WIND FEASIBILITY STUDY SUNY Canton  

Submitted To: New York Power Authority 123 Main Street White Plains, NY 10601 Attention: Guy Sliker                  

Submitted By: Staci Clark, Assistant Program Manager [email protected] Ph: 518‐213‐0044 ext. 1010 Fax: 518‐213‐0045

Date: October 25, 2009  

 

P a g e  | 2   

Executive Summary  At  the  request  of  the  New  York  Power  Authority  (NYPA),  AWS  Truewind  (AWST)  has  performed  a  preliminary  assessment  of  the  feasibility  of  siting  a  wind  system  on  the  SUNY  Canton  campus.    The  analysis helped determine the appropriate size, model, hub height, and location for a wind system that  could be installed at the facility.    In  2005,  Greenman‐Pedersen,  Inc.  (GPI)  performed  a  preliminary  study  to  evaluate  the  feasibility  of  installing  a  wind  turbine  on  the  SUNY  Canton  campus  and  recommended  three  possible  installation  sites.  Through the use of a Geographic Information System (GIS) and a site visit, AWST determined that  the  sites  initially  recommended  would  provide  viable  options  for  wind  energy  development.    A  large  open  field  to  the  west  of  the  campus  (foundation  lands)  was  also  evaluated  for  wind  energy  development.  The campus entrance was determined to be the most attractive location for wind energy development.   The  site  is  approximately  160  meters  from  the  Nevaldine  Technology  Center  and  southwest  of  the  P7  parking  lot.    This  decision  was  based  on  available  land  area,  exposure  to  the  wind,  existing  land  uses,  and proximity to residences and property boundaries.    The  wind  resource  at  the  site  was  examined  using  windTrends  and  the  MesoMap™  system.    The  proposed turbine location has a predicted mean annual wind speed of 5.27 m/s at 50 m above ground  level  and  5.80  m/s  at  75  m  above  ground  level.    The  uncertainty  level  on  all  wind  speed  estimates  is  approximately 0.35 m/s.  Local restrictions and setbacks were evaluated to select an appropriate turbine height and the facility’s  time  series  load  data  was  evaluated  to  determine  the  benefit  of  distributed  generation.    This  comparison  assisted  in  the  determination  of  an  appropriate  wind  turbine  size  and  model.    The  Fuhrländer FL 600 was selected for analysis due to the relatively small available area at the entrance to  the campus and restrictions on wind energy development in other areas.    Taking into account typical energy losses experienced by wind turbines, the average net annual energy  output  from  1997  –  2008  was  estimated  to  be  789  MWh/yr  and  1,066  MWh/yr  for  the  50  and  75  m  tower heights, respectively.  The net capacity factor for the FL 600 was predicted to be approximately  15.0% and 20.3% for the two heights.  The production statistics for the FL 600 are summarized in Table  1.  Table 1: Average Annual Wind Energy Production and Energy Offset for FL 600 

Performance Indicator  Average Annual Wind Speed  Average Annual Net Energy Production  Net Capacity Factor  Offset for Given Load 

50 m  5.27 m/s  789 MWh  15.0%  10.9% 

75 m  5.80 m/s  1,066 MWh  20.3%  14.6% 

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

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

P a g e  | 3   

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

 



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



Campus/community reaction 



Final economics for a wind system installation. 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

P a g e  | 4   

Table of Contents  Executive Summary ....................................................................................................................................... 2  Table of Contents .......................................................................................................................................... 4  Table of Tables .............................................................................................................................................. 5  Table of Figures ............................................................................................................................................. 6  1. 

Introduction ......................................................................................................................................... 7 

2. 

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

3. 

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

4. 

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

5. 

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

6. 

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

7. 

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

8. 

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

9. 

Economics .......................................................................................................................................... 31 

10. 

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

11. 

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

12. 

Appendices ..................................................................................................................................... 43 

   

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

P a g e  | 5   

Table of Tables   Table 1: Average Annual Wind Energy Production and Energy Offset for FL 600 ........................................ 2  Table 2: Coordinates for the Initial Areas of Interest for Turbine Installation ........................................... 10  Table 3: Physical Characteristics of the Fuhrländer FL ............................................................................... 20  Table 4: Electrical and Mechanical Characteristics of the Fuhrländer Turbines ......................................... 20  Table 5: Assumed wind turbine energy losses for one FL 600 .................................................................... 21  Table 6: Average Annual Wind Energy Production for FL 600 .................................................................... 21  Table 7: Wind Energy Production and Energy Offset for FL 600 from 8/1/2008 ‐ 7/31/2009 ................... 24  Table 8:  IEEE 1547 Protection Standards ................................................................................................... 28  Table 9: List of the Closest NYS Wind Projects ........................................................................................... 30  Table 10: FL 600 Installed Cost Breakdown ................................................................................................ 33  Table 11: Economic/Financial Input Ranges ............................................................................................... 33  Table 12:  Noise Emission Levels for the FL 600 ......................................................................................... 36     

