIPURPOSE BUILDING The Multipurpose Building is currently unoccupied and unheated.  The building is planned for  renovation in 2015 which will repurpose a portion of the building to accommodate RVC offices.  The new offices are anticipated to be 2,600 ft2.  The remaining portion of the building is under  consideration by Yukon Flats School District to set up a classroom, which would be sublet from  RVC.  A separate heating system will be used for the remainder of the building. Figures 2.1‐1  and 2.1‐2 show the exterior of the Multipurpose Building.      Figure 2.1‐1 – Multipurpose Building Exterior    Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 3 of 28    Figure 2.1‐2 – Multipurpose Building Exterior    Two Burnham hot water boilers are decommissioned in the mechanical room of the  Multipurpose Building.  They have been inspected by the State Boiler Inspector and were  deemed safe to reuse with new oil burners.  Figure 2.1‐3 shows a picture of the currently  decommissioned boilers that will receive new oil burners with the renovation.    Figure 2.1‐3 – Multipurpose Building Boilers    Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 4 of 28  The renovation will abandon in place the existing hot water heating distribution system and  install new piping and pumps from the boilers to baseboard heaters that will be installed in new  offices. Glycol is used in the system since outdoor temperatures can reach ‐70ᵒF.  Drain pans  underneath the boilers were full of glycol on the site visit.  When the system was operational,  fuel oil was pumped from the bulk storage tank into a day tank located in the boiler room.  The  Interior Regional Housing Authority (IRHA) is currently designing the renovation and new  heating system, however this has not yet been completed.    The annual energy use for space heating in the RVC offices has been estimated based on the  floor space anticipated for use, the annual heating degree days (HDD) using a base temperature  of 65ᵒF,  and the Thermal Energy Use Intensity per HDD value of 7.4 Btus/Ft2/HDD1.  Table 2.1‐1  shows the estimated annual energy use that would be used for space heating based on the  anticipated floor space used for the RVC Offices.    Table 2.1‐1 – Estimated Annual Energy Use for Heating the RVC Multipurpose Building Offices   Building  RVC Office  Floor  Space, Ft2  April 2014 ‐  March 2015  Annual HDD,  65F  Thermal  EUI/HDD  Annual Boiler  Input Energy  Use for Space  Heating,  mmBtu  Estimated  Boiler  Efficiency  Estimated  Annual Space  Heating Energy  Use, mmBtu  RVC Offices in  MP Building 2,600 14,205 7.4 273.3 80% 219  Notes:    1‐ Annual heating energy use considers only the floor space that is anticipated to be used for RVC offices as  requested by RVC.  Remaining floor space will be heated using a waste oil heater or a separate system by  future tenants.  2‐ Thermal EUI/HDD value of 7.4 is used to estimate annual heating energy use in the building.  This value is  based on the Alaska Housing Finance Corporation report titled “Energy Efficiency of Public Buildings in  Alaska : Metrics and Analysis”.    The estimated annual heating demand from Table 2.1‐1 is then distributed across the year  based on local weather data to develop a daily average heating demand curve.  Figure 2.1‐4  shows how the daily average heating demand for the RVC Offices would be expected to vary  over the course of a year for space heating only.  During a 24‐hr period, the actual load will vary  above and below this average value.                                                            1 Wiltse, N., Madden, D., Valentine, B. (2014). Energy Efficiency of Public Buildings in Alaska: Metrics and Analysis.  Fairbanks, AK: Cold Climate Housing Research Center.  Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 5 of 28    Figure 2.1‐4 – RVC Offices Estimated Daily Average Space Heating Demand (4/2014 – 3/2015)  Note: The daily average heating demand model is based on local weather data and annual fuel usage provided by  RVC.  Actual demand would fluctuate above and below the average heating demand values shown over a 24‐hr  period.       A load duration curve was developed using the daily average heating demand curves.  Load  duration curves sort the daily average heating demand over the course of a year from highest  to lowest and plot it over the number of days to show the annual range of facility heating  demand. Figure 2.1‐5 shows the estimated load duration curve for the RVC Offices in the  Multipurpose Building.  0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 Heating Demand, Btu/hrDaily Average Demand Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 6 of 28    Figure 2.1‐5 – RVC Offices Space Heating Load Duration Curve (4/2014 – 3/2015)  Note: The load duration curve is based on local weather data and annual fuel usage provided by RVC.  Actual  demand would fluctuate above and below the average heating demand values shown over a 24‐hr period.      2.2 LAUNDROMAT A 2,140 ft2 Laundromat was constructed in 1998 that contains washers, dryers, showers, and  bathrooms for the community.  The facility used approximately 2,450 gallons of #1 fuel oil  annually for space heating, domestic hot water heating, and laundry services.  Annual  expenditures are approximately $15,925 at the current fuel price of $6.50 per gallon. An above  ground 500 gallon fuel oil tank is used for onsite storage.  Figure 2.2‐1 shows the exterior of the  Laundromat.      0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 11223344556677889100111122133144155166177188199210221232243254265276287298309320331342353364Heating Demand, Btu/hrDays Daily Average Demand Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 7 of 28    Figure 2.2‐1 – Laundromat Building Exterior    The boiler room contains two Weil McLain model 678 hot water boilers rated at 643,000 Btu/hr  each while firing on #1 fuel oil.  One boiler can meet the heating demands of the building with  the second boiler remaining for backup.  The Laundromat boilers are shown in Figure 2.2‐2.    Figure 2.2‐2 – Laundromat Boilers  Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 8 of 28    The heating distribution system uses a glycol/water mixture with a primary pumping system.  There are 3 zones with pumps circulating water to a space heating zone, a dryer heating zone,  and a domestic hot water heating zone. Baseboard fin tube heaters and unit heaters provide  space heating for rooms.  Thermostats in each room and control valves on the fin tube heaters  are the only control for the system.   Domestic hot water is heated indirectly using the heating  boilers and stored in a 190 gallon Ajax Boiler, Inc DHW storage tank.  There is no room in the  existing boiler room to locate a wood fired boiler system or thermal storage tanks.    Two Huebsch Originators 25 pound front load commercial washers, two Speed Queen top load  washers, and four Hoyt‐Windsor II dryers with heating capacities of 95,000 Btu/hr each are  provided for laundry services. The dryers are equipped with a hydronic package that uses hot  water from the heating boilers as the heat source for drying.  Figures 2.2‐3 and 2.2‐4 show the  laundry equipment.    Figure 2.2‐3 – RVC Laundromat Washing Machines    Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 9 of 28    Figure 2.2‐4 – RVC Laundromat Dryers    The laundry equipment is coin operated and coin collection records were provided by RVC for  1/1/2015 through 5/27/2015.  The washers and dryers use tokens that are purchased for $0.50  apiece.  Four washing machines are utilized in the laundromat with two large commercial front  load washers and two top load washers.  The washers require 12 tokens for front load washers  and 6 tokens for top load washers per 23.5 minute cycle.  The dryers require 1 token for 7  minutes of drying time.  Table 2.2‐1 shows the token collection records and estimated energy  use for the laundry equipment.  All energy use values are shown as energy used by the  equipment and would correspond to boiler output energy.                Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 10 of 28  Table 2.2‐1 – 5 Month Laundry Token Collection Records and Estimated Energy Use  Usage Period  Washer  Tokens  Collected  Dryer  Tokens  Collected  Estimated  Washer  Energy Use,  mmBtu  Estimated  Dryer Energy  Use, mmBtu  Total Estimated  Laundry Energy  Use, mmBtu  Extrapolated  Annual Laundry  Use, mmBtu  1/1‐1/15/15 46 34 0.02 0.40 0.42  ‐  1/16‐1/28/15 12 14 0.01 0.16 0.17  1/29‐2/11/15 28 29 0.01 0.34 0.35  2/12‐2/16/15 14 14 0.01 0.16 0.17  2/17‐3/3/15 36 32 0.02 0.37 0.39  3/4/‐3/16/15 35 42 0.02 0.49 0.51  3/17‐3/29/15 38 43 0.02 0.50 0.52  3/30‐4/9/15 26 30 0.01 0.35 0.36  3/31‐4/14/15 18 15 0.01 0.18 0.18  4/15‐4/23/15 29 14 0.01 0.16 0.18  4/24‐5/1/15 28 21 0.01 0.25 0.16  5/2/‐5/8/15 35 19 0.02 0.22 0.25  5/9‐5/14/15 21 26 0.01 0.30 0.30  5/15‐5/27/15 32 38 0.02 0.44 0.44  398 371 0.21 4.33 4.53 10.88    Laundry energy use is estimated using the assumptions provided in Table 2.2‐2.    Table 2.2‐2 – Laundry Energy Use Assumptions  Item Value and Unit Source  Front load washer use vs. top load washer 50% RVC  Front load washer water use per cycle  35 gallons WES E&E assumption  Top load washer water use per cycle  25 gallons  http://www.speedqueencommercial.com/vend/en‐ us/news/newsletter/2014‐april‐cost‐per‐cycle‐‐‐ front‐load‐washer‐and‐top‐load‐washer‐.aspx  Percentage of Hot Water per Washer Cycle 25%  Water Management, Inc., et al. 2006. Report on  the Monitoring and Assessment of Water Savings  from the Coin‐Operated Multi‐Load Clothes  Washer Voucher Initiative Program. Prepared for  the San Diego Water Authority  Density of Water at 50ᵒF 8.343 lbs/gallon WES E&E assumption  Laundry hot water temperature rise 70ᵒF WES E&E assumption  Density of Water at 120ᵒF 8.25  lbs/gallon WES E&E assumption  Dryer Heating Demand 95,000 Btu/hr Hoyt‐Windsor  Front load washer token use per cycle 12 Tokens RVC  Top load washer token use per cycle 6 Tokens RVC  Dryer time per token 7 minutes RVC  Cool down period of dryer cycle 0 Minutes WES E&E assumption    Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 11 of 28  Annual hot water use for showers and the associated energy use is estimated for the  laundromat.  Assumptions used to estimate annual energy use include a shower length of 8  minutes, 10 gallons of hot water use per shower, a hot water temperature rise of 70ᵒF, and 20  showers per day.  Table 2.2‐3 shows the estimated annual shower hot water energy use.     Table 2.2‐3 – Estimated Annual Shower Hot Water Energy Use  Estimated  Shower Length,  Minutes  Hot Water  Use, Gallons  Estimated  Energy Use per  Shower, Btu  Estimated Energy  Use per Year,  Output mmBtu  8 10 5,775 42.2  Note: Average shower length and hot water use are based on the values provided by the DOE  website http://energy.gov/eere/femp/energy‐cost‐calculator‐electric‐and‐gas‐water‐heaters‐0    Fuel deliveries for April 2014 through March 2015 were provided by RVC.  Table 2.2‐4 shows  the annual fuel oil delivered to the Laundromat, estimated boiler efficiency, estimated total  annual heating energy use, and the energy breakdown for laundry, showers, and space heating.    Table 2.2‐4 – Laundromat Estimated Annual Energy Use Summary  April 2014 ‐  March 2015  #1 Oil Use,  Gallons  Annual  Boiler Input  Energy,  mmBtu  Estimated  Boiler  Efficiency  Total Annual  Boiler Output  Energy,  mmBtu  Estimated  Annual Laundry  Energy Use,  mmBtu  Estimated  Annual Shower  Energy Use,  mmBtu  Estimated  Annual Space  Heating Energy  Use, mmBtu  2,450 328 80% 263 11.2 42.2 209  Note:  Annual space heating energy is estimated by subtracting the Annual Laundry and Shower Energy Use from  the Total Boiler Output Energy.    The Estimated Annual Space Heating Energy Use is used for the purposes of load modeling and  boiler sizing in this memorandum.  Figure 2.2‐5 shows how the daily average heating demand  for the Laundromat would be expected to vary over the course of a year for space heating only.   During a 24‐hr period, the actual load will vary above and below this average value.  Potential  peak loads are estimated to be much higher than the average load due to the potential to  operate four dryers at the same time, however the duration is short and actual use of laundry  equipment has been minimal compared to the heating demand of the building.      Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 12 of 28    Figure 2.2‐5 – Laundromat Estimated Daily Average Space Heating Demand (4/2014 – 3/2015)  Note: The daily average heating demand model is based on local weather data and annual fuel usage provided by  RVC.  Actual demand would fluctuate above and below the average heating demand values shown over a 24‐hr  period.  Heating demands for the washers, dryers, and showers are not included in the curve since equipment use is  minimal compared to the space heating demand.     A load duration curve was developed using the daily average heating demand curves.  Load  duration curves sort the daily average heating demand over the course of a year from highest  to lowest and plot it over the number of days to show the annual range of facility heating  demand. Figure 2.2‐6 shows the estimated load duration curve for the Laundromat’s space  heating demand.    0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 Heating Demand, Btu/hrDaily Average Demand Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 13 of 28    Figure 2.2‐6 – Laundromat Space Heating Load Duration Curve (4/2014 – 3/2015)  Note: The load duration curve is based on local weather data and annual fuel usage provided by RVC.  Actual  demand would fluctuate above and below the average heating demand values shown over a 24‐hr period.  Heating  demands for the washers, dryers, and showers are not included in the curve since equipment use is minimal  compared to the space heating demand.     3.0 FOREST RESOURCE AND FUEL AVAILABILITY The area surrounding Rampart is heavily forested. RVC plans to set up harvesting plans with  private residents, Native Corporations, and the Alaska DOT to sustainably harvest wood for fuel.   Landowners were contacted and no existing Forest Stewardship Plans are in place.    A management plan could incorporate setting up a fire break to help protect the village from  fire hazards. Additionally, large quantities of drift wood are available after the ice breakup on  the Yukon River.  This driftwood could be harvested and air dried over the course of a season to  be used as fuel.  RVC anticipates that cord wood can be purchased from local harvesters for  $300 per cord.  Table 3.0‐1 summarizes the available fuels for heating as well as their cost per 1  million Btu’s (mmBtu) of boiler output comparison.        0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 11223344556677889100111122133144155166177188199210221232243254265276287298309320331342353364Heating Demand, Btu/hrDays Daily Average Demand Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 14 of 28  Table 3.0‐1 – Fuel Pricing and Cost of Energy for Heating   Fuel, Unit Boiler Type Cost per  Unit  Input Heating  Value, mmBtu  per Unit  Estimated  Boiler   Efficiency  Appliance  Output  Heating Value,  mmBtu/Unit  Appliance  Output  Heating Cost,  $/mmBtu  Seasoned Cord  Wood, Cord  Indoor Gasification  Boiler $300.00 17.0 70.0% 11.9 $25.21   #1 Fuel Oil,  Gallon  Vented Space  Heater $6.50 0.134 80.0% 0.107 $60.63   Note: Assumes 20% moisture content wet basis for cord wood and assumes that wood use is made up of 50% black  spruce at 15.9 mmBtu/cord and 50% white spruce at 18.1 mmBtu/cord.  4.0 PROPOSED BIOMASS SYSTEMS High efficiency low emission cord wood boilers are evaluated for use in the Laundromat and the  RVC offices planned for construction in the Multipurpose Building.   The economics are  considered for using dedicated systems serving each building as well as a district system that  interconnects the heating systems for both buildings.   Space within each building is limited for  locating a new wood fired boiler, therefor containerized systems are considered for each  option.  4.1 MULTIPURPOSE BUILDING An advanced combustion unit and hot water boiler capable of firing on seasoned cord wood  sized at approximately 100,000 Btu/hr of heat output is evaluated.  