cme on final report - march 17on.cme-mec.ca/download.php?file=gc95me9a.pdf · management in ontario...

130
ODYNA Canadian Manufacturers and Exporters 6725 Airport Road; Suite 200 Mississauga ON L4V 1V2; CanadaK2P 2G3 Tel: +1 (905) 6723466 Fax: +1 (905) 6721764 www.cmemec.ca Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Manufacturing Sector Final Report Submitted by: Canadian Manufacturers & Exporters In Association with: Stantec Consulting, Marbek, and ODYNA March 17, 2010 Revision 1

Upload: trannguyet

Post on 17-Apr-2018

216 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

ODYNA

 

Canadian Manufacturers and Exporters 6725 Airport Road; Suite 200 Mississauga  ON  L4V 1V2; CanadaK2P 2G3 Tel: +1 (905) 672‐3466 Fax: +1 (905) 672‐1764 www.cme‐mec.ca 

 

   

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Manufacturing Sector   Final Report     Submitted by: Canadian Manufacturers & Exporters   In Association with: Stantec Consulting, Marbek, and ODYNA     March 17, 2010  Revision 1

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  i 

 

          

Acknowledgement    Canadian  Manufacturers  and  Exporters,  together  with  the  study  team,  acknowledge  the significant contribution to the study by:  

Natural Resources Canada  Ontario Power Authority  Ontario Ministry of Energy and Infrastructure  Ontario Ministry of Environment  Ontario Ministry of Economic Development and Trade  Union Gas  Enbridge Gas Distribution  Hydro One 

   

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  i 

 

Executive Summary  Background   Energy management (EM) is increasingly being recognized as an important core strategy to help sustain  the  productive  sectors  of  our  economy  and  reduce  industry’s  negative  impact  on climate  change.  Canadian  Manufacturers  &  Exporters  (CME)  is  a  long  time  and  strong proponent of EM and retained Stantec Consulting and Marbek to conduct a study:   

Advancing Opportunities in Energy Management  in Ontario Industrial and Manufacturing Sector 

 The outcomes from this study fill critical knowledge gaps pertaining to EM potential in Ontario industry and provide the basis for public policy and program initiatives targeted to help Ontario industry  increase  its  competitiveness  and  reduce  greenhouse  gas  (GHG)  and  criteria  air contaminant (CAC) emissions associated with energy use.   The  primary  objectives  of  the  study  are  to:  determine  the  current  energy  management performance of the industrial sector; estimate the economic potential for energy management, together  with  the  associated  greenhouse  gas  (GHG)  and  criteria  air  contaminants  (CACs) emission  reduction;  benchmark  the  GHG  and  CAC  emissions  associated with  energy  use  in Ontario’s industrial sector; and develop a framework to accelerate the implementation of best practices and increase industry’s EM performance.  This study focuses on the Ontario industrial and manufacturing sector and defines the sector by eleven sub‐sectors. The comprehensive methodology employed in this study is unique in that it integrates two critical areas of EM analysis, which are more commonly addressed separately:  i) Energy management performance benchmarking; and ii) Energy management potentials analysis.    EM performance benchmarking seeks to understand the relationship between the EM practices and  the  implementation of  technical best practices. The EM potential  scenario estimates  the reduced  amount  of  energy  use  compared  to  a  Reference  Case  projection  of  energy  use  in Ontario industry from 2007 to 2030.  A total of 148 plants participated in the energy performance benchmarking portion of the study and data was obtained through remote surveys, on‐site assessments and telephone interviews. In  terms  of  participation,  six  sub‐sectors  are  very well  represented, while  three  sub‐sectors have  moderate  representation  and  two  sub‐sectors  have  limited  or  no  representation.  To ensure representative data was used in the EM potential analysis, data from secondary sources were used to supplement sub‐sectors with low or no representation.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  ii 

 

Energy Use Profile  In 2007 Ontario’s industrial sector used an estimated total 732 PJ1 of energy; 640 PJ if biomass is excluded. Natural gas and electricity accounted for 38 percent and 22 percent of total energy use, respectively, while biomass accounted for an estimated 13 percent of total energy use. The ten  largest  sub‐sectors,  by  total  energy  use,  accounted  for  close  to  85  percent  of  Ontario industrial  energy  use.  Close  to  65  percent  of  the  energy was  used  by  industry  for  process heating, while motive power and air compressors accounted for close to 15 percent.  The Reference Case total energy use is estimated to increase by about 16 percent from 2007 to 2030. In absolute terms the increase is close to 104 PJ. The largest increases in energy use are associated with  four of  the  five  largest  sub‐sectors, by energy use: Primary Metal; Chemical; Non‐metallic Mineral  Products;  and  Petroleum  and  Coal  Products manufacturing.  The Other Industry manufacturing sub‐sector shows the largest decrease in energy use.  Implementation of Best Practices  The  energy  performance  benchmarking  results  illustrate  a  relatively  low  implementation  of technical  best  practices  (TBPs)  in  the  Ontario  industrial  sector.  The  75th  percentile  of  TBP implementation by  sub‐sector  ranges  from 31  to 42 percent. This means most of  the plants have implemented less than 42 percent of applicable TBPs, and the opportunity exists for most companies to implement more than 58 percent of the TBPs. The end uses with the lowest levels of implemented TBPs are motive power, lighting, and cooling and refrigeration. Compressed air systems have the highest implementation of TBPs.  The implementation of TBP by plant size indicates large plants have implemented, on average, close  to  10  percent more  TBPs  than  small  and medium  sized  enterprises  (SME).  The most significant differences  in TBP  implementation were observed for  lighting, process specific, and indirect process heating (e.g. boilers and steam system) end uses.  Overall,  75  percent  of  plants  have  implemented  less  than  48  percent  of  the  energy management best practices (MBPs). Among the sub‐sectors, relatively  low  implementation of MBPs was  observed  in:  Primary Metal manufacturing; Other manufacturing;  and  Fabricated Metal  manufacturing.  Higher  implementation  rates  of  MBPs  were  observed  in:  Chemical manufacturing;  Non‐metallic  Mineral  manufacturing;  Transportation  and  Machinery manufacturing; and Food and Beverage manufacturing. These results  indicate that,  in general, plants manage and finance energy projects on an ad‐hoc basis, while best practices associated with continuous improvement are not widely implemented.  This is reflected by the categories with  lowest  implementation  of MBPs:  Policy  and  Planning; Organization  and  Accountability; Monitoring, Reporting and Communication; and Training and Capacity building.  The  implementation of MBPs by plant  size  indicates  that  large plants have  implemented, on average, close  to 30 percent more MBPs  than SMEs. The most significant differences  in MBP implementation are observed in the Financing, Policy and Planning, and Monitoring categories.  The  energy  performance  benchmarking  results  indicate  that  plants  that  have  implemented more than 75 percent of the MBPs, on average have implemented 42 percent of the applicable 

                                                        1 1 Peta‐Joule (PJ) = 2.8 x 105 MWh 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  iii 

 

TBPs. Only five percent of all the plants fall  into this top MBP quartile category. On the other hand,  plants  that  have  implemented  less  than  25  percent  of  the MBPs,  on  average,  have implemented 25 percent of the applicable TBPs. Almost 50 percent of all the plants fall into this bottom quartile of the MBP category. These results  illustrate the relationship of the degree of MBP implementation to that of TBP implementation, indicating that the implementation of the former encourages  the  implementation of  the  later,  thus providing opportunities  for  energy savings.  Energy  Management  Potential  and  Associated  Emission  Reduction Potential  If  all  the  remaining  economically  feasible  best  practices  were  implemented,  total  Ontario industrial energy use would be estimated to decrease from 2007 levels by 110 PJ in 2030. These savings would represent a 29 percent reduction  in yearly energy use  in 2030, as compared to the Reference Case energy use, which is the projected energy use without any new EM market interventions  after  2007.  The  absolute  energy  savings would  be  larger  for  sub‐sectors  that account for the largest share of energy use, such as Primary Metal manufacturing and Chemical manufacturing, while lower absolute energy savings would be associated with sub‐sectors that account  for  a  smaller  share  of  the  total  energy  use,  such  as  Fabricated  Metal  Products manufacturing and Plastics manufacturing.  Natural gas use  is estimated to decrease by 106 PJ, over the Reference Case scenario natural gas use,  in 2030. This  is 50 percent of  the  total 2030  industry savings. The significant savings potential estimated for the direct (which includes ovens, dryers, kilns and furnaces) and indirect (which  includes boilers and steam systems) process heating end uses are the main reason for the  large natural gas savings potential. The system end use, which  includes TBPs that apply to the total plant, is estimated to contribute over 35 percent of all the Economic Potential savings by 2030.   The  2007  Base  Year  greenhouse  gas  (GHG)  emissions  associated with  energy  use  are  39.5 million  tonnes  CO2eq  and  the  associated  criteria  air  contaminants  (CAC)  emissions  are  92.9 tonnes. Due to the projected  increase  in energy use  in the Reference Case  it  is estimated that the GHG emissions will increase by 16 percent and CAC emissions by 17 percent by 2030. If all the  economically  feasible  energy  efficiency  best  practices  are  implemented,  as  per  the Economic Potential  scenario,  the  reduction  in GHG emissions  is estimated  to be 12.6 million tonnes  CO2eq  (or  27  percent)  less  compared  to  the  Reference  Case  in  2030.  The  Economic Potential  scenario  CAC  emission  reduction  is  estimated  to  be  27.5  tonnes  (or  25  percent) compared to the Reference Case in 2030.   

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  iv 

 

Challenges and Potential Solutions  The  development  of  programs  and  policies  to  increase  implementation  of  best  practices  in industry and increase the share of EM potential realized, is dependent on an understanding of the challenges industry is facing to implement the best practices. Programs and policies can be designed  to  address  these  challenges.  The  top  five  challenges  identified  by  industry,  in descending order of importance, are:  

Category  Description of Challenge/Barrier 

Financing of EE Projects  Difficult to obtain company financing to implement EE projects. 

Financing of EE Projects  Payback period for EE projects are too high, or ROI is too low. 

Transaction Costs  Too much effort to access assistance, funding and incentives from programs. 

Commitment to EM  The company has a lack of human resources to focus on EM. 

Commitment to EM  Production is the dominant focus, and EM is not seen as a production element. 

  Taken  as  a whole,  this  set  of  top  15  challenges means  that  investments  by  industry  in  EM continue  to  be  sub‐optimal.  Two  aspects  of  project  financing  are  rated  the most  important challenges, which  is perhaps not surprising given the prevalence of SME company participants in this study.   It is clear that the key challenges cut across all of the elements of the continuous improvement continuum with a block of  issues falling  into the key category of knowledge (an issue of capacity building).  The top five potential solutions identified by industry, in descending order of importance, are:  

Category  Potential Solution 

Transaction Costs  One stop centre/platform for accessing programs. 

Commitment to EM Embedded energy manager (includes: energy specialist dedicated to a group of SME). 

Knowledge of EE Opportunities  Centralized source of information for EE opportunities. 

Financing of EE Projects  Incentive to develop business case (incl. detailed feasibility assessment). 

Product and Service Availability  Energy courses and plant assessment track for universities/colleges.  An assessment of the top 15 potential solutions identified by industry suggests that industry:    Is  seeking  an  integrated,  streamlined means  of  accessing  and  using  programs  aimed  at 

improving productivity.   Needs human resource (HR) capacity to manage and advance the EM file.  Needs  financial  support  to make  the  business  case  for  EM measures  and  to  implement 

those measures (in effect, needing help to de‐risk EM).  Is seeking capacity building help and assistance for the adoption of innovative EM and clean 

technology solutions.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  v 

 

Strategic Framework to Advance Energy Management  These  opportunities,  challenges  and  solutions,  or  program  concepts,  provide  the  necessary input for a framework to advance EM  in Ontario  industry. The framework  is presented  in this report as an Action Plan. The Action Plan elaborates a vision and a public policy mandate that responds to the results and insights generated from this study in the context of the significant changes and uncertainties faced by industry and manufacturing in Ontario, including the global recession and carbon management.  To  achieve  the  vision  a  paradigm  shift  is  required  from  the  current  paradigm  of  a  “silo” approach  to  deployment  of  program  support,  versus  a  more  integrated  seamless,  low transaction cost access to financial, capacity building and technology solutions. The results from this study suggest that Ontario industry may not be ready yet for a full scale paradigm shift of corporate practices  and  that  at  least,  in  the  short‐term,  there  are  critical,  strategic  areas of support  needed  to  help  companies  generate  and  show  results  in  the  short  term. However, there is a cost to deferring action towards a paradigm shift that should not be underestimated.   With  this  in mind,  a  policy/program  “results  chain”  strategy  is  recommended  as  part  of  a linkage between the deployment of policy/program solutions and the desired intermediate and longer‐term results.     For industry, the enabling market conditions and supporting policy instruments need to reflect and respond to the barriers and solutions profile as elaborated earlier in this section.  The table below shows the proposed policy responses to the desired industry market conditions.   Market conditions desired by Industry 

Sub‐conditions  Policy response 

Energy supply   Clarity on long‐term supply security 

  Address transmission & distribution bottlenecks  

  Clarity and support role of LDCs in EM deployment 

Regulatory certainty and clarity‐Energy        

  Risk management in transition to SMART GRID 

   Energy pricing  Clarity on price impact of cap and trade 

Reporting  Clarity on reporting requirements 

  Tools etc to minimize transaction costs  

Response  Credit for early action 

  Clarity on thresholds 

Regulatory certainty and clarity‐Carbon              Economic incentives 

     Tools etc to minimize transaction costs  

Create new valuation methods 

Economic incentives 

Linkage to new business & economic strategies 

Create one‐stop platform for access & implementation 

Expand focus on EM more broadly/elevate EM as a strategic business solution 

   Training/capacity building to accommodate an integrated solutions approach 

 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  vi 

 

 The  following  table presents a menu of program  solutions  fully aligned  to  the priority  list of solutions identified by industry.   

Category  Priority Solutions Identified by Industry 

Program solutions: Examples 

Transaction Costs  Create special executing agency 

  

One stop centre/platform for programs.   Modify existing agency 

Cost share special purpose FTE‐ energy managers for company or plant deployment Cost share roving roster of energy managers 

Commitment to EM     

Embedded energy manager (includes: energy specialist dedicated to a group of SME) 

Design curricula & Train energy managers  Knowledge of EE Opportunities 

Centralized source of information for EE opportunities. 

Develop a 1 source portal 

Financing of EE Projects 

Incentive to develop business case (incl. detailed feasibility assessment). 

Provide grants on cost‐share basis 

Develop provincial strategy and curricula Product and Service Availability   

Energy courses and plant assessment track for universities/colleges.   

RFP for delivery 

Financing of EE Projects 

Incentive based on amount of energy saved. 

Performance based incentives 

  Fixed cost incentive for prescribed equipment. 

Rebate and ACCA incentives 

Better coordination among existing agencies Product and Service Availability   

Funding and centres for innovation and commercialization of EE technology   

Create enhanced productivity audits that identify innovation deployment solutions for EM and Clean technologies 

Product and Service Availability 

Certification of service providers.  Create certification program 

Create special executing agency 

Better coordination among existing agencies 

Knowledge of EE Opportunities 

Promotion and marketing of knowledge centres. 

Develop a 1 source portal 

  While many of these program types and program delivery vehicles are already being offered to Ontario  industry,  the  issue  in  the  short‐term  is how  to enhance  their effectiveness given  the findings of the study and the barriers identified by industry. One of the key program solutions in this menu  is  training  and  capacity  building.    The  technical  and management  best  practices analysis reveals substantial room for improvement, which can be addressed, in part, by various executive and plant level training and capacity building initiatives.        

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  i 

Table of Contents  

1 Introduction ..................................................................................................................... 1 1.1 Background and Objectives .......................................................................................... 1 1.2 Study Scope................................................................................................................... 1 1.3 Report Presentation...................................................................................................... 2

2 Methodology.................................................................................................................... 3 2.1 Energy Management Performance Benchmarking ...................................................... 3 2.2 Energy Management Potential Analysis ....................................................................... 4 2.3 Integrating  Energy  Management  Performance  Benchmarking  and  Energy 

Management Potential Analysis ................................................................................... 5 2.4 Project Implementation................................................................................................ 6

3 Definitions........................................................................................................................ 9 3.1 Energy Management..................................................................................................... 9 3.2 Milestone Years ............................................................................................................ 9 3.3 Coverage of Energy Supply ........................................................................................... 9 3.4 GHG and CAC Emission Factors .................................................................................. 10 3.5 End uses ...................................................................................................................... 10

4 Survey Sample................................................................................................................ 12 4.1 Introduction ................................................................................................................ 12 4.2 Sub‐sector Representation ......................................................................................... 12 4.3 Size Representation .................................................................................................... 13

5 2007 Base Year Energy Use Profile.................................................................................. 14 5.1 Methodology............................................................................................................... 14 5.2 2007 Base Year Energy Use by Sub‐sector.................................................................. 15 5.3 Energy Use by End Use ............................................................................................... 17

6 Reference Case ............................................................................................................... 19 6.1 Methodology............................................................................................................... 19 6.2 Energy Use Growth Rates ........................................................................................... 20 6.3 Reference Case Energy Use ........................................................................................ 20

7 Energy Efficiency and Conservation Best Practices.......................................................... 22 7.1 Methodology............................................................................................................... 22 7.2 Technical Best Practices.............................................................................................. 23 7.3 Management Best Practices ....................................................................................... 26

8 Base Year Implementation of Best Practices................................................................... 27 8.1 Methodology............................................................................................................... 27 8.2 Surveyed Implementation of Technical Best Practices .............................................. 28 8.3 Surveyed Implementation of Management Best Practices........................................ 31 8.4 Relationship Between TBP and MBP Implementation ............................................... 34 8.5 Overall Implementation of TBP and MBP by Large and SME Plants .......................... 34 8.6 Base Year Market Penetration of Technical Best Practices........................................ 35

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  ii 

9 Economic Potential Scenario .......................................................................................... 36 9.1 Methodology............................................................................................................... 36 9.2 Economic Potential Scenario Energy Use ................................................................... 39 9.3 Sensitivity Analysis ...................................................................................................... 41

10 Best Practices Implementation: Challenges and Barriers, and Program Concepts ........... 43 10.1 Methodology............................................................................................................... 43 10.2 Challenges and Solutions to Implement Best Practices.............................................. 45

11 Potential Reduction in GHG and CAC Emissions.............................................................. 47 11.1 Methodology............................................................................................................... 47 11.2 Base Year, Reference Case and Economic Potential Scenario Emissions................... 47

12 Strategic Framework to Advance Energy Management .................................................. 50 12.1 Recap of Opportunities............................................................................................... 50 12.2 Recap of Challenges and Solutions ............................................................................. 51 12.3 Action Plan Vision Statement ..................................................................................... 51 12.4 Policy Framework........................................................................................................ 57 12.5 Program Solutions....................................................................................................... 58

13 References...................................................................................................................... 59 13.1 References Used in Developing Sub‐Sector Profiles................................................... 59

14 Glossary.......................................................................................................................... 60 15 Abbreviations ................................................................................................................. 62

B.1 Energy Content Conversion Factors ............................................................................. 2 B.2 GHG and CAC Emission Factors .................................................................................... 2 System .................................................................................................................................... 6 Boiler, Hot Water, and Steam Systems .................................................................................. 6 Process Direct Heat (Furnaces / Kilns / Ovens / Dryers) ...................................................... 11 Refrigeration and Cooling System........................................................................................ 17 Pumps, Fans, and Other Motors........................................................................................... 18 Air Compressor System ........................................................................................................ 19 Process Specific .................................................................................................................... 20 Heating/ Ventilation/ Air Conditioning (HVAC).................................................................... 20 Lighting ................................................................................................................................. 22

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  iii 

 

List of Exhibits  Exhibit 1: Industrial Sub‐sectors and Associated NAICS Codes and Descriptions .......................... 2 Exhibit 2: Generic Concept of Energy Potential Analysis................................................................ 5 Exhibit 3: Integrated Energy Management Performance Benchmarking and Energy Management Potential Analysis............................................................................................................................ 5 Exhibit 4: Recruitment Initiatives.................................................................................................... 7 Exhibit 5: Elements Informed by Secondary Sources ..................................................................... 8 Exhibit 6: End Uses........................................................................................................................ 10 Exhibit 7: Number of plants by sub‐sector ................................................................................... 12 Exhibit 8: Criteria for size classification based on annual electricity or natural gas use.............. 13 Exhibit 9: Number of plants by size .............................................................................................. 13 Exhibit 10: Approach to develop sub‐sector energy use profiles................................................. 14 Exhibit 11: Example templates illustrating development of sub‐sector energy use profile ........ 15 Exhibit 12: 2007 Base Year energy use by fuel type (PJ) .............................................................. 16 Exhibit 13: 2007 Base Year energy use by sub‐sector (excluding biomass) ................................. 16 Exhibit 14: 2007 Base Year total industry energy use by end use (PJ) ......................................... 17 Exhibit 15: 2007 Base Year energy use by end use and sub‐sector (GJ) ...................................... 18 Exhibit 16: Weighted average growth rate by energy source ...................................................... 20 Exhibit 17: Reference Case energy use by milestone year ........................................................... 21 Exhibit 18: Reference Case energy use by energy source (PJ)...................................................... 21 Exhibit 19: Reference Case energy use by sub‐sector (PJ) ........................................................... 21 Exhibit 20: Technical best practices.............................................................................................. 23 Exhibit 21: Implementation of TBP by sub‐sector ........................................................................ 28 Exhibit 22: Implementation of TBP by end use............................................................................. 29 Exhibit 23: Implementation of TBP by large plants ...................................................................... 30 Exhibit 24: Implementation of TBP by SME .................................................................................. 30 Exhibit 25: Implementation of MBP by sub‐sector....................................................................... 31 Exhibit 26: Implementation of MBP by category.......................................................................... 32 Exhibit 27: Implementation of MBP by large plants..................................................................... 33 Exhibit 28: Implementation of MBP by SME................................................................................. 33 Exhibit 29: Relationship Between TBP and MBP implementation ............................................... 34 Exhibit 30: Overall implementation of TBP and MBP by large and SME plants ........................... 35 Exhibit 31: TRC of best practices (example using Chemical sub‐sector) ...................................... 36 Exhibit 32: Reference Case and Economic Potential Scenario energy use for all industry .......... 39 Exhibit 33: Reference Case and Economic Potential Scenario energy use by sub‐sector (PJ) ..... 40 Exhibit 34: Reference Case and Economic Potential Scenario energy use by energy source (PJ) 40 Exhibit 35: 2030 Economic Potential Scenario energy savings by end use (PJ) ........................... 41 Exhibit 36: Economic Potential Sensitivity Analysis Energy Savings in 2030 (PJ) ......................... 42 Exhibit 37: Challenges and Solutions Categories. ......................................................................... 44 Exhibit 38: Summary Results of Challenges.................................................................................. 45 Exhibit 39: Summary Results of Solutions. ................................................................................... 46 Exhibit 40: 2030 Reference Case and Economic Potential Scenario GHG savings by industry .... 48 Exhibit 41: 2030 Reference Case and Economic Potential Scenario GHG emission savings by sub‐sector (1 million tonne CO2eq) ..................................................................................................... 48 Exhibit 42: 2030 Reference Case and Economic Potential Scenario CAC emission savings by sub‐sector (1,000 kg) ........................................................................................................................... 49 Exhibit 43: Recap of EM Potential................................................................................................. 50 Exhibit 44: Benefits of Energy Management ................................................................................ 53 Exhibit 45: Results Chain............................................................................................................... 55 Exhibit 46: One‐Stop Platform Concept........................................................................................ 56

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  iv 

 

Exhibit 47: Proposed Policy Responses......................................................................................... 57 Exhibit 48: Proposed Program Solutions. ..................................................................................... 58

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  1 

1 Introduction  1.1 Background and Objectives    Energy management (EM) is increasingly being recognized as an important core strategy to help sustain  the  productive  sectors  of  our  economy  and  reduce  industry’s  negative  impact  on climate change through the following benefits:   Reduced operating costs,  Increased productivity,  Retention of manufacturing jobs and value added,  Reduced air emissions, and  Deferred or avoided new energy infrastructure.  Canadian Manufacturers &  Exporters  (CME)  is  a  long  time  and  strong proponent of  EM  and retained Stantec Consulting and Marbek to conduct a study:   

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Manufacturing Sector 

 The outcomes of  this  study  fill  critical knowledge gaps pertaining  to EM potential  in Ontario industry and provide the basis for public policy and program initiatives targeted to help Ontario industry  increase  its  competitiveness  and  reduce  greenhouse  gas  (GHG)  and  criteria  air contaminant (CAC) emissions associated with energy use.   The primary objectives of the study are to:   Determine  the  current  EM  performance  of  the  industrial  sector  as  represented  by  the 

benchmarks of MBP and TBP implementation.   Estimate  the  economic  potential  for  EM,  together  with  the  associated  greenhouse  gas 

(GHG) and criteria air contaminants (CACs) emission reduction in the industrial sector.   Benchmark the GHG and CAC emissions associated with energy use  in Ontario’s  industrial 

sector.   Develop  a  framework  to  accelerate  the  implementation  of  best  practices  and  increase 

industry’s EM performance.  1.2 Study Scope    This study focuses on the Ontario industrial and manufacturing sectors defined as follows:    Industrial  and  Manufacturing  Sector:  Relates  to  all  Industrial  and  Manufacturing 

operations, as defined at  the 2 digit North America  Industry Classification System  (NAICS) code level and included under: 

NAICS 21: Mining and Quarrying (excluding Oil and Gas Extraction)  NAICS 31 – 33: Manufacturing 

  Sub‐Sector: Relate to activities at the 3 digit NAICS Code level. The sub‐sectors are defined 

in Exhibit 1. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  2 

Exhibit 1: Industrial Sub‐sectors and Associated NAICS Codes and Descriptions 

NAICS  Sub‐sectors 331  Primary Metal Manufacturing 325  Chemical Manufacturing 322  Paper Manufacturing 327  Non‐Metallic Mineral Product Manufacturing 3241  Petroleum and Coal Products Manufacturing 336, 333  Transportation Equipment and Machinery Manufacturing 311, 312  Food, Beverage, and Tobacco Product Manufacturing 212  Mining (Excl. Oil & Gas) 332  Fabricated Metal Product Manufacturing 326  Plastics and Rubber Products Manufacturing   Other Manufacturing 

 As  further  elaborated,  the  study was  executed  at  the  industry  sub‐sector  level  to  ensure  a defensible, robust analysis.   However, to maintain confidentiality requirements for the study’s participating  companies,  the  results  are  presented  at  an  aggregate  industry‐wide  level with further elaboration according to key energy end‐uses.   1.3 Report Presentation  The remainder of the report is structured to present:   The methodology, definitions and survey sample in Sections 2, 3, and 4.   The 2007 Base Year and Reference Case energy use profiles in Sections 5 and 6. 

  The energy efficiency and conservation best practices, and the Base Year implementation of 

the best practices in Sections 7 and 8.   The Economic Potential scenario in Section 9.   The  challenges,  barriers  and  program  concepts  to  increase  the  implementation  of  best 

practices, in Section 10.   The GHG and CAC emissions associated with the energy use and energy savings potential in 

section 11.   An Action Plan to advance energy efficiency in Ontario industry in Section 12.    

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  3 

2 Methodology    The  comprehensive methodology  employed  in  this  study  is  unique  in  that  it  integrates  two critical areas of EM analysis which,  in the past, have been more commonly applied as distinct analysis tools:   EM performance benchmarking; and  EM potentials analysis.    The  CME  team  employs  the  principle  of  continuous  improvement  and  has  drawn  upon extensive experience to bring to the Ontario study the state‐of‐the‐art in both areas of analysis.  Specifically:   The CME team has been at the  forefront of EM benchmarking  for  industry  in Canada and 

has applied  the unique  three‐pronged approach elaborated  in  the next  section  to  similar industry studies conducted in New Brunswick, Nova Scotia, Alberta (in progress) and several industry sectors (including cement and oil and gas).    

CME team member, Marbek, has been at the forefront of EM potentials analyses conducted in most  jurisdictions  in Canada and, over the course of many years, has advanced  its tools and analytical techniques. 

 To summarize, the main benefits of this integrated methodology are:   Industry  participants  gain  valuable  insights  on  the  management  and  technical  factors 

affecting  their  energy  use  performance,  as  well  as  the  opportunities  to  improve performance (through the confidential benchmark reports and the market assessment level benchmark and EM potentials results).  

Policy and program decision‐makers gain access to a robust, defensible analysis platform as well  as  the  insights  and  recommendations  of  industry  participants  (through  the market assessment level benchmark and EM potentials results). 

