The basics of biomass for architects and developers


Published on

Biomass can be a cost-effective and carbon neutral fuel choice.

Is biomass a suitable energy option for your proposed or existing development? Is there a good supply nearby? Is the scale and access of/to the site appropriate?

Presention for Ecobuild 2011 by Jude Hassall, Energy Project Manager at BioRegional

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Total views
On SlideShare
From Embeds
Number of Embeds
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

The basics of biomass for architects and developers

  1. 1. Basics of Biomass  Project Implementation Ecobuild – March 2011 Jude Hassall
  2. 2. 1. Use a robust project process1  Use a robust project process
  3. 3. 2. Use available information 2  Use available information•‐woodfuel••••• www.r‐e‐
  4. 4. 3. Understand the critical issues 3  Understand the critical issuesThree considerations to maximise chances of implementing a cost effective and successfully operating system.operating system1. Sizing2. Fuel storage33. Fuel to equipment matching q p g
  5. 5. Capacity factor• Biomass systems have a 200‐300% price  p premium compared to FF systems ‐ p y consequently good CF’s are essential to make  best use of that capital premium and  therefore improve payback.
  6. 6. Boiler utilisation –Boiler utilisation  capacity factor• Th   ft  f ll di They often fall disappointingly below expectations: i ti l  b l   t ti – Poor site selection – Inappropriate sizing of biomass boiler – Inappropriate sizing and use of thermal stores – Poor integration with fossil fuel stand‐by plant g yp – Mismatch of fuel and boiler unit – Poor overall system design and lack of acceptance – Poor installation and commissioning P  i ll i   d  i i i – Poor fuel quality and management thereof – Irregular maintenance and attention
  7. 7. 4. Carry out an initial assessment4  Carry out an initial assessment
  8. 8. Basic economic analysis• Use Carbon Trust initial assessment tool for basic  economic analysis. Some preliminary work  required: required1. Site annual heating consumption2. Costs associated with fossil fuel use3. Proposed boiler size
  9. 9. Basic site suitability• Spatial constraints – Consider access in boiler room for operation and  maintenance – Fuel deliveries• Site access – Size of delivery trucks – Height clearance• Planning constraints – Vehicle movements – Emissions – Area designations
  10. 10. Follow CT guide• Collect additional data• Site visit checklist• Prepare feasibility template• Involve fuel supplier and biomass  boiler installers – pre  p qualification
  11. 11. 5. Carry out detailed feasibility5  Carry out detailed feasibility
  12. 12. 1. Heat demand profile1  Heat demand profileOptions for estimating heat demand profile:1.1 Existing records2. On‐site measurements3. Steam systems – steam flow rates 4. Process heat 4 Process heat – pattern of equipment use5. Building modelling software6. Benchmarks
  13. 13. 1. Capacity factor1  Capacity factor
  14. 14. 2. Determine plant size2  Determine plant size• Rule of thumb• Tender process and supplier expertise• Boiler sizing tool• Dynamic modellingImportant and complex task!
  15. 15. 2. Ensure a value engineered solution2  Ensure a value engineered solution• Value engineering reconciliation of: V l   i i   ili i   f – Biomass plant capex – Fossil fuel, heat storage and fuel storage capex – Unit cost of fossil fuel and biomass fuel – Organisation drivers to maximise carbon  savings and minimise capex g p• Factors influencing sizing and integration: 1. 1 Which loads are to be supplied 2. When will biomass plant be operated
  16. 16. 3. Engage woodfuel suppliers early3  Engage woodfuel suppliers early
  17. 17. 3.What to investigate with your supplier3 What to investigate with your supplier• Factors that will affect plant specification and  operation p• Factors that will affect fuel store design and  fuel delivery• Factors that will affect cost
  18. 18. 3. Fuel Characteristics and impact on boiler design3  Fuel Characteristics and impact on boiler design• Particle size – affects grate and feeding design l ff df d d – Pellets and small chip – underfed hearth – Large chip – moving grate Large chip • Moisture content (MC) – affects choice of grate and temperature – Low MC – underfed, – High MC – moving grate• Ash content and melt temperature – affects combustion temperature and  removal process  – Wood has low ash content with high melt point• Contamination – affects residence time and materials – Waste Incineration Directive requires boiler to meet certain  conditions of temperature and residence time
  19. 19. 3. Fuel quality assurance3  Fuel quality assurance• Solid biomass assurance scheme:
  20. 20. 3. Factors affecting price3  Factors affecting priceLogistics Quality li Market k• Location in  relation to raw  • Moisture content  • Source type: virgin  material supply; ( ); (%); timber, reclaimed  timber  reclaimed • Delivery duration  • Calorific Value; wood, arboriculture  & distance; • Form of delivered  arisings, waste, etc.;• Delivery volume;  fuel e.g. slabwood <  fuel e g  slabwood <  • C Contracting type:  i     (capacity &  woodchip < pellet  contract  buying fuel by  (influences  volume); processing labour); weight, volume, or • Delivery vehicle; energy; • Quality of • Delivery  woodchip / pellet  • Local demand  frequency compared to  (influences • Seasonal factors  processing  competing markets.  technology).
  21. 21. 4. Optimise woodfuel storage 4  Optimise woodfuel storage• The successful operation of any woodfuel system  relies on a well designed fuel store, handling and  reception area• Optimise fuel store volume• Flexible fuel store reception• p g Optimise fuel discharge rates – Tipped – fastest (1t/min) – Blower  Blower – slower, noisier but more flexible (1t/8min)• Once quantity of fuel is known, estimate volume
  22. 22. 4. Woodfuel – 4  Woodfuel  fuel store sizing• Dead space 15‐20% of total volume Dead space 15 20% of total volume• Good to size fuel store for full delivery load – partial  load may impact fuel price l d   i  f l  i• If there is back‐up and or aux plant it may be  possible to reduce number of days of storage• Various fuel storage designs – discuss with fuel  g g supplier, installer and site owner for best option
