An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in...

76
An SAIC Report Prepared for The Indiana Center for Coal Technology Research Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive June 2010 Submitted to: Indiana Center for Coal Technology Research Submitted by: Science Applications International Corporation Indiana Operations Center 14064 East WestGate Court Crane, IN 47522 www.saic.com

Transcript of An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in...

Page 1: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

     

 

 

An SAIC Report Prepared for 

The Indiana Center for Coal Technology Research 

    

Indiana and Coal:  

Keeping Indiana Energy Cost Competitive  

 

 

June 2010 

 

 

Submitted to: 

Indiana Center for Coal Technology Research 

 

Submitted by: 

Science Applications International Corporation 

Indiana Operations Center 

14064 East WestGate Court 

Crane, IN 47522 

www.saic.com 

Page 2: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

     

 

 

Acknowledgements 

 A special thanks to Marty Irwin, Director CCTR, 

and the rest of the CCTR staff for their 

outstanding guidance and support;  

and to Dave Seckinger,  

SAIC Crane Operations Manager,  

for his continued support. 

 

 

 

We would like to recognize our SAIC contributors: 

Stephen Gootee 

Gerald K. Hill 

Ronald E. Thompson 

Dr. John Timler 

 

 

 

We would also like to recognize the vital contribution of: 

Dr. J.W. (Jim) Wheeler, Thomas P. Miller & Associates, Inc., Sr. Vice President 

Page 3: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  Table of ContentsPage i 

Table of Contents Acronyms  .......................................................................................................................................iii 

1.0  Executive Summary ......................................................................................................... 1‐1 

1.1  General Overview ............................................................................................................ 1‐1 

1.2  Indiana Energy Overview: Coal is King............................................................................. 1‐1 

1.3  Legislative and Regulatory Challenges and Impacts........................................................ 1‐2 

1.4  Indiana’s Energy Vision .................................................................................................... 1‐4 

1.5  Hoosier Homegrown Energy............................................................................................ 1‐4 

1.6  Indiana Major Energy Initiatives ...................................................................................... 1‐5 

1.6.1  Expand use of Indiana coal and byproducts through improved logistics and  

  technology ....................................................................................................................... 1‐5 

1.6.2  Implement advanced clean coal technologies for production of energy products ........ 1‐5 

1.6.3  Develop biomass and renewable micro grid technologies.............................................. 1‐6 

1.6.4  Develop commercial uses and technology solutions for C02 .......................................... 1‐7 

1.7  Potential Indiana Energy Project Sites............................................................................. 1‐8 

1.8  Conclusions and Recommended Strategies..................................................................... 1‐8 

2.0  Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive.......................................... 2‐1 

2.1   General Overview ............................................................................................................ 2‐1 

2.2   Indiana Energy Overview ................................................................................................. 2‐1 

2.2.1  Coal is King ....................................................................................................................... 2‐2 

2.2.2  Indiana’s Energy Resources ............................................................................................. 2‐3 

2.2.3  Legislative and Regulatory Challenges and Impacts...................................................... 2‐10 

2.2.4  Special concerns: impacts on small scale coal facilities and loss of capacity ................ 2‐12 

2.2.5    Energy Strategy .............................................................................................................. 2‐14 

2.3  Major Energy Initiatives ................................................................................................. 2‐15 

2.3.1  Expand use of Indiana coal and byproducts through improved logistics and  

  technology ..................................................................................................................... 2‐16 

2.3.2  Implement advanced clean coal technologies for production of energy products ...... 2‐17 

2.3.3  Develop biomass and renewable micro grid technologies............................................ 2‐27 

2.3.4  Develop commercial uses and technology solutions for C02 ........................................ 2‐33 

2.4  Identify potential sites that meet primary selection criteria for select advanced    coal technology projects................................................................................................ 2‐40 

Page 4: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  Table of ContentsPage ii 

2.4.1  Key Site Criteria.............................................................................................................. 2‐40 

2.4.2  Priority Sites ................................................................................................................... 2‐43 

2.5   Conclusions .................................................................................................................... 2‐54 

2.6   Recommendations ......................................................................................................... 2‐54 

Bibliography ................................................................................................................................. 3‐1 

Table of Figures Figure 2‐1   Coal Destined for Indiana .................................................................................... 2‐2 

Figure 2‐2   Annual Indiana Dry Natural Gas Production........................................................ 2‐3 

