Loading...
HomeMy WebLinkAboutAkutan Town Creek Hydro Closeout Report - June 2017 - REF Grant 7030003    Akutan Hydro  Grant Closeout Report, June 7, 2017  Project Overview  Project Title  Town Creek Hydro  FERC status  Unknown, not licensed  Grantee/Owner/Developer  City of Akutan  Project Region  Akutan, Aleutian West  Local Electric Utility  City of Akutan    Project Description  The existing Akutan Hydro Project was commissioned in 1993 and is located on a steep hillside  that abuts the north side of the town of Akutan. The Project is a run of the river (ROR) alternative  involving four diversion structures in the upper reaches of the Town Creek drainage. The intake  works for the final conveyance are at about elevation 820 feet. Up to 3.5 cfs of water is diverted  from the creek into a 10 inch penstock to generate up to 105 kilowatts of power via a pelton  turbine at the powerhouse elevation of about 20 feet (estimated, turbine nameplate 150 kW at  685’ net head). The estimated potential annual generation for the project is about 300 MWh  based on past performance but it is likely able to produce significantly more power and energy.  Grant Award(s) and Budgets  REF Grant Application Summary:   Round  App Number  Amount Requested Amount Recommended  Award Code 2  248  $237,772 $237,772  2195472 2  249  $1,795,450 $162,000  2195473 3  469  $1,391,000 $1,391,000  7030003   REF Grant and AEA Managed Award Summary:  AEA Award Code  Grant Funds Grantee Funds Total Spent NA (Project 407002) $204,382.77 0 $204,382.77 2195472 $206,295.92 0 $206,295.92 2195473 $162,000.00 $162,000.00 7030003 $1,391,000.00 $135,633.35 A $1,526,633.35 Total $1,963,678.69 $135,633.35 $2,099,312.04 A: Required match equaled $100,000.00    Alaska Energy Authority  Akutan Town Creek and Loud Creek Hydroelectric Project  Grant Closeout Report  6/7/2017    Page 2 of 11  Execution of work  The Town Creek Hydro briefly produced power in 2003 and again in 2007. Federal grants  managed by AEA in 2007 were used to upgrade the controls at the existing Town Creek Hydro.  Despite this effort the Project was offline again from 2008 through 2012 and again in 2015.  Since 2003 the Project has generated reliably 4 years averaging about 120,000 kWh each year.  The estimated potential annual energy from the project is calculated as the sum of all the top  energy producing months in the PCE record.     In 2008 the City of Akutan applied to the Renewable Energy Fund (REF 2195473) for 3 projects:  the rehabilitation of the Town Creek Hydro, a feasibility study of the Loud Creek hydro  resource, and an application for geothermal investigation (one of 3 geothermal awards to  Akutan totaling approximately $5.5 million). The justification for the geothermal project is to  supply power for Trident’s seafood processing operations in Akutan. The Loud Creek hydro  justification is to allow the City to meet current and future demand (from City growth) entirely  from hydro resources.     The funding awarded for the Round 2 Application 249 (REF 2195473) for the repair of the project  was limited to $162k to perform the inspection and design of repairs. Work began in October of  2009 with meetings with contractors followed by a site visit and the report “Town Creek  Hydroelectric Project Field Report and Recommendations for Improvement, March 2010”. After  review and comments the scope of work was refined and work began with LIDAR and other  data collection in the latter half of 2010 although weather forced the LIDAR collection to be  delayed. In 2011 the dam safety report and condition assessment report were revised and  construction drawings were submitted in early 2012.      The feasibility work for Loud Creek was performed generally simultaneously as the design of  the repairs for Town Creek. In October 2009 a site visit was made with plans to install a stream  gauge on Loud Creek although weather prevented the installation until February 2010 when  local Akutan residents installed the gauge on Loud Creek. In March of 2010 the draft feasibility  report “Loud Creek Hydro Project Draft Conceptual Design and Feasibility Report, March 31  2010” was completed. A stream gauge site visit by the contractor occurred in July 2010 and  September 2011 and revisions to the feasibility report continued through 2010 and 2011 with  the completed report issued July 29, 2011. Stream gauging work continued with another site  visit in March and a draft monitoring report, a site visit in August 2012, and the final site visit in  June 2013. A final stream gauging report “Loud Creek Gage Assessment, Final Loud Creek  Streamflow Monitoring and Assessment Report, October 3 2013” was completed.    