 Each  of  these  analysis  streams  is  discussed  in  this  section,  with  additional  supporting documentation  found  in  the  appendices.  The method  used  to  integrate  the  two  streams  of analysis as well as details on the overall execution of the study are also described.   2.1 Energy Management Performance Benchmarking  EM  performance  benchmarking  seeks  to  understand  the  relationship  between  indicators  of energy  use  performance  and  the  technical  and  management  practices  that  influence performance.  An  EM  performance  benchmarking  analysis  generates  three  important perspectives:   It provides an overview of how well a particular  industry sector or sub‐sector  is managing 

energy.   It enables company participants in the benchmarking exercise to compare the performance 

of their own plant(s) with the overall industry performance indicators.   It provides insight into the reasons why a plant’s performance is high or low.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  4 

The results of the benchmarking analysis provide an indication of how many best practices are currently  implemented  in  Ontario  industry  and  how  many  best  practices  can  still  be implemented.  These market  penetration  rates  are  used  to  inform  the  EM  potential  analysis described in the next sub‐section.   EM performance generally considers three performance indicators:   Energy intensity, a performance based metric that relates energy use to production output. 

The performance metric can be expressed  in metrics such as equivalent kilowatt‐hour per tonne (kWh/t) of product produced, or and energy efficiency index.  

  Technical best practices (TBPs), which refer to production system and efficiency measures 

that  reduce  energy  use  per  unit  of  production. An  example  of  a  TBP  is  installing  a  heat recovery  system  on  a  process  exhaust  stream  to  pre‐heat  a  feed  stream,  resulting  in reduced  process  energy  use.  The  TBP  performance  indicator  is  the  total  number  of applicable TBPs that are  implemented at a plant  (taking  into account that some practices can be partially implemented). 

  Energy management best practices  (MBPs), which address  the people aspect  in  reducing 

energy use; in an industrial organization, management best practice is illustrated by a high level of commitment, awareness, organization and action in support of energy efficiency. An example of an MBP is having a policy and plan to manage energy. The MBP indicator is the total number of applicable MBPs that are implemented at a plant. 

 In  this  study,  best  practices  included  in  both  TBP  and MBP  will  be  referred  to  as  Energy Efficiency and Energy Conservation Best Practices.  Due  to  confidentiality  and  data  restrictions,  the  aggregated  industry  EM  performance benchmarking  analysis  in  this  study  includes  technical  and management  best  practices  only. The main reasons to exclude energy intensity from the aggregated industry analysis are:   Some plants consider production data as confidential and did not report the data. For these 

plants energy intensity performance indicators cannot be calculated.   

The  need  to  maintain  participant  confidentiality.  The  energy  intensity  performance benchmark  was  only  developed  for  individual  plants  and  presented  in  the  individual confidential plant report cards.  

 2.2 Energy Management Potential Analysis  The EM potential analysis for Ontario industry is estimated under the following scenario:   When all economically feasible best practices are implemented. This scenario is referred to 

as the Economic Potential Scenario, and is defined in Section 2.3.   

The  EM  potential  under  this  scenario  is  estimated  as  the  reduced  amount  of  energy  use compared to a Reference Case projection of energy use in Ontario industry over a defined study period. Exhibit 2 illustrates the generic concepts that define the EM potential analysis:    Base Year  Reference Case  Economic Potential Scenario These concepts are defined in Section 2.3. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  5 

 Exhibit 2: Generic Concept of Energy Potential Analysis 

Years

Energy Use

Reference Case

EconomicPotentialScenario

Base Year

0

   2.3 Integrating Energy Management Performance Benchmarking 

and Energy Management Potential Analysis   Integrating EM performance benchmarking and EM potential analysis is accomplished with nine steps, as illustrated in Exhibit 3 and described below. The report chapters from Section 5 to 12 follow the same logic flow as outlined in Exhibit 3.  

Exhibit 3: Integrated Energy Management Performance Benchmarking and Energy Management Potential Analysis 

Base Year Energy Use

Reference Case

Economic Screening of Best 

PracticesEnergy Efficiency and Conservation Best Practices Base Year 

Implementation of Best Practices

Economic PotentialScenario

IncreasingImplementation of Best Practices: Challenges and 

Program Concepts

Strategic Framework to Advance EM

Potential Reduction in GHG and CAC Emissions

8

21

3

5

4

6

7

9

     Step  1  ‐ Base  Year  Energy Use:  The  base  year  is  the  starting  point  for  the  analysis  and 

provides  a  detailed  description  of  “where”  and  “how”  energy  is  currently  used  in  the Industrial sector. In this study the Base Year is 2007. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  6 

  Step 2  ‐ Reference Case: This  is a projection of energy use to 2030,  in the absence of any 

new EM market interventions after 2007 (i.e., incremental to what utilities and government have already planned for this period). The reference case is the baseline against which the scenarios of energy savings are calculated.  

  Step 3 – Energy Efficiency and Energy Conservation Best Practices: The best practices that 

result in energy reduction in the industrial sector are defined. These best practices include TBPs and MBPs.   

  Step 4 – Base Year Implementation of Best Practices: The market penetration rates of the 

best practices in the Base Year were determined through an energy benchmarking analysis. This analysis  included a survey of  industrial facilities to determine  level  implementation of best practices in the Base Year.    

  Step 5 – Economic Screening of Best Practices: The TBPs are  screened with an economic 

cost  benefit  test  to  determine which  practices  are  economically  feasible  from  a  societal point of view. The economic cost benefit test used  in this study  is the Total Resource Cost (TRC) test. The TRC test is defined in section 9.1 and further elaborated on in Appendix A . 

  Step 6 – Economic Potential Scenario: The economic potential scenario estimates the level 

of savings  that would occur  if all  the TBPs  that passed  the economic benefit cost  tests  in Step 5, in this case the TRC test is applied to the industry sectors.  

  Step 7 –  Increasing  Implementation of Best Practices: The  challenges and barriers  facing 

industry to  implement MBP and economically feasible TBP are determined and prioritized, based on industry workshop consultations. In turn, prioritized policy and program solutions are  advanced  to  be  responsive,  in  part,  to  address  the  barriers,  and  assist  industry  to increase the implementation of best practices.  

  Step 8 – Potential Reduction  in GHG and CAC Emissions: The energy savings estimated  in 

the Economic Potential scenario are associated with a reduction in GHG and CAC emissions. Emission  factors are used  to estimate  the potential  reduction  in GHG and CAC emissions due to reduced energy use in this scenario. 

  Step 9 – Action Plan to Advance Energy Management: Using the potential analysis results 

from Step 6 and  the prioritized program and policy concepts defined  in Step 7, an action plan is advanced that clearly defines the process and direction to overcome the barriers and challenges identified in Step 7.  

 2.4 Project Implementation   

 Both  the EM performance benchmarking and  the EM potential analysis are  informed by  the acquisition of primary data, and supplemented by secondary data to fill gaps. As such, the data collection and data analysis  stages are key elements  in  the  successful  implementation of  the study. The data collection and analysis comprised the following main areas:   Industry recruitment  Plant survey and on‐site assessments  Data collection from secondary sources   Input from stakeholders and industry 

These areas are discussed in the following sections. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  7 

 2.4.1 Industry Recruitment  There were two goals to the industry recruitment process:    To ensure a representative sample of each sub‐sector in terms of its energy end use profile 

and implementation of best practices.  

To ensure a representative sample in terms of small, medium and large industry, where the size is defined by energy use.  

 Recruitment was accomplished through targeted marketing campaigns and networking. Exhibit 4 summarizes the main recruitment initiatives. During the recruitment stage the uptake in the study, and  representation of  sub‐sectors and  size distribution were  continuously assessed  to guide the recruitment effort. A total of 148 facilities participated in the study and an analysis of this sample is provided in Section 4.  

Exhibit 4: Recruitment Initiatives 

Item  Number  Comment Companies contacted  1,650  All companies that were contacted by e‐mail and telephone 

calls. Recruitment conducted by Stantec, Marbek, CME and Union Gas. 

Mass market e‐mails  1,200  Mass marketing e‐mails from:  CME to CME members, SMART program participants and other targeted companies. Hydro One to its customers. 

Attendees at CME SMART events 

500‐550  Number of industrial representatives that attended CME outreach events as part of its SMART program. 

Associations contacted  150  Includes CIPEC task forces and other Ontario associations with industrial members. 

  2.4.2 Plant Surveys and On‐Site Assessments  The necessary primary data was obtained from participants through a combination of remote surveys and on‐site plant assessments. All 148 participants completed remote surveys and 56 of these participants also participated  in on‐site assessments. The main objective of  the on‐site assessments was to assess the accuracy of the remote surveys and identify factors to consider when  interpreting  remote survey data. The survey protocols used  for  the  remote survey and the on‐site assessment consisted of the following two survey instruments:   Energy Use and Technical Best Practice Survey: The survey includes questions pertaining to 

energy use and equipment, and the implementation of TBPs.   Management  Best  Practice  Survey:  The  survey  includes  questions  pertaining  to  the 

implementation of MBPs.   The survey instruments are provided as a separate document to this report. The surveys were developed  from  extensive  literature  research,  the  project  team’s  experience  with  similar projects, and were pilot  tested before being used  in  this study. The  literature references and the best practices  are discussed  in  Section  7, while  the  energy use profiles  are discussed  in Section 5.   

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  8 

 2.4.3 Data Collection from Secondary Sources  Besides  the primary data and  the  resources  to develop  the best practices profiles,  the  study also  required  secondary  data  and  input  from  external  sources.  The  elements  that  required information from secondary sources are summarized in Exhibit 5.  

Exhibit 5: Elements Informed by Secondary Sources 

Element  Source  Applicable Section with Detailed References 

Base Year 2007: Total energy use by sub‐sector and supplementary data for energy end use profiles.  

Canadian  Industrial  Energy  End‐Use Analysis Centre (CIEEDAC) 

Enbridge Gas Distribution  Ontario Power Authority  Statistics Canada  Union Gas  US  Department  of  Energy  –  Energy 

Efficiency and Renewable Energy  

Section 5 

Reference Case: Projected energy use by sub‐sectors from 2010 to 2030. 

Enbridge Gas Distribution  National Energy Board  Natural Resources Canada  Ontario Power Authority (OPA)  Union Gas 

Section 6 

Energy conversion factors  Enbridge Gas Distribution  National Energy Board  Statistics Canada  Union Gas 

Section 5 Appendix B 

GHG and CAC emission factors  Environment Canada  Natural Resources Canada 

Section 11 Appendix B 

  2.4.4 Input from Stakeholders and Industry  Stakeholders  representing  the  federal  and provincial  government,  the electricity  and natural gas  utilities  and  industry,  participated  in  the  study  through  an  advisory  committee.  The committee  was  informed  and  discussed  on  a  regular  basis  the  study’s  methodology, implementation, progress, results, and deliverables. The committee reviewed and commented on the key deliverables.  To obtain input from industry as to the challenges and opportunities to advance EM in Ontario’s industry,  two workshops  and  one webinar were  facilitated.  Forty  nine  (49)  representatives participated in the workshops and webinar. The methodology and outcome of the consultation are discussed in Section 10.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  9 

3 Definitions  This section defines key concepts and elements that are essential to the study,  in addition to the concepts and elements defined in the previous sections.  3.1 Energy Management  The  focus  of  the  EM  potential  analysis  is  to  quantify  the  potential  reduction  in  energy consumption due  to EM actions.   In  this context, EM addresses energy consumption and not energy demand, and includes the following elements:   Energy Efficiency (EE)  includes technical and management best practices to reduce energy 

use, and incorporates efficiency and conservation practices   In order to quantify associated GHG and CAC emission reduction, the savings are applied to 

on‐site energy use for fuels and equivalent emissions for electricity generation.  3.2 Milestone Years  The EM potential analysis is conducted for the following milestone years:   The base year is 2007.   Projected  savings  are  assessed  from  2007  to  2030  and  results  are  provided  at  interim 

milestone years: 2010, 2015, 2020 and 2025 

These milestone years align with various energy and Greenhouse Gas (GHG) emission reduction initiatives,  such  as  the OPA’s  electricity peak  reduction  targets  for  2010  and  20252,  and  the Canadian government’s GHG emission reduction targets for 20203.  3.3 Coverage of Energy Supply  The EM potential analysis addresses all forms of energy used by  industry  in Ontario according to the following energy supply categories:   Electricity   Natural gas   Refined petroleum products (RPP)   Other, which includes: coal, coke, petroleum coke, coke oven gas, still gas, imported steam 

and biomass.  The energy content conversion factors used are summarized in Appendix B. 

                                                        2 Ontario Power Authority (2009). 2008 Annual Report – On the Path to a Sustainable Electricity Future. 3 Ministry of Environment (2007). Regulatory Framework for Air Emissions. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  10 

3.4 GHG and CAC Emission Factors  The EM potential analysis  includes an estimation of  the potential greenhouse gas  (GHG) and criteria air contaminants  (CACs) emissions reduction. The GHG amounts are expressed  in CO2 equivalent  tonnes  (CO2e). The CACs  included are: CO, NOx, SOx, and particulate matter  (PM). The GHG and CAC emission factors used in the study are summarized in Appendix B.  3.5 End uses  The EM potential analysis assesses energy use at the energy end use level, which are profiled in Exhibit 6 and described in more detail below. 

 

Exhibit 6: End Uses 

End Use Level 1  End Use Level 2  End Use Level 3 

Steam boilers and steam systems Hot water heaters and boilers 

Indirect heat (Boilers/ Water Heaters) 

Steam system (imported steam) Process Heating 

Direct Heat (Ovens/ Dryers/ Furnace/ Kilns) 

 

Process Cooling     Compressed Air Systems   Pumps   Fans/Blowers   

Motive Power 

Other Motors   Electrochemical     Process Specific     Heating, ventilation and air conditioning (HVAC) 

  

Lighting     Other     

   Process  Heating:  This  end  use  includes  all  process  heating  systems  and  differentiates 

between  indirect and direct heating end uses. Indirect heating refers to systems where an intermediate  heat  transfer medium  is  used,  such  as  steam  or  hot water. Direct  heating systems do not have an intermediate heat transfer medium and the end use includes ovens, dryers, furnaces and kilns. 

  Process Cooling: All process cooling and refrigeration systems are included in this end use, 

for example: cooling towers, freezers, chillers and associated refrigeration compressors.    Motive Power: This end use  includes all motive power equipment and  is sub‐divided  into: 

compressed air systems, pumps, fans/blowers, and all other motors. Other motors include, for  example,  conveyors,  non‐pneumatic  metal  forming  machines,  saws,  and  vibrating screens. 

  Electrochemical: All  chemical processes driven by electricity are  included  in  this end use, 

such as electro plating, and electrolytic reduction of metals.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  11 

Process Specific: All process  that use energy and are not  included  in  the process heating, process cooling, motor driven, electrochemical and ventilation end uses, are included in the process specific end use. Examples include equipment that generates steam, such as paper drying machines. 

  Heating,  Ventilation  and  Air  Conditioning:  Comfort  heating  and  cooling  systems  are 

included in this end use, together with all ventilation systems. Ventilation systems that are included  can  be  associated  with  a  process,  such  as  ventilation  of  paint  booths,  and/or comfort, for example ventilation of air  in production area to maintain adequate air quality levels. 

  Lighting: All indoor and outdoor lighting systems are included in this end use.   Other:  This  end  use  includes  all  energy  uses  not  included  in  any  of  the  other  end  use 

categories listed above. Examples include: propane or natural gas forklifts, battery chargers, and automated doors. 

   

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  12 

4 Survey Sample  4.1 Introduction  As discussed  in the study scope (Section 1.2), the  industrial sector was segmented  into eleven sub‐sectors using the North American  Industry Classification System (NAICS). The NAICS  is the accepted,  standard methodology  of  classification  in  Canada  and  allows  for  consistency  and accuracy  in terms of references and use of secondary data, and groups together facilities with similar energy end use profiles.  The  sample  of  plants  included  in  the  study  is  profiled  in  this  section  according  to  its representation of the sub‐sectors and the size distribution.    4.2 Sub‐sector Representation  A total of 148 plants participated in study and the number of plants per sub‐sector is illustrated in Exhibit 7.  

Exhibit 7: Number of plants by sub‐sector 

8 86

16

0

26

15

2

26

18

23

Prim

ary Metal

Chem

ical

Pape

r

Non

‐Metallic 

Mineral

Petroleu

m and

 Coal 

Transportation

 Equipm

ent & 

Machine

ry

Food

 & Beverage

Mining

Fabricated

 Metal

Plastics

Other M

fg.

  Six  of  the  sub‐sectors  have  very  good  representation, while  the  following  three  sub‐sectors have moderate representation:   Primary Metal Manufacturing  Chemical Manufacturing  Paper Manufacturing  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  13 

There is limited to no representation in two sub‐sectors:    Petroleum and Coal Products Manufacturing  Mining (Excluding Oil and Gas)  To  ensure  the  potential  energy  reduction  opportunity  is  accurately  quantified  with  a representative model, the primary data for the sub‐sectors with moderate to no representation were supplemented by secondary data. The references to the secondary sources are provided in the subsequent sections where applicable.  

 4.3 Size Representation  The facilities were classified according to size based on its energy use. The criteria to determine the  size  of  a  facility  was  based  on  either  the  annual  electricity  or  natural  gas  use,  as  is summarized  in  Exhibit  8.  As  illustrated  in  Exhibit  9,  the  148  plants  have  a  very  good representation of large, medium and small plants. In this report small and medium enterprises (SME) refer to all plants that are categorized as small and medium as per Exhibit 8.   

Exhibit 8: Criteria for size classification based on annual electricity or natural gas use 

    Size  Electricity  Natural Gas Small  < 2,000 MWh  < 50,000 m3 

Medium  > 2,000 MWh; < 20,000 MWh 

>50,000 m3; < 500,000 m3 

Large  > 20,000 MWh  > 500,000 m3   

Exhibit 9: Number of plants by size 

             

Small Plants(35)24%

Medium Plants(53)36%

Large Plants(60)40%

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  14 

5 2007 Base Year Energy Use Profile  

Base Year Energy Use

Economic Screening of Best 

PracticesEnergy Efficiency and Conservation Best Practices Base Year 

Implementation of Best Practices

Economic PotentialScenario

IncreasingImplementation of Best Practices: Challenges and 

Program Concepts

Strategic Framework to Advance EM

Potential Reduction in GHG and CAC Emissions

8Reference Case

21

3

5

4

6

7

9

  This  section  presents  a  description  of  the  2007 Base  Year  energy  use  in Ontario’s  Industrial sector, and  it  is  the  first  step  in  the EM potential analysis. The Base Year energy use profile provides an estimate of how the Ontario industrial energy consumption is currently distributed by  fuel  type,  sub‐sector,  and end use.  The  relevant  assumptions  and  information  applied  to develop  the Base Year energy use profile, and a summary of  the results are presented  in  the following sub‐sections:   Methodology  Base Year energy use by sub‐sector  Base Year energy use by end use  5.1 Methodology  The 2007 Base Year energy use profile by sub‐sector  is developed with a  top‐down approach where the total sub‐sector energy use  is proportionally allocated to the end uses  in each sub‐sector.  The  total  energy use by  sub‐sector  is based on data  from Ontario Power Authority4, Union Gas5, Enbridge Gas Distribution6, and Statistics Canada7.  

Exhibit 10: Approach to develop sub‐sector energy use profiles 

         As  illustrated  in Exhibit 10,  the proportional allocation of  the  total energy use  is based on a generic plant end use profile, which is sub‐sector specific. Exhibit 11 illustrates how a Base Year 

                                                        4 Ontario Power Authority (2009). MIF Industrial Forecast by Sub‐sector for CME. 5 Marbek (2009) Natural Gas Energy Efficiency Potential Analysis – Industrial Sector, for Union Gas. 6 Marbek (2009). Natural Gas Energy Efficiency Potential: Update 2008, for Enbridge Gas Distribution. 7 Statistics Canada (2009). Report on Energy Supply and Demand in Canada 2007. 

Total Industry Energy Use

(by Sub‐sector and Fuel Type)

Generic Plant End Use Profile 

(One Per Sub‐sector)

Sub‐Sector Energy Use Profile

(One Per Sub‐ Sector)

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  15 

sub‐sector energy use profile  is developed by disaggregating  the  total sub‐sector energy use, using a generic end use profile. Generic plant profiles and energy end use profiles of all eleven sub‐sectors are presented in Appendix C.  

Exhibit 11: Example templates illustrating development of sub‐sector energy use profile Total Primary Metal Manufacturing Energy 

Use for 2007 (PJ) 

 Generic Plant End‐Use 

Profile (%) 

 

 Sub‐sector Energy Use 

Profile (GJ) 

Elec  NG  RPP  Other    End Use  Elec  NG  RPP  Other   End Use  Elec  NG  RPP  Other22  37  9.3  84    Process Heat  36%  84%  85%  95%    Process Heat  8.1  31  7.9  79 

         Cooling & Refrigeration  2%  0%  0%  0% 

  Cooling & Refrigeration  0.4  ‐  ‐  ‐ 

          Machine Drives  40%  0%  0%  0%    Machine Drives  9.0  ‐  ‐  ‐ 

          Electrochemical  3%  0%  0%  0%    Electrochemical  0.7  ‐  ‐  ‐ 

          Process Specific  6%  11%  0%  5%    Process Specific  1.3  4.1  ‐  4.2 

          HVAC  8%  4%  0%  0%    HVAC  1.8  1.5  ‐  ‐ 

          Lighting  4%  0%  0%  0%    Lighting  1.0  ‐  ‐  ‐ 

          Other  1%  1%  15%  0%    Other  0.2  0.4  1.4  ‐ 

 The Ontario sub‐sector specific generic plant profiles were developed using the following steps:   A draft profile was constructed using weighted averages of the energy balances developed 

for  each  of  the  148  participating  plants.  For  the  two  sub‐sectors  with  limited  to  no participation (i.e. the Petroleum and Coal Product manufacturing, and Mining sub‐sectors) the  draft  profiles were  developed  from  secondary  data  sources, which  are  listed  in  the Reference Section 13.1.   

  The  profiles  were  reviewed  by  Ontario  industrial  technical  experts,  compared  with  the 

project  team’s  primary  data  from  other  studies,  and  information  from  secondary  data sources. These references are listed in the Reference Section 13.1.  

Based on  the  review of  the draft profiles, minor adjustments were made  to  the profiles ensuring the generic plant profiles are representative of the Ontario sub‐sectors.  

  5.2 2007 Base Year Energy Use by Sub‐sector  In 2007 Ontario’s  industrial sector used an estimated  total 732 PJ of energy. As  illustrated  in Exhibit 12, natural gas and electricity respectively accounted for 38 percent and 22 percent of the total energy use. Biomass is estimated to account for 13 percent of the total energy use and is only reported to be used  in the Paper Manufacturing and Other Manufacturing sub‐sectors. The focus of the study  is to advance opportunities  in EM and reduce GHG and CAC emissions. Within  this context and due  to  the  limited applicability of biomass, biomass  is excluded  from the  energy  efficiency  potential  analysis.  The  total  annual  industrial  energy  use,  excluding biomass,  is 640 PJ. The energy use by  sub‐sector  is  illustrated  in Exhibit 13 and  the detailed values are summarized  in Appendix D. The Other fuel category  includes  imported steam, coal, coke and petroleum coke, and accounts for 19 percent of total energy use.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  16 

Exhibit 12: 2007 Base Year energy use by fuel type (PJ) 

                    

Exhibit 13: 2007 Base Year energy use by sub‐sector (excluding biomass) 

  

20,000,000

40,000,000

60,000,000

80,000,000

100,000,000

120,000,000

140,000,000

160,000,000

Prim

ary Metal

Chem

ical

Pape

Non

‐metallic 

Mineral

Petroleu

Refin

eries

Transportatio

n Eq

uipm

ent

Food

 & Beverage

Mining (Excl. Oil 

& Gas)

Fabricated

 Metal

Plastic

 & Rub

ber

Other Indu

stry

Total Ene

rgy Use (G

J)

Other

RPP

Electricity

Natural Gas

Natural Gas(282) 38%

Electricity(158) 22%

RPP(62) 8%

Biomass(92) 13%

Other(137) 19%

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  17 

The  ten  largest  sub‐sectors, by  total  energy use,  account  for  close  to  85 percent of Ontario industrial energy use. The remaining 15 percent of Ontario industrial energy use is represented by the Other manufacturing sub‐sector.   5.3 Energy Use by End Use    The 2007 Base Year energy use by end uses for the total industrial sector is illustrated in Exhibit 14,  close  to  65  percent  of  the  energy  is  used by  industry  for  process  heating, while motive power and air compressors account for close to 15 percent.  

Exhibit 14: 2007 Base Year total industry energy use by end use (PJ) 

                            The energy use by end use and sub‐sector is presented in Exhibit 15 and the detailed tables for each  sub‐sector  are  provided  in  Appendix  D.  The  end  use  profile  highlights  the  relevant dominance of the direct process heating in the Primary Metal sub‐sector, relative to the other end uses and sub‐sectors.     

Indirect Process Heating(139) 21.8%

Direct Process Heating(275) 43.0%

HVAC(59) 9.3%

Compressed Air Systems(23) 3.6%

Pumps(27) 4.2%

Fans/Blowers(16) 2.4%

Other Machine Drives

(32) 5.0%

Process Specific(23) 3.6%

Electrochem.(5) 0.7%

Cooling & Refrig.(5) 0.8%

Lighting(4) 0.6%

Other(32) 5.0%

Motive(74) 

11.6%

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  18 

Exhibit 15: 2007 Base Year energy use by end use and sub‐sector (GJ) 

                              

0

20,000,000

40,000,000

60,000,000

80,000,000

100,000,000

120,000,000

140,000,000

160,000,000

Prim

ary Metal

Chem

ical

Pape

Petroleu

Refin

eries

Transportatio

n Eq

uipm

ent

Non

‐metallic 

Mineral

Food

 & Beverage

Mining (Excl. Oil 

& Gas)

Fabricated

 Metal

Plastic

Other Indu

stry

Total Ene

rgy Use (G

J)

OtherLightingHVACProcess SpecificElectrochemicalCompressed Air SystemsMachine DrivesCooling & RefrigerationDirect Process HeatingIndirect Process Heating

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  19 

6 Reference Case  

Base Year Energy Use

Economic Screening of Best 

PracticesEnergy Efficiency and Conservation Best Practices Base Year 

Implementation of Best Practices

Economic PotentialScenario

IncreasingImplementation of Best Practices: Challenges and 

Program Concepts

Strategic Framework to Advance EM

Potential Reduction in GHG and CAC Emissions

8Reference Case

21

3

5

4

6

7

9

   This  section  presents  a  description  of  the  Reference  Case  energy  use  in Ontario’s  Industrial sector, and  it  is  the second step  in  the EM potential analysis. The Reference Case provides a projection of energy use  to 2030,  in  the  absence of  any new EM market  interventions  after 2007 (i.e., incremental to what utilities and government have already planned for this period). The reference case is the baseline against which the scenario of energy savings is calculated.  The assumptions and  information applied  to develop  the Reference Case energy use profiles, and a summary of the results are presented in the following sub‐sections:   Methodology  Energy use growth rates  Reference Case energy use   6.1 Methodology  The  study does not  include  the development of  energy use  forecasts,  and  relies on  existing forecasts to develop the projected energy use  in the Reference Case. Energy use growth rates were determined for each sub‐sector from 2007 to 2010, and  in 5‐year  increments from 2010 to 2030. The growth  rates are presented  in Section 6.2. The  three  sources  that were mainly used to develop the Reference Case energy use profiles are:   Updated  Ontario  Power  Authority  (OPA)  electricity  use  forecast  data  for  the  industrial 

sector8, which reflects decreasing industrial load over the 2005‐2008 period, with recovery anticipated  to  begin  in  2010.  Observed  industrial  electricity  load  in  2009  has  been significantly lower than that anticipated in the forecast. At this time, the nature and timing of economic recovery is uncertain.  

  The  latest energy use demand and supply forecast from the National Energy Board9 (NEB), 

which also reflects the economic downturn. The forecast is only applicable up to 2020.   Previous NEB forecast data10 was used to inform the forecast from 2020 to 2030.  

                                                        8 Ontario Power Authority (2009). MIF Industrial Forecast by Sub‐sector for CME. 9 National Energy Board (2009). 2009 Reference Case Scenario: Canadian Energy Demand and Supply to 2020 – An Energy Market Assessment July 2009. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  20 

 The  following  additional  assumptions  and  approaches  pertain  to  developing  the  Reference Case:    Unlike the OPA electricity growth rates, the NEB energy use growth rates are not provided 

at  the sub‐sector  level. To develop  the growth  rates  for natural gas, RPP and other  fuels, growth rates similar to the electricity growth rates were applied and calibrated to the NEB total Ontario industry growth rates for each fuel.   

The OPA and NEB forecasts, and by association the Reference Case scenario,  incorporates an  estimation of  “natural  conservation,” namely,  changes  in  end‐use  efficiency over  the study period that are projected to occur in the absence of new market interventions.  

  The Base Year end use profiles,  in terms of proportional energy use by each end use, are 

frozen for the duration of the Reference Case. This means, for example, that the percentage of 2007 natural gas use  in  the Food and Beverage sub‐sector allocated  to boilers remains constant from 2007 to 2030. 