Figure 2‐3   Oil Production in Indiana 1889‐2007................................................................... 2‐4 

Figure 2‐4   Average U.S. Daily Global Solar Radiation ........................................................... 2‐5 

Figure 2‐5   Indiana’s Wind Power Potential .......................................................................... 2‐6 

Figure 2‐6   Geothermal Potential:  Heat Flow Contours of the United States ...................... 2‐9 

Figure 2‐7   The Underground Coal Gasification Process ..................................................... 2‐19 

Figure 2‐8   CBM Basins Across the United States ................................................................ 2‐23 

Figure 2‐9   Mine Void and Coal‐Bed Methane Wells in Indiana.......................................... 2‐25 

Figure 2‐10   Shale Gas............................................................................................................ 2‐26 

Figure 2‐11   An Example of the SAIC Microgrid System in Mobile Configuration................. 2‐28 

Figure 2‐12   Schematic of pyrolysis process showing the three byproducts ........................ 3‐31 

Figure 2‐13   Schematic of multistage digester process ......................................................... 2‐32 

Figure 2‐14   Main Processes for CO2 Capture........................................................................ 2‐34 

Figure 2‐15   Potential Denbury CO2 Pipeline Network .......................................................... 2‐36 

Figure 2‐16  Denbury Proposed CO2 Pipeline ........................................................................ 2‐37 

Figure 2‐17   Indiana Underground Water Map ..................................................................... 2‐42 

Figure 2‐18   Sites Selected for Analysis ................................................................................. 2‐44 

Table of Tables Table 2‐1   Indiana Facilities Using Coal............................................................................... 2‐13  

Page 5: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  AcronymsPage iii 

Acronyms ACCF  American Council for Capital Formation  

AEP  American Electric Power  

ARPA  Army Research Projects Agency 

ASME   American Society of Mechanical Engineers 

B  Billion 

BP   British Petroleum 

BRAC  Base Realignment And Closure  

BTU  British Thermal Unit 

CBM  Coal‐Bed Methane  

CCS   Carbon Capture and Storage 

CCTR   Center for Coal Technology Research  

CH4  Methane 

CO   Carbon Monoxide 

CO2  Carbon Dioxide 

CONUS   Continental United States 

CTL   Coal‐To‐Liquid Fuel  

DoD   Department of Defense 

DOE   Department of Energy 

ECBM   enhanced coal bed methane  

EIA   Energy Information Agency 

EOR  Enhanced Oil Recovery  

EPA   Environmental Protection Agency 

ESBM  enhanced shale‐bed methane  

FT   Fischer‐Tropsch 

GHG   Greenhouse Gas  

GSP  Gross State Product  

H2  Hydrogen 

IDEM  Indiana Department of Environmental Management  

IGCC  Integrated Gasification Combined Cycle 

IMP   Indiana Michigan Power   

kVA  Kilovolt‐Amps 

KWH   Kilowatt Per Hour 

lb/hr  Pound Per Hour 

M  Thousand 

Page 6: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  AcronymsPage iv 

MGT   Midwestern Gas Transmission  

MMCF   Million Cubic Feet  

MW  Megawatt 

MWH  Megawatt Hours 

N/S   North/South 

N2  Nitrogen 

NAM  National Association of Manufacturers  

NIMBY   Not In My Backyard 

NIPSCO  Northern Indiana Public Service Company  

NOx   Nitrogen Oxides 

NSA   Naval Supply Activity 

NSWC   Naval Surface Warfare Center 

OED  Office of Energy Development  

PC  Pulverized Coal  

R&D   Research & Development 

REMC  Rural Electric Membership Cooperative 

RFP   Request for Proposal 

ROI   Return on Investment 

RPS  Renewable Portfolio Standard 

SAIC   Science Applications International Corporation 

SBM  Shale‐Bed Methane  

SNG  Synthetic Natural Gas 

SOx  Sulfur Oxides 

TCF  Trillion Cubic Feet  

TGTC   Texas Gas Transmission Corporation 

tpy  Tons Per Year  

UCG  Underground Coal Gasification  

USDOE   United States Department of Energy 

 