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

P a g e  | 6   

Table of Figures   Figure 1:  SUNY Canton Campus Map ......................................................................................................... 10  Figure 2:  Initial Areas of Interest for Turbine Installation .......................................................................... 11  Figure 3:  Area 2 from Across the Street looking NNW at the Potential Turbine Location ........................ 13  Figure 4:  Wind Rose for Proposed Site ...................................................................................................... 14  Figure 5:  Wind Resource Map for Proposed Site ....................................................................................... 15  Figure 6: Historic Annual Wind Distribution for Proposed Site .................................................................. 16  Figure 7: Wind Speed Frequency Distribution for Proposed Site ............................................................... 16  Figure 8: Monthly Wind Distribution for Proposed Site ............................................................................. 17  Figure 9: Seasonal Wind Distribution for Proposed Site ............................................................................. 17  Figure 10:  Diurnal Wind Distribution for Proposed Site ............................................................................ 18  Figure 11:  Fuhrländer 50m/ 600 kW .......................................................................................................... 19  Figure 12: Annual Energy Production at Two Hub Heights ......................................................................... 22  Figure 13: Seasonal Energy Production at Two Hub Heights ...................................................................... 22  Figure 14: Monthly Energy Production at Two Hub Heights ...................................................................... 23  Figure 15: Diurnal Energy Production at Two Hub Heights ........................................................................ 23  Figure 16: Example comparison of turbine production and campus consumption (summer) ................... 24  Figure 17: Example comparison of turbine production and campus consumption (winter) ..................... 25  Figure 18:  SUNY Canton 4,160 V / 23 kV Substation ................................................................................. 26  Figure 19:  FL 600 Power Converter (photo courtesy of Lorax‐Energy) ...................................................... 27  Figure 20:  Wind Turbine Noise .................................................................................................................. 36  Figure 21: Causes of Bird Fatalities ............................................................................................................. 38   

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

P a g e  | 7   

1.

Introduction 

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

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



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



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



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



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



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



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



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



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

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

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

P a g e  | 8   

2.

Review of Prior Feasibility Study 

In 2005, GPI performed a preliminary study to evaluate the feasibility of installing a wind turbine on the  SUNY Canton campus. The study assessed the wind energy potential, general technology and installation  considerations, and economics of a potential wind system at SUNY Canton.   The GPI feasibility study assessed three potential areas for wind development:  1. West of the water tower, between the water tower and the north/south access road  2. North of the water tower, across the east/west access road  3. In the woods west of the water tower, halfway between the north/south access roads and the  power lines  GPI selected the Area 3 as the most favorable for a wind system installation. AWST reviewed these three  sites and determined that the proposed Area 1 was too close to a neighboring residential development  and a nearby water tower to meet local regulations. Similarly, Area 3, although recommended in the GPI  report, was omitted due to required structure setbacks.  AWST selected Area 2 from the GPI report as  the best location for a potential wind system.   The GPI feasibility study computed net energy estimates by obtaining wind data from the 2005 version  of the New York State Wind Map developed by Truewind Solutions (now AWST). This data included wind  speed data at a 65 meter hub height.  In order to provide a better evaluation of the wind energy system,  the AWST feasibility study includes modeled wind resource data on an hourly basis.  The GPI feasibility study evaluated the installation of three Fuhrlander turbine sizes: 1,000 kW, 600 kW,  and  250  kW.  GPI  employed  the  WindCAD  Turbine  Performance  Model  to  compute  annual  energy  estimates  for  each  turbine  model.  The  study  determined  that  the  1,000  kW  turbine  would  have  an  average output of 176 kW (corresponding to 1,543 MWh of annual energy generation), accounting for  approximately 18% of Canton’s annual energy consumption.   While this analysis provides a reasonable  approximation  of  the  annual  energy  generation  of  the  turbine,  the  analysis  did  not  compute  hourly  generation  potential.    The  AWST  study  used  hourly  wind  resource  data  to  create  a  theoretical  hourly  energy  production  from  the  wind  energy  system.    This  methodology  allowed  the  annual  average  and  hourly production for load matching to be calculated.  The installed project cost was estimated to be $1,978 per kW in the GPI study. The study assessed the  cost  of  energy  based  on  this  installed  project  cost,  both  with  and  without  considering  the  effect  of  potential  grants  and  energy  cost  offsets.  The  study  considered  the  effect  of  applying  the  25%  USDA  grant  for  rural  communities  and  the  15%  NYSERDA  rebate.      Installed  project  costs  have  risen  dramatically since the 2005 report was issued and renewable energy incentives have changed; the AWST  study analyzed present economic conditions to better determine the current feasibility  of the project.   The AWST analysis assumed that a SUNY Canton project would be eligible for a 30% cash grant according  to The American Recovery and Reinvestment Act of 2009, but not eligible for the Production Tax Credit,  Investment  Tax  Credit,  or  MACRS  depreciation  schedule,  since  SUNY  Canton  is  a  non‐taxable  government entity and the associated foundation is a non‐profit organization.   

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

P a g e  | 9   

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

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

P a g e  | 10   

3.

Site Selection  

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

  Figure 1:  SUNY Canton Campus Map 

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

Site Designation  Area 1  Area 2  Area 3 

Description  Campus Entrance #1  Campus Entrance #2  Foundation Lands 

Latitude  44.599750°  44.601220°  44.604660° 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

 

Longitude  ‐75.185529°  ‐75.185576°  ‐75.202030° 

P a g e  | 11   

Residence

Residence

  Figure 2:  Initial Areas of Interest for Turbine Installation

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 12   

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

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



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



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



Maximum structure height is 500 ft 



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



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

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

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 13   

 

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

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 14   

4.

Wind Resource Definition 

AWST estimated the wind resource for the proposed location at two possible tower heights, 50 m and  75 m, using a virtual meteorological mast (VMM) analysis.  A VMM analysis produces a representative  calendar year of hourly wind speed, direction, temperature, atmospheric pressure, and air density at a  client‐specified location.    A  virtual  meteorological  mast  was  created  at  the  proposed  turbine  location  for  both  heights  using  windTrends, which produced hourly meteorological data (wind speed, direction, temperature, pressure,  and air density).  The windTrends data set was adjusted using a higher resolution windNavigator® data  and  sheared  to  the  appropriate  hub  height.    AWST  made  multiple  refinements  to  coupled  mesoscale  and microscale model outputs, and then, using an estimated wind profile for the chosen site, scaled this  data to each proposed hub height (50 and 75 m).  Thus, a complete climatology of typical conditions was  created at the selected heights above ground.  The average annual wind speed at the proposed location is approximately 5.27 m/s and 5.80 m/s at 50  and 75 m, respectively.  The wind rose is shown in Figure 4 and the wind resource map at 60 meters is  included  in  Figure  5.    Wind  resource  estimates  are  intended  for  this  preliminary  feasibility  study.  For  applications  requiring  greater  accuracy,  the  wind  resource  estimates  should  be  confirmed  by  measurement. 