 6.2 Energy Use Growth Rates    The weighted  average  percentage  growth  rates  for  each  energy  source  are  summarized  in Exhibit 16.  The detailed growth rates by sub‐sector for each fuel are presented in Appendix E. The  growth  rates  are  dependent  on  the  economic  drivers  assumed  in  the  NEB  and  OPA forecasts.  

Exhibit 16: Weighted average growth rate by energy source 

 Percentage Overall Growth Rate in Period 

Fuel Type  2007 to 2010  2010 to 2015  2015 to 2020  2020 to 2025  2025 to 2030 

Natural Gas  ‐14.2%  14.5%  ‐1.5%  8.7%  8.7% 

Electricity  ‐3.8%  5.3%  2.5%  2.6%  3.0% 

RPP  0.8%  10.9%  4.1%  13.9%  11.0% 

Other  ‐2.6%  18.9%  ‐10.3%  4.6%  3.9%   6.3 Reference Case Energy Use   The Reference Case total energy use is estimated to increase by about 16 percent from 2007 to 2030 as  illustrated  in Exhibit 17, Exhibit 18, and Exhibit 19. The detailed tables are  included  in Appendix E. In absolute terms the increase is close to 104 PJ. The largest increases in energy use are associated with four of the five largest sub‐sectors, by energy use: Primary Metal, Chemical, Non‐metallic Mineral  Products  and  Petroleum  and  Coal  Products manufacturing.  The Other Industry manufacturing sub‐sector shows the largest decrease in energy use and the remaining sub‐sectors each have less than a 10 percent change in energy use over the 23 year period. 

                                                                                                                                                                                10 National Energy Board (2007). Canada’s Energy Future: Reference Case Scenario to 2030 – An Energy Market Assessment November 2007. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  21 

Exhibit 17: Reference Case energy use by milestone year 

                    

Exhibit 18: Reference Case energy use by energy source (PJ) 

Energy Source  2007  2010  2015  2020  2025  2030 Change from 2007 to 2030 

Natural Gas  282  242  277  273  297  323  41 

Electricity  158  152  161  165  170  176  18 

RPP  62  63  70  72  82  91  29 

Other  137  134  159  142  148  154  17 

Total  640  591  666  653  698  744  104   

Exhibit 19: Reference Case energy use by sub‐sector (PJ) 

Sub‐sector  2007  2010  2015  2020  2025  2030 Change from 2007 to 2030 

Primary Metal Manufacturing  152  148  187  178  189  200  48 

Chemical Manufacturing  82  79  91  90  97  104  22 

Paper Manufacturing  62  52  56  56  60  64  2 

Non‐metallic Mineral Product Mfg.  55  53  61  62  70  79  23 

Petroleum and Coal Products Mfg.  54  56  58  60  67  74  20 

Transportation Equipment & Machinery Mfg.  45  37  39  38  39  41  ‐4 

Food & Beverage Product Mfg.  37  30  32  31  32  33  ‐3 

Mining (Excl. Oil & Gas)  33  33  35  33  34  35  2 

Fabricated Metal Product Mfg.  17  16  16  15  15  16  ‐1 

Plastics Manufacturing  15  15  17  18  19  20  5 

Other Industry  87  72  76  73  75  78  ‐10 

Total  640  591  666  653  698  744  104 

0

100

200

300

400

500

600

700

800

2007 2010 2015 2020 2025 2030

Total Ene

rgy Use (PJ)

Milestone Year

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  22 

7 Energy Efficiency and Conservation Best Practices 

 

Base Year Energy Use

Economic Screening of Best 

PracticesEnergy Efficiency and Conservation  Best Practices Base Year 

Implementation of Best Practices

Economic PotentialScenario

IncreasingImplementation of Best Practices: Challenges and 

Program Concepts

Strategic Framework to Advance EM

Potential Reduction in GHG and CAC Emissions

8Reference Case

21

3

5

4

6

7

9

   This  section  describes  the  energy  efficiency  and  conservation  best  practices  included  in  the study. The best practices include TBPs and MBPs, which are defined in Sections 7.2 and 7.3. The subsequent  sections  (Sections  8  and  9)  address  the  implementation  of  the  best  practices  in Ontario industry and the economic feasibility of the practices.  7.1 Methodology  Industrial  energy  efficiency  and  conservation  best  practices were  identified  using  secondary sources, and Marbek and Stantec’s extensive databases, which were developed with input from many  industrial  experts.  The  secondary  sources  include  literature,  equipment  suppliers,  and industry EM experts.   The following additional approaches pertain to defining the TBPs:   Only  TBPs  that  are  technically  feasible  and  commercially  available  are  included  in  the 

analysis.   TBPs are included at a level of detail that is manageable within the budget and scope of the 

study. This necessitates that the TBPs  include a degree of bundling. For example, the TBP “economizers” for steam boilers includes standard and condensing economizers. 

The list of TBPs was refined and finalized with input from the study’s Advisory Committee.  The technology profiles were developed for each TBP to provide required input parameters for the  energy  efficiency  potential  analysis modeling.  The  technology  profiles  are  discussed  in Section  7.2.  Secondary  sources  and Marbek’s  extensive  databases were  used  to  derive  the necessary input parameters for the TBPs, which include:   The capital, and operating and maintenance costs  The life of the best practice, also referred to as the measure life  The energy savings of the best practice  Marbek  has  evolved  the management  best  practices model  through  various  similar  studies, and improved it further for this study using the experience from previous applications. The EM models  that contributed significantly  to  the definition of  the Marbek MBP model are  the EM 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  23 

models developed by: Natural Resources Canada – Office of Energy Efficiency, UK Carbon Trust, USA Energy Star, and Australia’s EPA Victoria / Sustainable Energy Authority Victoria.  Energy performance at a plant is affected by the MBPs implemented at both the corporate and plant  levels. MBPs  applicable  to  the  corporate  level  and  the  plant  level were  identified  and included in the study.  7.2 Technical Best Practices  TBPs  are  production  systems,  equipment,  methods  and  employed  practices  that  result  in advanced levels of energy user performance. The TBPs included in the study are listed in Exhibit 20, while the technology profiles with descriptions are included in Appendix F.  

 Exhibit 20: Technical best practices 

End Use  Measure Name Sub‐Metering Energy Management 

System 

Integrated Control System Condensing Boiler Instantaneous Steam Generation High Efficiency Burner Economizer Boiler Right Sizing and Load Management Blowdown Heat Recovery Boiler combustion air preheat Process Heat Recovery to Preheat Makeup Water Condensate Return Advanced Boiler Controls Blowdown Control Insulation Boiler Maintenance Boiler Water Treatment Minimize Deaerator Vent Losses 

Steam boilers and steam systems 

Steam Trap Survey and Repair Direct‐Contact Hot Water Heaters High Efficiency Burner Water‐heater Right Sizing and Load Management Blowdown Heat Recovery Boiler combustion air preheat Process Heat Recovery to Preheat Makeup Water Advanced water‐heater controls Blowdown Control Insulation Boiler Water Treatment 

Hot water heaters and boilers 

Water‐heater Maintenance Insulation Steam systems 

(imported steam)  Steam Trap Survey and Repair High Efficiency Oven High Efficiency Dryer High‐efficiency Kilns High‐efficiency Furnaces Induction Heating High efficiency burner   

Furnaces/ kilns/ ovens/ dryers 

Exhaust Gas Heat Recovery 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  24 

End Use  Measure Name Process heat recovery to preheat product High efficiency burner controls Advanced heating and Process Control Insulation 

 

Air Curtains High efficiency multiplex compressors High Efficiency Chiller Optimized Distribution System Free‐cooling Floating head pressure controls Premium efficiency refrigeration control system Smart Defrost Controls Doors, Covers and Curtains 

Cooling & Refrigeration 

Improve insulation of refrigeration system Premium efficiency pump Impeller Trimming Optimization of pumping system 

Pumps 

Premium Efficiency Control with ASDs Premium efficiency fans and blowers Impeller Trimming Optimized duct design to improve efficiency Premium efficiency control, with ASD Synchronous Belts 

Fans/Blowers 

Minimize damper losses on fans Premium Efficiency Motors Correctly sized motors Optimized motor control 

Other Motors 

Synchronous Belts Premium Efficiency ASD Compressor Replace pneumatic motors with mechanical Low pressure blower to replace compressed air Optimized sizing and pressure of compressor system Optimized distribution system (incl. pressure) Optimized sizes of air receiver tanks Use cooler air from outside for make up air Adjustable Speed/Variable frequency drive Sequencing Control 

Compressed air Systems 

Air leak survey and repair Improved energy efficient design Improved energy efficient electrode material 

Electrochemical 

Automated and continuous operation Improved equipment efficiency Process Specific Optimized process controls High‐efficiency packaged HVAC  Solar Walls Radiant Heaters Ground Source Heat Pump Ventilation Optimization Ventilation Heat Recovery Air Compressor Heat Recovery Automated Temperature Control Reduced Temperature Settings Destratification Fans Warehouse Loading Dock Seals 

HVAC 

Air Curtains 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  25 

End Use  Measure Name High Efficiency Lights and Ballasts High‐Efficiency Lighting Design 

Lighting 

Automated Lighting Controls 

 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  26 

7.3 Management Best Practices  Management  best  practices  refer  to  the  management  practices  that  improve  energy  use performance. The MBPs are included in Appendix F and are categorized as follows:   Policy and Planning. Effective management starts with the publication and distribution of a 

policy statement that commits the organization to EM as an integral part of its way of doing business. Effective planning for energy action is characterized by strong links to the energy policy,  and  the  treatment  of  energy  as  a  strategic  issue  rather  than  an  operational  one. Appropriate EM plans are  in place  that  link  responsibilities,  tasks, performance  indicators and results. 

  Organization and Accountability. The competencies and organizational structure required 

for  efficient  operation,  maintenance,  promotion  and  management  of  energy  systems, action  plans  and  equipment.  Organization  refers  to  the  organization  of  people,  the allocations of EM responsibilities, and integration with other management and functions. 

  Financing. Ensuring  financing  is available  to  identify, develop, and  implement EM  is a key 

element  in  EM.  Financing  includes  developing  the  business  case  for  EM  projects  and financial planning that integrates EM. 

  Project  Management.  Identifying,  developing  and  implementing  energy  efficiency 

opportunities ensure EM produce  results. Project development  and project management require knowledge and capacity to identify and assess opportunities, and management skills to implement the projects. 

  Monitoring.  Monitoring  deal  with  the  process  of  gathering,  recording,  analyzing  and 

reporting data – putting  it to work constructively  in areas such as training, monitoring and measuring  management  and  technical  energy  performance  for  the  purposes  of  taking action on identified EM priorities. 

  Reporting  and  Communication.  Reporting  and  communication  addresses  the  proactive 

reporting,  communication  and  promotion,  both  internally  and  externally,  to  build  and sustain  awareness  of  EM  and  its  impacts,  to  receive  input  from  employees  on  savings opportunities, to provide feedback on needs and achievements, and to establish corporate responsibility. 

  Training  and  Capacity  Building.  Developing  capacity  enables  the  implementation  and 

continuous  improvement  of  EM.  Ensuring  personnel  have  adequate  knowledge  relies  on identifying  necessary  knowledge  gaps  and  implementing  a  training  and  capacity  building plan. 

 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  27 

8 Base Year Implementation of Best Practices  

Base Year Energy Use

Economic Screening of Best 

PracticesEnergy Efficiency and Conservation  Best Practices Base Year 

Implementation of Best Practices

Economic PotentialScenario

IncreasingImplementation of Best Practices: Challenges and 

Program Concepts

Strategic Framework to Advance EM

Potential Reduction in GHG and CAC Emissions

8Reference Case

21

3

5

4

6

7

9

   This section presents the implementation of best practices in the 2007 Base Year. The extent to which best practices are  implemented  in  the Base Year reveals  the opportunity  that exists  to increase the  implementation of best practices. It defines the gap between the amount of best practices  industry has  implemented and  the maximum amount of best practices  that  can be implemented.  This  section  includes  all  the  best  practices  described  in  Section  7, while  the economic feasibility of the practices is discussed in the Section 9.    8.1 Methodology  The extent to which best practices are currently  implemented  in  industry  (also referred  to as the ‘market penetration rate’) was determined through an energy performance benchmarking approach.  For  each  best  practice  the  results  from  the  benchmarking  assessment  provide information  to  define  the  Base  Year market  penetration  rate  and  the  opportunity  that  still remains for increased implementation.   A scoring system was used to convert the information submitted by the plants on the TBP and MBP surveys into implementation rates. For example, the response to each TBP/MBP was given a score, using the following system when the best practice is either present or not:   Applicable technical best practice implemented in facility (yes): score = 1   Applicable technical best practice not employed (no): score = 0  In  case where  the best practices  can be partially  implemented  a  3‐level  scoring  system was used. A total score was calculated and each practices received an equal weight. For the TBPs, the scores are determined  for each end‐use of energy at  the  facility  level as described  in  the previous  section  and  the  scores  are  further  aggregated  for  the  entire  sub‐sector.  The MBPs scores are similarly determined at the category level and at the sub‐sector level.  A  total of 148 plants participated  in  the energy performance benchmarking  through  surveys, with 56 of those surveys including on‐site assessments. The recruitment, surveying, and on‐site assessment methodologies are discussed in section 2.4, while an analysis of the survey sample is presented in Section 4. 

 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  28 

The market penetration rates used in the potential analysis were developed using the following methodology:   A draft set of market penetration rates was constructed using the benchmarking results of 

the 148 participating plants. For the two sub‐sectors with limited to no participation (i.e. the Petroleum and Coal Product manufacturing, and Mining sub‐sectors) the penetration rates were developed from the project team’s databases and secondary data sources, which are listed in the Reference Section.   

  The draft market penetration rates were reviewed by Ontario  industrial technical experts, 

compared with the project team’s data from other studies, and information from secondary data sources. These references are listed in the Reference Section. 

  Based on  the  review of  the market penetration  rates, minor adjustments were made  to 

ensure the penetration rates are representative of the Ontario sub‐sectors.   8.2 Surveyed Implementation of Technical Best Practices  8.2.1 Surveyed Implementation of Technical Best Practices ‐ All Participants  The implementation of TBPs in Ontario Industry by sub‐sector is presented in Exhibit 21 and by end  use  in  Exhibit  22.  For  the  two  sub‐sectors  with  limited  to  no  participation  (i.e.  the Petroleum and Coal Product manufacturing, and Mining sub‐sectors), no benchmarking results are included. The detailed results are provided in Appendix G.   The results include the median, and the 25th and 75th percentile values. Median values are the point where  50  percent  of  the  plants  have  values  lower  than  the  specified  value.  The  75th percentile is generally selected as the benchmark energy performance value for plants to strive towards. This means that 75 percent of the plants have values below the benchmark, and the top quartile is selected as the target for companies to achieve.   

Exhibit 21: Implementation of TBP by sub‐sector 

                     

36% 34% 31%

41% 42%33%

39% 42%

33%39%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Prim

ary Metal

Chem

ical

Pape

r

Tran

sport &

 Machine

ry

Food

 & Beverage

Non

‐Metallic Mineral

Fabricated

 Metal

Plastic & Rub

ber

Other M

fg.

All sectors

TBP Im

plem

entation

 

Sector

75th Percentile

Median

25th Percentile

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  29 

 Exhibit 22: Implementation of TBP by end use 

                        The  results  illustrate a relatively  low  implementation of TBPs  in  the Ontario  industrial sector. The 75th percentile of TBP  implementation by sub‐sector range  is between 31 percent and 42 percent. This means most of  the plants have  implemented  less  than 42 percent of applicable TBPs, and the opportunity exists for most companies to implement more than 58 percent of the TBPs.   Exhibit 22 illustrates that the largest potential to increase implementation of TBPs exists for all end uses, and especially for the electric end uses: motive power, and cooling and refrigeration. Compressed air systems have the highest implementation of TBPs.  8.2.2 Surveyed Implementation of TBPs – Large versus SME  The implementation of TBPs in Ontario Industry by end use for all the large plants is illustrated in  Exhibit  23,  while  the  implementation  of  TBP  by  SME  is  illustrated  in  Exhibit  24.  For  a definition of  large and SME please  see Section 4.3. The  implementation of TBP by plant  size indicates  large plants have  implemented on average close to 10 percent more TBPs compared to SME. The most significant differences  in TBP  implementation are observed  in the following end uses:   Lighting – About 50 percent of large plants have implemented more than 33 percent of the 

best practices, compared to the median value for SME of 3 percent.  

Process specific – About 50 percent of large plants have implemented more than 43 percent of the best practices, compared to the median value for SME of 14 percent.  

42% 46%

26%

66%

43% 43% 42%47%

41%

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%

Indirect process heating

 

Direct‐fired

 Process heating

 

Motive Po

wer 

Compressed Air Systems

Cooling / Re

frigeration

Process Specific

HVA

C

Lighting

Other

TBP Im

plem

entation

 

End Uses

75th Percentile

Median

25th Percentile

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  30 

Indirect process heating (e.g. boilers and steam systems) – About 50 percent of large plants have  implemented more  than 37 percent of  the best practices,  compared  to  the median value for SME is 21 percent. 

 Exhibit 23: Implementation of TBP by large plants 

                         

Exhibit 24: Implementation of TBP by SME 

                      

45%53%

33%

67%

50%56%

46%51%

42%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Indirect process 

heating 

Dire

ct‐fire

d Process 

heating 

Motive Po

wer 

Compressed Air 

System

s

Cooling / 

Refrigeration

Process Spe

cific

HVA

C

Lightin

g

Overall TB

P Score

TBP Im

plem

entatio

n

End Uses

75th percentile

Median

25th percentile

36%40%

20%

60%

38%

29%

42%33% 33%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Indirect process 

heating 

Dire

ct‐fire

d Process 

heating 

Motive Po

wer 

Compressed Air 

System

s

Cooling / 

Refrigeration

Process Spe

cific

HVA

C

Lightin

g

Overall TB

P Score

TBP Im

plem

entatio

n

End Uses

75th percentile

Median

25th percentile

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  31 

 8.3 Surveyed Implementation of Management Best Practices  8.3.1 Surveyed Implementation of Management Best Practices ‐ All Participants 

 The  implementation of management best practices  (TBP)  in Ontario  Industry by sub‐sector  is presented in Exhibit 25 and by end use in Exhibit 26. For the two sub‐sectors with limited to no participation (i.e. the Petroleum and Coal Product manufacturing, and Mining sub‐sectors), no benchmarking results are included. The detailed results are provided in Appendix G.   

Exhibit 25: Implementation of MBP by sub‐sector 

                        Among  the  sub‐sectors,  the benchmarking  results  indicate a  relatively  large difference  in  the extent to which MBPs are implemented. Relatively low implementation of MBPs is observed in:   Primary Metal manufacturing  Other manufacturing  Fabricated Metal manufacturing  Higher implementation rates of MBPs are observed in:   Chemical manufacturing  Non‐metallic Mineral manufacturing  Transportation and Machinery manufacturing  Food and Beverage manufacturing  Overall,  75  percent  of  plants  have  implemented  less  than  48  percent  of  the MBPs  and  the potential exists to implement the remaining 52 percent MBPs.   

32%

58%

34%

54%

67%61%

36%

59%

28%

48%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Prim

ary Metal

Chem

ical

Pape

r

Transportatio

n and Machine

ry

Food

 and

 Be

verage

Non

‐Metallic 

Mineral

Fabricated

 Metal

Plastic

 and

 Ru

bber

Other M

fg.

All Sectors

MBP

 Implem

entatio

n

Sector

75th Percentile

Median

25th Percentile

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  32 

  

Exhibit 26: Implementation of MBP by category 

                       In Exhibit 26, the MBP categories are  listed  in the sequence  in which a company would  likely follow the  implementation of best practices according to a management plan or management standard. One can observe from the results that in general, plants manage and finance energy projects on an ad‐hoc basis, while best practices associated with continuous  improvement are not widely implemented, which are reflected by the categories with lowest implementation of MBPs:    Policy and planning  Organization and accountability  Monitoring  Reporting and communication  Training and capacity building  8.3.2 Surveyed Implementation of Management Best Practices – Large versus SME  The implementation of MBP in Ontario Industry by category for all the large plants is illustrated in  Exhibit  27,  while  the  implementation  of MBP  by  SME  is  illustrated  in  Exhibit  28.  For  a definition of  large and SME please see Section 4.3. The  implementation of MBP by plant size indicates  that  large  plants  have  implemented  on  average  close  to  30  percent more MBPs compared to SME. The most significant differences in MBP implementation are observed in the following categories:   Financing – 50 percent of large plants have implemented more than 70 percent of the best 

practices, compared to the median value for SME is 20 percent.  

Policy and Planning – 50 percent of  large plants have  implemented more than 42 percent of the best practices, compared to the median value for SME is 7 percent. 

45%39%

80%

61%

47% 45%41%

48%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Policy & 

Planning

Organization & 

Accoun

tability

Financing

Project 

Managem

ent

Mon

itorin

g

Repo

rting & 

Commun

ication

Training

 & 

Capacity 

building

MBP

 Overall 

Score

MBP

 Implem

entatio

n

MBP Category

75th Percentile

Median

25th Percentile

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  33 

  Monitoring – 50 percent of  large plants have  implemented more  than 46 percent of  the 

best practices, compared to the median value for SME is 12 percent. Exhibit 27: Implementation of MBP by large plants 

                         

Exhibit 28: Implementation of MBP by SME 

                       

64% 67%

90%

69% 66% 65%

56%63%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Policy & 

Planning

Organization & 

Accoun

tability

Financing

Project 

Managem

ent

Mon

itorin

g

Repo

rting & 

Commun

ication

Training

 & 

Capacity 

building

MBP

 Overall 

Score

MBP

 Implem

entatio

n

MBP Category

75th percentile

Median

25th percentile

25%22%

50%46%

31%25% 22%

31%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Policy & 

Planning

Organization & 

Accoun

tability

Financing

Project 

Managem

ent

Mon

itorin

g

Repo

rting & 

Commun

ication

Training

 & 

Capacity 

building

MBP

 Overall 

Score

MBP

 Implem

entatio

n

MBP Category

75th percentile

Median

25th percentile

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  34 

 8.4 Relationship Between TBP and MBP Implementation  

 As  illustrated  in Exhibit 29, there  is a correlation between  implementation of TBPs and MBPs; the higher the degree of MBP implementation, the higher the degree of TBP implementation. In the exhibit, plants are grouped into four quartiles based on the number of MBP implemented. For example, a plant  that has  implemented more  than 75 percent of  the MBPs  is  in  the  top quartile  (75  to 100 percent). The average TBP  scores  for all  the plants  in each MBP quartile were determined and are presented  in  the exhibit. The  result  indicates  that plants  that have implemented more than 75 percent of the MBP have, on average, implemented 42 percent of the applicable TBPs. Only 5 percent of all the plants fall into this top MBP quartile category.  On the other hand, plants that have  implemented  less than 25 percent of the MBPs, have, on average, implemented 25 percent of the applicable TBPs. Almost 50 percent of all the plants fall into this bottom MBP quartile category.   

Exhibit 29: Relationship Between TBP and MBP implementation 

                       

8.5 Overall Implementation of TBP and MBP by Large and SME Plants  

 The overall  implementation of TBP and MBP by  large and SME plants are compared  in Exhibit 30. The  results  indicate  that 22 percent of  the plants have  implemented more than 40 percent of the TBP, and the majority (63 percent) of these plants is large plants. SME plants  account  for  two‐thirds of  the plants  that have  implemented  less  than 40 percent of  the TBP. A  large potential exist  for SME  to  increase  the  implementation of TBPs.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  35 

Three‐quarters of the plants that have  implemented more than 50 percent of the MBP are  large plants, and only 24 percent of all the plants have  implemented more than 50 percent  of  the  MBP.    SME  plants  account  for  70  percent  of  the  plants  that  have implemented  less than 50 percent of the MBP. This  indicates a significant potential for SME to increase the implementation of management best practices.  Exhibit 30: Overall implementation of TBP and MBP by large and SME plants 

                             

8.6 Base Year Market Penetration of Technical Best Practices  The results from the energy performance benchmarking were used to develop the 2007 Base Year market penetration rates, as described in the methodology above (Section 8.1). The Base Year market penetration rates are provided in Appendix G.   

18%

6%

23%

53%

14%

8%

26%

52%

Large Plants

SME Plants

Technical Best 

Practices

MangementBest

Practices 

TBP  > 40%

TBP  < 40%

MBP  > 50%

MBP  < 50%

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  36 

9 Economic Potential Scenario  

Base Year Energy Use

Economic Screening of Best 

PracticesEnergy Efficiency and Conservation  Best Practices Base Year 

Implementation of Best Practices

Economic Potential Scenario

IncreasingImplementation of Best Practices: Challenges and 

Program Concepts

Strategic Framework to Advance EM

Potential Reduction in GHG and CAC Emissions

8Reference Case

21

3

5

4

6

7

9

  This section presents the Economic Potential scenario. The methodology used to calculate the economic potential scenario is discussed, followed by the results of the analysis.   9.1 Methodology  The  TRC  test  is  used  to  determine  the  economic  feasibility  of  the  TBPs.  The  TRC  test  is  a measure of the change in the total resource costs to society, excluding externalities, due to the implementation of an energy management measure(s).11 The TRC test generates a net present value  (NPV)  that  sums  the  streams  of  benefits  and  costs  over  the  lifetime  of  the equipment/technology and uses a discount rate to express these streams as a single “current year”  value.  If  the NPV  is positive,  indicating  that benefits exceed  costs,  the  EM measure  is considered cost effective from a societal perspective.   Further details on the TRC formula and input parameters are presented in Appendix A.   An  example  of  the  TRC  results  from  the  Chemical  sub‐sector  is  provided  in  Exhibit  31.  The measures  excluded  vary  by  sub‐sector.  This  is  mainly  due  to  the  differences  in  hours  of operation for each sub‐sector, which influences the amount of annual energy use.  