  23. 23. 4. Assess spatial constraints4  Assess spatial constraints• Space in boiler house• Space for fuel storage facilities• Vehicle access
  24. 24. 4. Spatial constraints 4  Spatial constraints• Access for maintenance• Space for backup systems• Proximity to fuel storage• Vehicle access for fuel deliveries (turning circles and  height)• Space for buffer tank / thermal storage• Location and height of flue (taller and wider than  gas/oil flues)• For existing buildings access for installation• Conservation areas, listed buildings – increases cost
  25. 25. 4. Boiler house considerations4  Boiler house considerations• Boilers physically larger than fossil fuel equivalents g q• Much greater headroom required if access to the top  p of the boiler is required for flueway cleaning on  vertical tube boilers• Floor space required for: – Flueway cleaning on horizontal tube boilers – Feed auger and ash auger removal – Ash bin(s)  cyclone  buffer vessel  thermal store   Ash bin(s), cyclone, buffer vessel, thermal store,  expansion vessels or spillset
  26. 26. 5. Assess necessary permits and consents 5  Assess necessary permits and consents• Planning consent – Planning consent  contact the LPA as early in the  process as possible• Building regulations – conservation of fuel & power B ildi   l i   i   f f l & • Waste & Pollution• Health & Safety
  27. 27. 6. Cost effective solutions6  Cost effective solutions• Appropriate design and application of lean  design / value engineering principles with  g g gp p regard to: – System sizing; – Integration works; – System housing and installation works; – Appropriate fuel store design; – Mechanical handling; – Driven by project criteria
  28. 28. Tips for procurement and Ti  f   t  d  implementation stage. implementation stage
  29. 29. Good tendering• Market competition and good tendering practice – Clear specification to allow cross comparison; – Comprehensive specification to reduce perceived risk and  associated price loading; – Site information; – Appropriate tendering; – Thorough tender evaluation and CAPEX build‐up; – Clear identification of CAPEX risk and management  thereof. h f
  30. 30. Tendering & specification• Prepare good specification – use CT RFP  template p• Conclusions of feasibility inform RFP – Pre‐qualification P lifi ti – Tenderers should state variations – State lead times – Time of year
  31. 31. Tips for woodfuel procurement• Th  i     There is a need to check both client and supplier are  d    h k b h  li   d  li     insured  appropriately:  – T&Cs are compatible throughout the supply chain?  T&C     tibl  th h t th   l   h i ?  – Levels of insurance is compatible with risks? – Dust and boiler explosions   – Does the sale of heat and/or power affect clients  commercial status?• Can inform client of general principles but do not  advise on small‐print and/or policy purchases (FSA  p / p yp ( regulated activity) 
  32. 32. Woodfuel procurement ‐Woodfuel procurement  insurance• D   Does supplier/ supplier’s insurers indemnify client  li /  li ’  i  i d if   li t  against:  – Damage to the installed equipment due to supply  substandard fuel? – Prompt removal of substandard fuel? – Loss of earnings as a result of down‐time due to  f f substandard fuel?• Client needs to be aware of potential I&I issues at  the FS stage but detailed investigations usually  g g made  during project development/ negotiations  with suppliers    
  33. 33. Woodfuel procurement ‐Woodfuel procurement  HSE• By statute the site owner and/or operator is  responsible for all HSE issues on the site. • The site management have to put in place SOPs and  conduct risk assessments on all operations  conducted on‐site  o c e t o pote t a S ssues e ue• Inform client of potential HSE issues re: fuel  deliveries early in process  • Reputable fuel suppliers should be able to supply  their own SOPs and associated risk assessments
  34. 34. Woodfuel procurement ‐Woodfuel procurement  documentation• Term sheet very useful Fuel specification (inc. variances and details of supplier QA systems)  Tonnage p.a. Delivery vehicle type(s) and sizes (inc. turning circle and e.g. tipping  clearances) ) Maximum delivery frequency (e.g. loads/week) Price/ unit (e.g. p/kWh boiler output, £/T) Duration of contract Indexing  Conditions of sale (append example contract)  Insurers/ indemnity limit Recourse for delivery of out of spec. fuel Earliest date they can start contract
  35. 35. Woodfuel procurement ‐Woodfuel procurement  contracts• Use Carbon Trust example contract
  36. 36. Woodfuel procurement –Woodfuel procurement  delivery docs• All d li i  D li All deliveries: Delivery note   tPlus (if not bought by boiler heat output)• Copy of weighbridge ticket with tare, gross and net weights Or• Estimation of volume (if not full load)Plus (if not bought by boiler heat output)• Moisture content analysis/ estimate (may be sent after  delivery) 
  37. 37. Tips for commissioning & training• Manual in English• Train end users: – Plant operation – Performance monitoring P f   i i – Troubleshooting – Daily, weekly, monthly maintenance
  38. 38. Tips for operation and maintenance• Standard O&M contract with installer is common• Automated systems can reduce attendance time• Use of high quality fuel, regular checks, avoiding  short‐cycling• Establish daily, weekly, monthly, 3‐monthly, 6‐ monthly and annual maintenance regime y g• Ongoing performance monitoring using heat  meters
  39. 39. Maintenance requirement• Higher specification = lower maintenance cost – Automatic ash removal – Cooled grate designs – Robust wood feeding – Boiler tube cleaning• Low specification can lead to lower system  availability• Complex systems for fuel feed can also  present reliability issues   t  li bilit  i   
  40. 40. Conclusions• Follow a clear process• Don’t skip steps Don t skip steps• Involve relevant parties at the earliest  opportunity i• Use available resources to helpp