Page 7: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

    Executive Summary

Page 1‐1  

1.0  Executive Summary  

1.1  General Overview 

This  report was prepared  in  response  to Center  for Coal Technology Research  (CCTR) Tasking and grant funding to provide “consultation services related to the development of a state wide strategy for using coal, bio mass, and other Indiana Energy Sources to provide energy and other commercial  products  to  meet  the  needs  of  Indiana  businesses  and  citizens”.  Significant research  and  analysis  contained  in  this  report was  also  developed  using  SAIC  independent funding.  This  report  builds  on  a  CCTR/SAIC  report  of  August  2008,  which  addressed  the feasibility  of  a  CTL  facility  located  on  or  near  NSWC  Crane,  to  support  the  twin  goals  of advancing  coal  usage  and  clean  coal  technology  in  Indiana;  and,  freeing  a  critical  national defense resource, NSWC Crane, from dependence on the fragile national grid. The 2008 report also  considered  tangentially  the  negative  implications  of  legislative  and  regulatory  emission controls  and  discussed  the  potential  for  blending  coal  and  biomass  as  feedstock  to  offset negative impacts of controls. 

This  report provides a  focused  source of  information on  Indiana  clean  coal energy  initiatives and prospects;  recommends  initiatives  intended  to  reduce  the economic  impacts of national mandates, legislation and controls; and documents recommended additions to Indiana’s Energy strategy based on on‐going initiatives and new developments. 

Since  2008,  dramatic  advances  have  been  achieved  in  biomass  and  renewable  energy technologies,  and  in microgrid  and distributed power  systems.  Indiana  companies  are  in  the forefront in many of these areas, and their efforts can also serve as a basis for building a larger portfolio  of  future  Indiana  Energy  options.  The  integration  of  biomass  and  renewable technologies  into  a  strategy  designed  to maintain  and  enhance  Indiana’s  coal‐based  energy production will be a major theme of this report. 

1.2  Indiana Energy Overview: Coal is King 

Indiana is perhaps the most coal dependent state in the union, with over 96% (by BTU) of our electricity,  and  53%  of  all  energy  provided  by  coal. High  reliance  on  coal  has  kept  Indiana’s energy costs  low, which has helped  Indiana maintain a competitive environment  for business and manufacturing.  

Coal, by far,  is Indiana’s  largest fossil energy asset. Indiana  is one of three states  in the Illinois Coal Basin, with Illinois and Kentucky, and coal is a major industry in Southwest Indiana.  

The  Illinois Basin  represents about 27% of demonstrated US coal  reserves with  Indiana some 7.2% of the  Illinois Basin or about 2% of the US total. At current rates of extraction,  Indiana’s reserves could represent up to 300 years of supply; and, Indiana has the capacity for substantial new coal production.  

There is fair potential for discovery of significant new oil and gas reserves in the state. Though much of the state has been thoroughly drilled, this drilling is relatively shallow. Many thousands of  feet of potential  reservoir exist, especially  in  the  southern portion of  the  state. The deep subsurface geology details of thermal maturity, migration pathways, and trapping mechanisms are relatively unknown. Further, new technologies to explore for and produce oil and gas could 

Page 8: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

    Executive Summary

Page 1‐2  

prove  critical  to  unlocking  Indiana’s  oil  and  gas  potential.  These  new  technologies,  some  of which are being used  in  the development of  the New Albany Shale as an unconventional gas source, include the application of advanced seismic acquisition and processing techniques, new drilling  technologies  including  horizontal  drilling,  and  complex  completion  techniques  such as CO2 stimulation. 

Though these potentially exploitable oil and gas resources are important to fuel diversification and  import offset for the state, and should be pursued, they are  likely to be relatively modest contributions to total state energy production, compared to coal. Prospects to replace coal with other  in‐State resources are also modest. The political prospects for nuclear power  in  Indiana remain distant. Taken together, renewables are many decades away from providing more than a small share of  Indiana’s energy needs (currently only 1.5%). Wind power  is growing rapidly, but  will  never  represent  more  than  a  modest  local  source  of  statewide  electrical  energy production. Biofuels present a small but  important contribution to  Indiana’s  liquid fuel needs. Biomass is showing some applicability for electricity and heat production, and along with solar, could see rapid growth. For the foreseeable future, however, coal will remain the only Indiana energy source that can keep the state’s economy competitive. 