The boiler would be  combined with approximately 800 gallons of thermal storage to efficiently meet the RVC office  space range of heating needs.  This boiler size was chosen because typically it is the smallest  boiler offered by manufacturers.   The boiler operator would have to take care to charge the  firebox based on expected load to ensure that the boiler does not idle and produce excess  smoke.  Due to space constraints in the building, the system will be located in a containerized system  adjacent to the Multipurpose Building.  The containerized system will include the cord wood  boiler, hot water thermal storage system, and circulation pumps.  The system will interconnect  with the hydronic system using distribution piping in a utilidor.  Propylene glycol should be used  as the heating fluid due to extreme cold temperatures experience throughout the winter.   Additionally, heat trace wiring should be installed in the utilidor as a safety precaution.    The hot water thermal storage will hold approximately 180,000 Btu assuming a 60% propylene  glycol concentration, 190ᵒF storage temperature, and 160ᵒF distribution return temperature.   This would provide 1 hours and 50 minutes of load to charge the tank from 160ᵒF to 190ᵒF.  The  boiler will be over sized but is typically the smallest size available for an ASME rated cord wood  boiler. The large volume of thermal storage will mitigate the effects of an oversized boiler. The  estimated coverage using the cord wood boiler for the RVC Offices planned for construction in  the Multipurpose Building is shown in Figure 4.2‐1.  Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 15 of 28    Figure 4.1‐1 – Estimated Cord Wood System Coverage of Load Duration Curve   Note: The load duration curve model is based on local weather data and annual fuel delivery volumes provided by  RVC.  Potential coverage of 40% is shown while estimating a minimum turndown of 40%.  Actual coverage will  depend on management of loads and the use of thermal storage.    Figure 4.1‐1 shows 40% coverage of the space heating load duration curve using the cord wood  system.  The existing fuel oil system in the boiler room will supplement the cord wood system  as needed.  Actual coverage will vary depending on weather conditions, peak demands,  equipment operation schedules, and periods when the boilers are shut down for maintenance.   The 100,000 Btu/hr system is large for the building heating demand, but is typically the smallest  size offered by manufacturers. The coverage assumes a minimum boiler turndown of 40% with  the cord wood system.  Cord wood boilers can turndown more than 40%, however efficiency  drops off quickly below this point.  The 800 gallon thermal storage system will provide a large  buffer on the system and reduce periods operating below 40% boiler output.  This report  assumes 70% coverage for the cord wood system for estimating the potential fuel use and  savings for the Multipurpose Building.  Cord wood used in the system should be stacked and seasoned (air dried) for at least a year to  reduce to moisture content in the wood.  A 500 ft2 covered pole style building with walls that  allow air to flow through is recommended to store the 13 cords of wood that would be required  0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 11223344556677889100111122133144155166177188199210221232243254265276287298309320331342353364Heating Demand, Btu/hrDays Cord Wood Boiler Coverage Daily Average Demand Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 16 of 28  over the course of a year to offset 70% of the anticipated fuel oil use for heating the RVC offices  in the Multipurpose Building. Cribbing would be used to keep the stacked wood off of the  ground. This building is sized based on stacking the wood 6’ high, 4’ wide, and 3’ aisles to walk  between the rows.    4.2 LAUNDROMAT An advanced combustion unit and hot water boiler capable of firing on seasoned cord wood  sized at approximately 100,000 Btu/hr of heat output is evaluated.  The boiler would be  combined with approximately 1,500 gallons of thermal storage to efficiently meet the  Laundromat’s range of heating needs.  This boiler size was chosen because typically it is the  smallest boiler offered by manufacturers.   The boiler operator would have to take care to  charge the firebox based on expected load to ensure that the boiler does not idle and produce  excess smoke.    The building experiences two drastically different heating loads.  The space heating demand for  the building is relatively small in comparison to the potential heating demand of operating all of  the laundry equipment at the same time.  However, the fuel use for the laundry equipment is a  small portion of the total fuel use based on coin collection records provided by RVC. Because of  this, the heating system is sized to optimize the coverage of the space heating demand.    Due to space constraints in the building, the system will be located in a containerized system  adjacent to the Laundromat.  The containerized system will include the cord wood boiler, hot  water thermal storage system, and circulation pumps.  The system will interconnect using  distribution piping in a utilidor.  Propylene glycol should be used as the heating fluid due to  extreme cold temperatures experience throughout the winter.  Additionally, heat trace wiring  should be installed in the utilidor as a safety precaution.    The hot water thermal storage will hold approximately 335,000 Btu assuming a 60% propylene  glycol concentration, 190ᵒF storage temperature, and 160ᵒF distribution return temperature.   This would provide 3 hours and 20 minutes of load to charge the tank from 160ᵒF to 190ᵒF as  well as allow the operation of four dryers for 50 minute dry cycles with a fully charged tank.   The boiler will be over sized but is typically the smallest size available for an ASME rated cord  wood boiler. The large thermal storage tank will mitigate the effects of an oversized boiler. The  estimated coverage using the cord wood boiler for the Laundromat is shown in Figure 4.2‐1.    Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 17 of 28    Figure 4.2‐1 – Estimated Cord Wood System Coverage of Load Duration Curve   Note: The load duration curve model is based on local weather data and annual fuel delivery volumes provided by  RVC.  Potential coverage of 33% is shown while estimating a minimum turndown of 40%.  Actual coverage will  depend on management of loads and the use of thermal storage.    Figure 4.2‐1 shows 33% coverage of the space heating load duration curve using the cord wood  system.  The existing fuel oil system in the boiler room will supplement the cord wood system  as needed.  Actual coverage will vary depending on weather conditions, peak demands,  equipment operation schedules, and periods when the boilers are shut down for maintenance.   The 100,000 Btu/hr system is large for the building heating demand, but is typically the smallest  size offered by manufacturers. The coverage assumes a minimum boiler turndown of 40% with  the cord wood system.  Cord wood boilers can turndown more than 40%, however efficiency  drops off quickly below this point.  The 1,500 gallon thermal storage system will provide a large  buffer on the system and reduce periods operating below 40% boiler output.  This report  assumes 70% coverage for the cord wood system for estimating the potential fuel use and  savings for the Laundromat.  Laundry and shower use is not included in the coverage graph.  The Laundry and shower energy  use is estimated to account for 20% of the total fuel use.  This portion of the load is not  consistent since laundry and shower schedules are not defined.  A larger portion of the laundry  0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 11223344556677889100111122133144155166177188199210221232243254265276287298309320331342353364Heating Demand, Btu/hrDays Cord Wood Boiler Coverage Daily Average Demand Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 18 of 28  and shower loads could be covered by the cord wood system if RVC provided an incentive (such  as half priced laundry) to do laundry or take showers during defined periods.  