  Figure 4:  Wind Rose for Proposed Site 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 15   

  Figure 5:  Wind Resource Map for Proposed Site 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 16   

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

Annual Wind Speed Distribution 6.5

Wind Speed (m/s)

6 5.5 75m

5

50m 4.5 4 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Year

  Figure 6: Historic Annual Wind Distribution for Proposed Site 

Wind Speed Frequency Distribution 0.09 0.08

Frequency (%)

0.07 0.06 0.05 0.04

75m

0.03

50m

0.02 0.01 20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

0 Wind Speed (m/s)

  Figure 7: Wind Speed Frequency Distribution for Proposed Site 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 17   

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

Monthly Wind Speed Distribution 7

Wind Speed (m/s)

6.5 6 5.5 5 75m

4.5

50m

4 3.5 3 Jan

Feb

Mar

Apr May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

Month Figure 8: Monthly Wind Distribution for Proposed Site 

Seasonal Wind Speed Distribution 6.5

Wind Speed (m/s)

6 5.5 5 4.5

75m

4

50m

3.5 3 Winter (Dec‐Feb) Spring (Mar‐May) Summer (Jun‐Aug)

Fall (Sep‐Nov)

Season

  Figure 9: Seasonal Wind Distribution for Proposed Site 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 18   

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

Diurnal Wind Speed Distribution 7

Wind Speed (m/s)

6.5 6 5.5 5 4.5

75m

4

50m

3.5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300

3

Hour Figure 10:  Diurnal Wind Distribution for Proposed Site 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 19   

5.

Wind Turbine Selection 

AWST completed an initial overview of turbine options for the proposed site.  As discussed earlier, the  relatively  small  available  area  restricts  the  size  of  the  wind  turbine  due  to  possible  local  zoning.   Additionally, due to the close location of campus roads, a wind turbine with a blade length of less than  50  meters  is  required.    With  these  concerns  in  mind,  there  are  only  a  few  viable  options  for  turbine  selection: Fuhrländer FL 250, Fuhrländer FL 600, and the Northwind 100 kW.  The leading option for the SUNY Canton site was a single Fuhrländer FL 600.  The Fuhrländer FL 600 was  chosen for its hub height  options and the relative distance to other Fuhrländer turbines for operation  and  maintenance  support.    Additionally,  this  option  allows  the  campus  to  maximize  the  generating  capacity of the turbine for the reduced area available.   There are two Fuhrländer turbine installations  relatively close to the SUNY Canton campus:   •

FL 250 at Harbec Plastics in Ontario, NY 



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

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

  Figure 11:  Fuhrländer 50m/ 600 kW 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 20    Table 3: Physical Characteristics of the Fuhrländer FL 

 Manufacturer/Model  Rating  Hub Height (m)  Rotor Diameter (m)  Rotor Area (sq m)  Structure Height (m)  Blade Material  Cut in WS (m/s)  Rated WS (m/s)  Cut Out WS (m/s)  Rated Rotor Speed (rpm)  Rotor Speed Range (rpm)  Estimated Installed Price (USD 2007)  Current Lead Time  Noise Parameters (dB) 

Fuhrländer FL 600  600 kW  50 / 75  43 / 50  1452/1963  71.5 / 75  96.5 / 100  Epoxy/fiber glass with  integrated lightning  protection  3  10.8  20  25  13‐27  $1,498,379 /  $1,648,379  14 ‐ 16 months  98 at Hub; 45 at 100 m 

  Table 4: Electrical and Mechanical Characteristics of the Fuhrländer Turbines 

Manufacturer/Model  Rated Power (kW)  Maximum Power (kW)  Power Regulation  Voltage (V)  Rated Output (kVA)  Power Factor  Output Frequency (Hz)  Generator Type  Generator Lifetime  Yaw System  Pitch System  Brake System  Desktop Monitoring  System  SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Fuhrländer FL 600  600  Not Stated  Pitch  690  660  1.0; controllable  50/60  3‐Phase Double‐Fed  Asynchronous Generator –  Variable Voltage and Frequency  20 years (service life)  Sliding bearing  3 electric yaw motors  Gearbox/servo motor   (max 12 deg/sec)  Full Span Blade Feathering   Emergency Disc Brake  Remote data and control 

P a g e  | 21   

6.

Load Evaluation and Energy Production Potential 

As  discussed  previously,  the  average  wind  speed  for  the  two  hub  heights  under  consideration  were  modeled.  The gross energy production was determined on an hourly basis from the power curve of the  FL 600 wind turbine and the time series wind speed data.  Using this methodology, AWST determined  the theoretical hourly energy production of the turbine.  A summation of the hourly energy values was  used to create the annual estimated gross production for a typical year and the period of available load  data.  The assumed losses for one FL 600 are shown in Table 6.  By multiplying the efficiencies of each  loss  source,  a  total  loss  of  16.4%  for  a  50  m  tower  or  15.0%  for  a  75  m  tower  was  identified  and  subtracted from the ideal (or gross) power output to determine the net power output for the FL 600.  Table 5: Assumed wind turbine energy losses for one FL 600 