Exhibit 31: TRC of best practices (example using Chemical sub‐sector) 

 

End Use  Measure Name TRC  ($) 

TRC (Pass/Fail) 

Simple Payback  Period (Yrs) 

Sub‐Metering  $455,471  Pass  11 Energy Management  $86,373  Pass  6.0 

System 

Integrated Control System  $850,801  Pass  3.5 Condensing Boiler  $626,572  Pass  1.0 Instantaneous Steam Generation  $830,235  Pass  0.9 High Efficiency Burner  $249,531  Pass  5.6 Economizer  $210,807  Pass  4.2 Boiler Right Sizing and Load Management  $758,153  Pass  Not applicable Blowdown Heat Recovery  $75,994  Pass  7.7 Boiler combustion air preheat  $92,227  Pass  9.3 

Steam boilers and steam systems 

Process Heat Recovery to Preheat Makeup Water  $256,765  Pass  6.8 

                                                        11 Adapted from the Ontario Energy Board Total Resource Cost Test manual, 2005

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  37 

End Use  Measure Name TRC  ($) 

TRC (Pass/Fail) 

Simple Payback  Period (Yrs) 

Condensate Return  $33,031  Pass  13.4 Advanced boiler controls  $21,268  Pass  5.1 Blowdown Control  $19,838  Pass  11.5 Insulation  $249,665  Pass  2.2 Boiler Maintenance  $47,260  Pass  1.1 Boiler Water Treatment  $14,658  Pass  6.8 Minimize Deaerator Vent Losses  $74,994  Pass  7.8 

 

Steam Trap Survey and Repair  $26,705  Pass  2.5 Direct‐Contact Hot Water Heaters  $753,153  Pass  Not applicable High Efficiency Burner  $249,531  Pass  5.8 Water‐heater right sizing and load management  $880,858  Pass  Not applicable 

Blowdown Heat Recovery  $75,994  Pass  7.9 Boiler combustion air preheat  $92,227  Pass  9.6 Process Heat Recovery to Preheat Makeup Water  $330,388  Pass  6.7 

Advanced water‐heater controls  $154,633  Pass  5.0 Blowdown Control  $19,838  Pass  11.9 Insulation  $303,029  Pass  2.1 Boiler Water Treatment  $14,658  Pass  7.0 

Hot water heaters and boilers 

Water‐heater Maintenance  ‐$127,885  Fail  3.8 Insulation  $43,080  Pass  4.0 Steam 

systems   Steam Trap Survey and Repair  $4,691  Pass  2.8 

High Efficiency Oven  $3,992,665  Pass  24 High Efficiency Dryer  $3,992,665  Pass  24 High‐efficiency Kilns  $7,149,039  Pass  19 High‐efficiency Furnaces  $7,149,039  Pass  19 Induction Heating  ‐$10,762,466  Fail  56 High efficiency burner    $3,453,130  Pass  0.9 Exhaust Gas Heat Recovery  $8,951,205  Pass  0.7 Process heat recovery to preheat product  $9,563,471  Pass  0.7 High efficiency burner controls  $1,608,276  Pass  0.5 Advanced heating and Process Control  $6,345,421  Pass  0.8 Insulation  $3,196,490  Pass  0.6 

Furnaces/ kilns/ ovens/ dryers 

Air Curtains  $11,248,295  Pass  0.4 High efficiency multiplex compressors  $22,600  Pass  1.8 High Efficiency Chiller  $12,573  Pass  3.2 Optimized Distribution System  $270  Pass  10 Free‐cooling  $42,832  Pass  2.0 Floating head pressure controls  $11,542  Pass  2.1 Premium efficiency refrigeration control system  $7,545  Pass  6.0 

Smart Defrost Controls  $13,294  Pass  0.4 Doors, Covers and Curtains  ‐$5,223  Fail  10 

Cooling & Refrigeration 

Improve insulation of refrigeration system  ‐$2,058  Fail  11 Premium efficiency pump  $18,870  Pass  0.2 Impeller Trimming  $121,205  Pass  0.1 Optimization of pumping system  $6,977  Pass  7.8 

Pumps 

Premium Efficiency Control with ASDs  $38,384  Pass  0.9 Premium efficiency fans and blowers  $1,590  Pass  7.8 Impeller Trimming  $13,675  Pass  0.8 Optimized duct design to improve efficiency  ‐$6,885  Fail  18 

Fans/Blowers 

Premium efficiency control, with ASD  $5,115  Pass  2.6 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  38 

End Use  Measure Name TRC  ($) 

TRC (Pass/Fail) 

Simple Payback  Period (Yrs) 

Synchronous Belts  $1,544  Pass  3.3  Minimize damper losses on fans  ‐$70  Fail  4.6 Premium Efficiency Motors  $5,816  Pass  4.3 Correctly sized motors  $33,349  Pass  Not applicable Optimized motor control  $35,984  Pass  1.5 

Other Motors 

Synchronous Belts  $15,513  Pass  0.5 Premium Efficiency ASD Compressor  $19,006  Pass  3.9 Replace pneumatic motors with mechanical  $39,442  Pass  4.2 

Low pressure blower to replace compressed air  ‐$48  Fail  7.8 

Optimized sizing and pressure of compressor system  $11,121  Pass  7.0 

Optimized distribution system   $12,905  Pass  4.7 Optimized sizes of air receiver tanks  $38,348  Pass  5.1 Use cooler air from outside for makeup air  $11,177  Pass  6.1 Adjustable Speed/Variable frequency drive  $35,984  Pass  1.5 Sequencing Control  $3,343  Pass  7.2 

Compressed air Systems 

Air leak survey and repair  $1,836  Pass  2.2 Improved energy efficient design  $4,141,355  Pass  0.4 Improved energy efficient electrode material  $5,372,032  Pass  1.3 

Electrochemical 

Automated and continuous operation  $3,874,086  Pass  0.1 Improved equipment efficiency  $30,352,475  Pass  4.1 Process 

Specific  Optimized process controls  $21,534,891  Pass  2.3 High‐efficiency packaged HVAC   $635,821  Pass  2.4 Solar Walls  $63,354  Pass  10 Radiant Heaters  $330,772  Pass  2.6 Ground Source Heat Pump  $787,700  Pass  2.4 Ventilation Optimization  $307,475  Pass  1.5 Ventilation Heat Recovery  $235,183  Pass  2.0 Air Compressor Heat Recovery  $194,036  Pass  2.6 Automated Temperature Control  $146,416  Pass  3.0 Reduced Temperature Settings  $79,038  Pass  0.1 Destratification Fans  $208,365  Pass  2.3 Warehouse Loading Dock Seals  $74,074  Pass  3.3 

HVAC 

Air Curtains  $106,291  Pass  2.7 High efficiency lights and ballasts  $0.25  Pass  4.7 High‐efficiency lighting design  $0.28  Pass  2.5 

Lighting 

Automated lighting controls  $0.23  Pass  1.3  The steps involved in modelling the TBPs that passed the TRC test were as follows:   There are  two groups of TBPs;  those  that are  implemented at  the end of  the equipment 

useful  life  (replacement TBPs) and  those  that can be added  to equipment or  to  the plant process at any time (retrofit TBPs).  These two groups of TBPs were modelled as follows: 

  natural stock turnover rates, for replacement technologies  the  first  study milestone  year,  for  immediate  application  of  retrofit  technologies 

(note that these TBPs were assessed on the basis of the full cost of implementation).   Energy use within each of the sub sectors was modelled with the same energy models used 

to generate the Reference Case.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  39 

The MBPs are applied as one bundle,  referred  to as  ‘Energy Management’,  to  the system end use, which is the total plant energy use. 

  Individual TBP  savings are cascaded, with each TBP  saving a percentage of  the  remaining 

energy in an end use.     The absolute energy savings are calculated as  the difference between  the Reference case 

energy consumption and the Economic potential scenario energy consumption.    9.2 Economic Potential Scenario Energy Use  If all the economically feasible best practices are  implemented, total Ontario  industrial energy use is estimated to decrease by 110 PJ from 2007 to 2030. The estimated energy use in 2030 is 29 percent  less than the energy use  in the Reference Case, which  is the projected energy use without  any  new  EM market  interventions  after  2007,  as  discussed  above  in  Section  6.  The estimated energy use and savings by  industry are  illustrated  in Exhibit 32, and summarized by sub‐sector, fuel type and end use  in Exhibit 33, Exhibit 34 and Exhibit 35. The detailed results are included in Appendix H.   

Exhibit 32: Reference Case and Economic Potential Scenario energy use for all industry 

                      

 The economic potential energy savings per sub‐sector  in 2030 range between 25 percent and 36  percent,  compared  to  Reference  Case  energy  use.  The  Fabricated  Metal  Products manufacturing  shows  the  largest  percentage  Economic  Potential  savings  at  36  percent compared  to  its  own  Reference  Case  energy  use  in  2030.  The  Chemical manufacturing  sub‐sector  has  the  lowest  percentage  Economic  Potential  energy  savings,  at  25  percent.    The Primary Metal manufacturing sub‐sector has the second  lowest percentage energy savings, at 27 percent, but accounts for the largest absolute amount energy savings at 53 PJ compared to its own Reference Case energy use in 2030. The absolute energy savings is larger for sub‐sectors 

0

100

200

300

400

500

600

700

800

2007 2010 2015 2020 2025 2030

Total Ene

rgy Use (P

J)

Milestone Year

Economic Potential   Scenario

Reference Case

29%

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  40 

that  account  for  the  largest  share  of  energy  use, while  lower  absolute  energy  savings  are associated with sub‐sectors that account for a smaller share of the total energy use.   Exhibit 33: Reference Case and Economic Potential Scenario energy use by sub‐sector (PJ) 

 

  Base Year Reference 

Case Economic Potential 

2030 Economic Potential Savings 

Sub‐sector  2007  2030  2030  PJ  % Primary Metal Manufacturing  152  200  147  53  27% Chemical Manufacturing  82  104  78  26  25% Paper Manufacturing  62  64  45  19  30% Non‐metallic Mineral Product Mfg.  55  79  54  24  31% Petroleum Refineries  54  74  52  23  30% Transportation Equipment & Machinery Mfg.  45  41  28  13  32% Food & Beverage Product Mfg.  37  33  23  10  31% Mining (Excl. Oil & Gas)  33  35  26  10  27% Fabricated Metal Product Mfg.  17  16  10  5.8  36% Plastics Manufacturing  15  20  14  6.0  30% Other Industry  87  78  53  24  31% Total  640  744  530  214  29%  As discussed in Section 6, natural gas accounts for 43 percent of the total projected energy use in  2030,  and  contributes  the  largest  amount  of  energy  savings  in  the  Economic  Potential scenario at 2030. Natural gas  is estimated to save 106 PJ  in 2030 compared to the Reference Case  scenario, which  is 50 percent of  the  total 2030  industry  savings. The  significant  savings potential estimated for the direct and  indirect process heating end uses are the main reasons for the  large natural gas savings potential. The system end use, which  includes measures that apply to the total plant, is estimated to contribute over 35 percent of all the Economic Potential savings by 2030.    Exhibit 34: Reference Case and Economic Potential Scenario energy use by energy source (PJ) 

  Base Year Reference 

Case Economic Potential 

2030 Economic Potential Savings 

Energy Source  2007  2030  2030  PJ  % 

Natural Gas  282  323  216  106  33% 

Electricity  158  176  124  52.4  30% 

RPP  62.5  91.4  68.7  22.7  25% 

Other  137  154  121  32.7  21% 

Totals  640  744  530  214  29%  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  41 

Exhibit 35: 2030 Economic Potential Scenario energy savings by end use (PJ) 

 

2030 Economic Potential Savings 

Savings as Percentage of Total 

End Use  PJ  % 

System  75  31% 

Indirect Process Heating  22  12% 

Direct Process Heating  72  30% 

Cooling & Refrigeration  1.0  0.6% 

Motive Power  21  14% 

Electrochemical  0.3  0.1% 

Process Specific  2.7  0.5% 

HVAC  19  11% 

Lighting  1.3  0.7% 

Total  214  100%    9.3 Sensitivity Analysis  A  sensitivity  analysis was  conducted  to  determine  the  impact  on  the  economic  potential  of changes in the following inputs:   Discount rate. Changed from 8 percent to 4 percent and 10 percent   GHG emission adder.   

Sensitivity 1: The cost of an opportunity  included a carbon adder of $15 per tonne from 2012 to 2015; from 2016‐2020 the adder was increased to $45 per tonne; and from 2020 to the end of the study period the adder was increased to $71 per tonne. 

Sensitivity 2: The cost of an opportunity  included a carbon adder of $24 per tonne from 2012 to the end of the study period. 

  Capital  cost of energy efficiency measure. Decreased by 20 percent and  increased by 20 

percent  

Avoided electricity and fuel cost. Decreased by 20 percent and increased by 20 percent  The results of the sensitivity analysis are illustrated in Exhibit 36, and indicate that there is less than  1  percent  change  in  the  Economic  Potential  savings  due  to  a  change  in  the  above mentioned variables. A 20 percent increase or decrease in the avoided electricity and fuel cost has  the  largest  impact on  the economic potential. A 20 percent  increase  in avoided cost will increase the Economic Potential savings by 1.0 percent, while a 20 percent decrease in avoided cost will reduce the Economic Potential savings by 0.5 percent in 2030.   It is estimated that by adding a carbon price, as per the two sensitivity scenarios defined above, will have an insignificant impact on the Economic Potential scenario in 2030.   

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  42 

 Exhibit 36: Economic Potential Sensitivity Analysis Energy Savings in 2030 (PJ) 

214.2

216.4

213.6

214.2 214.2

216.3

213.2 213.1

216.4

211

212

213

214

215

216

217

Econ

omic Poten

tial

4% Discoun

t Rate

10% Discoun

t Rate

GHG emission

 add

er ‐

Sensitivity 1

GHG emission

 add

er ‐

Sensitivity 2

Capital Cost o

f Measures ‐20%

Capital Cost o

f Measures +20%

Avoide

d En

ergy Cost ‐

20%

Avoide

d En

ergy Cost 

+20%

Total Scena

rio En

ergy Savings in

 2030 (PJ)

Scenario   

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  43 

10 Best Practices Implementation: Challenges and Barriers, and Program Concepts 

 

Base Year Energy Use

Economic Screening of Best 

PracticesEnergy Efficiency and Conservation  Best Practices Base Year 

Implementation of Best Practices

Economic Potential Scenario

Increasing  Implementation of Best Practices: Challenges and 

Program Concepts

Strategic Framework to Advance EM

Potential Reduction in GHG and CAC Emissions

8Reference Case

21

3

5

4

6

7

9

   The  development  of  programs  and  policies  to  increase  implementation  of  best  practices  in industry  is dependent on an understanding of  the challenges  industry  is  facing  to  implement the  best  practices.  Programs  and  policies  can  be  designed  to  address  these  challenges.  The previous  sections  identified and quantified  the energy  savings opportunities, and  this  section identifies  the  challenges  and  potential  program  concepts,  or  solutions,  to  address  the challenges.  The  challenges  and  solutions  provide  the  necessary  information  to  develop  an action plan for industry to advance energy management, which is discussed in Section 12.  10.1 Methodology  Facilitated  workshops  were  conducted  to  obtain  input  from  industry  and  stakeholders regarding  the  challenges  facing  industry  to  implement  best  practices,  and  the  potential program concepts  to address  these challenges. Two  face‐to‐face workshops and one webinar were  arranged  and  a  total  of  49  representatives  participated.  Industry  representatives accounted  for close  to 90 percent of  the 49  representatives, while  the  remaining 10 percent included representatives from utilities, government and energy service providers.  The  questions  posed  to  workshop  participants  were  organized  so  that  both  barriers  and solutions, or program concepts, were discussed and rated according to five strategic categories. These  are  essential  elements  in  what  can  be  referred  to  as  a  “continuum  of  continuous improvement” required to generate and sustain energy use performance and associated GHG emissions reductions in industry.  This continuum is depicted below with the ultimate outcome being sustained results at the market, corporate and  facility  levels to affect a positive market transformation:   Corporate  practices          Opportunity  Assessment          Taking  Action          Results  & market transformation 

  

The  facilitation was  guided  by  a  list  of  37  typical  challenges  and  26  program  concepts.  The challenges and program concepts can be classified according  to  seven categories.   Exhibit 37 explains the relevance of the of these challenges and solutions categories.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  44 

 Exhibit 37: Challenges and Solutions Categories. 

Challenges and Solutions Category  Relevance to Continuum of Continuous Improvement Commitment to Energy Management 

This is perhaps the most critical corporate practice required for successful and sustained energy use performance improvements. Workshop participants were asked to comment on aspects of senior commitment, organizational structure and accountabilities in support of EM.  

Knowledge of EE Opportunities  This refers to the different aspects of knowledge and capacity that needed to develop a defensible EM opportunity assessment.  There are both O&M and capital expenditure business case opportunities to be generated and sustained.  Workshop participants were asked to comment on knowledge pertaining to the identification of EE opportunities, understanding benefits (cost and co‐benefits) resulting from EE opportunities and understanding how to assess technical and economic feasibility of EE opportunities.  

Transaction Costs  This refers to the “hassle” factor and pertains to issues of time and effort to become informed about EM opportunities and programs to support implementation. The way in which companies deal with transaction costs affects the successful undertaking of opportunity assessments and taking action to implement the EM measures.  Workshop participants were asked to comment on different aspects of the “hassle” factor associated with developing EM projects such as too much effort to become informed about EE opportunities and products and too much effort to become informed about funding and incentives.  

Financing of EE Projects  This refers to the various aspects of securing internal or external financing in support of developing the EM business case (e.g., paying for feasibility studies) and implementing the business case EM measures.  The way in which companies deal with EM financing also affects the successful undertaking of opportunity assessments and taking action to implement the EM measures.  Workshop participants were asked to comment on issues regarding making the business case for EE projects, accessing business case and project funding internally or externally and issues of meeting company hurdle rates.  

Product and Service Availability  EM product and service availability, choice and quality are essential elements that affect the ease and success of taking action and fostering desired results and market transformation.  Workshop participants were asked to comment on issues of product and service availability and issues pertaining to the availability and quality of EM service providers.  

  Representatives were  requested  to  identify  any  additional  challenges  and program  concepts not  on  the  list. No  new  challenges  or  solutions were  added  to  the  list  and  representatives viewed  the  list  as  comprehensive.  Through  facilitation  and  group  discussions  the representatives  submitted  individual  scores  for  the  challenges  and  program  concepts.  The scores  from  all  representatives  were  added  to  determine  an  overall  percentage  score  and prioritized ranking of the challenges and program concepts.    

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  45 

10.2 Challenges and Solutions to Implement Best Practices  10.2.1 Challenge Results  The top 15 challenges,  in descending order of  importance, are  listed  in Exhibit 38.   Taken as a whole,  this  set of  challenges means  that  investments by  industry  in EM  continue  to be  sub‐optimal.   As shown, two aspects of project financing are rated the most  important challenges, which is perhaps not surprising given the prevalence of SME company participants in this study.   It  is clear that the key challenge shown here cut across all of the elements of the continuous improvement continuum with a block of  issues falling  into the key category of knowledge (an issue of capacity building).  

Exhibit 38: Summary Results of Challenges. 

 Category  Description of Challenge/Barrier 

Financing of EE Projects  Difficult to obtain company financing to implement EE projects. 

Financing of EE Projects  Payback period for EE projects are too high, or ROI is too low. 

Transaction Costs  Too much effort to access assistance, funding and incentives from programs. 

Commitment to Energy Management 

The company has a lack of human resources to focus on energy management. 

Commitment to Energy Management 

Production is the dominant focus, and EM is not seen as a production element. 

Product and Service Availability  Do not know where to find reputable energy service providers. 

Knowledge of EE Opportunities  Do not know how to assess technical and economic feasibility of EE opportunities. 

Knowledge of EE Opportunities  Do not know how to identify EE opportunities. 

Knowledge of EE Opportunities  Have limited knowledge of what EE opportunities/products exist. 

Knowledge of EE Opportunities  Do not have knowledge of benefits (cost and co‐benefits) resulting from EE opportunities. 

Transaction Costs  Too much effort to become informed about funding and incentives available from programs. 

Financing of EE Projects  Do not know where to find sources of funding and incentives. 

Product and Service Availability  Advanced EE products are not easily available. 

Transaction Costs  Too much effort to become informed about EE opportunities and products in the market. 

Knowledge of EE Opportunities  Do not know where to find information about EE opportunities and products. 

  10.2.2 Solutions Results  Workshop  participants were  asked  to  rate  the  importance  of  potential  solutions  relating  to each challenge within the five categories used to probe for key strategic challenges. The top 15 solutions, in descending order of importance, are listed in Exhibit 39.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  46 

The results suggest that industry:    Is  seeking  an  integrated,  streamlined means  of  accessing  and  using  programs  aimed  at 

improving productivity. There  is  inertia due,  in part, to the real and perceived transaction costs of using support programs effectively. 

  Needs human resource (HR) capacity to manage and advance the EM file.   Needs  financial  support  to make  the  business  case  for  EM measures  and  to  implement 

those measures (in effect, needing help to de‐risk EM).   Is seeking capacity building help and assistance for the adoption of innovative EM and clean 

technology solutions.  

Exhibit 39: Summary Results of Solutions. 

 Category  Potential Solution 

Transaction Costs  One stop centre/platform for accessing programs. 

Commitment to Energy Management 

Embedded energy manager (includes: energy specialist dedicated to a group of SME). 

Knowledge of EE Opportunities  Centralized source of information for EE opportunities. 

Financing of EE Projects Incentive to develop business case (incl. detailed feasibility assessment). 

Product and Service Availability Energy courses and plant assessment track for universities/colleges. 

Financing of EE Projects  Incentive based on amount of energy saved. 

Financing of EE Projects  Fixed cost incentive for prescribed equipment. 

Product and Service Availability Funding and centres for innovation and commercialization of EE technology 

Product and Service Availability  Certification of service providers. 

Knowledge of EE Opportunities  Promotion and marketing of knowledge centres. 

Financing of EE Projects  Centre facilitating access to financing (e.g. performance contracts, third party financing). 

Knowledge of EE Opportunities  Third party EE opportunity identification/assessments. 

Knowledge of EE Opportunities  Capacity building and training workshops (technical and management). 

Commitment to Energy Management 

Assistance to implement ISO standard for energy management 

Commitment to Energy Management 

EM capacity building workshops. 

 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  47 

11 Potential Reduction in GHG and CAC Emissions   

Base Year Energy Use

Economic Screening of Best 

PracticesEnergy Efficiency and Conservation  Best Practices Base Year 

Implementation of Best Practices

Economic Potential Scenario

Increasing  Implementation of Best Practices: Challenges and 

Program Concepts

Strategic Framework to Advance EM

Potential Reduction in GHG and CAC Emissions

8Reference Case

21

3

5

4

6

7

9

   The greenhouse gas  (GHG) and criteria air contaminants  (CAC) emissions associated with  the energy  savings  potential  are  discussed  in  this  section.  The  energy  use  and  potential  energy savings due to the implementation of best practices are analyzed in the previous sections.   11.1 Methodology  The Base Year and Reference Case energy use described in Sections 5 and 6 were converted to the equivalent GHG and CAC emissions using the emission factors summarized  in Appendix B. The energy  savings determined  for  the Economic Potential  scenario,  in Sections 9, were also converted to the associated GHG and CAC emissions using the emission factors in Appendix B.   For GHG  emissions  it  is  important  to  understand  the  impact  electricity  use  has  on  a  plant’s carbon footprint. Electricity use is therefore included in the GHG emission calculations, while it is excluded from the CAC emission calculations.    11.2 Base Year, Reference Case and Economic Potential Scenario 

Emissions  The 2007 Base Year GHG emissions associated with energy use are 39.5 million tonnes CO2eq and the associated CAC emissions are 92,900 kg. Due to the projected increase in energy use in the Reference Case it is estimated that the GHG emissions will increase by 16 percent and CAC emissions by 17 percent. The results are presented in Exhibit 40, Exhibit 41 and Exhibit 42.  If  all  the  economically  feasible energy  efficiency best practices  are  implemented,  as per  the Economic  Potential  scenario  described  in  Section  9,  the  reduction  in  GHG  emissions  is estimated to be 12.6 million tonnes CO2eq (or 27 percent) less compared to the Reference Case in 2030. The Economic Potential scenario CAC emission reduction is estimated to be 27,500 kg (or 25 percent) compared to the Reference Case in 2030.      

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  48 

Exhibit 40: 2030 Reference Case and Economic Potential Scenario GHG savings by industry 

0

20

40

60

80

100

120

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

2007 2010 2015 2020 2025 2030

CAC Em

ission

s (1,000

 kg)

GHG Emission

s (1 million tonn

e CO

2eq)

Milestone Year

Reference Case GHG emissions

Economic Potential GHG emissions

Reference Case CAC emissions

Economic Potential CAC emissions

   Exhibit 41: 2030 Reference Case and Economic Potential Scenario GHG emission savings by 

sub‐sector (1 million tonne CO2eq) 

 

  Base Year Reference 

Case Economic Potential 

2030 Economic Potential Savings 

Sub‐sector  2007  2030  2030 1 mil. tonne 

CO2eq  % 

Primary Metal  11.9  15.0  11.3  3.8  15% 

Chemical  4.9  6.1  4.6  1.5  23% 

Paper  3.3  3.4  2.4  1.0  24% 

Non‐Metallic Mineral  4.0  5.5  3.9  1.6  20% 

Petroleum and Coal  2.9  4.0  2.8  1.2  21% 

Transportation Equipment and Machinery  2.3  2.1  1.4  0.6  28% 

Food, Beverage and Tobacco  1.9  1.7  1.2  0.5  28% 

Mining  1.9  2.0  1.5  0.5  22% 

Fabricated Metal  0.8  0.8  0.5  0.3  31% 

Plastics and Rubber  0.8  1.0  0.7  0.3  26% 

Other  4.8  4.2  2.9  1.3  27% 

Totals  39.5  45.8  33.2  12.6  27%    

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  49 

The  largest  absolute  Economic  Potential  reduction  in  GHG  emissions  are  observed  in  the Primary Metal,  Chemical  and Non‐metallic Mineral  products manufacturing  sub‐sectors.  The largest percentage decrease in GHG emissions within a sub‐sector is observed in the Fabricated Metal manufacturing, which shows a decrease of 31 percent compared to the Reference Case in  2030.  These  observations  are  very  similar  to  the  CAC  emission  results where  the  largest Economic Potential  reduction,  in absolute  terms,  is  in  the Primary Metal, Chemical and Non‐metallic Mineral products manufacturing sub‐sectors.   Exhibit 42: 2030 Reference Case and Economic Potential Scenario CAC emission savings by 

sub‐sector (1,000 kg) 

 

  Base Year Reference 

Case Economic Potential 

2030 Economic Potential Savings 

Sub‐sector  2007  2030  2030  1,000 kg  % 

Primary Metal  38.5  47.0  36.0  11.0  23% 

Chemical  11.8  14.0  10.9  3.1  22% 

Paper  5.1  5.1  3.8  1.3  26% 

Non‐Metallic Mineral  12.2  16.1  11.7  4.4  27% 

Petroleum and Coal  6.4  9.2  6.4  2.8  30% 

Transportation Equipment and Machinery  2.5  2.4  1.6  0.7  31% 

Food, Beverage and Tobacco  3.0  2.8  1.9  0.9  31% 

Mining  3.5  3.5  2.8  0.7  20% 

Fabricated Metal  0.8  0.8  0.4  0.3  42% 

Plastics and Rubber  0.7  1.0  0.7  0.3  27% 

Other  8.3  7.0  5.0  2.0  29% 

Totals  92.9  108.8  81.3  27.5  25%        

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  50 

12 Strategic Framework to Advance Energy Management 

 

Base Year Energy Use

Economic Screening of Best 

PracticesEnergy Efficiency and Conservation  Best Practices Base Year 

Implementation of Best Practices

Economic Potential Scenario

Increasing  Implementation of Best Practices: Challenges and 

Program Concepts

Strategic Framework to Advance EM

Potential Reduction in GHG and CAC Emissions

8Reference Case

21

3

5

4

6

7

9

  The  best  practices  implementation  benchmarking  and  EM  potential  analysis  highlighted  the energy  savings  opportunities  in  industry.  The  challenges  facing  industry  to  increase  the implementation  of  best  practices were  identified  in  Section  10,  together with  the  potential program concepts to address the challenges. These opportunities, challenges and solutions, or program  concepts,  provide  the  necessary  input  for  a  framework  to  advance  EM  in Ontario industry. The framework is presented in this report as an Action Plan.  This section presents an executive  level Action Plan aimed at accelerating and expanding  the Ontario  industry/manufacturing  take‐up  of  EM  opportunities.    The  Action  Plan  is  organized according to the following elements:   Recap of the Opportunity  Recap of Challenges and Solutions  Action Plan‐Vision  Action Plan Policy Framework  Action Plan Program Solutions.  12.1 Recap of Opportunities  Taking  from  the  results  presented  in  the  previous  sections,  the  EM  and  GHG  reduction opportunity in Ontario industry can be summarized as presented in Exhibit 43.   

Exhibit 43: Recap of EM Potential 

Opportunity Areas  Key Performance Indicators  Results Total Savings  214 PJ, or 29  percent of the 2030 Reference Case 

energy consumption Total savings‐Electricity portion  52.4 PJ, or 24 percent of the total savings in 2030 Total savings‐Gas portion  106 PJ, or 50 percent of the total savings in 2030 Sector opportunity  7 sectors represent 80 percent of the total savings 

Energy management potential‐ savings opportunity 

End‐use opportunity  Direct and Indirect Process Heating represent 44 percent of the total savings in 2030. 

Total GHG  12.6 million tonne CO2eq in 2030 GHG and CAC reduction opportunity ‐ absolute potential 

Total CAC  27.5 million kg in 2030 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  51 

12.2 Recap of Challenges and Solutions  As discussed  in Section 10, the challenges  identified by  industry that, together, act to  impede the take‐up of cost‐effective EM, mean that investments by industry in EM continue to be sub‐optimal.   Two aspects of project  financing were  rated among  the most  important challenges, which is perhaps not surprising given the prevalence of SME company participants in this study. The  key  challenge  identified  by  industry  cut  across  all  of  the  elements  of  the  continuous improvement continuum with a block of  issues falling  into the key category of knowledge (an issue of capacity building).  The identified priority solutions suggest that industry:    Is  seeking  an  integrated,  streamlined means  of  accessing  and  using  programs  aimed  at 

improving productivity.    Needs human resource (HR) capacity to manage and advance the EM file.   Needs  financial  support  to make  the  business  case  for  EM measures  and  to  implement 

those measures (in effect, needing help to de‐risk EM).   Is seeking capacity building help and assistance for the adoption of innovative EM and clean 

technology solutions.  

12.3 Action Plan Vision Statement   12.3.1 Context  This sub‐section elaborates a vision and a public policy mandate  that  responds  to  the  results and  insights  generated  from  this  study  in  the  context  of  the  significant  changes  and uncertainties faced by industry and manufacturing in the province.    Global Recession  In 2008, Ontario  industry generated $93.3 billion  in gross domestic product (GDP), amounting to nearly 20 percent of the province’s total GDP.12 Yet, at the same time, the global recession has  taken an enormous  toll on Canadian  industry; a recent Globe and Mail article states  that 230  thousand  manufacturing  jobs  were  lost  nationally  in  the  past  year  accounting  for  60 percent of the net employment drop during the recession.13 Ontario has borne the brunt of this loss.    Carbon Management  The implementation of greenhouse gas (GHG) regulations and the development of a variety of programs and initiatives designed to decrease GHG emissions and combat global warming have been  emerging  throughout  North  America  in  recent  years.    Mandatory  or  voluntary  GHG emission caps or targets for GHG emitting entities have already been instigated in a number of 

                                                        12 http://www.investinontario.com/siteselector/bcei_205.asp 13 Konrad Yakabuski, “Make or Break‐Rethinking the Manufacturing Sector”, Globe and Mail Report on Business, September 7, 2009.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  52 

jurisdictions,  along with  various  carbon management  initiatives,  such  as GHG  reporting  and emissions trading.   If  both  Ontario  and  Canada’s  proposed  GHG  regulations  were  to  come  into  force,  the regulations would require reductions  in  the emissions of GHG gases  from  the most emission‐intensive industrial emitters in Ontario, particularly the energy and manufacturing sectors. The impact of the carbon market on Ontario industries and some of the consequences of having to comply with these new GHG regulations are summarized below.   