1.3  Legislative and Regulatory Challenges and Impacts 

With  the  increasing national  focus on  legislation and  regulation  to control CO2, especially  for coal fired emissions, future costs of coal based energy may rise significantly, rendering a serious economic blow to Indiana. A wide range of policies to reduce CO2 emissions have been debated, including cap and trade, a carbon tax, renewable mandates and EPA emissions regulation. Cap and  trade  has  emerged  as  the  primary  focus  of  congressional  debate,  while  the  EPA  has proceeded  with  draft  CO2  regulations. Many  states  have  adopted  different  variations  of  a renewable energy standard and several state‐based regional cap and trade systems have been launched. A potential carbon tax has reemerged as an option to cap and trade  in response to the  opposition  to  the  proposed  national  legislation.  The  impacts  on  states,  industries  and individuals of all of  these proposals are a matter of ongoing debate. Various proposals offer compensatory income redistribution schemes. But, regardless of the policy, the impacts will fall most  heavily  on  areas  of  the  country  that  are  coal  dependent  and  on  industries  that  are  energy intensive.  

For example, SAIC has performed a study for the National Association of Manufacturers (NAM), and the American Council for Capital Formation (ACCF), that analyses the economic  impact of the Waxman‐Markey Bill, HR2454, proposed  legislation  to  reduce Greenhouse Gas Emissions. The study concludes that Indiana will be one of the states most severely impacted, with losses that  “will  have  a  lasting  effect  on  the  economic  base  of  Indiana”.  The  report  describes  the following major losses: 

Reduction  in  jobs by 2030 by between 43,000 to 59,000 due to higher energy prices, costs of complying with emission cuts, and competition from overseas manufacturers with lower energy costs 

Reduction in Indiana’s gross state product (GSP) by between $700M to $1.2B by 2020, and $7.4B to $10.1B by 2030 

Page 9: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

    Executive Summary

Page 1‐3  

Reduction in Indiana coal production of over 70%, and in electricity production of over 15% by 2030 

The  negative  impact  of  the  proposed  EPA  CO2  regulations  could  be much  higher.  Following upon  an order  from  the  Supreme Court  that  the EPA had  to have  an endangerment  finding before  it could regulate CO2, the EPA  issued such a finding. Considerable debate has emerged whether  this  finding  is  valid under  the Clean Air Act, but based on  this  finding  the  EPA has issued draft  and now  final  rules.1 The  final  announced  threshold  for  regulation of  stationary sources  identified by EPA was 100,000 tons per year (tpy). EPA’s phased‐in approach will start in January 2011, when Clean Air Act permitting requirements for Greenhouse Gases (GHGs) will kick  in for  large facilities that are already obtaining Clean Air Act permits for other pollutants. Those facilities will be required to include GHGs in their permit if they increase these emissions by at least 75,000 tpy.  In July 2011, Clean Air Act permitting requirements will expand to cover all  new  facilities with  GHG  emissions  of  at  least  100,000  tpy  and modifications  at  existing facilities  that  would  increase  GHG  emissions  by  at  least  75,000  tpy.  These  permits  must demonstrate the use of best available control technologies to minimize GHG emission increases when facilities are constructed or significantly modified.2  

The final GHG “tailoring” rule was targeted at 100,000 tpy and is substantially different than the Act's permitting threshold of 250 tons annually for emissions from major sources. In theory the EPA will  begin  phasing  in  lower  thresholds  through  2016.3  It will  be  virtually  impossible  to regulate  several million  schools,  hospitals,  apartment  buildings,  restaurants  and  other  small businesses that emit between 250 and 100,000 tons of carbon dioxide and other greenhouse gases annually.  

Many states have set standards specifying  that electric utilities generate a certain amount of electricity  from  renewable or alternative energy sources usually  in  the  form of a "Renewable Portfolio  Standard"  (RPS).  An  RPS  requires  a  certain  percentage  of  a  utility’s  power  plant capacity or generation to come from renewable or alternative energy sources by a given date. The  standards  vary  greatly  among  states.  Some  are  quite modest,  others  very  aggressive. Qualifying  energy  sources  vary,  and  some  states  require  that  a  certain  percentage  of  the portfolio be generated from a specific energy source, such as solar power. Others offer specific incentives to encourage the development of particular resources.  

Historically, climate change has not been the prime motivation behind these standards, but has recently become one of the major supporting arguments. The first RPS was established in 1983. However, most  states passed or  strengthened  their  standards after 2000. These efforts have increased  the penetration of  renewables  in  some  states; others have not been  in effect  long enough to do so. Many states allow utilities to comply with the RPS through tradable credits. 