SUNY Canton – Fuhrländer FL 600 50/75 m Tower  Source of Loss  Loss (%)  Description  Availability Correlation  Availability losses due to turbine shutdowns at high  4.9/3.4  with High Wind Event  wind events  Availability of turbines, due to turbine maintenance,  Availability  4.3  repairs, component failures, etc  Availability of collection system, substation, utility grid,  Non‐Turbine Availability  0.7  plant restarts after grid outages  Electrical efficiency, power consumption of cold  Electrical  2.0  weather package  Suboptimal performance, power curve adjustment,  Turbine Performance  2.8  high wind control hysteresis, turbulence, wind shear,  inclined flow  Icing and blade degradation, low/high temp shutdown,  Environmental  2.9  site access, lightning  Curtailments  0.0  Directional curtailment, PPA curtailment  Total  16.4/15.0  Losses multiplied (computed as efficiencies)    The expected average annual net energy production and the associated net capacity factor for the two  proposed hub heights were calculated from 1997 – 2008 and are shown in Table 6.  The capacity factor  is  defined  as  the  ratio  of  the  expected  energy  production  to  the  amount  of  energy  that  would  be  generated if the turbine constantly produced at its rated power output.    Table 6: Average Annual Wind Energy Production for FL 600 

Performance Indicator  Average Annual Wind Speed  Average Annual Net Energy Production  Net Capacity Factor     

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

50 m  5.27 m/s  789 MWh  15.0% 

75 m  5.80 m/s  1,066 MWh  20.3% 

P a g e  | 22   

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

Annual Energy Production

Energy Production (MWh)

1400 1200 1000 800 600

75m

400

50m

200 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Year

  Figure 12: Annual Energy Production at Two Hub Heights 

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

Seasonal Energy Production

Energy Production (MWh)

400 350 300 250 200 75m

150

50m

100 50 0 Winter (Dec‐Feb) Spring (Mar‐May) Summer (Jun‐Aug)

Fall (Sep‐Nov)

Season

  Figure 13: Seasonal Energy Production at Two Hub Heights 

    SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 23   

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

Monthly Energy Production

Energy Production (MWh)

140 120 100 80 60

75m

40

50m

20 0 Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

Month

  Figure 14: Monthly Energy Production at Two Hub Heights 

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

Diurnal Energy Production

Energy Production (kWh)

180 160 140 120 100 80

75m

60

50m

40 20 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300

0

Hour

  Figure 15: Diurnal Energy Production at Two Hub Heights 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 24   

When the turbine production is compared to the hourly energy  consumption, the turbine  would have  produced  less  than  the  consumption  of  the  school  over  99.7%  of  the  time  for  the  period  between  8/1/2008 ‐ 7/31/2009; this effectively optimizes the value of the generated energy, since the energy will  directly offset the consumption at the rate the college purchases energy and will not be sold back to the  grid  at  a  reduced  rate.    Table  7  below  shows  the  energy  production  and  offset  statistics  for  the  time  period between 8/1/2008 ‐ 7/31/2009.  Table 7: Wind Energy Production and Energy Offset for FL 600 from 8/1/2008 ‐ 7/31/2009 

Performance Indicator  Average Wind Speed  Net Energy Production  Net Capacity Factor  Offset for Time Period  Average Hourly Offset  Percent of Time Production Below Consumption 

50 m  5.17 m/s  759 MWh  14.4%  10.9%  12.2%  99.9% 

75 m  5.68 m/s  1,018 MWh  19.4%  14.6%  16.5%  99.7% 

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

Facility Consumption and Turbine Production (Summer) 1600 1400 Power (kW)

1200 1000 800 600 400 200 0

Consumption

75m Production

50m Production

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

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 25   

Facility Consumption and Turbine Production (Winter) 700

Power (kW)

600 500 400 300 200 100 0

Consumption

75m Production

50m Production

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

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 26   

7.

Electrical Interconnection Options 

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

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

Since  the  substation  is  approximately  1  km  away  from  the  proposed  turbine  locations,  AWST  recommends  connecting  the  wind  turbine  directly  to  the  universities’  system  via  the  4,160  V  transmission loop at the south end of the campus.  The line tap would occur at the underground vault  near the Cooper Service area, as this is the nearest vault to the proposed location.    A pad mounted transformer will be located at the base of the tower to increase the voltage from 690V  to  4,160V  for  interconnection.    The  National  Grid  electric  system  would  remain  connected  to  SUNY  Canton once  the wind turbine was installed, as the wind turbine will rarely produce enough power to  fully meet the campus’ energy consumption.    

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 27   

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

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

The SIR application requires that distributed generation of 25 kW to 2 MW meet the standards set forth  in IEEE standard 1547.  The standards require the project to have a visible disconnect switch, have the  necessary protective functions, and maintain power quality standards on the distribution system.  A  utility  grade  disconnect  would  be  located  between  the  turbine  and  the  vault  to  isolate  the  wind  turbine  if  abnormalities  were  detected.    National  Grid  may  require  a  second  disconnect  switch  controlled  by  an  intertie  protection  relay,  which  would  allow  National  Grid  to  isolate  the  turbine  if  abnormal conditions appear on their power lines. 