Reporting  The  Ontario  government  has  developed  GHG  reporting  requirements  based  on  a combination of EPA and WCI GHG reporting protocols.  The Ministry of the Environment has implemented the GHG Emissions Reporting Regulation (in preparation for a cap and trade program), which includes the following requirements:   Industrial facilities  in Ontario are required to report direct GHG emissions only under both the  Ontario  and  federal  GHG  Reporting  Programs.14  The  reporting  of  indirect  emissions resulting from electricity generation and supply are the responsibility of the generators and suppliers.   Reporting  for  all  regulated  sources  that  are  emitting  25,000  tonnes  of  carbon  dioxide equivalent (CO2e) or more per year; Smaller emitters (facilities emitting between 10,000 and 25,000 tonnes) are not required to report  under  the  current  proposed  regulation.  The  Ministry  will  develop  an  outreach program  to  encourage  voluntary  reporting  for  these  smaller  emitters,  so  that  they are prepared  to adapt  to emerging North America‐wide  requirements with which Ontario will likely align.  

 Increased Costs to Regulated & Non‐Regulated Companies 

 The  implementation of Ontario’s GHG Reporting Regulation and  its proposed Cap & Trade System are likely to have substantial incremental costs for Ontario industry, with these costs broken down as follows.   

 Reporting: The  process  of  having  to  understand  the  reporting  guidelines  and  reporting  process, implementing required monitoring measures, data collection, preparation of GHG Reports, and undergoing verification procedures will all be an added cost to industries.  Protocols for regulatory reporting may create a need for additional  infrastructure (such as specific monitoring devices)  in order for companies to comply.  Internal re‐structuring may be required as well, as new policies, procedures and appropriate  internal controls may be needed to govern management of the newly imposed regulations.  Meeting Emissions Cap Requirement: The implementation of a cap and trade system would require action to reduce GHG emissions by the most emission‐intensive industrial emitters. Not only does that result in increased costs due to completing transactions and developing 

                                                        14 direct emissions are defined as releases from sources that are located at the facility. Note that emissions from mobile combustion (i.e. fleet vehicles) are excluded from Ontario reporting requirements, but are included in the federal reporting requirements.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  53 

internal  management  structures,  but  it  results  in  the  potential  costs  they  will  face  in complying with the regulations, i.e., completing in‐house reductions, trading allowances or purchasing offsets.   

 Yet, at  the same  time  the benchmarking  results show a very  low  implementation or planned implementation of corporate carbon management plans.     In  response  to  these  and  other  circumstances,  both  industry  and  public  policy  leaders  are investing considerable effort to advance policy solutions that will help position  industry to be competitive over  the  long‐term.  Indeed,  there has been an emerging  reconsideration among public policy circles of the importance of manufacturing, a fresh perspective that brings to the fore  the need  to consider how  to sustain and grow manufacturing as a vital engine  for value added jobs and a market for innovation and applied R&D.    Certainly,  there  is a  strategic  role  for EM, as  it  represents a business  strategy  that  can  cost‐effectively advance industry’s efforts to achieve sustainability, as well as pay off with significant societal benefits illustrated in Exhibit 44.  

Exhibit 44: Benefits of Energy Management 

Benefits  Benefit to Industry  Benefit to Society 

Reduced operating costs  X   

Increased productivity  X  X 

Reduced air emissions per unit of output  X  X 

Defer or avoid new power generation infrastructure    X 

Retention of manufacturing jobs and value added  X  X  The key questions going forward are:   What policy strategy, mix of instruments and approach to deployment is needed to sustain 

Ontario industry and manufacturing?    Is there a need for a paradigm shift regarding the way in which policy and program solutions 

are deployed to industry?   What  are  the  underlying  conditions  needed  to  affect  a  positive  and  sustained  market 

transformation?    12.3.2 Vision Statement      The Vision Statement for Ontario industry comprises the following elements:   Industry energy productivity will increase (as measured in terms of physical and GDP output 

per unit of energy input),   Companies will  successfully  integrate  EM with  productivity  improvement  best  practices 

(e.g., Lean), pollution prevention and innovation.   Companies  will  achieve  high  rates  of  adoption  of  management  and  technical  best 

practices, 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  54 

  Industry will be more resource efficient and resilient and will be potentially net producers of 

low carbon energy and producers and buyers of clean technologies,   Companies  will  be  sustainable  in  every  respect:  productive  sustainability,  energy 

sustainability, and environmental sustainability,      Industrial human  resources and  the EM  supply  chain will have  the  skills, knowledge and 

demand to achieve performance targets.    12.3.3 Paradigm Shift to Achieve the Vision  There are two high level pathways to achieving the Vision for Ontario industry and they involve a  choice  between  maintaining  a  current  paradigm  of  a  “silo”  approach  to  deployment  of program support versus a more  integrated seamless,  low  transaction cost access  to  financial, capacity building and technology solutions.     The results from this study suggest that Ontario  industry may not be ready yet for a full scale paradigm  shift  of  corporate  practices  and  that  at  least,  in  the  short‐term,  there  are  critical, strategic areas of  support needed  to help companies generate and  show  results  in  the  short term.   Under the old adage of “success breeds success”, a  logical and strategic application of priority solutions will hopefully create short‐term project and HR solutions to provide enough evidence  to catalyze more ambitious actions among companies.   However,  there  is a cost  to deferring action towards a paradigm shift that should not be underestimated.  For instance, we know  that  it can  take several years  for a company or plant  to convert  its existing production system  to  a  new  Lean  oriented  approach;  this  becomes  a  “lost  opportunity”  to  effectively integrate management  and  technical  best  practices  for  EM,  if  not  addressed  as  part  of  the transition.  With this in mind, Exhibit 45 presents a policy/program “results chain” elaborating a linkage between the deployment of policy/program solutions and the desired intermediate and longer‐term results.    

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    55 

Exhibit 45: Results Chain 

 

Provide Policy/Program Solutions

Ongoing Engagement

Networks Training

Opportunities & Solutions

Opportunity Assessment[energy management, lean, 

Solutions Plan

Energy Management Integrated

Implementation and M&V

Activities

Intermediate Results

Long Term Results

Improved Ccmpetitiveness & knowledge

Increased innovation and adoption of clean technologies

Energy management& sustainability projects

Improved energy use performance

Improved productivity & reduced environmental 

Financially viable and sustained companies through:‐ improved energy use performance‐ productivity  improvement‐ increased integration of energy management and lean

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA   56 

The deployment of policy/program solutions falls into two streams:   On‐going  engagement with  industry:    This  involves  two  additionally  separate but  linked 

streams, optimized use of networks (e.g., the CIPEC Task Force model, CME Lean Consortia) and training/capacity building (e.g., Dollars to $ense workshops; CME Lean workshops).  

Operating and capital expenditures projects:  This involves support for a progression from opportunity assessment through to implementation and measurement and verification.   As shown,  the opportunity  assessment  could be  focused  solely on  EM or,  conversely,  could take an integrated, one‐stop solution approach which was the priority solution advanced by workshop  participants.  Exhibit  46  illustrates  how  a  one‐stop  solutions  executing  agency could  conceivably  act  as  a  catalyst  and  nexus  for  successful  deployment  of  various integrated EM and other solutions. The one‐stop platform is not a program delivery agent, but is a support for industry to help accessing programs and optimizing the benefits of the various programs and solutions. We are starting to see some early evidence of public policy solutions that help to bring convergence to the suite of program solutions for industry. For instance,  there are programs  that bring  together various approaches  to Lean  (e.g., kaizen events) with  the  identification of EM opportunities  referred  to as “Process Reengineering for Increased Manufacturing Efficiency” and “Value and Energy Stream Mapping”.    

 Exhibit 46: One‐Stop Platform Concept. 

                            

One‐Stop Platform 

Ontario Manufacturing CouncilOntario Advanced Manufacturing 

Investment Strategy

CME‐ONManufacturing 20/20

CME/ON Gov’tLEAN consortium

CMESMART Program

OPA/Union Gas/EnbridgeLocal Distribution Co’s

Ontario BioAuto Council

NRCan Programs

…that has assistance to access programs

on a path…

…to integrated sustainability and 

productivity.

Raw Materials Products

Consider Industry …

Reduced Energy

Water consumption

Toxics

Hazardous

Energy

Water

Toxics

Hazardous 

OCETA Industrial Sustainability Programs

Raw Materials Products

Reduced Energy

Water

Toxics

Hazardous

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA   57 

12.4 Policy Framework   There  is a broad  range of opinion on what  constitutes  the best package of and approach  to taking policy action that will help generate the required enabling conditions. Ontario  industry operates  in  two  intersecting  “worlds”, one where  some of  the  EM  investment decisions  are “locked in” through legislated, regulatory measures (e.g., minimum performance standards for various products) and, the other, where there is room for innovative means of generating new, incremental investments to advance energy use performance.    In  the  final  analysis,  policy  instruments  are  a means  to  an  end,  i.e.,  they  are  used  to  help generate certain market conditions that act as enablers  for aggressive EM to be attained and sustained. For industry, the enabling market conditions and supporting policy instruments need to reflect and respond to the barriers and solutions profile as elaborated earlier in this section.  Exhibit  47  below  shows  the  proposed  policy  responses  to  the  desired  industry  market conditions.   

Exhibit 47: Proposed Policy Responses. 

 Market conditions desired by Industry 

Sub‐conditions  Policy response 

Energy supply   Clarity on long‐term supply security 

  Address transmission & distribution bottlenecks  

  Clarity and support role of LDCs in EM deployment 

Regulatory certainty and clarity‐Energy        

  Risk management in transition to SMART GRID 

   Energy pricing  Clarity on price impact of cap and trade 

Reporting  Clarity on reporting requirements 

  Tools etc to minimize transaction costs  

Response  Credit for early action 

  Clarity on thresholds 

Regulatory certainty and clarity‐Carbon           

  Economic incentives 

     Tools etc to minimize transaction costs  

Linkage to new business & economic strategies 

Create new valuation methods 

  Economic incentives 

  Create one‐stop platform for access & implementation 

Expand focus on EM more broadly/elevate EM as a strategic business solution 

   Training/capacity building to accommodate an integrated solutions approach 

 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA   58 

12.5 Program Solutions  Exhibit 48 presents a menu of program  solutions  fully aligned  to  the priority  list of  solutions identified by  industry. While many of  these program  types and program delivery vehicles are already being offered to Ontario  industry, the  issue  in the short‐term  is how to enhance their effectiveness given the findings of the study and the barriers identified by industry.   One of the key program solutions  in this menu is training and capacity building.  The technical and management best practices analysis reveals substantial room for improvement, which can be  addressed,  in  part,  by  various  executive  and  plant  level  training  and  capacity  building initiatives.  For  instance,  the  federal  Dollars  to  $ense  program  suite  could  be  enhanced  to develop new modules aimed at  fostering  these practices and better understanding  the value proposition of possible O&M and capital investments.   

Exhibit 48: Proposed Program Solutions. 

 Category  Priority Solutions Identified by 

Industry Program solutions: Examples 

Transaction Costs  One stop centre/platform for programs. 

Create special executing agency 

      Modify existing agency 

Cost share special purpose FTE‐energy managers for company or plant deployment 

Embedded energy manager (includes: energy specialist dedicated to a group of SME).    Cost share roving roster of FTE‐energy 

managers 

Commitment to Energy Management     

   Design curricula & Train FTE‐energy managers 

Knowledge of EE Opportunities 

Centralized source of information for EE opportunities. 

Develop a 1 source portal 

Financing of EE Projects 

Incentive to develop business case (incl. detailed feasibility assessment). 

Provide grants on cost‐share basis 

Develop provincial strategy and curricula Product and Service Availability   

Energy courses and plant assessment track for universities/colleges.    RFP for delivery 

Financing of EE Projects 

Incentive based on amount of energy saved. 

Performance based incentives 

Financing of EE Projects 

Fixed cost incentive for prescribed equipment. 

Rebate and ACCA incentives 

Better coordination among existing agencies Product and Service Availability   

Funding and centres for innovation and commercialization of EE technology   

Create enhanced productivity audits that identify innovation deployment solutions for EM and Clean technologies 

Product and Service Availability 

Certification of service providers.  Create certification program 

Create special executing agency 

Better coordination among existing agencies 

Knowledge of EE Opportunities 

Promotion and marketing of knowledge centres. 

Develop a 1 source portal 

 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA   59 

13 References  13.1 References Used in Developing Sub‐Sector Profiles   Natural  Resources  Canada  and  Canadian  Steel  Producers  Association  (2007),  Benchmarking 

Energy Intensity in the Canadian Steel Industry.  Natural Resources Canada and Mining Association of Canada (2003), Benchmarking the Energy 

Consumption of Canadian Underground Bulk Mines.  Natural Resources Canada and Mining Association of Canada (2003), Benchmarking the Energy 

Consumption of Canadian Open‐Pit Mines.  Natural Resources Canada and Canadian Foundry Association (2003), Guide to Energy Efficiency 

Opportunities in Canadian Foundries.  Natural  Resources  Canada  (2002),  Energy  Consumption  Benchmark  Guide:  Conventional 

Petroleum Refining in Canada.  Natural Resources Canada and Pulp and Paper Research Institute of Canada (2002), Energy Cost 

Reduction in the Pulp and Paper Industry – An Energy Benchmarking Perspective.  Natural  Resources  Canada  (2001),  Energy  Consumption  Benchmark  Guide:  Cement  Clinker 

Production.  Natural Resources Canada and National Dairy Council of Canada  (2001), Energy Performance 

Indicator Report: Fluid Milk Plants.  Natural  Resources  Canada  and  Aluminum  Association  of  Canada  (1998).  Guide  to  Energy 

Efficiency in Smelters.  Natural Resources Canada and Rubber Association of Canada, Energy Efficiency Opportunities in 

the Canadian Rubber Industry.  US Department of Energy – Energy Efficiency and Renewable Energy  (2009). Energy Use and 

Loss Footprints. Website: http://www1.eere.energy.gov/industry/program_areas/footprints.html 

           

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA   60 

14 Glossary  Baseline technology The existing equipment, against which upgrade technologies are compared and to which energy efficiency measures are applied.  Base Year The  Base  Year  is  the  year  to  which  all  potentials  are  compared.  It  provides  a  detailed description of “where” and “how” energy  is currently used  in each sector. For this study,  it  is the calendar year 2007.   Criteria air contaminants  A  group  of  air  pollutants  including  emissions  of  carbon monoxide  (CO),  sulfur  oxides  (SOx), nitrogen  oxides  (NOx),  and  particulate  matter  (PM),  which  are  often  the  products  of  the combustion of fossil fuels or industrial processes.   Economic potential The economic potential scenario presents estimates of the  level of savings that would occur  if all the TBPs that pass the economic benefit cost test, in this case the TRC test, were applied to the industry sectors.  Economically feasible An energy efficiency measure is considered economically feasible if it passes the total resource cost test.  Energy efficiency and energy conservation best practices The management and operation practices that represent the most advanced practices available to an industry.  Energy end use profile The percent breakdown, by fuel type, of energy use for a generic plant in a given sub‐sector.   Energy management The  focus  of  the  energy  management  (EM)  potential  analysis  is  to  quantify  the  potential reduction  in  energy  consumption  due  to  EM  actions.   In  this  context,  EM  addresses  energy consumption and not energy demand.  Generic plant A theoretical plant used to model an average plant within a given sub‐sector.   Generic plants are composed of an energy use profile and average energy usage.   Greenhouse gas emissions The emission, most often through the burning of  fossil  fuels, of gases that act to trap heat  in the atmosphere, contributing to global warming.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA   61 

Industrial and manufacturing sector Relates to all Industrial and Manufacturing operations, as defined at the 2 digit North America Industry Classification  System  (NAICS)  code  level  and  included  under: NAICS  21: Mining  and Quarrying (excluding Oil and Gas Extraction), and NAICS 31 – 33: Manufacturing.  Management best practices Management Best Practices address the people aspect in reducing energy use. In an industrial organization,  management  best  practice  is  illustrated  by  a  high  level  of  commitment, awareness,  organization  and  action  in  support  of  energy  efficiency. An  example  of  EM  best practices is having a policy and plan to manage energy.  Market penetration rate The level at which a given measure is present in the market place.  Milestone years Key  years  over  the  study  period  at  which  estimates  of  energy  consumption  and  potential reductions are estimated.  Natural conservation The future change in energy intensity that is expected to occur in the absence of government, utility or association EM programs.   Replacement measure/technology An energy efficiency measure/technology that can be  installed to replace a  less efficient piece of  equipment. Replacement measures  are  applied on  an  incremental  cost basis,  as  they  are normally  implemented once the existing piece of equipment has reached the end of  its useful life and would have to be replaced in any case.  Reference Case This is a projection of energy use to 2030, in the absence of any new EM market interventions after  2007  (i.e.,  incremental  to what utilities  and  government have  already planned  for  this period). The  reference case  is  the baseline against which  the  scenarios of energy savings are calculated.  Retrofit measure/technology An  energy  efficiency measure/technology  that  can  be  used  to  upgrade  an  existing  piece  of equipment, as opposed  to  replacing  it. Retrofit measures are applied on a  full cost basis and may be implemented immediately.  Sub‐Sector A  classification of  customers within  a  sector by  common  features.  Industrial  sub‐sectors  are grouped by product type (pulp and paper, solid wood products, chemicals, etc.).  Technical best practices A set of energy efficiency measures that represent the most advanced technology available.  Total Resource Cost test An economic test that compares the total costs of energy efficiency  investments to the social cost of energy production. Un‐priced environmental and social costs may be accounted for by changing  the cost of either  the  investment under consideration or  the  total cost of each  fuel type in such a way that relative un‐priced impacts are reflected. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA   62 

15 Abbreviations   CAC: Criteria air contaminants  CME: Canadian Manufacturers and Exporters  CO: Carbon monoxide  CO2: Carbon dioxide  CO2e: CO2 equivalent tonnes   EM: Energy management  GHG: Greenhouse gas  MBP: Management best practices  NAICS: North America Industry Classification System  NEB: National Energy Board  NOx: Nitrogen oxides  NPV: Net present value  OPA: Ontario Power Authority  PM: particulate matter  RPP: Refined petroleum products  SOx: Sulphur oxides  SME: Small and medium enterprises  TBP: Technical best practices  TRC: Total resource cost           

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  A‐1 

    

Appendix A Total Resource Cost Test and   Relevant Parameters 

     

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  A‐2 

Total Resource Cost Test and Relevant Parameters  The economic benefit cost test used  in the study  is the Total Resource Cost test  (TRC), which calculates  the  net  present  value  (NPV)  of  the  benefit  and  cost  streams  associated with  EM measure investments according to the following equation15:  

TRC = NPV(Annual Avoided Fuel, Electricity and Water Costs) – Capital Costs – NPV(Annual O&M Costs) 

 If the TRC is positive, then the net benefits of the measure outweigh the costs, and the measure should be implemented.  This calculation includes the following inputs: the avoided natural gas, electricity and other fuel costs, the life of the technology, and the selected discount rate.    The TRC test benefits cash flow stream  is based on a valuation of what are referred to as the “avoided costs”, which is the benefit to society of not having to supply the next, marginal unit of energy supply, such as a kW electricity or m3 of natural gas. For example, electricity supply costs include energy costs and generation, transmission, and distribution capacity.   The avoided costs used in the assessment are provided below, in exhibit A‐1.  A real discount rate of 8 percent was used in economic calculations. This rate is recommended by  the  Treasury Board of Canada  Secretariat16.   A  sensitivity  analysis was  conducted  on  the following variables:   Discount rate: 4 percent and 10 percent   GHG emission adder:   

Sensitivity 1: The cost of an opportunity  included a carbon adder of $15 per tonne from 2012 to 2015; from 2016‐2020 the adder was increased to $45 per tonne; and from 2020 to the end of the study period the adder was increased to $71 per tonne. 

Sensitivity 2: The cost of an opportunity  included a carbon adder of $24 per tonne from 2012 to the end of the study period. 

  Capital  cost of energy efficiency measure: Decreased by 20 percent  and  increased by 20 

percent  

Avoided electricity and fuel cost: Decreased by 20 percent and increased by 20 percent  

                                                        15 Ontario Energy Board (2008). Guidelines for Electricity Distributor Conservation and Demand Management (Report number: EB-2008-0037) 16 Treasury Board of Canada Secretariat (2007). Canadian Cost-Benefit Analysis Guide – Regulatory Proposals. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  A‐3 

Exhibit A‐1: Avoided Supply Cost 

Supply  Source of Information and Assumptions Base Year Prices (2007) 

Natural Gas 

National Energy Board Energy Futures 2009 Report reference case natural  gas  price  $11.66/GJ 

Electricity  Avoided cost provided by Ontario Power Authority  $15.07/GJ 

RPP  National Energy Board Energy Futures 2009 Report reference case heavy fuel oil price  $14.79/GJ 

Other  Weighted average of natural gas price and National Energy Board Energy Futures 2009 Report price of coal.  $ 3.14/GJ 

   

Exhibit A‐2: Net Present Values of Avoided Supply Cost 

Year  2007  2008  2009  2010  2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018 

Electricity  $15.07  $13.55  $27.76  $41.11  $52.85  $64.20  $75.09  $84.99  $94.04  $102.28  $109.85 $116.77Natural Gas  $11.66  $13.49  $22.35  $31.07  $40.51  $49.26  $57.39  $64.91  $71.85  $78.28  $84.22  $89.71 

RPP  $14.79  $18.73  $29.44  $41.21  $54.06  $66.20  $77.67  $88.29  $98.12  $107.22  $115.65 $123.44

Other  $3.14  $3.81  $7.08  $10.06  $12.95  $15.64  $18.14  $20.45  $22.59  $24.57  $26.40  $28.09  

Year  2019  2020  2021  2022  2023  2024  2025  2026  2027  2028  2029  2030 

Electricity  $123.06  $128.85  $134.59  $139.88 $144.77 $149.28 $153.44 $157.28 $160.83  $164.10  $167.11 $169.90Natural Gas  $94.80  $99.51  $104.19  $108.52 $112.53 $116.24 $119.67 $122.86 $125.80  $128.53  $131.06 $133.40

RPP  $130.66  $137.36  $144.01  $150.17 $155.88 $161.17 $166.07 $170.61 $174.81  $178.71  $182.32 $185.66

Other  $29.67  $31.12  $32.57  $33.91  $35.15  $36.29  $37.36  $38.34  $39.26  $40.10  $40.89  $41.61   

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  B‐1 

  

Appendix B Energy Conversion and Emission   Factors 

    

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  B‐2 

 B.1 Energy Content Conversion Factors  The  energy  content  conversion  factors  used  in  the  analysis  and  associated  references  are summarized in Exhibit B‐1.  

Exhibit B‐1: Energy Content Conversion Factors 

Energy Source 

Unit Conversion Applies To 

Conversion Factor to GJ  Units  Reference 

Electricity  kWh  0.0036  GJ/kW  National Energy Board (a) 

Fuel Oil No. 2  m3  38.51  GJ/m3  National Energy Board (a) 

Fuel Oil No. 6  m3  40.90  GJ/m3  National Energy Board (a) 

Diesel (transport)  m3  38.68  GJ/m3  National Energy Board (a) 

Gasoline (transport)  m3  34.66  GJ/m3  National Energy Board (a) 

Propane  m3  25.53  GJ/m3  National Energy Board (a) 

Natural gas  m3  0.03758  GJ/m3 Average of gas content values provided by Enbridge and Union Gas 

Coal  t  25.43  GJ/t  Statistics Canada (b) 

Steam  t  2.75  GJ/t  Statistics Canada (b) 

Biomass – solid wood waste  t  18  GJ/t  Statistics Canada (b) Biomass – spent pulping liquor  t  14  GJ/t  Statistics Canada (b) 

 (a) National Energy Board (Energy Conversion Tables at www.neb‐one.gc.ca) (b) Statistics Canada (Energy Statistics Handbook – Fourth Quarter 2008) 

 

 B.2 GHG and CAC Emission Factors  GHG amounts are expressed in CO2 equivalent tonnes (CO2e). The emission factors used in the analysis are summarized  in Exhibit B‐2. The emission factors were obtained from Environment Canada’s National Inventory Report 1990 – 2006: Greenhouse Gas Sources and Sinks in Canada – Annex 12: Emission Factors (May 2008).  

Exhibit B‐2: GHG emission factors 

GHG Emission Factor Electricity (kWh) 

Natural Gas (m3)  RPP (m3) 

Other (tonne) 

Emissions Coefficient (tonnes CO2e/unit)  0.00018  0.00189  2.70025  2.51136 Emissions Coefficient (tonnes CO2e/GJ fuel)  0.05000  0.00050  0.07071  0.006576 

  The CAC emission factors used in the study are summarized in Exhibit B‐3.   