                                                            1 Draft rules are found in, ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, [EPA‐HQ‐OAR‐2009‐0597, RIN 2060‐AP87, “Reconsideration of Interpretation of Regulations that Determine Pollutants Covered by Clean Air Act Permitting Programs.”  For a summary of the  key  points  in  the  final  rule,  see  Air  News  Release  (HQ):  EPA  Sets  Thresholds  for  Greenhouse  Gas  Permitting Requirements/Small businesses and farms will be shielded, May 13, 2010, http://www.epa.gov/nsr/actions.html.  2 In April 2010, EPA set the first national GHG tailpipe standards for passenger cars and light trucks. GHG emissions limits for 

these vehicles go into effect in January 2011.   3 February 22, 2010, U.S. EPA Administrator Lisa P. Jackson, letter responding to an inquiry from eight U.S. Senators about the 

Agency’s plans for addressing greenhouse gases in 2010, http://epa.gov/oar/pdfs/LPJ_letter.pdf. 

Page 10: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

    Executive Summary

Page 1‐4  

Costs  of  such  programs will  be  very  state  and  program  specific.  Although  an  RPS  has  been proposed several times in Indiana legislature, it has not passed.  

Most of  the public debate  swirls around macroeconomic and  large  scale concerns. However, some  of  the most  consequential  impacts  can  only  be  seen  by  drilling  underneath  the  gross numbers and trends. Two of special concern include: replacement of the parasitic load required to support CO2 capture and sequestration; and replacement of the electricity and heat provided by  the  many  small  coal‐fired  facilities  across  the  nation  (largely  owned  by  smaller  public utilities, municipal utilities, REMCs, universities, and industry).  

The  former  leads  to  serious underestimates of  the expansion of physical generating  capacity required to deliver the gross power required for the same net power delivered to the grid.  

For  the  latter, under virtually all of  the policy  frameworks under debate,  the vast majority of small coal systems may become uneconomic. However, demand will continue. Closures of small coal facilities will result in significant growth in the distribution burden on the weakest edges of the  national  power  grid  and  potentially  large  cost  increases  to  residents  and  businesses  in small‐town and rural America.  

1.4  Indiana’s Energy Vision 

At  the highest  level,  Indiana  is pursuing  two parallel energy  strategies: one,  captured  in  the State  energy  plan  Hoosier  Homegrown  Energy,  which  is  focused  on  maintaining  cost competitive  energy  sources  (primarily  clean  coal);  deployment  of  economically  viable alternative and  renewable energy production and use; and enhanced efficiency; and  two,  to use Indiana’s extensive engineering and manufacturing base, traditionally focused on products and components, to develop an alternative energy economy and grow additional jobs.  

1.5  Hoosier Homegrown Energy 

Indiana created a new state energy strategy  in 2006 that serves as the basis for guiding state investments  and  policy,  even  as  external  events  and  national  policy  have  forced  changes  in specific programs and activities. The key elements of Hoosier Homegrown Energy include: 

  Vision: 

Grow Indiana jobs and incomes by producing more of the energy we need from our own natural resources while encouraging conservation and energy efficiency. 

  Goals: 

Trade current energy imports for future Indiana economic growth 

Produce electricity, natural gas, and  transportation  fuels  from clean coal and bioenergy 

Improve energy efficiency and infrastructure 

Page 11: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

    Executive Summary

Page 1‐5  

1.6  Indiana Major Energy Initiatives (status and prognosis) 

In  the  course  of  developing  recommendations  for  input  to  Indiana’s  energy  strategy,  we analyzed the current status and provide our assessment of the outlook for a set of four relevant initiatives that we believe will be critical to Indiana’s energy future, summarized as follows:  

Expand use of Indiana coal and byproducts through improved logistics and technology  

Implement advanced clean coal technologies for production of energy products 

Develop biomass and renewable micro grid technologies and products 

Develop commercial uses and technology solutions for CO2 

In order to provide a path to  implementation, we also analyzed a set of Indiana  locations that have  the  infrastructure  and  thus  the  potential  to  become  high  value  clean  coal  project sites. 