                                                             1

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

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 28   

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

 

 

 

    SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 29   

The  FL  600  maintains  the  necessary  power  quality  requirements.    The  turbine  utilizes  a  double‐fed  asynchronous generator and IGBT inverter.  These system elements limit the total harmonic distortion  (THD)  to  approximately  1%,  well  below  the  requirement  of  less  than  5%  for  voltages  less  than  69  kV.   The incorporated power electronics also create minimal voltage flicker and associated voltage sag.  The  FL  600  has  variable  reactive  power  (VAR)  capabilities  from  0.9  lagging  to  0.95  leading,  which  can  strengthen the local grid by adding reactive power support to the system.  Assuming that the given load data represents a typical year, the FL 600 will produce more power than  the  load  requires  less  than  0.3%  of  the  time.    SUNY  Canton  will  need  to  work  with  National  Grid  to  determine what will be done with the excess power.  Options could include net metering, curtailment  strategies, or an off‐taker agreement for the excess energy with National Grid.    Net  metering  would  allow  the  university  to  offset  future  energy  use  with  the  excess  production.   Currently, the state of New York has a set net metering program for projects that are less than 2 MW in  size.  To learn more about New York’s net metering program see the Database of State Incentives for  Renewable Energy and Efficiency2.  Curtailment  is  a  systematic  cutback  of  production  to  maintain  a  given  maximum  level.    National  Grid  may require that SUNY Canton implement a curtailment strategy to maintain production equal to or less  than the load, if the electrical system does not allow bi‐directional power flow to the grid.  Finally,  the  University  could  enter  an  off‐taker  agreement  with  National  Grid.    The  following  are  the  most typical agreements for the backflow of minimal power onto the grid:  • •

Wholesale:  The off‐taker pays the generator wholesale power purchase price (NYISO average is  approximately 4 cents per kWh).  This method will require a power purchase agreement to be  set up with the utility.  Contribution:  The off‐taker is given the excess power at no value to the generator (0 cents per  kWh).  This method will require documentation of understanding with the utility. 

 

                                                             2

 http://www.dsireusa.org/ 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 30   

8.

Operations and Maintenance Planning 

AWST recommends that SUNY Canton secure a Factory Maintenance Contract (FMC) to ensure proper  maintenance of the wind turbine.  The FMC provides bi‐annual preventive maintenance visits plus 24/7  monitoring of the wind turbine system by the Fuhrländer Maintenance Center.  The approximate cost of  this  service  is  $10,000  per  MW  per  year.    As  this  would  be  a  contract  between  SUNY  Canton  and  Fuhrländer,  the  final  cost  will  be  negotiated  at  purchase.   The  cost  of  the  FMC  is  included  in  the  economic analysis for the life of the turbine.  A one‐year Factory Warranty is covered in the cost of the Fuhrländer turbines; this warranty covers any  defects  in  materials  and  workmanship  from  manufacturing  and  installation  of  the  turbine.    However,  AWST recommends that SUNY Canton obtain the 5 year extended warranty offered by Fuhrländer.  The  extended  warranty  is  available  for  approximately  $10,000  per  MW  per  year,  and  will  cover  issues  outside  of  the  preventive  maintenance.    The  cost  of  the  5‐year  warranty  extension  is  included  in  the  economic analysis.  The FMC recommended above is a necessary pre‐condition for Warranty service.    Two  SUNY  Canton  staff  would  be  trained  in  turbine  shut‐down  and  electrical  isolation  procedures  in  case  of  emergency.    These  staff  would  be  provided  with  Supervisory,  Control,  and  Data  Acquisition  (SCADA) computer interface in their school office.  This would allow them to determine system status  and shut down the turbine if local conditions require and communication cannot be established with the  Maintenance Center in Germany.  However, as stated above, the turbines do not typically require any  on‐site  monitoring;  24/7  monitoring  is  provided  by  the  Fuhrländer  Maintenance  Center  as  part  of  the  FMC.    Additionally,  training  SUNY  Canton  staff  members  will  allow  them  to  interact  with  the  Maintenance  Center  and  perform  limited  ground  based  assistance  to  help  make  more  efficient  use  of  the traveling technicians’ time when they come to perform unscheduled maintenance on the turbines.  As  discussed  previously,  there  are  two  Fuhrländer  turbine  installations  relatively  close  to  the  SUNY  Canton  campus,  which  could  facilitate  an  easier  maintenance  schedule  with  the  above  recommendations.  Other nearby wind energy projects are shown in Table 9.  Name   Harbec Plastics  Rosa Flora   Maple Ridge    Fenner    Munnsville    Madison    Chateaugay    Clinton    Ellenburg    Altona  

 County   Wayne  ON, Canada  Lewis    Madison    Madison    Madison    Franklin    Clinton    Clinton    Clinton  

Turbine  FL 250  FL 600  Vestas (V82)  GE 1.5 SLE  GE 1.5 SLE  Vestas (V66)  GE 1.5 SLE  GE 1.5 SLE  GE 1.5 SLE  GE 1.5 SLE 

 # Units   1  1  195  20  23  7  71  67  54  58 

Table 9: List of the Closest NYS Wind Projects 

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

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 31   

9.

Economics 

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

A capital structure consisting of both equity and debt portions 



Operations and maintenance (O&M) costs 



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



The wholesale rate for Renewable Energy Credits 



The annual inflation rate 



The debt service coverage ratio 



The loan terms (payback period and interest rate) 



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



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



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



Net annual energy production generated by the turbine 

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

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

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

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 32   

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

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

Total Installed Cost and O&M Cost  The total installed cost of the project was based on a quote from Fuhrländer in early 2007. Fuhrländer  estimates the installed cost of a single FL 600 (50 m tower) to be approximately $1,498,379 (see Table  10 for a breakdown from the manufacturer). This corresponds to an installed cost of $2,497 per kW.  Utilizing a 75 m tower would increase the single turbine cost by approximately $150,000, corresponding  to an installed cost of $2,747 per kW. While actual installed costs vary from project to project based on  site‐specific considerations, these prices provide a reasonable target estimate for the cost of energy  analysis. The 2007 installed cost was appreciated by 2.5% annually to account for inflation, making  installed costs for the analysis $2,656 per kW (50 m tower) and $2,922 per kW (75 m tower).   The  O&M  cost  estimate  of  $0.015/kWh  was  based  on  Fuhrländer’s  reported  O&M  servicing  cost  of  $10,000/MW per year (2007), with additional contingency assumed for repairs and spare parts. 

