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4/4/2017 1 Increasing Adoption Of Residential Wood Energy: Past

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4/4/2017 Increasing Adoption of Residential  Wood Energy: Past, Present, & Future 2017 Extension Energy Summit Knoxville, TN  Jonathan Kays Extension Forester University of Maryland [email protected] www.extension.umd.edu/woodland Maryland Wood Energy Coalition Organized April 2010 Objectives:  • Committed to increasing the adoption of high  efficiency, low emission wood energy  technologies   that meets Maryland air quality standards.  • Best achieved through:  • small to medium‐sized commercial and institutional  applications for government, schools, and businesses • residential thermal applications. Thanks to John Ackerly, The Alliance for  Green Heat, for use of some slides www.extension.umd.edu/woodland Why the  MD Wood Energy Coalition?   • Recognition of need to encourage wood energy in  state policy but no one organization had capacity • Started in April 2010 by University of MD Extension  and DNR Forest Service.  • Representatives of MDE, MEA, DNR, DBED, UME,  non‐profits (Alliance for Green Heat, Pinchot  Institute, MD Forests Assoc., SAF) and wood‐based  industry started meeting every month.  www.extension.umd.edu/woodland Coalition’s Four Priorities Addressed May 2014 DONE! 1) Update MDE air emission regulations 2) Establish thermal energy credits as an incentive NOPE! • Legislation failed in 2014 but will be back next  3) Provide sustained support for the Maryland Wood Grant  DONE! Program  • $50K pilot program by MEA extended indefinately 4) Public agencies & facilities to lead the way IN PROGRESS! • Dept Gov Service promoting biomass as a fuel • Commercial wood boiler grants from MEA www.extension.umd.edu/woodland Sources of Renewable Energy? • Solar • Wind • Hydro • Geothermal             • Woody biomass www.extension.umd.edu/woodland What is Woody Biomass? • Native forests  • Short rotation woody crops  (SRWC) • Sawmill residue  • Urban wood waste – tree  removals Electricity  Thermal Thermal  • Perception of wood as a dirty fuel by policymakers, citizens,  and others. • Biomass barely mentioned in some states under renewables  www.extension.umd.edu/woodland www.extension.umd.edu/woodland 1 4/4/2017 Homes Heated Primarily by  Wood and Pellets  Highest per capita primary wood  heat households per state • Gillam county, OR • Pendleton, WV • Lincoln county, MT • Lewis county, NY • Grafton county, NH • Piscataquis, ME • Garrett county, MD • Kemper County, MS www.extension.umd.edu/woodland 40% 39% 39% 26% 17% 16% 12% 10% www.extension.umd.edu/woodland Why The Increasing Interest in  Wood? • Enjoy the ambience & heat, part of culture • Save money on heating – 60% of people who heat with  wood cut their own. • Have access to free wood • Heat security – less so for pellet heat • Augment a heat pump, replace propane, oil • Use a renewable resource to heat their home 2.1% of families  use wood or  pellets as  primary heat;  about 10% use  it as secondary  heat www.extension.umd.edu/woodland Fossil Fuel Reduction of a $2,000 Wood/Pellet  Stove = Fossil Fuel Reduction of a $20,000 Solar PV  • Both systems can displace equal amounts of carbon from fossil  fuel: 3 tons. • 1 kw system, 1 cord of wood or 1 ton of pellets all displace  about 1 ton of carbon from fossil fuels. www.extension.umd.edu/woodland www.extension.umd.edu/woodland A Barrier ‐ Wood Smoke  How to Solve the Problem? • Major problem is  mountain/valley areas • Many areas outlawing  wood stoves • Trying to transition users  to pellet stoves? • Will wood users transition  to pellets? • Incentives? Do they work? www.extension.umd.edu/woodland 2 4/4/2017 Effect of Wood Stove  Efficiency on Fuel Cost Enter the EPA in 1988 • Pre‐1988 – no EPA certification • After 1988 ‐ emissions less than 7.5  grams/hr. • Many companies ceased business • Washington State requires stoves to be  under 4.5 grams/hr • Lower emissions  = higher efficiency =  savings for consumer • Smoke is basically unburned fuel and  increases emissions.  