RVC could then  make sure the boiler is loaded with wood and the thermal storage is charged to cover the  laundry and drying loads during these periods.    A 600 ft2 covered pole style building with walls that allow air to flow through is recommended  to store the 15.5 cords of wood that would be required over the course of a year to offset 70%  of the anticipated fuel oil use for heating the Laundromat. Cribbing would be used to keep the  stacked wood off of the ground.  This building is sized based on an estimated stack height of 6’  and width of 4’ and 3’ aisles to walk between the rows.    4.3 DISTRICT SYSTEM SERVING THE MULTIPURPOSE BUILDING AND THE LAUNDROMAT A district system that would connect to the heating systems for the RVC Offices planned for  construction in the Multipurpose Building and the Laundromat are evaluated.  A containerized  cordwood boiler system would be located next to the laundromat since this would be a year  round heating load.    An advanced combustion unit and hot water boiler capable of firing on seasoned cord wood  sized at approximately 150,000 Btu/hr of heat output is evaluated.  The boiler would be  combined with approximately 1,500 gallons of thermal storage to efficiently meet the range of  heating needs for both buildings.  The capacity of the system will provide added flexibility of  operation for both buildings.  The large volume of thermal storage will require multiple firings  per day during the coldest times of the year which will allow the boiler to maintain an efficient  firing rate during operation.  The boiler operator should manage how full the firebox is charged  depending on outside air temperature, thermal storage tank temperature, and anticipated  laundry loads. A firebox sized at 23” x 16” x 28” that is fully loaded will hold approximately  635,000 Btu’s of wood assuming 80% of the volume is occupied with wood and a density of  2,500 lbs/cord, which will be able to transfer 445,000 Btu’s to the glycol heating system  assuming a 70% efficiency.  The system will interconnect to the heating systems of both buildings using insulated  distribution piping in a utilidor.  Propylene glycol should be used as the heating fluid due to  extreme cold temperatures experienced throughout the winter.  Additionally, heat trace wiring  should be installed in the utilidor as a safety precaution.  The hot water thermal storage will hold approximately 335,000 Btu assuming a 60% propylene  glycol concentration, 190ᵒF storage temperature, and 160ᵒF distribution return temperature.   This would provide 2 hours and 15 minutes of load to charge the tank from 160ᵒF to 190ᵒand  allow the operation of four dryers for 50 minute dry cycles with a fully charged tank. The small  increase in boiler output compared to the individual systems will provide additional flexibility  for operation and charging the system and offsetting fuel oil use.  The anticipated duration of  operation below the efficient firing rate will be mitigated by the large volume of thermal  storage. The estimated coverage using the cord wood boiler for both buildings is shown in  Figure 4.3‐1.    Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 19 of 28    Figure 4.3‐1 – Estimated Cord Wood System Coverage of Load Duration Curve   Note: The load duration curve model is based on local weather data and annual fuel delivery volumes provided by  RVC.  Potential coverage of 70% is shown while estimating a minimum turndown of 40%.  Actual coverage will  depend on management of loads and the use of thermal storage.    Figure 4.3‐1 shows 70% coverage of the space heating load duration curve using the cord wood  system.  The existing fuel oil system in the boiler rooms will supplement the cord wood system  as needed.  Actual coverage will vary depending on weather conditions, peak demands,  equipment operation schedules, and periods when the boilers are shut down for maintenance.   This report assumes 70% coverage for estimating the potential fuel use and savings for the  district system.  Laundry and shower use is not included in the coverage graph.  The Laundry and shower energy  use is estimated to account for 20% of the total fuel use.  This portion of the load is not  consistent since laundry and shower schedules are not defined.  A larger portion of the laundry  and shower loads could be covered by the cord wood system if RVC provided an incentive (such  as half priced laundry) to do laundry or take showers during defined periods.  RVC could then  make sure the boiler is loaded with wood and the thermal storage is charged to cover the  laundry and drying loads during these periods.  0 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 11223344556677889100111122133144155166177188199210221232243254265276287298309320331342353364Heating Demand, Btu/hrDays Cord Wood Boiler Coverage Daily Average Demand Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 20 of 28  A 1,000 ft2 covered pole style building with walls that allow air to flow through is recommended  to store the 28.4 cords of wood that would be required over the course of a year to offset 70%  of the anticipated fuel oil use for both buildings. Cribbing would be used to keep the stacked  wood off of the ground.  This building is sized based on an estimated stack height of 6’ and  width of 4’ and 3’ aisles to walk between the rows.  Additionally, the existing fuel oil boilers in both buildings seem to be very large in respect to the  anticipated heating loads.  If a district system is considered for further evaluation, the heating  capacity of the Laundromat boilers may be large enough to heat both buildings.  The  Multipurpose Building boilers could be abandoned in place or removed to reduce annual  maintenance and inspection costs.  Further analysis should be completed to verify building  loads and if the Laundromat boilers have sufficient capacity if a district system is pursued as an  option.  5.0 BENEFIT/COST ANALYSIS Capital costs are estimated for each option based on recent quotations and bids provided by  cord wood boiler manufacturers.  These costs include a covered fuel storage building,  containerized cord wood hot water boiler system, hot water thermal storage, and installation.  The estimated capital costs are listed in Table 5.0‐1.  Tables showing the detailed cost  breakdowns are found in Appendix B.    Table 5.0‐1 – Estimated Project Capital Costs  Project Description Estimated Capital Cost  1 : RVC Offices $135,556   2 : Laundromat $158,700   3 : District System $324,013     Operation and maintenance costs were estimated for each option.  It is assumed that RVC  would use existing staff to load the boiler and perform maintenance as needed and additional  labor costs for maintenance are not considered. Ash removal costs are not considered since ash  can be a valuable resource to improve soil quality and is assumed to be land applied.  Additional  electricity costs are estimated for each option assuming electricity costs of $0.70/kWh.                Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 21 of 28  Table 5.0‐2 – Estimated Annual Operating & Maintenance Costs   Item Option 1  Option 2  Option 3  Electricity  $966  $1,405  $3,311   Annual Maintenance $100  $100  $100   Totals $1,066  $1,505  $3,411   Notes:  1 – Electricity costs assume 10 days of full power operation and 200 days at part load for Option 1, 6  hours a day of full power operation and 4 hours a day of part load operation for Options 2 and 3, and  an electricity price of $0.70/kWh to estimate electricity costs.    2 – Option 3 includes an additional 1 hp district pump during hours of operation.  3 – Annual maintenance costs are annualized over the lifespan of manufacturer recommended  replacement parts.  Replacement is assumed by RVC staff and costs for labor are not included.    A fuel use summary was developed for each option showing the current annual oil use,  estimated offset with the cord wood system, estimated annual wood use, and estimated annual  oil use to supplement the wood system.  Table 5.0‐3 shows the estimated annual fuel use  summary.    