1.6.1  Expand use of Indiana coal and byproducts thru improved logistics and technology 

Approximately 50% of coal consumed in Indiana comes from out of state. Accordingly, the state has sought to promote usage of Indiana coals by:  

Supporting  clean  coal  technologies,  such  as  IGCC,  that  can  use  higher  sulfur  coals effectively  

Examining rail and water transportation options to take advantage of the increasingly stringent  emissions  requirements  that may  open  the  door  for more  Indiana  (and greater Midwest) use of Indiana coal. These requirements may force Midwest utilities now using  low sulfur Powder River Basin coal to  invest  in scrubbers, thus making the case to shift coal suppliers back to Indiana (at least in part) 

Exploring the requirements for shifting away from out of state coals to using  Indiana coal  in  the  steel  industry’s  coke  ovens,  also  requiring  improved  rail  and  water transport 

Develop  the  technology  for  capturing  and  creating  valuable  byproducts  from  coke  oven syngas  

1.6.2  Implement advanced clean coal technologies for production of energy products 

With  the  construction  of  Duke’s  Edwardsport  IGCC  plant  and  the  passage  of  legislation  to facilitate the proposed construction of a coal to synthetic natural gas plant at Rockport, Indiana is in the forefront of states seeking commercial adoption of clean coal technologies. CCTR was explicitly formed by the Daniels Administration to help the coal industry and coal users thrive in the current environment. Besides examining a broad range of gasification‐related opportunities (including underground coal gasification), CCTR has examined extracting value from coal fines, and laid the foundation for developing Indiana’s coal‐bed and shale‐bed methane. Indeed, CCTR has identified and funded research on a range of coal‐related opportunities that offer potential to contribute to state energy objectives and present profitable investments for private firms.  

Page 12: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

    Executive Summary

Page 1‐6  

1.6.3  Develop biomass and renewable micro grid technologies 

SAIC,  in response to  Indiana RFP 09‐SEP04‐1, submitted a matching grant proposal on August 28, 2009  to  the  Indiana Office of Energy Development  for a new approach  to generating and distributing  power,  based  on  local  biomass  and  renewable  sources  of  energy,  called  a distributed power microgrid. The State of  Indiana,  in September 2009, recommended  to DOE the award of an economic development grant of $1.5M to SAIC as lead integrator. All DOE and state  reviews have been completed and  the  team  is currently awaiting  formal grant contract signing which will  be  followed  by  immediate  initiation  of  the  project.  The  project  is  to  be completed  by  the  end  of  the  2010  calendar  year.  The microgrid  approach was  chosen  for approval and funding by Indiana since it satisfied major strategy and RFP goals of creating new jobs in Indiana, based on “green” energy. The SAIC proposed microgrid is based on distributed generation  technology.  It  is designed  to  integrate  locally available alternative and  renewable sources  of  fuel  and  generate  electricity,  using  the  products  of  Indiana  companies,  for commercial, homeland security, and military application.  In developing  this product, SAIC has leveraged  previous  work  funded  by  the  CCTR  evaluating  various  energy  technologies  and applications. 

The  proposed  microgrid  is  a  fully  integrated  operational  system,  accepting  inputs  from alternative/renewable  energy  producing  components,  including  solar  and  a  biomass  driven thermoconversion  process  provided  by  Organic  Power  Solutions,  another  Indiana  company. Pyrolysis‐based  thermal  conversion  systems  can  convert  the  diverse  components  found  in municipal  waste,  for  example,  via  electrical  generators,  into  electrical  power,  crude  oil,  and graphite.  

The  microgrid  can  be  produced  in  a  mobile  configuration,  and/or  tailored  to  site‐specific requirements such as  the availability of specific  feed stocks and energy  inputs. The microgrid will  thus  have  the  capability  to  serve  multiple  local,  regional,  national,  and  international markets,  including:  (a) a wide variety of  commercial applications who are  seeking a  turn‐key solution to the alternative/renewable energy delivery of between 1 and 5MW via a microgrid, (b)  approximately  440  military  installations  in  the  continental  US,  (c)  approximately  200 overseas installations and Forward Operating Bases, and (d) mobile military applications. 

The microgrid  product will  be  integrated  and  produced  at  an  SAIC  facility  in  Southwestern Indiana and  installed  for  test at NSWC Crane. Proof of  the completed commercial product at NSWC Crane, which is the DoD Center for Power Systems and Electronics, will establish instant credibility  in both the commercial and military market places and provide a common point  in Indiana for military/commercial technology transfer. In addition, DoD and the Navy have made a conscious decision  to become  leaders  in alternative energy and have set goals  to meet  the Energy  Policy  Act  of  2005  and  Executive  Order  13423.  As  recently  as  April  2010,  the  DoD  re‐emphasized their goal for purchasing or producing 25% of their electricity requirements from renewable resources by the year 20254 

                                                            4 DoD Facilities Energy, FY‐2009 Annual Energy Report: Overview and Status on NDAA 2010 Studies; FUPWG 14‐15 April 2010. 

Page 13: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

    Executive Summary

Page 1‐7  

It is critical to note that the microgrid installed at NSWC Crane will be identical in function  and technology  to  one which would  be  installed  at  any  commercial  site.  After  the  initial  Crane installation, SAIC plans continued tailoring to the microgrid, to maximize both commercial and military application. 