Fireplace  10% efficient $59 per million Btu’s EPA Wood Stove – 7.5 g/hr 70% efficient $8.5 per million Btu’s Non EPA Woodstove 40% efficient $14.7 per million Btu’s • Cost per million Btu’s for a cord of oak purchased for $150 • Whether you buy wood or cut it yourself, there are large efficiency  savings and health savings from reduced smoke. www.extension.umd.edu/woodland How will technology change to  meet 2020 emission standards? Enter the EPA Again 2015 NPSP (nonpoint source poll stds) • Stoves have to hit 2 or 2.5 grams an hour by 2020. Currently at  4.5 g/hr starting in 2015. • Test protocols changing from crib wood to cord wood. • Industry trade group suing the EPA to prevent 2020 standards  from taking effect. • BUT .... • Warm winters and cheap oil & gas are bigger threats to industry. • Automation and cheap oil & gas helping keep stove production  costs down. • Recession of 2008‐09 saw shift in consumer trends to buying  higher percentage of stoves from big box retailers at very  affordable prices. Up to half of wood and pellet stoves in US cost  $1,500 or less.  www.extension.umd.edu/woodland Most Wood Heating Equipment is  Outdated and Too Polluting 60% 50% 40% www.extension.umd.edu/woodland 70 % in Use 60 Emissions Average (grams per hour) 50 40 30% 30 20% 20 10% 10 0% • Many manufacturers going back to  catalytic stoves. Hitting 2 grams an hour  is not difficult with a catalyst • Hybrid stoves may become more  popular because  even if cat fails or not  engaged, secondary air tubes keep  emissions down. • Manufacturers starting to make more  single burn rate stoves, using bi‐metalic coils. • Automated stoves using sensors can be tested as “single burn rate” stoves www.extension.umd.edu/woodland Change Out Programs  • In 2016, there were 35 stove change‐out programs.  • The average incentive was about $900 to replace an  old wood stove with a new one, $1,300 for a pellet  stove Maryland Wood Grant Program • 2,845 stoves since 2012 – 85% pellet stoves  • $700 for pellet ‐ $500 for wood • $1.88 million total – average $664 per home 0 Pellet Boiler w/Storage Masonry Heater EPA Wood Boiler Traditional Boiler Pellet Stove EPA Certified Wood Stove Old Wood Stove www.extension.umd.edu/woodland www.extension.umd.edu/woodland 3 4/4/2017 Pellet stoves How Pellet Stove Work • Come a long way • EPA testing not  required but  emission typically under 2.5  grams per hour.  • Unlike firewood stoves, only  require a small vent pipe, like a  dryer • May require repair. Requires  electricity. • Uses 40 lb bag of pellets • An augur meters pellets to the burn  area • Augur designs vary and some more  reliable than others. • Common problem is clogging of  grate to ash pan • Most hold at least 40 lbs of pellets. • Ash content of pellets affects  operation www.extension.umd.edu/woodland www.extension.umd.edu/woodland Pellet Stoves & Furnaces Wood Pellets • Difference in quality – standardization by  industry • 40 lb bags and pallets not acceptable to many  people.   • Bulk delivery available in some NE states – need large enough market. • Home pellet systems are  available with various  hopper storage systems. • Order pellets early to get  best prices. www.extension.umd.edu/woodland What about Wood Boiler? www.extension.umd.edu/woodland Wood Boilers – Outdoor Hydronic Heaters Slides from John • New EPA Regulation ‐ must be EPA  Step 1 qualified (formerly Phase 2)  • In 2020, Step 2. Will be hard to  meet.  • Setback requirements from property  lines & other structures. Highly  variable.  • Problems: Old wood boilers still  allowed but all stoves must burn  clean fuels only. www.extension.umd.edu/woodland www.extension.umd.edu/woodland 4 4/4/2017 Changing the Image of the Outdoor  Wood Boiler Efficiency & Performance of Outdoor  Wood Boilers   • Efficiency • Btu output • Wood moisture • Air temperature • Best practices Older boiler EPA Step 1 (Phase II) www.extension.umd.edu/woodland Outdoor Wood Boilers  Best Practices • Size for less than maximum heat need – don’t  oversize • Minimize distance from stove to home • Bury and insulate water transfer line • Use only clean and dry (20% moisture) fuelwood • Manage wood moisture www.extension.umd.edu/woodland Dangers of new EPA rules • If stove prices rise, more people will rely on old, uncertified  ones, and not upgrade to new, cleaner ones. • New loopholes will emerge, and industry will side‐step rules. • Stoves may become smaller and more finicky, leading to  dissatisfied consumers. • New rules lead to more cat stoves, not good. • New rules leads to consolidation of industry, restricting  consumer choice and less competition.  • Higher testing and certification costs reduces innovation. • Can implement, enforce or interpret rules it creates.  www.extension.umd.edu/woodland www.extension.umd.edu/woodland New EPA regulations bringing many  positive changes • Disclosure of efficiencies will result in higher  efficiencies, helping consumers save more $,  especially with pellet stoves. • Disclosure of real BTU output, putting end  to decades of misleading/false advertising • Requiring all stoves to be certified • Ending sales of worst outdoor boilers • Spurring innovation that can help  strengthen industry and protect it from the  anti‐wood burning movement www.extension.umd.edu/woodland Cheap vs. Expensive Stoves • Little correlation between grams per  hour, efficiency and price of a stove.  