Table 5.0‐3 – Estimated Annual Fuel Use Summary  Option  Estimated  Current  Annual Oil  Use, Gallons  Estimated  Offset with  Cord Wood  System  Estimated  Annual Cord  Wood Use,  Cords  Estimated Annual  Fuel Oil Use with  Cord Wood  System, Gallons  1 : RVC Offices 2,040 70% 12.9 612  2 : Laundromat 2,450 70% 15.5 735  3 : District System 4,490 70% 28.4 1,347      Annual operating savings are estimated considering fuel costs and O&M costs.  Table 5.0‐4  shows the estimated annual operating savings for each option.    Table 5.0‐4 – Estimated Annual Operating Savings  Option  Current  Annual  Fuel Oil  Cost  Estimated Costs and Savings with Cord Wood System  Estimated  Annual Cord  Wood Cost  Estimated  Annual Oil  Cost with Cord  Wood System  Estimated  Annual O&M  Costs  Estimated  Annual  Savings  1 : RVC Offices $13,257  $3,870  $3,978  $1,066  $4,343   2 : Laundromat $15,925  $4,650  $4,778  $1,505  $4,992   3 : District System $29,182  $8,520  $8,756  $3,411  $8,495       Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 22 of 28  A benefits summary is listed in Table 5.0‐5 showing the estimated capital cost, 1st year net  operating savings, simple payback, 20 year Net Present Value, and 20 Year Benefits to Cost  (B/C) ratio.    Table 5.0‐5 – Cost and Benefit Summary  Option Estimated  Capital Cost  1st Year Net  Annual Operating  Savings  Simple  Payback,  Years  20 Year Net  Present  Value  20 Year  B/C Ratio  1 : RVC Offices $135,556 $4,343 31.2  $ (50,621) 0.63   2 : Laundromat $158,700 $4,992 31.8  $ (61,031) 0.62   3 : District System $324,013 $8,495 38.1  $ (157,704) 0.51    Notes:  1 – Net Annual Operating Savings include costs for wood fuel, supplemental fossil fuel, and operation &  maintenance (O&M) costs.  2 – 20 Year Net Present Value takes the present value of the operating savings for each year using a nominal  discount rate of 3.1% as published in the “Energy Price Indices and Discount Factors for Life‐Cycle Cost Analysis ‐ 2014” and the initial capital outlay of the total project cost.   A value greater than zero means that savings are  greater than expenses over 20 years in the value of today’s dollars.  3 – 20 Year Benefit/Cost (B/C) Ratio is calculated by dividing the present value of net annual operating savings over  a 20 year period with a discount rate of 3.1% by the Estimated Capital Cost. A value greater than 1 means the  benefits exceed the costs over a 20 year period.    A cash flow analysis was completed for financing the projects assuming a 20 year financing term  at a 4.0% interest rate.  None of the Options had a positive first year cash flow after annual  payments. First year cash flow for all three options would break even or be slightly positive with  65% grant funding of project costs.  The detailed analyses are shown in Appendix C.  Table 5.0‐6  lists the assumptions and values used to develop costs and savings in this study.    Table 5.0‐6 – Assumptions and Values Used in the Report  Item Value and Unit Source  Cord wood moisture content, wet basis 20%WES E&E assumption #1 Fuel oil high heating value 134,000 Btu/gal WES E&E assumption High heating value of 50/50 mix of White Spruce (18.1  mmBtu/cord) and Black Spruce (15.9 mmBtu/cord) 17.0 mmBtu/Cord University of Alaska Fairbanks  Cooperative Extension Service  #1 Fuel oil boiler efficiency (HHV) 80%WES E&E assumption Cord wood gasification boiler efficiency (HHV)70%WES E&E assumption RVC Offices oil offset with cord wood system 70%WES E&E assumption Laundromat oil offset with cord wood system 70%WES E&E assumption District system oil offset with cord wood system 70%WES E&E assumption Electricity price $0.70/kWh WES E&E assumption #1 Fuel oil price $6.50/gallon RVC Cord wood price $300/cord RVC #1 Fuel oil inflation rate  3.1%NISTIR 85‐3273‐29  O&M inflation rate 3.0%WES E&E assumption Cord wood inflation rate 3.0%WES E&E assumption Discount rate 3.1%NISTIR 85‐3273‐29  Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 23 of 28  6.0 CONCLUSIONS & RECOMMENDATIONS This study concludes that Rampart Village Council can reduce annual operating costs for space  heating and laundry services by installing a high efficiency, low emission cord wood boiler  system.  Based on the current economics, capital costs may be too high for RVC to justify  proceeding with a project.  The proposed systems will offset 70% of the current fuel oil use for  space heating, laundry, and domestic hot water at capital costs ranging from ~$135,000 ‐  ~$325,000 depending on the option selected.  This would provide Rampart Village Council with  net operating savings ranging from ~$4,000 to ~$8,500 in the first year of operation. If 75% of  the project costs were funded through grants, the simple payback for RVC funds would range  from 8 ‐ 10 years for the proposed options.  Additional benefits that would be provided by  proceeding with a project include:   Purchase of cord wood will immediately impact the local economy;   Decreased dependence on fossil fuels by replacing 1,500 to 3,150 gallons of #1 fuel oil  with renewable biomass fuel;   A hedge against volatility of the fossil fuel market;  As Rampart Village Council continues to pursue biomass energy options, WES Energy &  Environment recommends that the next level of evaluation includes detailed consideration of  the following items:   Siting of the biomass plant and covered cord wood storage area.   Biomass system capital costs based on detailed site investigations, initial plant layout  and design, and direct quotes from manufacturers.     Alternative funding sources (low interest loans, grants, and incentives).   Evaluate in further detail the potential to interconnect the Multipurpose Building and  Laundromat heating systems and use the Laundromat boiler for heating both buildings.   Capital avoidance costs for not refurbishing the Multipurpose Building boilers if the  Laundromat boilers are used for heating.   Acceptable district piping routes between evaluated buildings.   The potential to install a bypass, lint trap, and alternate dryer vent discharge into the  Laundromat.  The bypass damper could be controlled by a humidistat in the laundromat.   This would reduce the heating demand of the building by recovering the heat from the  dryer exhaust.     Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 24 of 28  Source: http://www.epa.gov/burnwise/woodstoves.ht ml Source: http://www.forgreenheat.org/consumer_reso urces/reliablepellet.html 7.0 GENERAL BIOMASS TECHNOLOGY INFORMATION This section describes technologies that can be used for efficiently using wood for space  heating and domestic hot water heating.  Manufacturers of each technology are available both  domestically and abroad. A partial list of manufacturers is provided for technologies and does  not constitute an endorsement.  Other manufacturers are available and individual  investigations should be completed prior to purchase. Local codes and regulations may require  modifications or additional components for compliance depending on the system considered.    High Efficiency Catalytic Wood Stoves  High efficiency catalytic wood stoves can be used to  heat spaces efficiently using cord wood.  They are  typically used for smaller buildings and rooms with  open layouts.   The catalytic element reburns the smoke  to increase efficiency and reduce air emissions.   Efficiencies can reach 70% and higher.  Equipment costs  can range from $4,000 to $6,000 plus installation.  Annual savings can range from $3,000 to $5,000 per  year based on a facility using 1,500 gallons of propane  per year at current prices. Catalytic elements will  require periodic replacement every 5‐7 years depending  on frequency of use and will cost $200 ‐ $400 for the  replacement element.  Wood loading and ash removal  is manual. A partial list of manufacturers include  Woodstock Soapstone, Blaze King, Vermont Castings,  and Lopi.     Wood Pellet Stoves  High efficiency wood pellet stoves can be used to heat  spaces efficiently using wood pellets.  They are typically  used for smaller buildings and rooms with open layouts.      Efficiencies can reach 80% and higher.  