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  B‐3 

 Exhibit B‐3: CAC emission factors17

Emission Factor (g/GJ) 

End Use  CAC Natural Gas  RPP  Coal  Coke 

Coke Oven Gas  Biomass 

CO  35.58  14.37  10.13  7.14  34.58  257.97 

NOx  67.03  109.15  173.70  122.43  88.53  94.59 

SOx  0.26  19.33  267.54  159.01  4.90  92.78 

Process Heating and Process Specific 

PM  3.22  36.35  151.25  106.60  3.13  35.17 

CO  16.94  15.51             

NOx  32.12  45.06             

SOx  0.26  13.09             

HVAC 

PM  3.22  1.24                    

                                                        17 Natural Resources Canada – Office of Energy Efficiency (March 2008). Update of Criteria Air Contaminant Emissions in GHGenius. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA  C‐1 

  

Appendix C Sub‐sector Generic Plant Profiles   

 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    C‐2 

Exhibit C‐1: Base Year Electricity Use Sub‐Sector Profile 

    

  Base Year Electricity Use (%)

End use Primary Metal  Chemical  Paper 

Non‐Metallic Mineral 

Petroleum and Coal 

Transportation Equipment & Machinery 

Food, Beverage & Tobacco  Mining 

Fabricated Metal 

Plastics and Rubber  Other 

Steam boilers and steam systems 

 ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Hot water heaters and boilers 

2.0%  3.0%  2.0%  2.0%  2.0%  3.0%  1.0%  1.0%  3.0%  1.0%  3.0% 

Steam systems (imported steam) 

 ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Furnaces/ kilns/ ovens/ dryers 

34.0%  2.1%  2.2%  28.0%  4.6%  6.3%  2.0%   ‐   18.5%  8.0%  8.0% 

Cooling & Refrigeration  1.6%  2.4%  1.2%  1.0%  7.8%  0.8%  28.0%   ‐   2.0%  3.0%  1.0% 

Pumps  11.0%  16.0%  31.0%  14.0%  21.3%  15.0%  17.0%  9.4%  14.0%  13.0%  18.0% 

Fans/Blowers  7.0%  12.5%  13.0%  11.0%  9.7%  12.0%  7.0%   ‐   10.0%  12.0%  11.0% 

Other Motors  12.0%  17.0%  24.0%  7.3%  26.0%  21.0%  18.0%  28.0%  25.0%  21.0%  20.0% 

Compressed air Systems  10.0%  15.0%  19.0%  9.0%  22.5%  17.0%  14.0%  2.5%  11.0%  15.0%  18.0% 

Electrochemical  3.0%  15.0%  1.0%   ‐    ‐   1.0%   ‐   1.0%  1.0%   ‐   5.0% 

Process Specific  6.0%  1.0%  0.1%  26.0%  0.5%  2.5%  0.6%  17.6%  6.6%  13.0%  7.0% 

HVAC  8.0%  14.0%  3.0%  0.7%   ‐   18.4%  8.0%  22.0%  5.5%  11.0%  5.0% 

Lighting  4.4%  1.0%  1.5%   ‐   4.6%  2.0%  3.1%  2.5%  2.0%  2.0%  3.0% 

Other  1.0%  1.0%  2.0%  1.0%  1.0%  1.0%  1.3%  16.0%  1.4%  1.0%  1.0% 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    C‐3 

Exhibit C‐2: Base Year Natural Gas Use Sub‐Sector Profile 

   Base Year Natural Gas Use (%) 

End use Primary Metal  Chemical  Paper 

Non‐Metallic Mineral 

Petroleum and Coal 

Transportation Equipment & Machinery 

Food, Beverage & Tobacco  Mining 

Fabricated Metal 

Plastics and Rubber  Other 

Steam boilers and steam systems 

4.0%  51.0%  59.0%  14.0%  39.4%  17.0%  68.0%  1.0%  8.0%  38.0%  33.0% 

Hot water heaters and boilers 

1.0%  5.0%  6.0%  2.0%  4.0%  3.0%  3.0%  0.0%  1.0%  4.0%  5.0% 

Steam systems (imported steam) 

 ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Furnaces/ kilns/ ovens/ dryers 

79.0%  26.3%  19.0%  75.0%  54.0%  29.0%  23.0%  22.0%  78.0%  20.0%  40.0% 

Cooling & Refrigeration   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Pumps   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Fans/Blowers   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Other Motors   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Compressed air Systems   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Electrochemical   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Process Specific  11.0%   ‐   1.9%  0.0%  0.3%  7.0%  0.0%  0.0%  0.0%  0.0%  0.0% 

HVAC  4.0%  16.7%  13.1%  7.0%  1.3%  38.0%  4.0%  65.0%  11.0%  34.0%  21.0% 

Lighting   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Other  1.0%  1.0%  1.0%  2.0%  1.0%  6.0%  2.0%  12.0%  2.0%  4.0%  1.0% 

 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    C‐4 

Exhibit C‐3: Base Year RPP Use Sub‐Sector Profile 

   Base Year RPP Use (%) 

End use Primary Metal  Chemical  Paper 

Non‐Metallic Mineral 

Petroleum and Coal 

Transportation Equipment & Machinery 

Food, Beverage & Tobacco  Mining 

Fabricated Metal 

Plastics and Rubber  Other 

Steam boilers and steam systems 

1.0%  60.0%  55.0%  4.0%  16.6%  40.0%  86.0%  0.0%  1.0%  40.0%  60.0% 

Hot water heaters and boilers 

 ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Steam systems (imported steam) 

 ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Furnaces/ kilns/ ovens/ dryers 

84.0%  20.0%  5.0%  71.0%  71.0%  5.0%  5.0%   ‐   74.0%  5.0%  20.0% 

Cooling & Refrigeration   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Pumps   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Fans/Blowers   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Other Motors   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Compressed air Systems   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Electrochemical   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Process Specific   ‐    ‐    ‐    ‐   0.4%   ‐    ‐   46.7%   ‐    ‐    ‐  

HVAC   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Lighting   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Other  15.0%  20.0%  40.0%  25.0%  12.0%  55.0%  9.0%  53.3%  25.0%  55.0%  20.0% 

 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    C‐5 

Exhibit C‐4: Base Year Other Fuel Use Sub‐Sector Profile 

   Base Year Other Fuel Use (%) 

End use Primary Metal  Chemical  Paper 

Non‐Metallic Mineral 

Petroleum and Coal 

Transportation Equipment & Machinery 

Food, Beverage & Tobacco  Mining 

Fabricated Metal 

Plastics and Rubber  Other 

Steam boilers and steam systems 

5.0%   ‐   3.0%   ‐    ‐    ‐    ‐   1.0%   ‐    ‐   8.0% 

Hot water heaters and boilers 

 ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Steam systems (imported steam) 

 ‐   29.0%  97.0%   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Furnaces/ kilns/ ovens/ dryers 

90.0%  66.0%   ‐   100.0%   ‐    ‐    ‐   5.0%   ‐    ‐   40.0% 

Cooling & Refrigeration   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Pumps   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Fans/Blowers   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Other Motors   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Compressed air Systems   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Electrochemical   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Process Specific  5.0%  5.0%   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

HVAC   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Lighting   ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐    ‐  

Other   ‐    ‐    ‐    ‐   100.0%  100.0%  100.0%  94.0%  100.0%  100.0%  52.0% 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    D‐1 

   

Appendix D 2007 Base Year Energy Use   Detailed Data 

    

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    D‐2 

Exhibit D‐1: Base Year Natural Gas Use by Sub‐Sector and End Use  

  

Exhibit D‐2: Base Year Electricity Use by Sub‐Sector and End Use 

 Base Year End Use Electricity Use (PJ) 

Sub‐sector  Process Heat 

Cooling & Refrigeration 

Machine Drives 

Electro‐chemical 

Process Specific HVAC  Lighting  Other 

Chemical  0.7  0.3  7.8  1.9  0.1  1.8  0.1  0.1 

Paper  1.0  0.3  20.3  0.2  0.0  0.7  0.4  0.5 

Non‐Metallic Mineral  1.8  0.1  2.5  ‐  1.6  0.0  ‐  0.1 

Petroleum and Coal  0.5  0.6  6.3  ‐  0.0  ‐  0.4  0.1 

Transportation Equipment and Machinery 

1.7  0.1  11.9  0.2  0.5  3.4  0.4  0.2 

Food, Beverage and Tobacco  0.3  2.8  5.6  ‐  0.1  0.8  0.3  0.1 

Mining  0.1  ‐  5.0  0.1  2.2  2.7  0.3  2.0 

Fabricated Metal  2.0  0.2  5.6  0.1  0.6  0.5  0.2  0.1 

Plastics and Rubber  0.9  0.3  5.9  ‐  1.2  1.1  0.2  0.1 

Other  2.9  0.3  17.5  1.3  1.8  1.3  0.8  0.3 

Total  19.9  5.3  97.3  4.5  9.5  14.1  4.0  3.7 

Base Year End Use Natural Gas Use (PJ) Sub‐sector  Process 

Heat Cooling & 

Refrigeration Machine Drives 

Electro‐chemical 

Process Specific  HVAC  Lighting  Other 

Chemical  37.7  ‐  ‐  ‐  ‐  7.6  ‐  0.5 

Paper  27.0  ‐  ‐  ‐  0.6  4.2  ‐  0.3 

Non‐Metallic Mineral  21.0  ‐  ‐  ‐  ‐  1.6  ‐  0.5 

Petroleum and Coal  24.2  ‐  ‐  ‐  0.1  0.3  ‐  0.2 

Transportation Equipment and Machinery 

11.6  ‐  ‐  ‐  1.7  9.0  ‐  1.4 

Food, Beverage and Tobacco  22.4  ‐  ‐  ‐  ‐  1.0  ‐  0.5 

Mining  2.7  ‐  ‐  ‐  ‐  7.8  ‐  1.4 

Fabricated Metal  6.0  ‐  ‐  ‐  ‐  0.8  ‐  0.1 

Plastics and Rubber  2.0  ‐  ‐  ‐  ‐  1.1  ‐  0.1 

Other  38.5  ‐  ‐  ‐  ‐  10.4  ‐  0.5 

Total  224.2  ‐  ‐  ‐  6.4  45.2  ‐  5.9 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    D‐3 

Exhibit D‐3: Base Year RPP Use by Sub‐Sector and End Use 

 Base Year End Use RPP Use (PJ) 

Sub‐sector  Process Heat 

Cooling & Refrigeration 

Machine Drives 

Electro‐chemical 

Process Specific HVAC  Lighting  Other 

Chemical  6.7  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  1.7 

Paper  2.0  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  1.3 

Non‐Metallic Mineral  1.8  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  0.6 

Petroleum and Coal  18.7  ‐  ‐  ‐  0.1  ‐  ‐  2.6 

Transportation Equipment and Machinery 

1.3  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  1.6 

Food, Beverage and Tobacco  2.6  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  0.3 

Mining  ‐  ‐  ‐  ‐  2.0  ‐  ‐  2.3 

Fabricated Metal  0.4  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  0.1 

Plastics and Rubber  1.0  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  1.2 

Other  3.9  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  1.0 

Total  46.3  ‐  ‐  ‐  2.1  ‐  ‐  14.1 

  

Exhibit D‐2: Base Year Other Fuel Use by Sub‐Sector and End Use 

 Base Year End Use Other Fuel Use (PJ) 

Sub‐sector  Process Heat 

Cooling & Refrigeration 

Machine Drives 

Electrochemical 

Process Specific HVAC  Lighting  Other 

Primary Metal  79.4  ‐  ‐  ‐  4.2  ‐  ‐  ‐ 

Chemical  14.0  ‐  ‐  ‐  0.7  ‐  ‐  ‐ 

Paper  3.3  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Non‐Metallic Mineral  23.9  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Petroleum and Coal  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Transportation Equipment and Machinery 

‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Food, Beverage and Tobacco  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Mining  0.3  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  4.4 

Fabricated Metal  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Plastics and Rubber  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Other  3.3  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  3.6 

Total  124.3  ‐  ‐  ‐  4.9  ‐  ‐  8.0 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    E‐1 

  

Appendix E Reference Case Energy Use   Detailed Data 

        

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    E‐2 

Exhibit E‐1: Reference Case Natural Gas Use by Sub‐Sector 

   Reference Case Natural Gas Use (PJ) Sub‐Sector  2007  2010  2015  2020  2025  2030 

Primary Metal  36.9  33.5  44.1  44.2  48.8  53.6 

Chemical  45.8  42.1  50.0  49.6  54.2  59.0 

Paper  32.1  25.0  28.0  27.8  30.4  33.1 

Non‐Metallic Mineral  23.1  21.0  25.0  26.4  30.6  35.3 

Petroleum and Coal  24.9  24.4  25.9  25.8  28.7  31.9 

Transportation Equipment and Machinery  23.6  18.5  20.0  19.0  20.0  21.1 Food, Beverage and Tobacco  23.9  18.6  20.2  19.2  20.2  21.3 

Mining  11.9  10.9  12.1  11.5  12.2  12.8 

Fabricated Metal  6.9  6.2  6.3  5.9  6.2  6.5 

Plastics and Rubber  3.2  3.0  3.5  3.5  3.8  4.1 

Other  49.4  38.6  41.8  39.8  41.8  44.0 

Totals  282  242  277  273  297  323   

Exhibit E‐2: Reference Case Electricity Use by Sub‐Sector 

   Reference Case Electricity Use (PJ) Sub‐Sector  2007  2010  2015  2020  2025  2030 

Primary Metal  22.4  22.9  28.1  29.6  31.1  32.7 

Chemical  12.9  13.3  14.7  15.3  15.9  16.6 

Paper  23.3  20.8  21.5  22.4  23.3  24.3 

Non‐Metallic Mineral  6.1  6.2  6.9  7.6  8.4  9.4 

Petroleum and Coal  8.0  8.7  8.5  8.9  9.4  10.0 Transportation Equipment and Machinery  18.4  16.4  16.4  16.4  16.4  16.5 Food, Beverage and Tobacco  10.0  8.9  8.9  8.9  8.9  9.0 

Mining  12.4  12.7  13.0  13.1  13.1  13.2 

Fabricated Metal  9.3  9.4  8.8  8.6  8.6  8.6 

Plastics and Rubber  9.6  9.9  10.9  11.4  11.8  12.3 

Other  26.1  23.3  23.3  23.3  23.3  23.4 

Totals  158  152  161  165  170  176  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    E‐3 

Exhibit E‐3: Reference Case RPP Use by Sub‐Sector 

   Reference Case RPP Use (PJ) Sub‐Sector  2007  2010  2015  2020  2025  2030 

Primary Metal  9.3  9.4  12.1  12.7  14.6  16.2 

Chemical  8.4  8.5  9.9  10.3  11.7  12.9 

Paper  3.3  2.9  3.2  3.3  3.8  4.1 

Non‐Metallic Mineral  2.4  2.4  2.8  3.2  3.8  4.4 

Petroleum and Coal  21.3  23.0  23.8  24.9  28.8  32.4 Transportation Equipment and Machinery  2.9  2.5  2.7  2.7  2.9  3.1 Food, Beverage and Tobacco  2.9  2.5  2.7  2.7  2.9  3.1 

Mining  4.3  4.4  4.7  4.8  5.2  5.6 

Fabricated Metal  0.6  0.6  0.6  0.6  0.6  0.7 

Plastics and Rubber  2.3  2.3  2.7  2.8  3.2  3.5 

Other  4.8  4.3  4.5  4.5  4.9  5.3 

Totals  62  63  70  72  82  91   

Exhibit E‐4: Reference Case Other Fuel Use by Sub‐Sector 

   Reference Case Other Fuel Use (PJ) Sub‐Sector  2007  2010  2015  2020  2025  2030 

Primary Metal  83.6  82.1  102.2  91.0  94.6  97.5 

Chemical  14.8  14.7  16.4  14.4  14.8  15.1 

Paper  3.3  2.8  2.9  2.6  2.7  2.7 

Non‐Metallic Mineral  23.9  23.5  26.4  24.9  27.2  29.6 

Petroleum and Coal  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ Transportation Equipment and Machinery  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ Food, Beverage and Tobacco  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Mining  4.7  4.6  4.8  4.0  4.0  3.9 

Fabricated Metal  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Plastics and Rubber  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Other  6.9  5.9  6.0  5.0  5.0  4.9 

Totals  137  134  159  142  148  154 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐1 

  

Appendix F Best Practices  

      

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐2 

Exhibit F‐1: Management Best Practices 

 The company has a documented corporate energy management policy:  Which defines long‐term strategic energy management commitments and goals  Which specifies responsibilities and sets targets for controlling energy use and cost? 

Corporate Energy Management Policy and Planning  The company has a documented energy management planning process which annually: 

sets targets for controlling energy use and cost;  defines actions to reduce energy costs and achieve the energy performance targets;  integrates the energy use and cost reduction targets and actions with annual corporate 

production and cost objectives;  defines a policy and guidelines on energy performance measurement and verification. 

The company treats energy management as a key financial variable of every capital project and its contribution is clearly determined. 

The company has formalized procedures which enable capital and operating financial allocations for energy management projects to:  have the same level of authority and importance as other corporate capital and 

operating financial allocations  be assessed using similar methods and processes as other plant capital and operating 

financial allocations  

The company requires the business case development of all energy management projects to include an assessment of energy cost avoidance, maintenance cost reduction, productivity improvements and reduced environmental compliance costs 

Corporate Financing of Energy Management 

The company requires energy management investments to be assessed using a life‐cycle cost analysis methodology that converts estimated savings and cost data into a cash‐flow and integrates that cash‐flow with other decision‐making metrics. 

The company has assigned accountability to a designated senior manager to implement the corporate energy management policy and meet the energy use performance targets.  

The company additionally spreads the accountability to implement the corporate energy management policy and meet the company’s energy use performance targets among several senior managers.  

The company regularly conducts corporate and facility energy use benchmarking using key performance indicators. 

The company’s energy management policy and/or internal technical standards specify energy management measurement and verification requirements. 

Internal auditing is conducted of the corporate energy management policy, planning and activities as a formalized part of existing audit systems and protocols. 

Corporate Organization and Accountability 

External auditing is deployed to check the company’s energy management system, data base accuracy and to verify measurement system accuracy. 

The corporate energy management policy or strategy is communicated externally, for example it is posted on the company web‐site. 

The corporate energy management policy or strategy is communicated internally to plants, for example it is posted on communication boards in the plant(s). 

Corporate Communications 

Energy use key performance indicators are communicated externally, for example it is posted on the company web site. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐3 

Energy use key performance indicators are communicated internally, for example it is posted on communication boards in plant(s). 

Energy costs and cost management are communicated in the company’s annual report along with a management discussion of energy impacts on the business. 

 

Energy costs and cost management are communicated to the plant(s) on a quarterly basis (or more frequent). 

The facility develops an annual operational business plan which includes energy performance targets, key energy use performance indicators, specification of management and other staff responsibilities/accountabilities and a plan to implement specific projects/actions. 

Departments in the facility participate in the planning process and adhere to the plan. 

The facility has a formalized production planning process that links annual production and cost objectives to weekly and daily production schedules.  This production planning links the energy use performance targets and performance improvement actions to the production planning. 

Energy use performance improvements are defined and scheduled as actions in the annual business plan and prioritized in the facility project planning process. 

FACILITY LEVEL ENERGY MANAGEMENT ‐ Planning 

A full technical energy assessment that includes energy management performance benchmarking is conducted by energy professionals at least every 5 years. 

The facility has a formal organizational, reporting and responsibility structure (with an Organizational Chart) identifying energy management accountabilities at all management, supervisory and operator levels. 

The facility has a designated senior energy manager assigned responsibility to implement the energy management component of the annual facility business plan. 

The designated senior energy manager has energy performance goals defined in their annual Personal Performance Appraisals. 

The facility also has a senior facility management team (e.g., senior production process and technical managers) assigned the responsibility and accountability for energy costs and energy use performance metrics. 

The senior facility management team has energy performance goals defined in their Personal Performance Appraisals. 

The facility has an energy committee led by the senior energy manager and other personnel (e.g., technical & operations personnel). 

Facility employees are aware of energy performance targets and commitment to energy use performance improving actions as stated in the facility annual operational business plan.  

FACILITY LEVEL ENERGY MANAGEMENT ‐ Organization and Accountability 

The facility has systems and resources in place to adequately meet the energy performance reporting requirements in the business plan. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐4 

 The facility maintains an active energy procurement plan that reviews energy bills, reviews energy consumption data and assesses tariff structure.  The facility operates an Energy Management Information System that comprises:  Sensors and instruments to collect energy use data, including energy meters (electricity, 

gas, oil, steam) and other utility meters directly associated with energy use (heat flow, cooling flow, compressed air flow), temperature, pressure and flow; 

Data acquisition systems (e.g., the energy meters are usually connected to a monitoring and control system such as a Programmable Logic Controller, Supervisory Control and Data Acquisition or Distributed Control System); 

An energy use Database in which data collection is usually automated and uses data historian that is designed for time‐series data storage; 

Software tools which typically integrate directly with the control/monitoring system and data historian to analyze energy use against key energy use performance indicators. 

Energy consumption is measured on a basis that can be:  easily related to an operational unit;  measured per physical unit of product;  identified for each operational area;  both real‐time and periodic;  can be correlated to production;  can be correlated to weather. 

The difference between actual and targeted energy consumption is tracked at the facility and production process levels and causes of increased or decreased consumption are assessed. 

FACILITY LEVEL ENERGY MANAGEMENT ‐ Monitoring 

All energy metrics (e.g., real time energy data, synchronized real time production data and reports) can be accessed from a desk top computer by approved personnel. 

The facility uses a consistent communications and reporting protocol to channel key performance indicator results and relevant energy use information to business units and staff. 

The facility regularly reports on energy use performance relative to targets and budgets (e.g., annual, quarterly and monthly) to those with accountability at the corporate and facility levels (e.g., operations and technical managers). 

Key energy use performance indicator results (e.g., real time energy costs) are communicated to all employees on a regular basis. 

The facility uses a variety of tools as part of an ongoing energy awareness campaign to display performance, ideas etc. 

Energy saving and other energy management ideas are solicited from employees during safety or general employee meetings. 

Energy management project costs and progress are reported to facility technical and operations management. 

FACILITY LEVEL ENERGY MANAGEMENT ‐ Reporting and Communication 

Energy management project costs and progress are reported to corporate management. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐5 

 Identification of Opportunities The plant typically considers the scope of energy management project opportunities to include:  Energy efficiency and conservation.  Peak load and demand management.  Utility bill management.  Fuel substitution and/or use of renewable energy sources.  On‐site power generation.  Improved energy management information systems. 

The facility uses the following means to identify energy management project opportunities:  A Suggestion Plan administered by the energy manager or other senior staff.  Energy audits and studies.  Internal & external benchmarking and detailed analysis of production process & 

infrastructure consumption patterns.  Routine maintenance activities.  The facility’s continuous improvement management system.  Existing metering, additional sub‐metering if required, and energy management 

information system. 

Energy management best practices are identified by regularly monitoring trade journals and internal databases and by networking with other facilities.  Best practices are shared throughout the facility and developed into projects. 

Project Implementation  The  facility  has  implemented  a  procedure  to manage  the  implementation  of  energy 

management projects.  The facility has designated a project manager to oversee the implementation of energy 

management projects. 

FACILITY LEVEL ENERGY MANAGEMENT ‐ Project Management 

Project Measurement and Verification  Project measurement  and  verification  plans  are  normally  carried  out  as  part  of  the 

project  design  for  all  energy  performance  improvement  projects  requiring  capital allocations. 

The  costs  of  conducting  a  project  measurement  and  verification  plan  and implementation are normally included in the cost analysis of the project. 

The measurement and verification plan  requires establishment of energy performance baselines and a formal reporting process of actual vs. baseline performance. 

The budget for staff training to support energy management is included in the annual facility budget. 

The approved staff training plan for energy management is incorporated into the annual employee training schedule. 

The staff training plan for energy management includes both management and technical training competencies. 

Energy use and energy management is included in orientation training for new personnel. 

Senior facility staff, accountable for energy use and cost performance targets, are trained to:  Conduct energy management planning as a key part of the business planning processes.  Prepare and submit a financial business case evaluation of energy performance 

improvement projects, in terms relevant to the financial criteria of the corporate project approval process. 

Scope, budget and manage pre‐feasibility and investment grade studies. Designated facility personnel are trained to oversee and manage the identification and implementation of energy management projects. 

FACILITY LEVEL ENERGY MANAGEMENT ‐ Training and Capacity Development 

Designated facility personnel are trained to manage energy data and information. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐6 

   

Exhibit F‐2: Technical Best Practices System  Sub‐Metering  Sub‐metering systems measure the amount of energy used by a plant and in particular certain portions  of  the  plant where major  utility  loads  are  known.  The  use  of  sub‐metering  can  be beneficial as part of a control system or an energy management plan. Well‐placed sub‐meters provide utility usage  information  for  specific processes or plant areas, which  can help  in  the identification of potential areas of  improvement within. Data obtained  from meters are only beneficial for demand‐side management if it is interpreted and used in a DSM system or energy management  framework,  including monitoring  and  targeting  strategies.   Also,  the  closer  the meter is to the end user, the more likely it is he/she will be held accountable, which can lead to further savings.  Energy Management  Energy management addresses  the people aspect  in reducing energy use;  it can  include both policies and plans to manage energy. Simply applying technical measures is not enough to fully take advantage of energy savings opportunities, an energy management plan helps to structure future activities and set energy targets.  Integrated Control System  Traditionally, control systems have been  implemented as separate entities, each with  its own infrastructure, installer and service. This can result in control systems that, as a whole, are not utilized to their maximum potential. Applications of advanced, automated control and energy management  systems  in  varying  development  stages  can  be  found  in  all  Industrial  sectors. However,  there  is  still  a  large  potential  to  implement  control  and management  systems,  as more modern systems enter the market continuously.  Process  control  systems  depend  on  information  at  many  stages  of  the  processes.  The information of the sensors is used in control systems to adapt the process conditions, based on mathematical  (rule‐based)  or  neural  networks  and  “fuzzy  logic”  models  of  the  industrial process.  Neural  network‐based  control  systems  have  successfully  been  used  in  the  cement (kilns),  food  (baking),  non‐ferrous metals  (alumina,  zinc),  pulp  and  paper  (paper  stock,  lime kiln), petroleum refineries  (process, site) and steel  industries  (EAFs, rolling mills). New energy management systems that use artificial intelligence, fuzzy logic (neural network), or rule‐based systems  mimic  the  “best”  controller,  using  monitoring  data  and  learning  from  previous experiences.   Boiler, Hot Water, and Steam Systems  Condensing Boiler 

High‐efficiency condensing boilers feature advanced heat exchanger designs and materials that extract more heat from the flue gases before they are exhausted. The temperature of the flue gases is reduced to the point where the water vapour produced during combustion condenses back into liquid form, releasing the latent heat, which improves energy efficiency. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐7 

Modern  condensing  boilers  have  energy  efficiencies  of  90  percent  to  96  percent,  compared with new conventional non‐condensing models with energy efficiencies up to 85 percent. Many boilers over 20 years old  typically operate at overall water‐to‐steam boiler efficiencies of  less than  70 percent, making  them  good  candidates  for upgrading or  replacement. A number of natural gas‐fired condensing boilers are available, but very  few oil‐burning models are on the market. Installing new boilers generally occurs only at the end of the  life of existing boilers or when expansion occurs.  Instantaneous Steam Generation  When a boiler  is too big, boiler short‐cycling  losses may occur, as an oversized boiler will turn on and off more often than a boiler that has been properly matched to the demand. Every time the boiler  turns on, extra energy  is required  to heat  it back up  to steady state. Conversely, a boiler left on standby will avoid the extra energy used to heat back up to steady state, but will waste energy while it is in standby. Instantaneous steam generators do not need to be left on standby and do not require a large amount of energy to reach steady state performance.  The relatively small water content of a coil‐type steam generator, for example, enables it to go from cold start‐up to full steam output in approximately 5 minutes. Instantaneous steam generation systems  can  also  be  beneficial when  full modulation,  high‐output  turndown  ratios  or  rapid start‐ups are required. A large market potential exist for instantaneous steam generators.   High‐efficiency Burners  Due to differing temperature requirements and wide range of boiler models, a wide variety of burners are available and burner technology  is continuously  improving. Improvement  in boiler burner efficiency  is mainly associated with optimum combustion efficiency and  improving the heat profile  inside  the combustion chamber. The efficiency of boiler burners  is closely  linked with the boiler controls regulating the fuel‐to‐air ratio. For example, inefficient fuel‐to‐air ratio control will reduce the efficiency of the burner.  Economizer  An economizer  is a heat exchanger that  is designed to use heat  from hot boiler  flue gases to preheat  water.  Economizers  are  often  used  on  large  utility  steam  boilers  to  preheat  the feedwater using  recovered  stack heat. The  same principle  can be applied  to  smaller heating boilers where there  is a nearby demand for hot water. These  installations have become more economical  as  energy  prices  have  risen  and  smaller,  lighter,  and more  durable  economizers have been developed. A condensing economizer  improves the effectiveness of reclaiming flue gas heat by cooling the flue gas below the dewpoint. The condensing economizer thus recovers both the sensible heat from the flue gas and the latent heat from the moisture that condenses. The condensate is highly corrosive and requires measures to ensure that it does not enter the boiler. New boilers generally  include economizers, while a  large percentage of existing boilers has the potential to be retrofitted with an economizer.  Boiler Right Sizing and Load Management  An  oversized  boiler  will  turn  on  and  off more  often  than  a  boiler  that  has  been  properly matched to the demand, which may result in boiler short‐cycling losses. If the boiler is instead left on standby, short‐cycling  losses will be avoided but energy will be wasted  in keeping  the boiler on standby. Rather than sizing a boiler to meet the highest possible load, fuel savings can be  achieved  by  adding  a  smaller  boiler,  sized  to meet  the  plant’s  average  loads,  or  by  re‐

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐8 

engineering  the power plant  to  consist of multiple  small boilers. Multiple  small boilers offer reliability and flexibility to operators to follow load swings without over‐firing and short cycling. Load management also helps to reduce  load variation. As this measure  is normally an end‐of‐life option  there should be no  incremental costs  to  right size a boiler, but a benefit exists by purchasing  a  smaller  boiler.  The market  penetration  of  the measure  is  relatively  small  and depends on the replacement rate of existing boilers and installation of new boilers.    Blowdown Heat Recovery  The  boiler  blowdown  process  involves  the  periodic  or  continuous  removal  of water  from  a boiler  to  remove  accumulated  dissolved  solids  and/or  sludge.  During  the  process, water  is discharged  from  the boiler  to avoid  the negative  impacts of dissolved  solids or  impurities on boiler  efficiency  and  maintenance.  However,  boiler  blowdown  wastes  energy  because  the blowndown liquid is at about the same temperature as the steam produced. Much of this heat can be recovered by routing the blowndown liquid through a heat exchanger that preheats the boiler’s make‐up water.  The  recovered  heat  can  be  used  to  preheat  boiler make‐up water before it enters the deaerator, and for low‐pressure steam to heat water inside the deaerator, which reduces the cost to run the deaerator and  improves overall boiler efficiency. Blowdown heat  recovery  is more prevalent  in  larger boilers  in  large  facilities, but  it  is believed  that  the market penetration of the measure is still relatively small, based on consultant experience.   Boiler Combustion Air Preheat  Combustion air preheaters are similar to economizers in that they transfer energy from the flue gases  back  into  the  system.  In  these  devices,  however,  the  energy  is  transferred  to  the incoming combustion air. The efficiency benefit is roughly 1 percent for every 40°F increase in the  combustion  air  temperature.  Changes  in  combustion  air  temperature  directly  affect  the amount of combustion air supplied to the boiler and may  increase or decrease the excess air. (See  below  under  the  advanced  boiler  control measure  for  a  discussion  on  air‐fuel  ration control.)  Preheating  boiler  combustion  air  has  a  relatively  low market  penetration  rate  on existing boilers.  Process Heat Recovery to Preheat Makeup Water   Recovered  process  heat  can  be  a  good  source  of  energy  to  preheat  boiler make‐up water. Waste heat can be captured from a clean waste stream that normally goes into the atmosphere or  down  the  drain  and  used  to  heat  the  make‐up  water  before  it  is  sent  to  the  boiler. Implementation  of  many  potential  opportunities  is  restricted  due  to  factors  such  as  the distance between the process and the boiler, the available heat  in the  in the process stream, the volume of the process stream and the consistency of the heat generation. Implementation of  the  measure  is  not  widely  practiced,  especially  in  small‐  and  medium‐sized  facilities. Consequently, a significant potential remains.  Condensate Return  The primary purpose of an effective condensate recovery system is to make the most effective use  of  all  remaining  steam  and  condensate  energy  after  process  use. Condensate  (water  or condensed steam) reduces the quality of the steam but  is too high  in value to simply discard. Maximizing the amount of condensate that is returned to the boiler can save both energy and water  treatment  chemicals.  The  value  of  the  condensate  varies  with  its  pressure  and temperature,  which  depends  on  the  operating  pressure  of  the  steam  system.  If  boiler feedwater  is 60°F, and  the  condensate  is 212ºF,  then each pound of  condensate contains at 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐9 

least 162 BTUs; if the boiler is operating at 80 percent efficiency, then it represents 190 BTUs. Condensate  under  pressure  and  above  212ºF  can  be  flashed  to  steam  for  additional  energy value/recovery.   The  feasibility of returning condensate to the boiler depends on the distance the condensate needs  to  be  piped  to  the  boiler,  and  the  volume  of  the  condensate.  Longer  distances  and smaller  volumes  negatively  affect  the  feasibility  of  returning  the  condensate.  Condensate return  has  achieved  a  relatively  significant market  penetration,  but  a  substantial  number  of boiler steam systems still do not include condensate return systems.  Advanced Boiler Controls  An alternative to complex  linkage designs, modern burners are  increasingly using servomotors with parallel positioning to independently control the quantities of fuel and air delivered to the burner head. Controls without  linkages allow for easy tune‐ups and minor adjustments, while eliminating  hysteresis,  or  lack  of  retraceability,  and  provide  accurate  point‐to‐point  control. These  controls  provide  consistent  performance  and  repeatability  as  the  burner  adjusts  to different  firing  rates.  Variable  frequency  drives  (VFDs)  can  also  be  used  to more  accurately control the air supply. 