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

 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 33    Table 10: FL 600 Installed Cost Breakdown 

Specifications  Rotor Diameter  Power Regulation  Tower Type  Tower Height  Crane Capacity/Boom Length 

50 m  Stall  Tubular Steel  50 m  350 Ton/50 m 

Foundation Volume (m3)  200  Turbine Costs  Cost of Turbine and Blades   $        879,028   US Customs Duty (2.5%)   $          21,976   Turbine and Blade Freight   $          50,050   Tower and Foundation Insert   $        287,025   Tower Freight   $          25,300   Total Cost   $    1,263,379   Estimated Customer Costs  Engineered Drawings   $          15,000   Electrical   $          25,000   Foundation   $          70,000   Erection and Startup   $        125,000   Est. On‐Site Installation Costs   $        235,000   Total Installed Cost 

 $    1,498,379  

  Table 11: Economic/Financial Input Ranges 

Input  Capital cost (Installed)  O&M costs  Tax depreciation (MACRS, 5 year property)  Tax depreciation (MACRS, 15 year property)  Effective income tax rate  ITC subsidy on qualifying capital  Renewable Energy Credit (wholesale value)  Annual inflation rate  Discount rate  Equity  Debt  Return on equity  Term  Interest rate 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Value  2,656/2,922 0.015  90  5  0  30  0.015  2.5  7.5  35  75  0  14  9 

Units  $/kW  $/kWh  %  %  %  %  $/kWh  %  Nominal %  %  %  %  Years  % 

Notes  50 m/75 m tower    N/A (see below)  N/A (see below)  Non‐taxable entity                   

P a g e  | 34   

Cost of Energy  The cost of energy was computed by optimizing the cash flow model to a target return on equity of 0%  (this  assumes  that  the  wind  project  pays  for  itself  over  its  20‐year  lifetime).  The  calculated  cost  of  energy for the project was 12.2 cents per kWh (50 m tower), or 10.3 cents per kWh (75 m tower). The  lower cost of energy for the 75 m tower scenario indicates that the greater amount of energy produced  at the higher hub height more than offsets the additional cost of the taller tower.   These  estimates  are  sensitive  to  project‐specific  site  conditions,  design  decisions,  and  financing  parameters. The installed capital cost and net annual energy production are the most significant inputs  to the cost of energy. Turbine type and O&M costs will also affect the cost of energy. However, these  cost‐of‐energy estimates provide a useful benchmark for future planning and evaluation purposes.   An electric bill for the SUNY Canton campus dated October 4, 2004 indicates a cost of energy of 5.343  cents per kWh at that time. Assuming transmission and SBC charges, inflating to the present (2.5% per  year),  and  accounting  for  the  Renewable  Energy  Credit  wholesale  rate  (assumed  to  be  1.5  cents  per  kWh), the current equivalent cost of energy is approximately 7.9 cents per kWh. Energy formerly bought  from  the  local  grid  would  be  displaced  by  the  wind  energy  project,  reducing  electric  bills  by  $62,324/$84,240 annually for the 50 m/70 m tower scenarios, respectively.   In order to match the college’s current energy rate (7.9 cents per kWh) from a wind turbine on campus,  NYPA would have to supply 42% of the initial invested capital ($669,392) for the 50 m tower scenario, or  29% of the initial invested capital ($508,469) for the 75 m tower scenario.  

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 35   

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

Visual Impact  The proposed turbine for the facility is the Fuhrländer FL 600 with either a 50 meter hub height or a 75  meter hub height and a 43 ‐ 50 meter rotor diameter, making the total structure height of the turbine  either 71.5 ‐ 75 meters or 96.5‐100 meters, respectively.   Installed on top of one of the highest hills in the area, the turbine would likely be visible from most of  the Village of Canton. As such, the 50m hub height could possibly be easier to permit and more accepted  by the community. However, the blades of the FL 600 will move at a slow pace of 23 RPM, which means  it will take several seconds for each blade to complete a full revolution around the hub of the turbine.   People  find  slow  moving  rotors  to  be  less  obtrusive  than  the  fast  moving  rotors  found  on  small  residential wind turbine models.  A site visit to a nearby existing FL 600 may help the community understand the potential visual impact.  Also, photosimulations and a Zone of Visual Influence (ZVI) study may provide more material for public  acceptance.   These  visualizations  services  help  to  document  the  visual  impact  arising  from  installing  a  wind turbine in the landscape.  The  ZVI  analysis  employs  GIS  with  digital  terrain  data,  turbine  coordinates  and  turbine  dimensions  to  determine the areas from which the turbine would be visible. Initial results are usually conservative, as  the model does not take into account atmospheric effects or vegetation and buildings effects on turbine  visibility.   To  create  more  realistic  results,  land  cover  data  and  estimated  tree  coverage  can  be  integrated into the analysis; however, atmospheric diffraction is still not considered.       