Equipment costs  can range from $4,000 to $7,000 plus installation.  Annual savings can range from $1,500 to $2,500 per  year based on a facility using 1,500 gallons of propane  per year at current prices.  Fuel loading and ash removal  is manual. A partial list of manufacturers include  England Stove Works, Sherwood Industries, Harman,  and Lopi.         Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 25 of 28  Source: http://www.woodboilers.com/products/pellet‐ boilers/froling‐p4‐pellet.html   High Efficiency Indoor Wood Pellet Boiler  High efficiency indoor wood pellet boilers utilize  premium wood pellets as a renewable biomass fuel  source for hot water space heating systems. Wood  pellets are automatically fed from an adjacent storage  hopper into the firebox based on heating demand.   Efficiencies can exceed 80% when coupled with a hot  water thermal storage system that allows the boiler to  operate at high fire to charge the hot water thermal  storage tank. Multiple boilers can be operated to  increase heating capacity.  Equipment costs can vary  depending on the heating capacity required.  Annual  savings can range from $3,000 to $6,000 per year based  on a facility using 5,000 gallons of #1 fuel oil per year at  current prices. Manual and automatic hopper loading is  available. Ash removal is manual. A partial list of  manufacturers include ACT Bioenergy, Froling, MESys,  Evo World, Windhager, Kedel, and Wood Master.         High Efficiency Indoor Cord Wood Boiler  High efficiency indoor cordwood boilers utilize split  cordwood as a renewable biomass fuel source for hot  water space heating systems. Efficiencies can exceed  70% when coupled with a hot water thermal storage  system that allows the cordwood boiler to operate at  high fire to charge the hot water thermal storage tank.  Equipment costs can range from $7,000 to $15,000 plus  installation.  Annual savings can range from $1,800 to  $2,200 per year based on an average building using  1,500 gallons of #1 fuel oil per year at current prices.  Manual loading and ash removal are required. A partial  list of manufacturers include Wood Gun, Econoburn,  Froling, Windhager, and Wood Master.                  Source:  http://www.woodboilers.com/product s/woodboilers/froeling‐fhg.html Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 26 of 28  Source: http://www.afsenergy.com/Biomass%20Energy.htm Advanced Biomass Combustion Units and Boilers  Advanced biomass combustion units and boilers are  typically an engineered product capable of firing on  wood chips, saw mill residue, wood pellets, and saw  dust. Fuel is typically delivered in bulk semi‐trailer  loads and automatically conveyed to the  combustion unit. Efficiencies can exceed 70% when  coupled with a hot water thermal storage system.   Emission controls are typically required to clean up  exhaust gasses.  Capital costs are high and vary  depending on many factors. Annual fuel cost savings  can range from $100,000 to $120,000 per year  based on a facility using 50,000 gallons of #1 fuel oil  per year at current prices.  High fuel costs and high  fuel usage can potentially make a project feasible. A  partial list of manufacturers include Viessman, ACT  Bioenergy, Froling, MESys, Evo World, Wood  Master, Messersmith Manufacturing, AFS Energy  Systems, Solagen, Wellons FEI, and Hurst.  Hot Water Thermal Storage System  Thermal storage tanks, also known as accumulator  tanks or buffer tanks, can raise the efficiency of hot  water heating systems firing on wood.  Solid fuels  burn more efficiently at higher firing rates than at  lower rates or idle modes where the fuel smolders,  smokes, and wastes energy.  Hot water thermal  storage allows the solid fuel boiler to fire efficiently  at full output to store the heat at elevated  temperatures in storage tanks. For optimum  operation a mixing valve is installed to blend cold  water returning from the facility with hot water  stored in the thermal storage tank.  Hot water is  sent back to the facility at a temperature that is  lower than the storage tanks, providing heat storage  and a buffer for short periods of high demand.  This  method of operation reduces smoldering and  smoking from inefficient operation, fuel use,  creosote buildup, and the need for frequent stoking.  Source: http://www.viessmann‐ us.com/en/District_Heating/Products/dhw/Storag e_Tanks.html Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment  Page 27 of 28  Source: WES Energy & Environment File Photo District Piping Systems  It can often be cost effective to connect multiple  buildings to one central wood fired heating plant.   Long runs of buried piping can be installed cost  effectively using pre‐insulated PEX piping.  It is  important to use factory injected close cell foam  insulation with a High Density Polyethylene (HDPE)  insulation jacket to prevent the insulation from being  compromised from ground water or leaks.   Pipe sizes  can range from 3/4” to 5” with roll lengths up to 600  feet.  Pipe material costs can be more expensive than  traditional iron pipe, however installation costs can  be reduced due to longer runs between splices and  connections.           Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment                Appendix A  Conceptual Drawings                                  100,000 BTU/hrCord Wood BoilerStackSCALE5'0'2.5' 5'Notes1. This drawing is a conceptual layout for the purposesof showing one option for layout of a biomass system.Final design and layout will change based onequipment selected, designer, and site conditions.Approx. 20'-0"800 GallonThermal StorageTankApprox. 8'-0"Multi PurposeBuilding600 Sq. Ft. CordWood StorageWESEE Proposed Biomass Rampart Village, AK Option 1 Plan View SCALE10'0'5' 10'600 Sq. Ft. CordWood Storage150,000 BTU/hrCord Wood BoilerStackThermal Storage Tanks1,500 Gallon TotalClinicLaundryFacilityApprox. 20'-0"Ap p r o x . 1 6 ' - 0 "20'-0"30' - 0 "Notes1. This drawing is a conceptual layout for the purposesof showing one option for layout of a biomass system.Final design and layout will change based onequipment selected, designer, and site conditions.WESEE Proposed Biomass Rampart Village, AK Option 2 Plan View 1,000 Sq. Ft. CordWood StorageSCALE10'0'5' 10'150,000 BTU/hrCord Wood BoilerStackThermal Storage Tanks1,500 Gallon TotalClinicLaundryFacilityApprox. 20'-0"Ap p r o x . 1 6 ' - 0 "Notes1. This drawing is a conceptual layout for the purposesof showing one option for layout of a biomass system.Final design and layout will change based onequipment selected, designer, and site conditions.20'-0"50' - 0 " WESEE Proposed Biomass Rampart Village, AK Option 3 Plan View SCALE50'0'25' 50'Notes1. This drawing is a conceptual layout for the purposesof showing one option for layout of a biomass system.Final design and layout will change based onequipment selected, designer, and site conditions.Containerized UnitLaundry FacilityMulti Purpose buildingCord WoodStorageWESEE Proposed Biomass Rampart Village, AK Option 3 Site Plan Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment                          Appendix B  Preliminary Capital Cost Estimates                                    Appendix B Rampart Village Council Line Item Cost One (1) ‐ 100,000 Btu/hr cord wood boiler, freight, containerized, and installed 45,000$                    Stick frame storage building with cribbing floor to stack wood, 500 ft2 @ $25/ft2 12,500$                    Thermal storage 800 gallon with insulation 15,000$                    Inhibited Propylene Glycol 10,000$                    Interconnection with existing boiler room, pumps, installation 10,000$                    Electrical 5,000$                      Mechanical 5,000$                      Sub‐Total 102,500$                 Contingency 15%15,375$                   Sub‐Total 117,875$                 Profesional Services 15%17,681$                   Total 135,556$                 Notes: 3 ‐ Estimate is based on competitive bidding. Option 1 ‐ Cord Wood Boiler System for RVC Offices in  the Multipurpose Building 1 ‐ The boiler system is to be installed next to the existing boiler room.  Pricing is based on a one‐boiler  solution.  