1

CHP 101 and NYSERDA Programs June 6, 2013

Edward Kear

P.E.

2

Why CHP?

Electric 

Grid

Boiler

31%

30 units of electricity45 units of heat

98

80%

56

154

Grid + Boiler CHP

100

49% Overall Fuel Utilization 75%

30% electric 

efficiency

Recover 65% of 

waste heat 

3

Other Benefits?

A system that runs every day is more  reliable in an emergency than a system 

that only runs when you need it.

4

Remember August 2003?• Half of NYC’s 58 hospitals suffered backup 

power failures. (New York Times 8/16/03)

• Generator failures at Verizon office caused  911 gaps. (Daily News 8/17/03)

• Montefiore

Medical Center (NYC) –

site down  for 5 minutes, then fully operational throughout 

using the CHP system

• South Oaks Hospital (Amityville) –

Seamless  transfer to CHP only

5

Remember Sandy, Lee and Irene?

• NYU downtown Manhattan campus remained  almost fully operational (Sandy)

• Data centers in lower Manhattan shutdown  due to flooding of oil supply for backup 

generators. (Sandy)• Fonda‐Fultonville

Central School remained 

operational and served as a shelter (Irene)

6

Why weren’t the backup gensets reliable?

• Some didn’t start.• Most started, but couldn’t maintain power 

throughout the outage– Equipment failure– Out of fuel

7

Other Benefits?

• Societal benefits– Cleaner emissions – NOx, CO2

– Grid voltage support– Reduces need for grid infrastructure upgrade– Demand reduction –

lowers everybody‘s electric bill

– Facilities of refuge (high schools, BOCES, college  campuses, etc)

– Critical infrastructure 

8

Things to Consider• Thermal and electric load profiles (daily, 

weekly, yearly)– The best sites are ones with:

• Coincident electric and thermal loads • Year‐round thermal loads

• How large is the electric load that must be  served during grid outages

– This could be the primary driver at some sites• Hospitals• Datacenters

9

Thermal Loads• Domestic hot water• Space heating (including re‐heat)• Space cooling (absorption chiller)• Desiccant de‐humidification• Process heating/cooling• Boiler makeup‐water pre‐heat• District heating• Other (sidewalk de‐icing)

10

Other Considerations• Electric tariff structure 

• In NYS, the On‐site Generation electric tariff ENCOURAGES  CHP operation Monday – Friday from 8 AM to 10 PM, 

• But the rest of the time electricity might be cheap enough  to justify shutting down the CHP system.

• Special Interconnect requirements• Are synchronous generators allowed?• Minimum import power requirements?

• Fuel Availability

11

Reciprocating Internal Combustion Engine  (RICE)

• 1.2kW up to about 5MW• Natural gas or biogas• Induction, synchronous, and inverter available• Low to medium temperature heat – can make 

low pressure steam and hot water• Relatively inexpensive, but require regular 

maintenance

12

Microturbines• 30kW to 200kW per unit• Inverter based• Slightly lower electric efficiency than RICE, but 

higher temperature heat output (better for  absorption cooling)

• Efficiency decreases with increased ambient air  temperature

• More expensive than RICE but lower  maintenance requirements

13

Fuel Cells• Small fuel cells (PEM) can’t do CHP (yet)• Phosphoric acid (400kW) produces medium temperature 

heat –

good for hot water• Molten carbonate (300kW) produces high temperature 

heat • Solid oxide (100kW) can produce high temperature heat• High electric efficiency (~40 ‐

50%)

• Still relatively expensive, but getting better• Quiet, low maintenance and high availability• Like to run flat out – don’t plan on turning them off

14

Gas Turbines

• 5 MW and up• High temperature heat recovery (steam)• High electric efficiency (~32%), but does 

decrees with increased inlet air temperature

15

16

17

18

19

20

21

http://chp.nyserda.ny.gov

22

23

http://chp.nyserda.org

24

25

Current CHP Programs

Feasibility StudiesTechnical Assistance/FlexTech

(PON 1746)

Demonstration/Deployment Program CHP Acceleration (PON 2568)

Performance ProgramsCHP Performance Program (PON 2701)Fuel Cell Incentive (PON 2157)

26

CHP Acceleration Program

• Over $20M available through the end of 2016• Systems from 50kW to 1.3MW (inclusive)• Rebate for installation of approved CHP 

systems by approved vendors• RFI 2568 –

vendor application

• PON 2568 – system installation application

27

CHP Acceleration Program

• CHP vendors– Reputable equipment– All major components defined– Single point of responsibility for system design, 

installation design, Min. 5 year warranty – maintenance ‐

service

– Max. 1.6 lbs NOx/MWhr– Generally capable of greater than 60% AFEU

28

CHP Acceleration Program• Site Applications Include

– Make and model of CHP system to be installed– Engineering study showing at least 60% AFEU– 30% site design– CESIR determination– Letter from gas utility stating that gas is available– Schedule showing max. of 12 months to 

operation.

29

30

31

Incentives (Maximum $1.5 Million):

20 ~ 30% Higher Incentive 

for Downstate

10% Bonus for Facility of  Refuge

10% Bonus for Con Edison 

Targeted Zone

32

CHP Performance Program• Larger than 1.3 MW• Engineering study demonstrating system meets site 

needs and program requirements• Performance based

– Base Incentives for KWh & peak KW• Performance criteria

– Fuel Conversion Efficiency– Exhaust emissions

• 2‐Yr M&V Requirement

33

CHP Performance Program

• Offer greater potential value to the distribution  system

• Operate at higher overall efficiency levels• Are located at critical infrastructure, including 

facilities of refuge

Bonus Incentives for projects that:

34

Contacts 518 862‐1090

• CHP Acceleration (PON 2568) Edward Kear

x3269 ebk@nyserda.ny.gov

• CHP Performance Program (PON 2701)Jim Hastings x3492 jth@nyserda.ny.gov

• Fuel Cell (PON 2157)Scott Larsen x3208 lsl@nyserda.ny.gov

35

Questions?