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 36   

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

  Figure 20:  Wind Turbine Noise 

The  noise  emission  levels  in  Table  12  are  estimated  using  a  noise  emissions  calculator  and  was  determined based on the approximate distances to the listed receptor.  The turbine noise emissions will  be  less  than  50  dbA  at  all  receptor  locations;  however,  a  more  detailed  analysis  can  be  performed  to  identify the specific noise level from the proposed turbine location.  Table 12:  Noise Emission Levels for the FL 600 

Receptor and Distance  Nevaldine Technology Center (~160 m)  Cooper Service Complex (~190 m)  French Hall (~230 m)  Southworth Library (~260 m)  Newell Veterinary Tech. Center (~270 m)  Cook Science Center (~340 m)  Residence Halls (~360 m)  Neighboring Property Residence (~430 m)  At Turbine (Hub)     

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

Noise Emission Level (dBA)  43  41  40  39  38  36  36  34  98 

P a g e  | 37   

 Federal Aviation Administration (FAA) Restrictions  Federal Aviation Regulation (FAR) Part 77 specifies the policies that apply to objects affecting navigable  airspace.   It  is  required  to  file  a  Notice  of  Proposed  Construction  with  the  FAA  for  any  structure  taller  than  200ft  that  would  be  installed  at  the  site.   FAR  Part  77  outlines  a  long  list  of  specific  criteria  to  determine  if  an  object  of  new  construction  will  penetrate  a  number  of  imaginary  surfaces  extending  from an airport’s runway(s).  These imaginary surfaces are important to aircraft navigating the airspace  near  an  airport.   If  a  wind  turbine  penetrates  one  or  more  of  these  imaginary  surfaces,  it  will  be  considered  an  obstruction.   This  does  not  necessarily  mean  that  it  cannot  be  built,  but  further  study  would be required to determine if the wind turbine would be a hazard.  Aviation warning lights and/or  blade  markings  would  likely  be  required  for  any  wind  turbine  over  200  feet.  The  FAA  typical  makes  a  determination within 90 days of submittal. AWST submitted a case for the SUNY Canton site on behalf of  NYPA (study number 2009‐WTE‐11075‐OE) on October 15, 2009.4  The case is under consideration and is  attached to this report as an appendix.  An initial aviation review indicates that there are no airports in the immediate proximity of the project;  the nearest airport, Ogdensburg International, is approximately 15 miles to the northwest of the site.  

Radar and Telecommunication Interference  Radar interference issues have been becoming more prevalent across the United States as the number  of wind turbine installation proposals have increased.  In January 2006, Congress mandated a study of  the effects of proposed wind turbines on military operations, including aircraft radar, triggering special  scrutiny by the FAA and the Department of Defense (DOD). The perceived military problem is that the  tall turbines might create false signals picked up by military radar. As the process now works, the DOD  can weigh in, but after reviews are complete, the FAA makes the final decision.  Because the Congress  mandated  study  is  taking  longer  than  expected,  concerns  about  impacts  led  the  DOD  and  the  Department of Homeland Security (DHS) to issue an Interim Policy on Proposed Windmill Farm Locations  on March 21, 2006. This policy states:  “The DOD/DHS Long Range Radar Joint Program Office Interim Policy is to contest any  establishment of windmill farms within radar line of site of the National Air Defense and  Homeland Security Radars. This is  to remain in effect until  the  completion of the study  and publishing of the Congressional Report.”   Although it is unlikely that the installation of one turbine at the proposed location will cause any major  radar  interference  issues,  we  recommend  that  an  expert  be  contacted  to  evaluate  the  project.  Additionally,  AWST  recommends  that  a  microwave  beam  path  study  be  performed  to  identify  any  microwave  communication  pathways  that  intersect  the  project  area.  In  this  study,  the  impact  to  local  broadcast systems and cell towers should be addressed as well. 

                                                               4

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

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 38   

Birds and Bats  As  with  any  other  tall  structure,  birds  may  collide  with  a  wind  turbine.    Migratory  birds  tend  to  fly  at  altitudes well above the top of the turbine blades, and under good visibility conditions, birds will change  direction  to  avoid  flying  directly  into  a  turbine.    The  risks  for  collision  may  increase  when  fog,  clouds,  rain, or darkness reduce visibility.  However, there is no reason to believe that wind turbines would pose  a significantly greater threat than other tall towers located in the vicinity.  A review of studies of avian mortality at more than fifteen U. S. wind power facilities reveals relatively  few fatalities overall and no ecologically significant mortality at any site, with the possible exception of  Golden Eagle fatalities in the Altamont Pass area of California.  In Europe, fatality rates have also been  low  and  not  ecologically  significant.    Habitat  destruction  and  avoidance  of  turbine  areas  have  been  documented for some species in some locations, but the impacts have not been considered significant.    Wind's  overall  impact  on  birds,  as  shown  in  Figure  21,  is  low  compared  with  other  human‐related  sources of avian mortality.  Wind turbines cause less than 1 bird death per 10,000 fatalities. 

  Figure 21: Causes of Bird Fatalities 

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

    SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 39   

Land Cover and Land Use  Aside  from  visual  and  regulatory,  or  zoning‐related  issues,  an  assessment  of  the  local  land  cover  and  land use types provides an overview of nearby land features. This may include impact to water features,  agricultural lands, critical  habitat for endangered or threatened  species, or other protected areas that  may be affected by the development of the wind farm.   Beyond the site description provided in the project orientation and site visit summary, a desktop study  of local protected lands indicates that the SUNY Canton campus is 6.5 miles west of the Crary Mills State  Forest.  No  other  significant  features  were  identified  in  the  area  however,  additional  research  is  recommended.  This  research  may  include  further  analysis  of  the  items  mentioned  above  as  well  as  scenic  rivers,  vistas,  or  recreational  areas.  In  addition,  site  visits  should  be  performed  to  ground  truth  the desktop information and to delineate wetlands or complete terrestrial community maps. 

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

Other Concerns  There  are  other  environmental  issues  that  should  be  taken  into  consideration  when  reviewing  the  feasibility of a wind project at a designated location, including shadow flicker, ice throw, geologic and  geotechnical related issues. A shadow flicker analysis is suggested to evaluate the potential for turbines  to affect nearby structural receptors as a result of the moving blades causing different light intensities  and casting shadows.  Ice  throw  is  an  important  safety  issue  to  take  into  consideration.  The  likeliness  of  ice  to  form  on  the  blades of a turbine should be assessed by conducting scientific research on the region. This is especially  of  concern  in  mountainous  areas  or  northern  latitudes  where  icing  is  a  common  cold  weather  phenomenon.  Geologic and geotechnical reports can be acquired to determine the constructability of a site as well as  potential environmental impacts including soil erosion and water quality degradation. The study would  provide  a  review  of  the  subsurface  soils  and  strata,  and  is  recommended  to  identify  the  proper  foundation type, materials and underground electrical system for a wind project. 