Geothermal work is ongoing as of the writing of this report. Geothermal work is generally  separate from the scope of the hydro work in that it is too large of a project to serve the City of  Alaska Energy Authority  Akutan Town Creek and Loud Creek Hydroelectric Project  Grant Closeout Report  6/7/2017    Page 3 of 11  Akutan’s energy demands and is more suitable for supplying electric energy to Trident Seafoods  for their processing operations.   Discussion  Stream gauging, which was completed last, is discussed first since it is of the most importance  to the analysis of the energy potential from both the Town Creek and Loud Creek resources.  Seven stage discharge measurements were made at the stream gauge location on Loud Creek  ranging from a low of 0 cfs to 15.4 cfs. The transducer equipment apparently utilized a bubbler  system. While generally quite reliable the contractor experienced problems with clogging that  impacted the readings. The report states that only the data from February 2010 to mid January  2011 is reliable. However, AEA’s review finds this data to be suspect as well. AEA recommends  that the USGS Russel Creek gauge data should form basis for hydrological analysis at this time  as was done in the feasibility report.    Three developments of interest are examined in this closeout report by AEA. They include Town  Creek, Loud Creek, and Harbor Creek (name made up, watershed west of the boat harbor). All  the analysis was done using the Russell Creek hydrology data scaled to the respective  watersheds of each project. The configurations are shown in the table below. It is evident that  the Town Creek project is the best resource based on this approximate analysis.   Project  Loud Creek  Harbor Creek  Town Creek Upgrade  Town Creek Exist  Units  Watershed Area  0.66  0.58  0.52  0.52  sq mi  Intake Elevation  550  620  800  800  ft  Turbine Elevation  20  40  20  20  ft  Peak Flow  9.5  8.4  7.6  3.5  cfs  Power  350  330  420  150  kW  Annual Energy  1,580,000  1,520,000  1,890,000  1,140,000   kWh    When comparing the project configurations with the demand of Akutan it is also evident that  the existing Town Creek turbine with a nameplate capacity of 150 kW should be adequate to  meet most of their power needs given the hydrology assumptions in this report.   Town Creek, Existing Hydro  Month  Estimated Average  Monthly Stream  Flow, cfs  Estimated Average  Power, kW  Average Akutan  Demand, kW  Average Akutan  Peak Demand, kW  1  5.1  93  64  83  2  4.4  80  61  86  3  4.1  75  72  90  4  4.4  80  68  94  5  6.8  124  64  83  Alaska Energy Authority  Akutan Town Creek and Loud Creek Hydroelectric Project  Grant Closeout Report  6/7/2017    Page 4 of 11  6  9.7  178  59  75  7  9.7  177  61  79  8  8.6  159  62  77  9  9.4  173  61  82  10  8.2  151  62  86  11  8.0  146  61  87  12  7.3  134  66  86  Average  7.1  131  63  84    Taking a closer look at the existing Town Creek hydro, the cumulative annual power generation  based on the scaled Russell Creek discharge record is shown below.         Based on the above, a rough estimate is that Akutan should be able to generate about 90% of  its energy from the exiting Town Creek hydro with the diesels running about 15% of the time  (derived from the cumulative duration chart). The performance of the existing Town Creek has  not come near this. Factors such as hydrology differing than that assumed herein, poor  programming, or operation and maintenance issues, or a combination thereof could be the  cause.     The first priority for Akutan is to focus on understanding the Town Creek resource potential and  why the project is not operating anywhere near its estimated capability. The condition  assessment report for Town Creek did not provide a specific reason for the poor operation  although it is likely due to a long term failed head level sensor and excessive restrictions in flow  0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%Town Creek Power Capability, kWPercent Time of Year Cumulative Duration, Town Creek Exist Alaska Energy Authority  Akutan Town Creek and Loud Creek Hydroelectric Project  Grant Closeout Report  6/7/2017    Page 5 of 11  caused by clogging from organics and sediment. The lack of operation probably exacerbates the  clogging issue particularly on startup.     The following tables shows the history of hydroelectric generation from Town Creek hydro from  PCE data.  