Less Energy and Darker Skies Through Street Lights

April 13, 2017

Background

City Staff are investigating options to buy back existing street lights owned by PGE and convert all existing high pressure sodium (HPS) street lights to more energy efficient LED street lights with remote asset management and dimming control.

Definitions

PGE Street Light Option

Ownership Maintenance Quantity Percent LED

Option A PGE PGE 1900 100%

Option B City of Hillsboro PGE 4500 0%

Option C City of Hillsboro City of Hillsboro 900 70%

PGE defines their street lights by Options A, B, and C

Why Buy Back the Option A’sCity staff have identified the following barriers associated with PGE ownership of the Option A street lights

• The City cannot control the PGE response time to lights that are out or knocked down. 

• City staff cannot implement street light dimming (outlined in upcoming slides) to reduce energy consumption on Option A lights

Why Convert to LEDThe City has a number of street lights it owns (Options B and C) that are currently HPS. Converting the LED would provide the following benefits:

• Reduced energy consumption

• Reduced maintenance requirements 

• Improved dark skies compliance

Reduced Energy ConsumptionConverting the street lights from HPS to LED will significantly reduce energy consumption.

• The City will save at least $300,000 per year on reduced energy usage from the LED conversion

• The City will further reduce energy usage through street light dimming – the amount is not yet defined

Reduced Maintenance RequirementsThe LED Street lights will require significantly less maintenance than HPS street lights

• LED street lights have a 20 year (or longer) life span. The existing HPS lights are aged and require significant maintenance to keep operational

• The asset management nodes the City proposes to add with the LED conversion would streamline maintenance alerts and work flow

Improved Dark Skies ComplianceDark Skies compliance is defined by the following parameters

• Light color temperature

Improved Dark Skies ComplianceDark Skies compliance is defined by the following parameters

• Back light (2)

• Uplight (0)

• Glare (2)

Improved Dark Skies ComplianceTo support the City’s commitment to Dark Skies, the City has updated the following within our Design and Construction Standards:• Adopted March 3, 2017

• Specified light fixtures, color temperature, and BUG

• Established over light maximum

• Established “peak conditions” to allow for dimming

Improved Dark Skies Compliance

Improved Dark Skies Compliance

Improved Dark Skies Compliance

Asset ManagementAs part of the scope of the project, the City would seek to add asset management nodes to all street lights. These nodes would do the following:

• Allow remote connection to each fixture to monitor performance

• Provide alerts to City staff when failures/breakage occurs

• Track energy consumption

Asset ManagementThe City has selected Echelon as our control nodes for the following reasons:

• The system is open protocol (ISO14908.1 and 14908.3 and BACnet), which means other smart cities applications can communicate with it

• The system can communicate to both wireless and in line power control nodes

• The system can interface with crosswalk beacons and school zone flashing beacons

Asset ManagementThe asset management nodes would also allow staff to implement street light dimming. Dimming provides the following benefits:

• Reduce initial over light in design (trimming)

• Lower light levels during non peak conditions (volume based)

• Reduced energy consumption

Asset ManagementThe City is partnering with PGE on a Pilot Project to evaluate asset management nodes as an alternative metering option:

• The nodes can be purchased with a 1% or 0.5% accuracy meter 

• This allows the City to track usage by individual fixture as lights are dimmed through programing

• The existing tariff only recognizes ground meters, but the cost to maintain and service them is prohibitive

Okay So What Now?

• The City is implementing the dark skies, fixture, and control node requirements on all new street light installations

• The City is developing dimming policies (where, when, and how)

• The City has contracted with McKinstry, an Energy Savings Contractor (ESCO), to assist with the analysis and possible conversion process

• The City is exploring funding options for the project, including bonding, borrowing from our own internal funds, etc.

Why and ESCO (vs Design/Bid/Build)?Benefits associated with using an ESCO:

• Guaranteed construction cost

• Guaranteed energy savings

• One consultant project manager for design, purchasing, construction, and commissioning

ESCO Myths

• But won’t the ESCO own your lights?

• Right, but you are paying way more aren’t you?

• But you have to pick the lower bidder don’t you?

How Would it Work?The City is looking to split the conversion into three stages:

Audit/Project Development Plan– Quantify existing inventory, project energy savings, and cost to construct

Phase 1: Construction– Convert Option B and C HPS lights to LED– Add asset management nodes to all Option B and C lights

Phase 2: Construction– Purchase Option A lights from PGE– Add asset management nodes to all Option A lights

Audit• The Audit took about 

three months to complete

• The City created custom fields for them to populate

• This data is used to develop construction costs, energy savings projections, and reconcile with PGE billing

Audit

Phase 1: ConstructionPhase 1 would include the conversion of all HPS lights to LED, and addition of asset management nodes to all Option B and C lights. 

• Construction could start as early as July 2017 (pending funding)

• Construction would take a total of 12 months– The physical conversion of the fixtures would take approximately six months.

– The remaining time in the schedule is spent ordering equipment and commission the asset management nodes

Phase 1: ConstructionThe figure below shows the proposed construction phasing. 

Phase 2: ConstructionPhase 2 will include purchase of the Option A street lights from PGE and commissioning of the asset management nodes.

• Purchase of the lights is a 12‐18 month process

• The sale must be approved by the Public Utility Commission (PUC)

• Once the lights are owned by the City, it will take a few months to install and commission the asset management nodes. 

Costs

PGE Option LED Conversion + Asset Management Nodes

PGE Purchase Price

Total

Option A $349,000 $2,000,000 $2,349,000

Option B $6,600,034 $6,600,034

Option C $157,000 $157,000

TOTAL $9,106,034

Next Steps• In the next few months, the City will be narrowing down funding sources

• If funding is secured, construction for Phase 1 would begin as early as July. 

QUESTIONS?