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

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 40   

The  next  step  would  be  to  perform  field  evaluations  by  visiting  the  site  to  further  document  site  conditions or concerns more specific to the environmental analysis than what was conducted by AWST  staff. This would be followed by greater data collection and ultimately delivery of some final report. For  some projects, an Environmental Assessment Form would be provided and no further reporting would  be necessary. However, depending on the site characteristics and issues, additional permitting may be  required, or to an even greater extent, an Environmental Impact Statement (EIS) completed.  To  perform  a  basic  desktop  analysis  and  report,  the  study  cost  may  range  from  $18,000  to  $25,000.  These costs are estimates based on three different environmental firms in the area.  For  projects  requiring  much  greater  detail  or  having  more  significant  environmental  related  issues,  project  costs  may  be  on  the  upward  end  of  $50,000  ‐  $75,000.  These  estimates  consider  each  of  the  areas  mentioned  above,  which  may  not  be  required  for  all  sites.  The  following  is  an  approximate  breakdown of some of the costs:  •

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



Noise ‐ $3,000 ‐ $10,000 



Telecommunication ‐ $1,000 ‐ $4,000 



Birds and Bats ‐ $11,000 ‐ $34,000 



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



Wetlands ‐ $11,000 ‐ $16,000 



Existing Use and Historic Conditions ‐ $10,000 



Cultural ‐ $7,000 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 41   

11. Conclusions and Recommendations  In 2005, GPI performed a preliminary study to evaluate the feasibility of installing a wind turbine on the  SUNY  Canton  campus.    The  study  determined  that  there  was  a  realistic  potential  for  technical,  economic, and environmental viability.  The present study provides further analysis of the available wind  resource,  suitable  installation  areas,  appropriate  wind  turbine  technology,  and  detailed  economic  estimates.  Specifically, AWST recommends that a single Fuhrländer 600 kW turbine be installed on a 50  m tower at Area 2 within the school property.  The reasons for this recommendation are summarized  below.  Through  desktop  research  and  a  site  visit,  AWST  determined  the  most  suitable  area  for  wind  energy  development on the campus.  It was  determined  that the area of interest is  restricted in  physical size  due  to  its  relatively  close  location  to  roads  and  buildings.    After  a  review  of  the  school’s  electric  consumption,  it  was  determined  that  a  single  turbine  will  offset  only  a  portion  of  the  school’s  consumption and will exceed the onsite consumption less than 0.3% of the time for the analyzed period.   From  this  comparison,  it  became  apparent  that  a  wind  turbine  with  tower  heights  between  50‐75  m  would offer a more viable option for installation.  The number of available turbine models on the American market with tower heights in this range is very  limited.  The  main  turbine  manufacturer  that  offers  turbines  in  this  range  is  Fuhrländer.    Fuhrländer  offers their 600 kW FL 600 at two tower heights: 50 and 75 meters.    Two  AWST  engineers  visited  the  school  in  September  2009  and  assessed  the  different  possibilities  of  installing a wind turbine. Areas 1, 2, and 3 appeared to offer the most feasible options for installing a  wind  turbine.  However,  through  further  analysis,  Area  3  was  removed  from  consideration  due  to  its  close proximity to neighboring residences and distance from the campus’ electrical infrastructure.  Area  1  was  eliminated  due  to  its  close  proximity  to  the  water  tower  and  neighboring  residences;  this  area  may  be  better  suited  for  a  ground  mounted  photovoltaic  installation.    The  expected  average  annual  wind  speeds  at  Area  2  are  5.27  m/s  and  5.80  m/s  at  50  and  75  m,  respectively.    Therefore,  the  most  promising development scenario is the installation of one Fuhrländer 600 kW turbine on a 50 m or 75 m  tall tower at the campus entrance, Area 2.   During the period of available load data, the wind turbine would have produced approximately 10.9% to  14.6%  of  the  school’s  electric  consumption,  depending  on  the  size  of  turbine  tower.    While  the  75  m  tower  will  produce  more  energy,  it  may  prove  more  difficult  to  permit  than  the  50  m  version.    The  feasibility  of  the  final  project  will  depend  on  many  factors,  including,  but  not  limited  to,  financial  incentive, permitting, and campus/community reaction.  Energy  formerly  bought  from  the  local  grid  would  be  displaced  by  the  wind  energy  project,  reducing  electric  bills  by  $62,324/$84,240  annually  (for  the  50  m/75  m  tower  scenarios,  respectively).  Energy  generated by the wind project will cost approximately 12.2 cents per kWh (50 m tower) or 10.3 cents  per kWh (75 m tower).  Potential barriers to installing a wind turbine at SUNY Canton include the following:  •

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

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 42   



Campus/community reaction 



Final economics for a wind system installation. 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 43   

12. Appendices  Appendix 1: List of spare parts recommended by Fuhrländer for one FL 600. .......................................... 44  Appendix 2: FAA Case Study Number 2009‐WTE‐11705‐OE ...................................................................... 45   

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 44    Appendix 1: List of spare parts recommended by Fuhrländer for one FL 600. 

   

 

 

SUNY Canton – Wind Feasibility Study 

P a g e  | 45    Appendix 2: FAA Case Study Number 2009‐WTE‐11705‐OE 

     

SUNY Canton – Wind Feasibility Study