Year  Diesel kWh Generated  Hydro kWh Generated Total kWh Generated 2003  537,520  12,286 549,806 2004  574,650  1,664 576,314 2005  528,244  0 528,244 2006  535,352  0 535,352 2007  440,881  103,762 544,643 2008  609,862  825 610,687 2009  667,067  0 667,067 2010  12,924 2011  504,690  0 504,690 2012  501,375  42,111 543,486 2013  373,001  189,900 562,901 2014  530,167  86,922 617,089 2015  613,592  2,142 615,734 2016  463,935  112,431 576,366   Summary of Work, Budget, and Schedule  Major Deliverables   Town Creek Hydroelectric Project, Dam Safety Report, December 16 2010, McMillen   Loud Creek Hydro Project Conceptual Design and Feasibility Report, July 29 2011, EES  Consulting, McMillen, Dryden & Larue/EPS   Town Creek Hydroelectric Project, Condition Assessment Report: Revised, January 4, 2012,  McMillen, EES Consulting   Town Creek Hydroelectric Project Improvements and Repairs, Technical Specifications, July 13  2012, McMillen   Town Creek Hydro, Energy Production Analysis, July 17 2012, McMillen   Town Creek Hydroelectric Project Improvements and Repairs, Construction Drawings, November  2012, McMillen   Town Creek Hydroelectric Project, Construction Completion Report, January 2013, McMillen   Town Creek Hydroelectric Project, Emergency Action Plan, January 2013, McMillen   Town Creek Hydroelectric Project, Operations and Maintenance Manual, January 2013,  McMillen   Loud Creek Gage Assessment, Final Loud Creek Streamflow Monitoring and Assessment Report,  October 3 2013, McMillen   Akutan SCADA System User Manual, December 18 2014, Electric Power Systems     Alaska Energy Authority  Akutan Town Creek and Loud Creek Hydroelectric Project  Grant Closeout Report  6/7/2017    Page 6 of 11  Project Costs by Phase/Task (REF funds only) Amount Source Loud Creek Feasibility  $206,295.92  0 Town Creek Design  $162,000.00  0 Town Creek Construction  $1,391,000.00  $135,633.35  Total  $1,759,295.92  $135,633.35    Performance Evaluation  Since the recent completion of controls work (in 2016) the project  has  seen  significant  improvement in operation. However, the performance is still not as high as expected.  Month  Diesel kWh  Generated  Hydro kWh  Generated  9/1/2016  30,858  15,167 10/1/2016  29,878  17,399 11/1/2016  28,893  21,689 12/1/2016  30,572  24,409 1/1/2017  21,135  14,562 2/1/2017  39,191  5,425 3/1/2017  48,565  4,541 4/1/2017  36,258  8,830   Lessons Learned  Difficulty in accessing remote Aleutian sites is common.   Buying the best and redundant stream gauging equipment pays off by improving the odds of  obtaining useable data. The problems with equipment on this project resulted in only a useable  stage discharge charge curve for the chosen gauging site.   Controls and local operation and maintenance capabilities have a very significant impact on  energy production.  Future Work and Recommendations  Accurately monitor the spill and water usage at Town Creek to assess the hydrology and potential  to generate more energy. If possible, continue the Loud Creek discharge monitoring as well.  The penstock exhibits higher frictional losses than expected according to the Field Report (March  2010). Organic growth on the inside of the penstock walls could be a possible cause. Growth can  accumulate on plastic pipe where the water is stagnant and contains sufficient nutrients. The  problems with organic growth on the intake screens is an indicator that such conditions exist.  This  type  of  problem  was  discovered  on  a  water  supply  line  in  Petersburg,  Alaska.  It  is  recommended that the possibility of organic growth on the penstock line be investigated and  remedied so that the project will produce more energy by reducing frictional losses.   Alaska Energy Authority  Akutan Town Creek and Loud Creek Hydroelectric Project  Grant Closeout Report  6/7/2017    Page 7 of 11  Intake screens can be made of copper or copper coated which will prevent clogging from algae  growth.   The inverted overflow pipes on the main impoundment are not likely to flush accumulated  sediment. A sediment flushing gate or pipe should be located or installed through the dam and  operate it occasionally during high flow/spill events.   Project Location Map       Alaska Energy Authority  Akutan Town Creek and Loud Creek Hydroelectric Project  Grant Closeout Report  6/7/2017    Page 8 of 11  Photographs    Town Creek Hydro and Community of Akutan      Town Creek Hydro east diversion and main impoundment in background        Alaska Energy Authority  Akutan Town Creek and Loud Creek Hydroelectric Project  Grant Closeout Report  6/7/2017    Page 9 of 11    Town Creek weir below main impoundment    Alaska Energy Authority  Akutan Town Creek and Loud Creek Hydroelectric Project  Grant Closeout Report  6/7/2017    Page 10 of 11    Town Creek turbine  Alaska Energy Authority  Akutan Town Creek and Loud Creek Hydroelectric Project  Grant Closeout Report  6/7/2017    Page 11 of 11    Loud Creek