Englander 30‐NC cost $1,200 and is  1.4 grams an hour, and possibly most  popular stove in the US. • Up to half of stove in the US are  bought at big box stores for around  $1,500. • Some are among cleanest and most  efficient available. All meet the 2020  EPA emission standards. www.extension.umd.edu/woodland 5 4/4/2017 Public opinion and anti‐wood  burning regulations Options to reduce wood smoke • Reduce number of wood stoves • Reduce number of uncertified wood stoves • Move from wood to pellet stoves • Ensure that fuel is seasoned – or us  compressed bricks • Public opinion in much of the country not leaning  toward wood burning.  No trend to include cordwood  in renewable energy incentive programs, except with  change outs of old stoves. • Wood pellet movement is helping public opinion. • Anti‐wood burning groups growing and making  headway in populated areas. • Outdoor wood boilers  galvanized anti‐smoke activists, giving all wood  burning a harder time. www.extension.umd.edu/woodland www.extension.umd.edu/woodland Firewood Seasoning – 6 – 9 Months Target 20% Role of Firewood ... • Homeowners don’t buy early enough  • Homeowners don’t run stoves well • Many retailers claim wood is seasoned when its not. No label or  certification for seasoned wood www.extension.umd.edu/woodland European model: deliveries on pallets Volume & moisture content consistent Firewood Drying Time for Four Tree Species Univ. of MD, Washington County, MD  35.0 33.0 31.0 29.0 % Moisture  • 60% of wood users source cut their own wood • Plays huge role in public perceptions about wood heating  • More jurisdictions clamp down on both certified & uncertified  stoves, because homeowners use unseasoned wood. • Some change out programs only doing old stove to pellet or  gas stove, and are not allowing wood to wood change outs. • Problems: 27.0 25.0 23.0 21.0 19.0 17.0 04/27/16 06/14/16 07/26/16 09/09/16 11/10/16 12/20/16 01/26/17 15.0 02/21/17 Sample Date Black Cherry Hickory Black Locust Hackberry www.extension.umd.edu/woodland A Place for Extension • Effective options require working with other partners • Extension Healthy Homes program – FCS Programs • Created or joining state wood energy group • Workshops & webinars for residential users and potential  users • 5 county/regional workshops since 2011 – 320 participants • 2 webinars – with downlink locations www.extension.umd.edu/woodland www.extension.umd.edu/woodland 6 4/4/2017 A Place for Extension • Education for firewood industry • National Firewood Workshop – April 2016 – 125 participants • Education for policymakers • Conferences and wood facility tours  • Incentive and change out programs – Alliance for Green  Heat Change Out website • Getting buy in from state energy agency • Integrate with existing weatherization programs or  energy audits Sponsor National Firewood  Workshop • Partnered effort of USFS Wood Resource                                                 Education Center • Sawmill & Woodlots Magazine • NC State Extension Service • Extension Service where program held Workshop presentations and audio available at:  www.extension.umd.edu/woodland (under  workshop resources)  After one year, 7,191 views of  presentation on YouTube channel www.extension.umd.edu/woodland Potential of Firewood Associations  • A national or regional firewood  association could establish best practices  to improve delivery of full cords of dry  wood.  • A state could require firewood dealers to  document moisture content of firewood  on sales receipt. • A Yelp type website that rates firewood  dealers and promotes the honest  reliable ones. • AFPDA provides this, mostly for  packaged firewood www.extension.umd.edu/woodland www.extension.umd.edu/woodland Improve Existing Technology ✓ Gaskets, glass and firebrick  should be inspected and  repaired, when necessary. ✓ Retrofit older stove to improve  efficiency ✓ Firewood storage inspected and  tested for moisture content. www.extension.umd.edu/woodland Website www.extension.umd.edu/woodland  Conclusions • Need to remove polluting wood stove and replace with  newer, cleaner stoves. Encourage buyout or incentive  programs.   • Pellet stove very clean, efficient, automatic but require  backup power. Bulk delivery a key to wider acceptance. • Future of outdoor wood boilers questionable? Can they  meet 2020 standards? Problem is grandfathered boilers. • Extension can partner to educate users & industry to make  changes.  • Professional training for extension professionals and others  on wood & pellet stove best practices? Energy auditors?  www.extension.umd.edu/woodland ‐ 9 residential wood  energy fact sheets  with AGH ‐ YouTube videos ‐ Webinars www.extension.umd.edu/woodland 7 4/4/2017 Jonathan Kays Extension Forester University of MD Extension (301) 432‐2767 x323 www.extension.umd.edu/woodland [email protected] John Ackerly www.forgreenheat.org www.extension.umd.edu/woodland 8