Other technologies  included  in combustion controls are metered control, cross  limited control and oxygen and carbon monoxide trim controls. Advanced boiler controls are generally one of the  first  energy‐efficiency  measures  a  facility  will  implement  to  improve  boiler  energy efficiency. Although the measure has achieved a substantial market share, a  large market still remains.  Blowdown Control  Boiler water must be blown down periodically to prevent scale  from  forming on boiler tubes. This process can be wasteful  if  too much  is  lost  to blowdown. Automatic blowdown controls measure  and  respond  to  boiler water  conductivity  and  acidity  to  ensure  that  only  the  right amount  of  blowdown  water  is  used.  Although  automatic  blowdown  control  is  becoming  a standard practice for new boilers, a large percentage of existing boilers do not have automated control.  Insulation  Insulation  increases the amount of energy available for end uses by decreasing the amount of heat  lost  from  the  distribution  system.  Insulation  removed  during maintenance  is  often  not replaced, and older  insulation deteriorates with time. To  improve the energy efficiency of the system,  regular  insulation  surveys  assist  in  identifying  areas  with  insufficient  insulation.  A significant amount of facilities do not have regular insulation surveys.   Boiler Maintenance  An  upgraded  boiler maintenance  program,  including  optimizing  the  air‐to‐fuel  ratio,  burner maintenance and tube cleaning, can save about 2 percent of a facility’s total energy use with an average simple payback of  five months. Periodic measurement of  flue gas oxygen, carbon monoxide, opacity and temperature provides the fundamental data required for a boiler tune‐up.   

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐10 

A  typical  tune‐up might  include  a  reduction  of  excess  air  (and  thereby  excess  oxygen, O2), boiler  tube  cleaning  and  recalibration  of  boiler  controls.  A  comprehensive  tune‐up  with precision  testing  equipment  to detect  and  correct excess  air  losses,  smoking, unburned  fuel losses,  sooting,  and  high  stack  temperatures,  can  result  in  boiler fuel  savings  as  high  as  20 percent, while typical savings are in the order of about 8 percent boiler fuel usage.   Boiler maintenance programs are a relatively common practice, especially for large boilers and in large industries.  Boiler Water Treatment  Properly conditioning boiler water can increase the efficiency of the boiler as well as extend the boiler’s  life.  Some  of  the  technologies  that  are  employed  to  remove  undesirable  impurities from the water supply include reverse osmosis, electrodialysis and electrodialysis with current reversal. These are all known as membrane processes. Reverse osmosis uses semi‐permeable membranes  that  let water  through but block  the passage of salts.  In electrodialysis,  the salts dissolved  in  the  water  are  forced  to  move  through  cat‐ion‐selective  and  anion‐selective membranes,  removing  the  ion  concentration.  Proper  boiler  water  treatment  is  a  relatively common practice, especially for larger boilers.  Minimize Deaerator Vent Losses  A  deaerator  works  to  remove  dissolved  oxygen  from  boiler  feedwater  and must  vent  this oxygen, and any other non‐condensable gases that were removed, into the atmosphere. A very small percentage of  steam will  also be  venting when  the  gases  are  vented.    The  amount of steam vented should be minimized through proper operation and controls.  If the deaerator is operated at very high pressures, this may cause excessive venting of steam to the  atmosphere.  Instead,  the  deaerator  tank  should  be  operated  to meet water  chemistry requirements  for  oxygen  and  carbon  dioxide  rather  than  simply  using  pressure  and temperature as a guide. This measure has been implemented on a relatively limited scale.  Steam Trap Survey and Repair  Steam traps are important to the performance of both end‐use equipment and the distribution system. Traps provide for condensate removal with  little or no steam  loss.  If the traps do not function properly, excess  steam will  flow  through  the end‐use device or  the  condensate will back up  into  it. Excess  steam  loss will  lead  to  costly operation while  condensate backup will promote  poor  performance  and may  lead  to  water  hammer.  Traps  can  also  remove  non‐condensable gases that reduce heat exchanger effectiveness. Regular steam trap surveys are an important measure  to  identify  faulty steam  traps and steam  leaks. Repairing  the steam  leaks and faulty steam traps will minimize steam losses and improve system efficiency.   Steam  trap  surveys  and  repair  is  generally  one  of  the  first  energy‐efficiency  measures implemented by plants and the measure  is  implemented by a  large segment of the  Industrial sector.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐11 

Direct Contact Hot Water Heaters  In direct contact hot water heaters the combustion gas is in direct contact with the water and there  is  no  heat  transfer  medium  between  the  gas  and  the  water.  An  example  is  where incoming water  flows downward  through a vertical  column  filled with  stainless  steel packing rings. As cold water comes into direct contact with rising hot combustion air from a gas burner, a very rapid heat transfer occurs, absorbing the heat energy into the water. Compared to heat exchanger type water heaters, direct contact heaters are more efficient because they eliminate the performance reductions caused by heat losses via the heat transfer medium and by fouling of  the heat exchange  surfaces  and  the  associated energy  losses. However, efficiency  can be greatly reduced by high return fluid temperatures.18 Direct contact hot water heaters are most often  installed  when  an  existing  water  heater  needs  to  be  replaced  due  to  its  age  and associated  increased maintenance requirements. The market penetration of the technology  is relatively small and a significant potential exists to increase the market penetration.    Process Direct Heat (Furnaces / Kilns / Ovens / Dryers)  High‐efficiency Ovens  Infrared (IR) ovens use less energy than convection ovens because they heat the parts directly. Unlike convection ovens, they do not heat the air. IR ovens may also be used as a booster oven where  final  curing  requires  convection  heating.  Production  rates may  increase  significantly when an  IR oven  replaces a convection oven.  IR ovens can either  replace existing convection ovens or be an addition to an existing one.   Natural gas savings were reported where an  IR oven was used as a booster oven. Production speed increases of up to 50 percent were also reported. A simple payback period of 2.5 years is reported for the installation of an IR oven as a booster oven.19 In cases where IR ovens replaced convection ovens, reported simple payback periods ranged between 10 months and 3.5 years.20  Airflow  in  convection ovens  is  important  to ensure uniform distribution of heated air, which improves product quality and optimizes the volume of heated air required. In medium‐ to low‐temperature applications, some energy‐efficient units  incorporate  internal recycling of airflow to optimize airflow distribution. Air heat seals at the entrance and exit of units  limit heat  loss with airflow.    Heat  recovery  from  flue gas  can be used  to preheat oven burners, or heat other media  like make‐up air or product. (See also the Flue Gas Heat Recovery measure.)   

Specific to: Transportation and Machinery   Research  relevant  to  paint  ovens  includes  developing  paints  or  coatings  that  cure  faster,  or requires less energy to cure. Powder slurry coats are an example of a newer type of paint that requires  less energy. The application of powder slurry coats does not require the base coat to                                                         18 CADDET Energy Efficiency. Ultra‐high Efficiency Direct Contact Water Heater. www.caddet.org.  19 U.S. Department of Energy. Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, Industrial Technology Program. Infrared oven saves energy, lifts production at a metal finishing plant. 2004. 20 Ernest, Orlando. Lawrence Berkley National Laboratory. Energy Efficiency Improvement and Cost Saving Opportunities for the Vehicle Assembly Industry. 2003. Report reference number: LBNL 50939. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐12 

be heated to high temperatures, with the result that energy  is saved  in the drying process. A wet‐on‐wet painting process  eliminates  the baking process between  the  two  coats of paint; Honda and Toyota have used this process at their facilities since 1998.  Specific to: Food and Beverage Sub‐sector  A wide range of oven sizes and designs are used in the Food and Beverage sub‐sector. Advances in  oven  energy  efficiency  are  primarily  related  to  improved  control  systems,  improved combustion efficiency, reduced energy  losses and reclaiming heat from exhaust gas. (See also the Exhaust Gas Heat Recovery and High‐efficiency Burners measures.) Actual energy use and efficiencies also vary widely depending on oven type and application.21  Reducing  the  speed of  the  recirculation  fan and  reducing  the exhaust  rate  can minimize  the energy  loss when the oven  is  in standby mode, which maintains the temperature of the oven, for example, when the door is open.   The reported average payback period for eight heat recovery projects at various  international locations  is  four  years.22  The  inclusion  of  improved  burners,  control  systems  and  insulation would further decrease the payback period.  As  an end‐of‐life measure,  the  implementation of high‐efficiency ovens  is dependent on  the turnover rate of existing ovens and the need for new ovens. 

High‐efficiency Dryers 

A large variety of dryers, ranging in size and design, are used in the Food, Chemical, Paper and Miscellaneous  sectors.  Besides  the  design  of  dryers,  advances  in  energy  efficiency  include improving  control  systems,  improving  combustion  efficiency,  reducing  energy  losses  and reclaiming heat from exhaust gas.   Advanced drying technology usually aims to improve the heat transfer between the combustion gas  and  the  product,  for  example  the  pulsed  fluidized  bed  dryer,  helix  dryer  and  the  pulse combustion flash dryer. The pulsed fluidized bed dryer uses a periodic hot air supply and has a wide  range  of  applications.  The  helix  dryer  is  a  cylindrical  chamber with  a  centrally  located hollow  column  through which hot gas  is  supplied  to  the helical  trays. The pulse  combustion flash dryer uses  intermittent combustion of  fuel, which generates  intensive pressure, velocity and temperature waves. The helix dryer must still be proven on a commercial scale, while the other  two  technologies are available  for commercial applications. Energy use and efficiencies also vary widely depending on dryer type and application.23   Replacing a steam system with direct‐fired systems can save a significant amount of natural gas. One example is the implementation of a direct‐fired gas system to dry barley in a malting plant; pre‐drying  stages or multiple drying  stages  can  increase  the production  rate  and  reduce  the natural gas consumption per production unit. 

                                                        21 U.S. Gas Research Institute – Energy Utilization Centre: Research Collaboration Program. Food Processing Technology Project – Phase 1. 2003. 22 Ernest, Orlando. Lawrence Berkley National Laboratory and the American Council for an Energy Efficient Economy (ACEEE). Emerging Energy‐Efficient Industrial Technologies. 2000. Report reference number: LBNL 46990. 23 U.S. Gas Research Institute – Energy Utilization Centre: Research Collaboration Program. Food Processing Technology Project – Phase 1. 2003. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐13 

 High‐efficiency Kilns  Roller kilns, using rapid  firing technology, are more efficient than conventional tunnel kilns  in the  clay and  ceramic  industries.  In  the  rapid  firing process,  the  clay  is prepared dry and  the reduced water  content  results  in  reduced heating  times. Roller  kilns are  successfully used  in Europe and the U.S. Current kilns may have single or double  layer designs and are well suited for ceramic products, but may be less suited for larger capacity brick kilns. Energy performance can be  improved by heat  recovery  from  the  flue gases and  retrofitting or  installing  improved insulation with  low  thermal mass materials  (LTM).  A  simple  payback  period  of  3.2  years  is reported for the installation of a roller kiln in the place of a tunnel kiln, and relatively high fuel savings  are  reported  when  tunnel  kilns  are  replaced  with  roller  kilns  and  improved  LTM insulation.24    Suppliers of  roller  kilns are developing multi‐layer  kilns, which will  increase production  rates and  reduce  the  rate  of  energy  usage  per  production  unit.  Additional  fuel  savings  will  be associated with improved heat recovery, burner design and control systems. (See also the Gas Exhaust  Heat  Recovery,  High‐efficiency  Burners  and  Advanced  Heating  and  Process  Control measures.)  High‐efficiency Furnaces  The main  advances  in  furnaces  are  related  to  combustion  control, waste‐heat  recovery  and better design. Preheating combustion air using high‐velocity burners, pulse firing, recuperators or  regenerative  burners  can  improve  the  heat  transfer  of  the  combustion  system.  Specific improvements are usually applicable to specific furnaces. (See also the High‐efficiency Burners measure profile.)   Advanced  furnace  design  includes  highly  preheated  combustion  air  system  with/without oxygen enrichment.25 Porous wall radiation barrier (PWRB) heating mantles reportedly results in a heat‐transfer  rate  in  the 1,800°F  to 2,400°F  range  that  is  two  to  four  times greater  than conventional  gas‐fired mantles.26  Improvement  in  insulation material will  reduce heat  losses from  the  furnace  shell.  Research  to  develop  new  composite  materials  for  insulation  is undertaken at the Lawrence Berkley National Laboratory and  is expected to contribute to the overall efficiency of furnaces.27   

Specific to: Primary Metal and Transportation and Machinery Sectors  Recycled aluminum production uses 90 percent less energy than primary aluminum production. Several new  technologies have emerged  that help  to  improve  the  recovery or processing of scrap, or reduce energy use in the preparing and melting of scrap. Examples include a decoating kiln (the IDEXTM), which reported a relatively high reduction in kiln energy use, and a new melt 

                                                        24 Ernest, Orlando. Lawrence Berkley National Laboratory and the American Council for an Energy Efficient Economy (ACEEE). Emerging Energy‐Efficient Industrial Technologies.2000. Report reference number: LBNL 46990. 25 U.S. Department of Energy. Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. Industrial Technologies Program. Development of a highly preheated combustion air system with/without oxygen enrichment. 2004. 26 U.S. Department of Energy. Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. Combustion Fact Sheet: Innovative energy‐efficient high‐temperature gas‐fired furnace. 2001. 27 U.S. Department of Energy. Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. Industrial Material for the Future Project Fact Sheet: Advanced nanoporous composite materials for industrial heating applications. 2002. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐14 

design that preheats and decoats the scrap in a dry hearth furnace and then melts the scrap in a closed well furnace.  Specific to: Non‐Metallic Mineral Sector  State‐of‐the‐art  furnace  technology  in  glass production uses  a higher percentage of  recycled glass, also called cullet. Glass manufactured  in North America contains on average 20 percent cullet,  while  European  container  glass  manufacturers  sometimes  use  80  percent  cullet. Increasing cullet use by 10 percent reduces fuel use by approximately 2.5 percent.   Increasing the cullet percentage in glass containers requires more effective and efficient waste glass  collection.  The  reported  simple  payback  period  for  furnaces  with  100  percent  cullet percentage and  cullet preheating  is  two years. Energy efficiency  can be  further  improved by batch cullet preheating and by recovering the flue gas heat. Cullet preheaters have been under development  since  1980  and  commercial  applications  can  be  found  in  Europe,  while development projects are ongoing in the U.S.   Induction Heating  This heating technology utilizes an alternating magnetic field to induce electric eddy currents in the material being heated. The eddy currents dissipate energy, which results  in the heating of the material. The alternating magnetic field is produced from a coil that surrounds the material and is charged with an AC current. Induction heating competes with other heating technologies such as fossil fuel and resistance heating.  High‐efficiency Burner  Due  to  differing  temperature  requirements  and  applications,  a wide  variety  of  burners  are available.  Burner  technology  is  also  continuously  improving.  Efficient  burner  technology generally  recovers  heat  from  the  flue  gas  and  includes  recuperative  and  regenerative  style burners. These burners are more efficient at higher‐temperature applications. Advancements over  the  past  five  years  include  the  commercialization  of  self‐recuperative  and  self‐regenerative burners that use staged combustion to achieve flameless combustion. This results in more uniform heating,  lower peak  flame temperatures,  improved efficiency and  lower NOx emissions.   There  are  numerous  other  types  of  high‐temperature  burner  technologies  that  improve  on previous  technologies.  Examples  include  rotary  burners,  dilute  oxygen  combustion  (DOC) systems,  oscillating  combustion  and  low‐NOx  burners with  a  vacuum‐swing‐adsorption  (VSA) oxygen system, referred to as air‐oxygen/fuel burner. More specifically:   Rotary burners control gas pressure to ensure the desired fuel‐to‐air ratio.   Dilute oxygen combustion relies on the rapid and complete mixing of fuel and oxygen  jets 

with hot furnaces gases containing low levels of oxygen.   Oscillating  combustion  systems  use  a  valve  to  oscillate  the  fuel  flow  rate  to  the  burner. 

Oscillation creates successive  fuel‐rich and  fuel‐lean zones within the  flame. Heat transfer to  the  load  is  increased  due  to more  luminous  fuel  rich‐zones  and  the  break  up  of  the thermal boundary layer, which shortens heat‐up times.  

 Air‐oxygen/fuel  burners  use  an  innovative  air‐oxy‐natural  gas  burner  that  achieves  high productivity and energy efficiency with low NOX emissions.   

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐15 

Modern burners are  increasingly using servomotors with parallel positioning to  independently control  the  quantities  of  fuel  and  air  delivered  to  the  burner  head.  These  controls  provide consistent  performance  and  repeatability  as  the  burner  adjusts  to  different  firing  rates. Alternatives to electronic controls are burners with a single drive or jackshaft.28  Examples of  advanced burner  technologies  include  radiation  stabilized burners  (RSB),  forced internal recirculation (FIR) burners and the low‐swirl burners (LSB). More specifically:   The RSB  is a fully pre‐mixed, semi‐radiant, surface stabilized burner, developed to provide 

high  thermal  efficiency  and  very  low  emission  of  NOx  and  CO  in  industrial  boilers  and process heaters.  

The  FIR burner aims  to  reduce emissions while maintaining  the boiler efficiency. The  FIR burner  operates  with  pre‐mixed  sub‐stoichiometric  combustion  and  significant  internal recirculation of partial  combustion products. Both  the RSB  and  FIR burners  are  available commercially.  

The  LSB  is  being  developed  to  achieve  ultra‐low  NOx  emissions  and  increase  system efficiency. The burner system combines a low‐swirl flame stabilization method with internal flue gas recirculation. It is also being optimized to utilize partially reformed natural gas.  

 In  addition  to  the  high‐efficiency  burners  discussed  above,  the  use  of  oxy‐gas  is  one  of  the major efficiency  improvements applicable  to high‐temperature applications,  such as  furnaces and kilns.  Replacing air with oxygen eliminates the need to heat and process large volumes of nitrogen present  in air. This reduces energy use and enables a reduction  in equipment size. In many  industrial activities, air quality regulations drive the demand  for high efficiency but  low emissions  (NOx,  CO)  in  the  combustion  process. NOx  formation  is  reduced  by  reducing  the amount of nitrogen in contact with oxygen at high flame temperatures.   Oxy‐fuel burners are used throughout  industry,  including the steel and glass sectors. The high velocities of the gases  in the burner ensure that the  fuel  is completely combusted at a  lower temperature zone of the flame. An earlier case study in the metal casting industry reviewed the installation of an oxy‐fuel melting furnace in an iron foundry. The furnace achieved a reduction in energy use, an improvement in operational costs and had a lower initial investment cost than a conventional electric furnace.29  The use of oxy‐gas direct  flame  impingement  (DFI)  is  specifically applicable  to  stainless  steel annealing. DFI is based on a large number of small oxy‐fuel burners that are positioned in rows close to the steel strip in order to realize oxy‐fuel flames that are directly impinging the strips. Production  capacity  increases after  the  installation of  the DFI oxy‐gas unit and  improves  the energy efficiency.30  Exhaust Gas Heat Recovery  Exhaust  gas  heat  recovery  increases  efficiency  because  it  extracts  energy  from  the  exhaust gases and recycles  it back to the process. Significant efficiency  improvements can be made on 

                                                        28 U.S. Department of Energy. Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. Industrial Technologies Program. Energy Tips – Steam – Upgrading Boilers to High‐efficiency Burners. 29 Ernest, Orlando. Lawrence Berkley National Laboratory and the American Council for an Energy Efficient Economy (ACEEE). Emerging Energy‐Efficient Industrial Technologies. 2000. Report reference number: LBNL 46990. 30 Gas, L. State‐of‐the‐art Oxyfuel Solutions for Reheating and Annealing Furnaces in Steel Industry. 2007. Presentation retrieved www.linde‐gas.com/rebox.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐16 

furnaces, kilns, dryers and ovens, even  if they are already operating with properly tuned ratio and temperature controls.   For  lower and medium temperature applications, heat recovery  from  flue gas can be used  to preheat oven burners, or heat other media  such as make‐up air,  feed product or ventilation make‐up  air.  The  energy  saved  in  heat  recovered  from  the  flue  gas  is  related  to  the temperature difference between the flue gas and the heated medium, and the savings depend upon finding applications where heat recovery is economic and  improves the process. Heat or enthalpy wheels  are  used  at  a  number  of  facilities  to  recover  the  heat.  The  actual  energy savings and costs depend on the heat wheel implemented.   New  heat  recovery  technologies  continue  to  be  developed,  such  as  heat  wheels  with  a desiccant  core  to  recover  energy,  which  can  operate  with  low‐grade  heat  in more  robust environments.  Opportunities  vary  by  sub‐sector.  For  example,  in  the  Food  sub‐sector, recovered  flue  gas  can be used  to provide heat  at  the dough‐rising  stage, or  to provide hot water  for  other  processes.  Payback  periods  for  heat  recovery  systems  in medium‐  to  low‐ temperature application, such as ovens and dryers, range between 2.5 and four years, and are dependent on the type of technology implemented and the application of the recovered heat.31   For  high‐temperature  applications  there  are mainly  four  widely  used methods:  direct  heat recovery to the product; using a recuperator to transfer heat from the outgoing exhaust gas to the incoming combustion air, while keeping the two streams from mixing; using a regenerator to store thermal energy for future use; and using a waste heat boiler.  Process Heat Recovery to Preheat Product      Process heat recovery  includes  the use of waste heat  from  industrial processes  to heat other processes or utility streams. A wide range of heat recovery opportunities exists, including heat transfer between a heat source and a heat sink, where the heat sink and heat source could be either  gas,  liquid  or  solid.  In  this measure,  the  recovered  process  heat  is  used  to  preheat products to be heated up in an oven or kiln.   Advanced Heating and Process Control  Advanced  heating  and  process  controls  refer  to  opportunities  to  reduce  energy  losses  by improving  control  systems  that  govern  aspects  such  as material  handling,  heat  storage  and turndown. These also  include process  thermal optimization measures. Energy  losses  that are generally  attributable  to  system  operation  during  periods  of  low  throughput  are  addressed. Some  advanced  controls  use  a  programmed  heating  temperature  setting  for  part  load operation; they also monitor and control exhaust gas oxygen as well as unburned hydrocarbon and carbon monoxide emissions. Advanced heating and process controls are often one of the first energy‐efficiency measures a facility will implement to improve energy efficiency. Although the measure has achieved a substantial market penetration, a large market still remains.  Insulation  Heat loss can cause significant reduction in process heating efficiency. Insulation of equipment and pipes  increases the amount of energy available for end uses by decreasing the amount of                                                         31 Ernest, Orlando. Lawrence Berkley National Laboratory. Energy Efficiency Improvement and Cost Saving Opportunities for the Vehicle Assembly Industry. 2003. Report reference number: LBNL 50939. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐17 

heat  lost  from  the  system. New  refractory  fibre material with  low  thermal  conductivity  and heat  storage  can produce  significant  improvements  in efficiency. Typical applications  include furnace covers, installing fibre liner between the standard refractory lining and the shell wall or installing  ceramic  fibre  liner  over  the  present  refractory  liner.  Replacing  standard  refractory linings with vacuum‐formed refractory fibre insulation can also improve efficiency. It is reported that  installing  a  furnace  with  refractory  fibre  liners  can  improve  thermal  efficiency  of  the heating process by up to 50 percent.32  Insulation removed during maintenance is often not replaced, and older insulation deteriorates with time. To  improve the energy efficiency of the system, regular  insulation surveys assist  in identifying  areas  with  insufficient  insulation.  A  significant  amount  of  facilities  do  not  have regular insulation surveys. 

Air Curtains  Air heat seals at continuous oven and dryer entrances and exits limit heat loss with airflow. Air curtains are generally not applicable to batch operations. Air curtains are not usually technically feasible at high‐temperature processes, such as kilns and furnaces, due to the process lay out, the high‐temperature differential and if the processes operate as batch processes.   In  a  typical  application,  a  heat  seal  draws  hot  interior  air  and  compresses  it  in  scroll  fans. Centrifugal  fans are used  to create an air curtain at oven and dryer openings. When used on oven/dryer  openings,  air  curtains  are  normally  installed  horizontally  over  the  opening  and angled slightly inward to contain the hot air. Air heat seals can be installed as a retrofit or a new installation.    Refrigeration and Cooling System  High Efficiency Multiplex Compressors   This  measure  involves  the  replacement  of  standard  efficiency  stand‐alone  refrigeration compressors  with  several  (3  to  5)  high  efficiency  refrigeration  compressors  of  different capacities  connected  in  parallel.  Aside  from  the  energy  saved  due  to  high  efficiency compressors, significant energy savings is also achieved by operating the optimum combination of compressors to maximize the overall part load efficiency.  High Efficiency Chiller  Centrifugal  chillers  can  offer  great  savings  over  absorption  and  other  kinds  of  chillers, particularly if they are running at full‐load or using ASD controls.  Optimized Distribution System  An  optimized  distribution  system  ensures  proper  refrigerant  feed  to  evaporators  without excessive pressure drop, prevents excessive  lubricating oil  in any part of  the system, ensures the compressor is adequately lubricated, and optimizes refrigerant distribution. 

                                                        32 U.S. Environmental Protection Agency; Wise Rules for Industrial Efficiency: a Toolkit for Estimating Energy Savings and Greenhouse Gas Emissions, 1998. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐18 

Free‐cooling   Free‐cooling  involves  the use of a cooling  tower rather  than a chiller  in  the system when  the outdoor temperature is low enough. Free‐cooling also includes the use cool well/ground water to pre‐cool cooling water/product or to improve the refrigeration cycle.  Floating head pressure controls  With  floating head pressure, the system moderates refrigerant  flow depending on outside air temperate and pressure, rather than being maintained at a high fixed pressure, which reduces the system's energy requirements.  Premium Efficiency Refrigeration Control System  A  premium  efficiency  refrigeration  control  system  is  a  centralized  control  system,  which interfaces  with  existing  controllers  to  optimally  control  the  operation  of  each  of  the compressors,  condensers,  and  evaporators.    It  can  also  interface  with  power  metering  to achieve demand control.  Smart defrost controls  Smart  defrost  controls,  in  which  sensors  are  used  so  that  defrost  is  initiated  only  when necessary and terminated just when the fin block is clear of ice, are more efficient than timed defrosting, as it adjusts to the varying levels of ice build‐up that normally occur    Doors, Covers, and Curtains  Upgraded  covers,  curtains  and  doors  can  seal  the  cooled  space  and  reduce  the  amount  of cooling energy that is lost to the outside environment, thereby reducing the cooling load on the refrigeration equipment.  Insulation of refrigeration system  Insulation on  the  refrigerant piping and other parts of  the  system  reduces  the absorption of heat by the refrigerant from any environment other than the refrigerated area.   Pumps, Fans, and Other Motors  Optimized duct design to improve efficiency  Ducts can be optimized by reducing the number of ninety‐degree angles in the system, as well as by optimizing the cross‐sectional area of the duct and eliminating unnecessary duct systems, thereby reducing the friction and pressure the pumps and fans must overcome.  Impeller trimming   Impeller trimming offers the opportunity to customize the size of a pump or fan without having to buy expensive new parts.     