There are multiple manufacturers that can provide varying boiler sizes.  Other boiler sizing  combinations to meet a similar output range may also be selected.  2 ‐ Professional Services includes permitting, legal, engineering, & project management. (Assumed that  minimal engineering is required.) WES Energy & Environment B.1 Appendix B Rampart Village Council Line Item Cost One (1) ‐ 100,000 Btu/hr cord wood boiler, freight, containerized, and installed 45,000$                    Stick frame storage building with cribbing floor to stack wood, 600 ft2 @ $25/ft2 15,000$                    Thermal storage 1,500 gallon with insulation 20,000$                    Inhibited Propylene Glycol 20,000$                    Interconnection with existing boiler room, pumps, installation 10,000$                    Electrical 5,000$                      Mechanical 5,000$                      Sub‐Total 120,000$                 Contingency 15%18,000$                   Sub‐Total 138,000$                 Profesional Services 15%20,700$                   Total 158,700$                 Notes: 3 ‐ Estimate is based on competitive bidding. Option 2 ‐ Cord Wood Boiler System for Laundromat 1 ‐ The boiler system is to be installed next to the existing boiler room.  Pricing is based on a one‐boiler  solution.  There are multiple manufacturers that can provide varying boiler sizes.  Other boiler sizing  combinations to meet a similar output range may also be selected.  2 ‐ Professional Services includes permitting, legal, engineering, & project management. (Assumed that  minimal engineering is required.) WES Energy & Environment B.2 Appendix B Rampart Village Council Line Item Cost One (1) ‐ 150,000 Btu/hr cord wood boiler, freight, containerized, and installed 50,000$                    Stick frame storage building with cribbing floor to stack wood, 1,000 ft2 @ $25/ft2 25,000$                    Thermal storage 1,500 gallon with insulation 20,000$                    Inhibited Propylene Glycol 20,000$                    360 linear feet of 1.5" utilidor district piping to Laundry & Multipurpose Building @ $250/lf 90,000$                    Interconnection with both boiler rooms, pumps, installation 20,000$                    Electrical 10,000$                    Mechanical 10,000$                    Sub‐Total 245,000$                 Contingency 15%36,750$                   Sub‐Total 281,750$                 Profesional Services 15%42,263$                   Total 324,013$                 Notes: 3 ‐ Estimate is based on competitive bidding. Option 3 ‐ District Cord Wood Boiler System for Laundromat & RVC  Offices in the Multipurpose Building 1 ‐ The boiler system is to be installed between the Multipurpose Building and the Laundromat.  Pricing is  based on a one‐boiler solution.  There are multiple manufacturers that can provide varying boiler sizes.  Other  boiler sizing combinations to meet a similar output range may also be selected.  2 ‐ Professional Services includes permitting, legal, engineering, & project management. (Assumed that  minimal engineering is required.) WES Energy & Environment B.3 Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment                      Appendix C  20 Year Financing at 4% APR Cash Flow Analysis                                        Appendix COption 1 ‐ Cord Wood Boiler System for RVC Offices in the Multipurpose Building20 Year, 4% FinancingRampart Village CouncilInput VariablesValue Units Year #1 Fuel Oil Cost, Current System  Cord Wood Cost  #1 Fuel Oil Cost, w/ Wood System  Added O&M Cost  Net Operating Savings  Annual Financing Payment  Net Cash Flow  Present Value of Cash Flow Project Costs Financed135,556 $1 13,257$     (3,870)$         (3,978)$         (1,066)$      4,343$         (9,974)$         (5,632)$        (5,462)$            Financing Term20 # years 2 13,668$     (3,986)$         (4,101)$         (1,099)$      4,481$         (9,974)$         (5,493)$        (5,168)$            Financing Rate (apr)4.0% Percent 3 14,092$    (4,106)$        (4,228)$        (1,133)$     4,624$        (9,974)$        (5,350)$       (4,882)$           Current #1 Fuel Oil Usage2,040 gal 4 14,528$    (4,229)$        (4,360)$        (1,168)$     4,772$        (9,974)$        (5,203)$       (4,605)$           Year 1 #1 Fuel Oil Average Price$6.50 $/gal 5 14,979$     (4,356)$         (4,495)$         (1,204)$      4,924$         (9,974)$         (5,050)$        (4,336)$            Proposed Annual Cord Wood  Usage12.9 Cords/yr 6 15,443$     (4,486)$         (4,634)$         (1,242)$      5,081$         (9,974)$         (4,893)$        (4,074)$            Year 1 Cord Wood Purchase Price$300 $/Cord 7 15,922$     (4,621)$         (4,778)$         (1,280)$      5,243$         (9,974)$         (4,731)$        (3,821)$            Annual #1 Fuel Oil Usage w/ Wood System612 gal/yr 8 16,416$     (4,760)$         (4,926)$         (1,320)$      5,410$         (9,974)$         (4,564)$        (3,575)$            Fossil Fuel Inflation Rate (apr)3.1% Percent 9 16,924$     (4,902)$         (5,078)$         (1,361)$      5,583$         (9,974)$         (4,392)$        (3,337)$            Cord Wood Inflation Rate (apr)3.0% Percent 10 17,449$     (5,049)$         (5,236)$         (1,403)$      5,761$         (9,974)$         (4,214)$        (3,105)$            O&M Inflation Rate3.0% Percent 11 17,990$    (5,201)$        (5,398)$        (1,447)$     5,944$        (9,974)$        (4,030)$       (2,881)$           Discount Rate (apr)3.1% Percent 12 18,548$     (5,357)$         (5,566)$         (1,491)$      6,134$         (9,974)$         (3,841)$        (2,663)$            Added Annual O&M Costs for Biomass Plant $1,066 $/yr 13 19,123$     (5,518)$         (5,738)$         (1,538)$      6,329$         (9,974)$         (3,645)$        (2,451)$            14 19,715$     (5,683)$         (5,916)$         (1,585)$      6,531$         (9,974)$         (3,444)$        (2,246)$            15 20,327$     (5,854)$         (6,099)$         (1,634)$      6,739$         (9,974)$         (3,235)$        (2,047)$            16 20,957$     (6,029)$         (6,288)$         (1,685)$      6,954$         (9,974)$         (3,021)$        (1,853)$            17 21,606$     (6,210)$         (6,483)$         (1,737)$      7,175$         (9,974)$         (2,799)$        (1,666)$            18 22,276$     (6,397)$         (6,684)$         (1,791)$      7,404$         (9,974)$         (2,570)$        (1,484)$            19 22,967$     (6,588)$         (6,892)$         (1,847)$      7,640$         (9,974)$         (2,334)$        (1,307)$            20 23,679$     (6,786)$         (7,105)$         (1,904)$      7,883$         (9,974)$         (2,091)$        (1,136)$            Present Value (62,097)$          WES Energy & EnvironmentC.1 Appendix COption 2 ‐ Cord Wood Boiler System for Laundromat20 Year, 4% FinancingRampart Village CouncilInput VariablesValue Units Year #1 Fuel Oil Cost, Current System  Cord Wood Cost  #1 Fuel Oil Cost, w/ Wood System  Added O&M Cost  Net Operating Savings  Annual Financing Payment  Net Cash Flow  Present Value of Cash Flow Project Costs Financed158,700 $1 15,925$           (4,650)$         (4,778)$         (1,505)$      4,992$         (11,677)$      (6,685)$        (6,484)$            Financing Term20 # years 2 16,419$           (4,790)$         (4,926)$         (1,552)$      5,152$         (11,677)$      (6,526)$        (6,139)$            Financing Rate (apr)4.0% Percent 3 16,928$           (4,933)$         (5,078)$         (1,600)$      5,316$         (11,677)$      (6,361)$        (5,805)$            Current #1 Fuel Oil Usage2,450 gal4 17,452$          (5,081)$        (5,236)$         (1,650)$     5,486$        (11,677)$     (6,192)$       (5,480)$           Year 1 #1 Fuel Oil Average Price$6.50 $/gal 5 17,993$           (5,234)$         (5,398)$         (1,701)$      5,661$         (11,677)$      (6,016)$        (5,165)$            Proposed Annual Cord Wood  Usage16 Cords/yr 6 18,551$           (5,391)$         (5,565)$         (1,753)$      5,842$         (11,677)$      (5,836)$        (4,859)$            Year 1 Cord Wood  Purchase Price$300 $/Cord 7 19,126$           (5,552)$         (5,738)$         (1,808)$      6,028$         (11,677)$      (5,649)$        (4,562)$            Annual #1 Fuel Oil Usage w/ Wood System735 gal/yr 8 19,719$           (5,719)$         (5,916)$         (1,864)$      6,221$         (11,677)$      (5,457)$        (4,274)$            Fossil Fuel Inflation Rate (apr)3.1% Percent 9 20,331$           (5,890)$         (6,099)$         (1,922)$      6,419$         (11,677)$      (5,258)$        (3,995)$            Cord Wood  Inflation Rate (apr)3.0% Percent 10 20,961$           (6,067)$         (6,288)$         (1,981)$      6,624$         (11,677)$      (5,053)$        (3,724)$            O&M Inflation Rate3.0% Percent 11 21,611$          (6,249)$        (6,483)$         (2,043)$     6,836$        (11,677)$     (4,842)$       (3,461)$           Discount Rate (apr)3.1% Percent 12 22,280$           (6,437)$         (6,684)$         (2,106)$      7,054$         (11,677)$      (4,624)$        (3,205)$            Added Annual O&M Costs for Biomass Plant $1,505 $/yr 13 22,971$           (6,630)$         (6,891)$         (2,171)$      7,279$         (11,677)$      (4,399)$        (2,958)$            14 23,683$           (6,829)$         (7,105)$         (2,239)$      7,511$         (11,677)$      (4,166)$        (2,717)$            15 24,417$           (7,034)$         (7,325)$         (2,308)$      7,751$         (11,677)$      (3,927)$        (2,484)$            16 25,174$           (7,245)$         (7,552)$         (2,380)$      7,998$         (11,677)$      (3,679)$        (2,258)$            17 25,955$           (7,462)$         (7,786)$         (2,453)$      8,253$         (11,677)$      (3,424)$        (2,038)$            18 26,759$           (7,686)$         (8,028)$         (2,529)$      8,517$         (11,677)$      (3,161)$        (1,825)$            19 27,589$           (7,916)$         (8,277)$         (2,608)$      8,788$         (11,677)$      (2,889)$        (1,618)$            20 28,444$           (8,154)$         (8,533)$         (2,689)$      9,069$         (11,677)$      (2,609)$        (1,417)$            Present Value (74,466)$          WES Energy & EnvironmentC.2 Appendix COption 3 ‐ District Cord Wood Boiler System for Laundromat &RVC Offices in the Multipurpose Building20 Year, 4% FinancingRampart Village CouncilInput VariablesValue Units Year #1 Fuel Oil Cost, Current System  Cord Wood Cost  #1 Fuel Oil Cost, w/ Wood System  Added O&M Cost  Net Operating Savings  Annual Financing Payment  Net Cash Flow  Present Value of Cash Flow Project Costs Financed324,013 $1 29,182$          (8,520)$        (8,756)$         (3,411)$     8,495$        (23,841)$     (15,346)$     (14,885)$         Financing Term20 # years 2 30,087$          (8,776)$        (9,027)$         (3,517)$     8,767$        (23,841)$     (15,074)$     (14,181)$         Financing Rate (apr)4.0% Percent 3 31,019$           (9,039)$         (9,307)$         (3,626)$      9,048$         (23,841)$      (14,794)$      (13,499)$          Current #1 Fuel Oil Usage4,490 gal4 31,981$           (9,310)$         (9,595)$         (3,738)$      9,337$         (23,841)$      (14,504)$      (12,837)$          Year 1 #1 Fuel Oil Average Price$6.50 $/gal 5 32,972$           (9,589)$         (9,893)$         (3,854)$      9,636$         (23,841)$      (14,206)$      (12,195)$          Proposed Annual Cord Wood  Usage28 Cords/yr 6 33,994$           (9,877)$         (10,199)$       (3,974)$      9,944$         (23,841)$      (13,897)$      (11,571)$          Year 1 Cord Wood  Purchase Price$300 $/Cord 7 35,048$           (10,173)$      (10,516)$       (4,097)$      10,262$      (23,841)$      (13,579)$      (10,966)$          Annual #1 Fuel Oil Usage w/ Wood System1,347 gal/yr 8 36,135$           (10,479)$      (10,842)$       (4,224)$      10,591$      (23,841)$      (13,251)$      (10,379)$          Fossil Fuel Inflation Rate (apr)3.1% Percent 9 37,255$          (10,793)$     (11,178)$      (4,355)$     10,929$     (23,841)$     (12,912)$     (9,810)$           Cord Wood  Inflation Rate (apr)3.0% Percent 10 38,410$           (11,117)$      (11,524)$       (4,490)$      11,279$      (23,841)$      (12,562)$      (9,257)$            O&M Inflation Rate3.0% Percent 11 39,601$           (11,450)$      (11,881)$       (4,629)$      11,640$      (23,841)$      (12,202)$      (8,721)$            Discount Rate (apr)3.1% Percent 12 40,828$           (11,794)$      (12,250)$       (4,773)$      12,012$      (23,841)$      (11,829)$      (8,201)$            Added Annual O&M Costs for Biomass Plant $3,411 $/yr 13 42,094$           (12,147)$      (12,629)$       (4,921)$      12,396$      (23,841)$      (11,445)$      (7,696)$            14 43,399$           (12,512)$      (13,021)$       (5,073)$      12,793$      (23,841)$      (11,049)$      (7,206)$            15 44,744$           (12,887)$      (13,425)$       (5,230)$      13,202$      (23,841)$      (10,640)$      (6,731)$            16 46,131$           (13,274)$      (13,841)$       (5,393)$      13,624$      (23,841)$      (10,218)$      (6,269)$            17 47,561$           (13,672)$      (14,270)$       (5,560)$      14,060$      (23,841)$      (9,782)$        (5,821)$            18 49,036$           (14,082)$      (14,712)$       (5,732)$      14,509$      (23,841)$      (9,332)$        (5,387)$            19 50,556$           (14,505)$      (15,168)$       (5,910)$      14,973$      (23,841)$      (8,869)$        (4,965)$            20 52,123$           (14,940)$      (15,639)$       (6,093)$      15,452$      (23,841)$      (8,390)$        (4,556)$            Present Value (185,134)$        WES Energy & EnvironmentC.3 Biomass Prefeasibility Report Date: July 28, 2015 Rampart Village Council   Final     WES Energy & Environment                          Appendix D  Sensitivity Analysis of Estimated Annual Operating Savings   to Oil and Biomass Fuel Prices                                 Appendix DOption 1 ‐ Cord Wood Boiler System for RVC Offices in the Multipurpose BuildingFirst Year Net Operating Savings Sensitivity AnalysisRampart Village Council4,343$  $5.00 $5.50 $6.00 $6.50 $7.00 $7.50 $8.00 $8.50$225$3,169 $3,883 $4,597 $5,310 $6,024 $6,738 $7,452 $8,166$250$2,847 $3,560 $4,274 $4,988 $5,702 $6,415 $7,129 $7,843$275$2,524 $3,238 $3,952 $4,665 $5,379 $6,093 $6,807 $7,521$300$2,202 $2,915 $3,629 $4,343 $5,057 $5,770 $6,484 $7,198$325$1,879 $2,593 $3,307 $4,020 $4,734 $5,448 $6,162 $6,876$350$1,557 $2,270 $2,984 $3,698 $4,412 $5,125 $5,839 $6,553$375$1,234$1,948 $2,662 $3,375 $4,089 $4,803 $5,517 $6,231*Note: Excludes financing costs.Price of Fuel Oil per GallonPrice of Cord Wood per CordWES Energy & EnvironmentD.1 Appendix DOption 2 ‐ Cord Wood Boiler System for LaundromatFirst Year Net Operating Savings Sensitivity AnalysisRampart Village Council4,992$  $5.00 $5.50 $6.00 $6.50 $7.00 $7.50 $8.00 $8.50$225$3,582 $4,440 $5,297 $6,155 $7,012 $7,870 $8,727 $9,585$250$3,195 $4,052 $4,910 $5,767 $6,625 $7,482 $8,340 $9,197$275$2,807 $3,665 $4,522 $5,380 $6,237 $7,095 $7,952 $8,810$300$2,420 $3,277 $4,135 $4,992 $5,850 $6,707 $7,565 $8,422$325$2,032 $2,890 $3,747 $4,605 $5,462 $6,320 $7,177 $8,035$350$1,645 $2,502 $3,360 $4,217 $5,075 $5,932 $6,790 $7,647$375$1,257 $2,115 $2,972 $3,830$4,687 $5,545 $6,402 $7,260*Note: Excludes financing costs.Price of Fuel Oil per GallonPrice of Cord Wood per CordWES Energy & EnvironmentD.2 Appendix DOption 3 ‐ District Cord Wood Boiler System for Laundromat &RVC Offices in the Multipurpose BuildingFirst Year Net Operating Savings Sensitivity AnalysisRampart Village Council8,495$  $5.00 $5.50 $6.00 $6.50 $7.00 $7.50 $8.00 $8.50$225$5,911 $7,483 $9,054 $10,625 $12,196 $13,768 $15,339 $16,910$250$5,201 $6,773 $8,344 $9,915 $11,486 $13,058 $14,629 $16,200$275$4,491 $6,063 $7,634 $9,205 $10,776 $12,348 $13,919 $15,490$300$3,781 $5,353 $6,924 $8,495 $10,066 $11,638 $13,209 $14,780$325$3,071 $4,643 $6,214 $7,785 $9,356 $10,928 $12,499 $14,070$350$2,361 $3,933 $5,504 $7,075 $8,646 $10,218 $11,789 $13,360$375$1,651 $3,223 $4,794$6,365 $7,936$9,508 $11,079 $12,650*Note: Excludes financing costs.Price of Fuel Oil per GallonPrice of Cord Wood per CordWES Energy & EnvironmentD.3