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐19 

Air Compressor System  Premium Efficiency ASD Compressor  Premium efficiency  air  compressors have high‐efficiency  components  and  come with built‐in ASD  control  that  allows  the  compressor  output  to match  the  plant  air  demand.  They  use  a variety  of  advanced  technologies,  including  frictionless  compression, magnetic  bearings,  and digital controls. The compressor has only one main moving part with two stages of centrifugal compression,  with  the  potential  to  incorporate  an  economizer.  The  result  is  that  these compressors achieve the highest overall efficiencies for compressors, for example, a Turbocor product.  Replace pneumatic motors with mechanical  Many  smaller  tools  such  as  grinders  use  pneumatic  motors.    These  motors  can  often  be changed  to  either  high  speed  electric  motors,  stepping  motors,  or  to  DC  motors  with  a significant reduction in energy use.  Low pressure blower to replace compressed air  This option  replaces  compressed air with  low pressure blowers  in  low pressure applications, providing air using less electrical energy  Optimized sizing and pressure of compressor system  Typically,  compressors  are  selected  that  do  not  exactly meet  the  design  conditions  of  the process or system. Replacing an oversized compressor with one that more closely matches the system requirements reduces energy consumption.  Optimized distribution system  Distribution  system  upgrades  involve  the  optimization  of  air  storage  to  reduce  pressure fluctuations,  and  air  piping  redesign  to  reduce  friction  losses.  The  piping  redesign  can  also reduce the system pressure drop and lower the set point at the air compressors. Removing, or capping, unused pipes will assist in operating at a lower pressure and reducing air demand.  Optimized sizes of air receiver tanks  The optimization of air storage can reduce pressure and compressed air demand fluctuations at the compressor.  Use cooler air from outside for make‐up air  Outdoor air may be used as make‐up air, as outdoor air  is normally cooler than the air  in the compressor  room  or  other  parts  of  the  facility.    Less  energy  is  used  to  compress  cooler  air compared to compressing warmer air. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐20 

 Adjustable Speed/Variable frequency drive  This  option  is  a  standard  compressor  coupled with  an  electronic  adjustable‐speed  drive.  In order  to meet variable compression  loads, compressor speed can be adjusted,  improving  the part‐load efficiency of the compression cycle.  Sequencing Control  Sequencing control systems can operate the compressors so that the larger compressor is base loaded  (always on), the mid‐sized compressors are used as needed to  increase supply and an ASD  compressor  acts  as  the  trim  compressor  (provides  for  the  variable  component  of  the process air demand).  Air leak survey and repair  Regular inspection of air leaks and repair can result in high savings by reducing compressed air demand. Air  leaks may be eliminated by upgrading air connectors, hoses and other associated parts.   Process Specific  Optimized process controls  Overall process efficiency can be increased by optimizing improving control systems that govern aspects  such  as  material  handling,  heat  storage  and  turndown,  and  thermal  optimization measures.   Heating/ Ventilation/ Air Conditioning (HVAC)       Solar Walls  Solar walls  use  solar  energy  to  preheat  outside  air  before  it  is  introduced  into  a  plant.  The warmed air can be distributed as  is,  further heated  in a building’s primary heating system or used as combustion air for industrial furnaces. Because the air going into the system is already warm, less energy is needed to heat it further.   Solar walls are  typically made of dark metal cladding, usually unglazed corrugated aluminum, which is mounted over a south‐facing wall. Sunlight hitting the cladding warms the air near its surface, which  is  then drawn  through  thousands of  small perforations  in  the  cladding  into  a narrow space between the wall and the building. The heated air rises to an overhanging canopy plenum  where  it  is  drawn  into  the  facility  by  fans  and  dampers.  A  solar  wall  is  virtually maintenance free, with no liquids or moving parts other than the ventilation system fans.  Radiant Heaters  Radiant heating equipment  is designed to provide comfort heating through the application of radiant  heat  transfer.  Radiant  heaters  work  by  emitting  heated  infrared  rays,  which  are absorbed by objects, such as floors, equipment or people. Infrared heat rays do not warm the 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐21 

air, although the air immediately surrounding the “heated” objects is warmed by the increase in temperature of  those objects. These  systems are very efficient compared  to convection  type heaters and  can use  significantly  less natural gas  than a natural gas‐fired  convection heating system. Radiant heating technology is mature and data indicated that close to one‐third of the potential market is already captured.  Ground Source Heat Pump  Ground source heat pumps provide more efficient heating and cooling than standard or high‐efficiency air source heat pumps by using a heat source/sink.    These systems can either be closed loop or open looped. An open loop pump uses an available water supply as the heat source/sink.  These systems can only be used where water sources are easily available and allowed to be used for this purpose.   Closed  loop  systems  use  the  thermal  storage  capacity  of  the  ground  for  space  heating  and cooling.   Closed  loop systems employ horizontal or vertical piping networks placed below the ground  as  heat  exchangers  (heat  source/sink).   Water  is  pumped  through  the  network  and exchanges heat with the heat pump’s refrigerant.  Ventilation Optimization  Ventilation optimization includes optimizing the volume of air brought in to a facility, as well as matching the load required at different times.  It is also possible to use interlocking ventilation air  supply  and  exhaust with  the  operation  of  the  process,  in  cases where  ventilation  air  is required to ensure air quality requirements are met while the process is in operation.   Ventilation Heat Recovery  In a ventilation heat recovery system, a heat exchanger or enthalpy wheel  is used  to recover heat from ventilation air to be exhausted. The recovered heat is used to preheat fresh make‐up air that is brought in to replace the exhausted air, thus reducing the amount of energy used to heat the air to the required temperature.   Air Compressor Heat Recovery  Typically,  the warm exhaust gas produced by plant air compressors  is discharged outside  the building.  Using  this  exhaust  during  winter  to  replace  outside make‐up  air  can  significantly reduce the cold make‐up air supply. Installing a duct that  joins the compressor gas exhaust to the existing plant air distribution system ensures that the warm air is distributed evenly through the plant. During summer months  the exhaust gas  from  the compressors will still need  to be vented outside the building.  Automated Temperature Control  Automatic  temperature  controls  allow  the  temperature  in  different  areas  to  be  varied according to a schedule, in order to save energy during times when a space need not be heated or cooled as much.   These controls may also prevent  individuals  from manually changing  the temperature settings.  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    F‐22 

Destratification Fans  The  air  temperature  in  large,  high  ceiling  storage  rooms  can  become  stratified  (i.e.,  air  is layered  at  different  temperatures  at  different  levels). Destratification  fans  are  high‐volume, low‐speed fans that mix the air and eliminate stratified  layers of temperature  in  large spaces. These types of fans use a comparable amount of energy as conventional, small ceiling fans, but since  fewer  fans are  required,  the  total energy  required  is  reduced. High‐volume,  low‐speed destratification fans have been on the market for a number of years and are at the early stages of market penetration.   Warehouse Loading Dock Seals  Warehouse  loading dock seals provide a barrier between  the back of a docked  truck and  the edges of  the  loading dock opening.   An  improper seal may  result  in drafts and a  loss of heat from the warehouse.  Air Curtains  Open  loading dock doors may  lose a  large amount of heat between the time they are opened and when a truck is docked.  An air curtain at the loading dock door acts as a thermal barrier, lowering the amount of energy lost through the opening. Air curtains work by generating a jet of high‐velocity air that separates the two sides of the jet, forming a screen or curtain. The air curtain should be activated as soon as the loading dock door is opened and then stopped once it  is  closed  in  order  to  conserve  energy.  Air  curtains  can  either  be  heated  or  unheated, depending on the application requirement.   Lighting  High Efficiency Lights and Ballasts  As  lighting  technology  continues  to  improve,  the  efficiency  levels of  both  lights  and ballasts continues to improve as well.  Maximum increases in efficiency are attained by replacing both the bulb and the ballast.   High Efficiency Lighting Design  In an efficient  lighting design, areas are only  lit according to the occupancy requirements and overly‐lit areas are reduced. For example, task lighting may be used in place of higher intensity ambient lighting.  Automated Lighting Controls  Automated lighting controls are used to reduce the amount of time a space is illuminated while it is vacant.  Controls can include occupancy sensors, photocells, and timers. 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    G‐1 

  

Appendix G Benchmarking Results and Base   Year Market Penetration Rates 

      

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    G‐2 

Exhibit G‐1: Technical Best Practices in the Primary Metal Sub‐sector  

    

Exhibit G‐2: Technical Best Practices in the Chemical Sub‐sector  

     

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    G‐3 

Exhibit G‐3: Technical Best Practices in the Paper Sub‐sector  

    

Exhibit G‐4: Technical Best Practices in the Transportation Equipment and Machine Manufacturing Sub‐sector 

 

 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    G‐4 

Exhibit G‐5: Technical Best Practices in the Food and Beverage Sub‐sector  

    

Exhibit G‐6: Technical Best Practices in the Non‐Metallic Mineral Sub‐sector  

  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    G‐5 

Exhibit G‐7: Technical Best Practices in the Fabricated Metal Sub‐sector  

    

Exhibit G‐8: Technical Best Practices in the Plastic and Rubber Sub‐sector  

 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    G‐6 

Exhibit G‐9: Technical Best Practices in the Other Manufacturing Sub‐sector  

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    G‐7 

Exhibit G‐10: Base Year Technical Best Practice Market Penetration Rates End use  Measure Name  Chemical  Primary 

Metal Petroleum and Coal 

Paper  Transportation Equipment & Machinery 

Food, Beverage, & Tobacco 

Mining  Non‐Metallic Mineral 

Fabricated Metal 

Other  Plastics & Rubber 

Sub‐Metering  19%  31%  19%  25%  21%  17%  31%  20%  8%  18%  24% 

Energy Management  39%  23%  39%  22%  35%  39%  28%  41%  28%  19%  37% 

System 

Integrated Control System  25%  14%  25%  14%  8%  21%  14%  11%  0%  6%  0% 

Condensing Boiler  7%  0%  7%  5%  5%  7%  0%  0%  0%  5%  0% 

Instantaneous Steam Generation 

10%  2%  10%  10%  13%  8%  2%  1%  1%  10%  3% 

High Efficiency Burner  20%  25%  20%  25%  17%  20%  25%  25%  25%  20%  5% 

Economizer  90%  60%  80%  75%  60%  40%  60%  60%  65%  65%  0% 

Boiler Right Sizing and Load Management 

50%  20%  50%  25%  60%  46%  20%  50%  20%  50%  57% 

Blowdown Heat Recovery  95%  20%  95%  75%  30%  0%  20%  20%  20%  30%  65% 

Boiler combustion air preheat 

90%  30%  90%  70%  10%  10%  10%  10%  10%  0%  10% 

Process Heat Recovery to Preheat Makeup Water 

50%  10%  50%  25%  33%  38%  10%  35%  20%  40%  17% 

Condensate Return  80%  60%  80%  70%  75%  83%  100%  67%  60%  75%  57% 

Advanced boiler controls  35%  15%  35%  40%  40%  25%  35%  20%  20%  30%  17% 

Blowdown Control  50%  35%  50%  40%  56%  58%  35%  40%  40%  25%  33% 

Insulation  85%  60%  85%  75%  95%  85%  70%  75%  60%  75%  65% 

Boiler Maintenance  90%  65%  90%  70%  95%  85%  85%  85%  80%  75%  65% 

Boiler Water Treatment  90%  80%  90%  80%  95%  92%  80%  90%  70%  75%  70% 

Minimize Deaerator Vent Losses 

45%  35%  45%  45%  65%  38%  35%  45%  40%  62%  35% 

Steam boilers and steam systems 

Steam Trap Survey and Repair 

50%  30%  50%  50%  71%  31%  45%  50%  50%  30%  50% 

Direct‐Contact Hot Water Heaters 

25%  0%  25%  20%  0%  10%  0%  0%  0%  10%  0% 

High Efficiency Burner  20%  25%  20%  25%  17%  20%  25%  25%  25%  20%  5% 

Hot water heaters and boilers 

Water‐heater right sizing and load management 

50%  20%  50%  25%  60%  46%  20%  50%  20%  50%  57% 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    G‐8 

End use  Measure Name  Chemical  Primary Metal 

Petroleum and Coal 

Paper  Transportation Equipment & Machinery 

Food, Beverage, & Tobacco 

Mining  Non‐Metallic Mineral 

Fabricated Metal 

Other  Plastics & Rubber 

Blowdown Heat Recovery  95%  20%  95%  75%  30%  0%  20%  20%  20%  30%  65% 

Boiler combustion air preheat 

90%  30%  90%  70%  10%  10%  10%  10%  10%  0%  10% 

Process Heat Recovery to Preheat Makeup Water 

50%  10%  50%  25%  33%  38%  10%  35%  20%  40%  17% 

Advanced water‐heater controls 

35%  15%  35%  40%  40%  25%  35%  20%  20%  30%  17% 

Blowdown Control  50%  35%  50%  40%  56%  58%  35%  40%  40%  25%  33% 

Insulation  85%  60%  85%  75%  95%  85%  70%  75%  60%  75%  65% 

Boiler Water Treatment  90%  80%  90%  80%  95%  92%  80%  90%  70%  75%  70% 

 

Water‐heater Maintenance 

90%  65%  90%  70%  95%  85%  85%  85%  80%  75%  65% 

Insulation  85%  60%  85%  75%  95%  85%  70%  75%  60%  75%  65% Steam systems (imported steam) 

Steam Trap Survey and Repair 

50%  30%  50%  50%  71%  31%  45%  50%  50%  30%  50% 

High Efficiency Oven  20%  5%  20%  10%  16%  20%  10%  5%  5%  0%  5% 

High Efficiency Dryer  35%  35%  35%  20%  35%  35%  15%  15%  35%  40%  67% 

High‐efficiency Kilns                60%       

High‐efficiency Furnaces    60%          35%  60%  5%  0%   

Induction Barrel Heating  1%  0%  0%  0%  1%  1%  0%  0%  0%  1%  1% 

High efficiency burner    35%  35%  35%  20%  16%  35%  20%  45%  40%  40%  20% 

Exhaust Gas Heat Recovery 

6%  3%  6%  3%  7%  8%  1%  6%  3%  5%  11% 

Process heat recovery to preheat product 

8%  5%  8%  5%  9%  10%  3%  8%  5%  7%  13% 

High efficiency burner controls 

20%  20%  20%  8%  15%  15%  5%  25%  10%  20%  8% 

Advanced heating and Process Control 

30%  60%  30%  20%  35%  25%  20%  50%  50%  50%  50% 

Insulation  75%  80%  75%  60%  83%  100%  35%  67%  82%  75%  100% 

Furnaces/ kilns/ ovens/ dryers 

Air Curtains  50%  5%  50%  20%  31%  17%  5%  50%  42%  27%  17% 

Cooling & Refrigeration 

High efficiency multiplex compressors 

15%  8%  15%  5%  10%  3%  3%  10%  26%  30%  21% 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    G‐9 

End use  Measure Name  Chemical  Primary Metal 

Petroleum and Coal 

Paper  Transportation Equipment & Machinery 

Food, Beverage, & Tobacco 

Mining  Non‐Metallic Mineral 

Fabricated Metal 

Other  Plastics & Rubber 

High Efficiency Chiller  12%  6%  12%  4%  8%  20%  2%  8%  10%  24%  9% 

Optimized Distribution System 

50%  3%  50%  3%  5%  22%  3%  2%  14%  8%  23% 

Free‐cooling  25%  83%  25%  0%  25%  29%  100%  17%  23%  26%  38% 

Floating head pressure controls 

50%  1%  50%  3%  3%  22%  2%  2%  14%  33%  25% 

Premium efficiency refrigeration control system 

8%  0%  8%  0%  33%  50%  4%  0%  14%  40%  44% 

Smart Defrost Controls  5%  0%  5%  10%  0%  15%  0%  0%  0%  17%  9% 

Doors, Covers and Curtains 

40%  16%  40%  20%  21%  72%  10%  13%  12%  11%  24% 

 

Improve insulation of refrigeration system 

75%  13%  75%  25%  50%  82%  10%  100%  50%  50%  56% 

Premium efficiency pump  1%  1%  1%  6%  3%  2%  1%  0%  0%  1%  5% 

Impeller Trimming  8%  7%  8%  5%  1%  4%  2%  2%  13%  2%  2% 

Optimization of pumping system 

2%  1%  2%  8%  3%  2%  2%  1%  1%  1%  7% 

Pumps 

Premium Efficiency Control with ASDs 

21%  17%  21%  12%  2%  9%  5%  5%  32%  5%  4% 

Premium efficiency fans and blowers 

1%  0%  1%  4%  0%  1%  0%  0%  0%  1%  8% 

Impeller Trimming  13%  4%  13%  2%  8%  3%  22%  1%  3%  1%  50% 

Optimized duct design to improve efficiency 

10%  0%  10%  0%  6%  1%  20%  0%  0%  0%  40% 

Premium efficiency control, with ASD 

15%  5%  15%  3%  8%  3%  24%  2%  3%  2%  59% 

Synchronous Belts  11%  6%  11%  0%  0%  0%  0%  0%  14%  0%  0% 

Fans/Blowers 

Minimize damper losses on fans 

3%  0%  3%  0%  2%  1%  6%  0%  3%  0%  10% 

Premium Efficiency Motors 

1%  7%  1%  4%  1%  2%  1%  1%  3%  5%  1% 

Correctly sized motors  2%  5%  2%  8%  7%  5%  1%  1%  7%  2%  4% 

Optimized motor control  3%  5%  3%  10%  9%  7%  1%  1%  9%  5%  7% 

Other Motors 

Synchronous Belts  10%  3%  10%  0%  2%  0%  7%  0%  10%  0%  8% 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    G‐10 

End use  Measure Name  Chemical  Primary Metal 

Petroleum and Coal 

Paper  Transportation Equipment & Machinery 

Food, Beverage, & Tobacco 

Mining  Non‐Metallic Mineral 

Fabricated Metal 

Other  Plastics & Rubber 

Premium Efficiency ASD Compressor 

15%  20%  15%  5%  33%  33%  15%  15%  26%  15%  15% 

Replace pneumatic motors with mechanical 

3%  1%  3%  1%  3%  1%  1%  1%  2%  3%  5% 

Low pressure blower to replace compressed air 

8%  2%  8%  2%  5%  3%  1%  1%  3%  5%  15% 

Optimized sizing and pressure of compressor system 

20%  10%  20%  7%  25%  9%  12%  12%  12%  10%  20% 

Optimized distribution system (incl. pressure) 

50%  25%  50%  17%  62%  23%  30%  30%  29%  25%  50% 

Optimized sizes of air receiver tanks 

75%  65%  75%  70%  73%  57%  65%  70%  67%  71%  71% 

Use cooler air from outside for make up air 

65%  55%  65%  70%  20%  15%  65%  55%  22%  57%  59% 

Adjustable Speed/Variable frequency drive 

11%  3%  11%  3%  9%  10%  3%  7%  6%  8%  7% 

Sequencing Control  55%  17%  55%  15%  46%  50%  15%  33%  30%  41%  36% 

Compressed air Systems 

Air leak survey and repair  68%  50%  68%  73%  58%  36%  53%  90%  80%  50%  82% 

Improved energy efficient design 

22%  28%  25%  28%  17%  25%  28%  32%  25%  14%  28% 

Improved energy efficient electrode material 

28%  27%  28%  27%  26%  25%  18%  32%  23%  16%  31% 

Electro‐chemical 

Automated and continuous operation 

29%  27%  29%  25%  30%  27%  17%  28%  30%  32%  28% 

Improved equipment efficiency 

28%  27%  28%  27%  26%  25%  18%  32%  23%  16%  31% Process Specific 

Optimized process controls 

29%  27%  29%  25%  30%  27%  17%  28%  30%  32%  28% 

High‐efficiency packaged HVAC  

13%  5%  13%  5%  30%  35%  5%  5%  23%  25%  13% 

Solar Walls  0%  0%  0%  0%  2%  0%  0%  0%  2%  0%  0% Radiant Heaters  30%  25%  30%  26%  35%  33%  28%  28%  35%  28%  30% Ground Source Heat Pump 

65%  25%  65%  5%  10%  21%  5%  13%  29%  15%  7% 

Ventilation Optimization  12%  10%  12%  10%  22%  20%  18%  8%  10%  11%  22% 

Ventilation Heat Recovery  8%  0%  8%  3%  8%  0%  2%  0%  23%  11%  23% 

Air Compressor Heat Recovery 

11%  0%  11%  3%  12%  13%  2%  11%  8%  10%  16% 

HVAC 

Automated Temperature  40%  35%  35%  20%  42%  50%  33%  29%  60%  70%  53% 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    G‐11 

End use  Measure Name  Chemical  Primary Metal 

Petroleum and Coal 

Paper  Transportation Equipment & Machinery 

Food, Beverage, & Tobacco 

Mining  Non‐Metallic Mineral 

Fabricated Metal 

Other  Plastics & Rubber 

Control Reduced Temperature Settings 

50%  38%  50%  20%  42%  50%  45%  29%  65%  75%  53% 

Destratification Fans  5%  5%  5%  5%  12%  8%  3%  5%  10%  8%  10% Warehouse Loading Dock Seals 

45%  40%  45%  40%  55%  48%  30%  35%  40%  45%  48% 

 

Air Curtains  52%  45%  52%  45%  65%  65%  40%  40%  45%  65%  55% High efficiency lights and ballasts 

18%  8%  18%  15%  22%  20%  8%  11%  21%  18%  17% 

High‐efficiency lighting design 

11%  5%  11%  7%  10%  11%  0%  7%  8%  5%  11% 

Lighting 

Automated lighting controls 

28%  38%  28%  25%  37%  25%  28%  33%  40%  39%  59% 

       

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    H‐1 

  

Appendix H Economic Potential Scenario   Results 

                     

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    H‐2 

Exhibit H‐1: Economic Potential Natural Gas Savings by Milestone Year   

Economic Potential Natural Gas Savings (PJ) Sub‐Sector  2010  2015  2020  2025  2030 

Primary Metal  9.1  13.2  14.2  16.7  17.9 

Chemical  10.9  13.5  14.5  15.9  16.1 

Paper  6.9  8.0  9.0  9.9  10.5 

Non‐Metallic Mineral  6.2  8.3  9.7  11.9  13.4 

Petroleum and Coal  5.9  6.8  7.9  9.3  10.1 Transportation Equipment and Machinery  5.7  6.4  6.4  6.8  7.1 

Food, Beverage and Tobacco  5.0  5.9  6.1  6.5  6.7 

Mining  3.8  4.3  4.3  4.5  4.6 

Fabricated Metal  2.0  2.2  2.3  2.7  2.8 

Plastics and Rubber  1.0  1.2  1.2  1.4  1.5 

Other  10.8  12.9  12.9  15.1  15.6 

Totals  67  83  88  101  106   

Exhibit H‐2: Economic Potential Electricity Savings by Milestone Year  

Economic Potential Electricity Savings (PJ) Sub‐Sector  2010  2015  2020  2025  2030 

Primary Metal  6.3  8.2  9.0  9.9  10.2 

Chemical  3.4  3.7  4.0  4.2  4.3 

Paper  6.0  6.3  6.7  7.4  7.7 

Non‐Metallic Mineral  1.6  1.9  2.2  2.6  2.8 

Petroleum and Coal  2.3  2.3  2.5  2.7  2.9 Transportation Equipment and Machinery  4.9  5.0  5.1  5.3  5.2 

Food, Beverage and Tobacco  2.6  2.7  2.8  2.8  2.8 

Mining  3.4  3.5  3.5  3.6  3.6 

Fabricated Metal  2.5  2.5  2.5  2.7  2.7 

Plastics and Rubber  2.9  3.2  3.4  3.7  3.8 

Other  5.7  5.9  6.2  6.6  6.6 

Totals  42  45  48  52  52     

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    H‐3 

Exhibit H‐3: Economic Potential RPP Savings by Milestone Year  

Economic Potential RPP Savings (PJ) Sub‐Sector  2010  2015  2020  2025  2030 

Primary Metal  2.4  3.3  3.4  3.7  4.0 

Chemical  1.7  2.1  2.2  2.6  2.5 

Paper  0.6  0.6  0.7  0.8  0.9 

Non‐Metallic Mineral  0.6  0.8  0.9  1.0  1.1 

Petroleum and Coal  5.8  6.2  6.7  8.7  9.6 Transportation Equipment and Machinery  0.4  0.5  0.5  0.6  0.6 

Food, Beverage and Tobacco  0.6  0.7  0.7  0.8  0.9 

Mining  0.7  0.8  0.8  0.8  0.9 

Fabricated Metal  0.2  0.2  0.2  0.2  0.2 

Plastics and Rubber  0.5  0.5  0.6  0.7  0.7 

Other  0.9  1.0  1.0  1.2  1.3 

Totals  14  17  18  21  23   

Exhibit H‐4: Economic Potential Other Fuel Savings by Milestone Year  

Economic Potential Other Fuel Savings (PJ) Sub‐Sector  2010  2015  2020  2025  2030 

Primary Metal  18  25  21  21  21 

Chemical  3.0  3.3  2.8  2.8  2.8 

Paper  0.4  0.4  0.4  0.4  0.4 

Non‐Metallic Mineral  5.7  7.2  6.5  6.8  7.1 

Petroleum and Coal  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ Transportation Equipment and Machinery  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Food, Beverage and Tobacco  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Mining  0.6  0.6  0.5  0.5  0.5 

Fabricated Metal  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Plastics and Rubber  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Other  0.8  0.8  0.7  0.8  0.8 

Totals  29  37  32  33  33          

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    I‐1 

  

Appendix I GHG and CAC Emissions    

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

CME / Stantec / Marbek / ODYNA    I‐2 

  

Exhibit I‐1: Economic Potential GHG Emissions by Milestone Year 

 Economic Potential GHG Emissions (million tonne) 

Sub‐sector  2007  2010  2015  2020  2025  2030 

Primary Metal  11.9  8.8  10.8  10.1  10.6  11.3 

Chemical  4.9  3.6  4.1  4.0  4.3  4.6 

Paper  3.3  2.0  2.2  2.1  2.2  2.4 Non‐Metallic Mineral  4.0  2.9  3.1  3.1  3.4  3.9 

Petroleum and Coal  2.9  2.3  2.3  2.3  2.5  2.8 Transportation Equipment and Machinery  2.3  1.3  1.4  1.3  1.4  1.4 Food, Beverage and Tobacco  1.9  1.1  1.1  1.1  1.1  1.2 

Mining  1.9  1.5  1.5  1.4  1.5  1.5 

Fabricated Metal  0.8  0.6  0.5  0.5  0.5  0.5 

Plastics and Rubber  0.8  0.6  0.6  0.6  0.7  0.7 

Other  4.8  3.0  3.0  2.8  2.8  2.9 

Total  39  28  31  29  31  33    

Exhibit I‐2: Economic Potential CAC Emissions by Milestone Year   

Economic Potential CAC Emissions (kg) 

Sub‐sector  2007  2010  2015  2020  2025  2030 

Primary Metal  38,548,095  28,956,763  35,467,675  32,329,968  34,166,433  36,027,826 

Chemical  11,786,338  8,892,824  10,147,164  9,460,308  10,125,737  10,920,479 

Paper  5,071,503  3,163,320  3,425,685  3,202,465  3,453,146  3,750,132 

Non‐Metallic Mineral  12,236,354  8,890,971  9,646,985  9,380,134  10,461,791  11,715,394 

Petroleum and Coal  6,443,524  5,034,959  5,171,560  5,155,406  5,645,422  6,390,363 Transportation Equipment and Machinery  2,539,623  1,462,644  1,548,785  1,459,435  1,531,749  1,634,700 Food, Beverage and Tobacco  2,993,938  1,758,661  1,844,865  1,713,414  1,792,713  1,910,428 

Mining  3,477,906  2,754,249  2,916,850  2,604,614  2,695,870  2,763,004 

Fabricated Metal  797,859  500,327  489,165  439,515  420,578  448,009 

Plastics and Rubber  689,200  503,294  581,504  590,633  657,625  727,421 

Other  8,292,231  5,309,088  5,438,709  4,887,883  4,828,046  5,019,154 

Total  92,876,570  67,227,100  76,678,948  71,223,775  75,779,110  81,306,908 

ODYNA 

Advancing Opportunities in Energy Management in Ontario Industrial and Management Sector  March 17, 2010 

  

    Project ID: 28070 

Marbek 222 Somerset Street West, Suite 300Ottawa, Ontario K2P 2G3; Canada Tel: +1 (613) 523‐0784  Fax: +1 (613) 523‐0717 www.marbek.ca 

Canadian Manufacturers and Exporters6725 Airport Road; Suite 200 Mississauga, Ontario L4V 1V2; Canada Tel: +1 (905) 672‐3466 Fax: +1 (905) 672‐1764 www.cme-mec.ca

Stantec Consulting Ltd. 845 Prospect Street Fredericton, New Brunswick, E3B 2T7; Canada Tel: +1 (506) 452‐7000 Fax: +1 (506) 452‐0112 www.stantec.com 

ODYNA 168 Huron Street London, Ontario N6A 2J4; CanadaTel: +1 (416) 726‐3723  Fax: +1 (416) 776‐7812