The SAIC microgrid plan is included in this discussion since it would be an ideal adjunct to small and medium  sized  coal  fired  facilities  and  rural  utilities,  to  assist  in managing  CO2  emission regulation, or meeting mandated renewable energy requirements. 

In concert with MES LLC, an Indiana technology company, SAIC is developing another “waste to power”  system  based  on  a  second  proven  technology,  anaerobic  digestion.  Multi‐stage digesters  have  the  ability  to  convert  high moisture  content waste  streams,  such  as  animal manure  from confined feeding operations or municipal sewage,  into electrical power; organic fertilizer; organic animal feed; and nitrogen rich water. 

Using one or both of the two waste‐to‐power technologies, an  integrated system can process virtually any hydrocarbon‐rich waste stream in a manner that produces electricity, and, carbon credits. Since the byproducts from both of these techniques have commercial value, the waste streams with their associated environmental  issues are eliminated as well. The carbon credits produced by microgrids could be used to offset carbon produced by  Indiana’s coal plants and provide  a  cost  effective means  of  keeping  them  online,  in  addition  to  producing  significant distributed power, and meeting alternative energy mandates.  

The  above  initiatives  have  led  to  the  development  of  a more  comprehensive  approach  to microgrid application, detailed in Section 2.3.3 of the report. 

1.6.4  Develop commercial uses and technology solutions for C02 

With the high risk of some sort of CO2 control framework, and in the face of great uncertainties regarding  technology  evolution,  legal  decisions,  liability  exposure,  and  property  rights assignments, to name only a  few,  Indiana has  focused on a series of transitional strategies to prepare for and mitigate the costs of whichever CO2 schema emerges. These include: 

A  primary  strategy  focused  on  exploring  requirements  to  facilitate  private development of a CO2 pipeline from Indiana to the Jackson Dome in Mississippi to be used to meet the growing demand for CO2 in enhanced (tertiary) oil recovery 

Aggressively seeking reasonable policy and regulatory outcomes 

Monitoring and  supporting preparatory  investigation of economically viable pre and post combustion CO2 capture technologies 

Supporting characterization of CO2 sequestration potential in Indiana  

Identifying and  supporting  investigation of potential  commercial uses of CO2, which Include CO2 injection to stimulate methane in coal and shale beds (so‐called enhanced coal bed methane and enhanced shale‐bed methane), and a variety of potential CO2 applications in support of industrial and agricultural processes.  

 

Page 14: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

    Executive Summary

Page 1‐8  

1.7  Potential Indiana Energy Project Sites 

A major impediment to the development of new clean coal or other major initiatives is typically the  lack of availability of a site  that meets  the necessary  requirements. Typical  requirements might  include  large acreage, access to transportation  infrastructure, water, feedstock, electric grids, gas pipelines, and community support. Potential sites to be looked at first would include the following categories: 

Closed or operational industry/utility owned for similar use 

Industrial brownfield or former mine site 

Operational or closed military facilities 

State or community owned with historical support for energy investment 

A quick look across Indiana reveals several high potential sites worthy of further investigation, including,  among  others,  the  closed  Newport  Chemical Weapons  facility,  the  closed  Breed power plant  site,  the Port of  Indiana  at Mount Vernon,  and  the  closed  Indiana Ammunition Plant near Jeffersonville. 

1.8  Conclusions and Recommended Strategies 

Conclusions 

Indiana  has  limited  alternative  energy  or  fossil  fuel  resources  other  than  coal;  the state’s  alternative  and  nontraditional  “natural  gas”  resources  will  be  expensive (compared to coal) and slow to develop 

Significant  cost  increases  in  Indiana  Energy  may  occur  as  a  result  of  legislation  and policy 

On‐going advanced coal strategies hold promise for significant medium‐term reward, e.g. coal gasification and the CO2 pipeline 

Biomass, renewable energy, and power management technologies are being matured by  Indiana companies and can be used  in conjunction with  small and medium  sized coal plants and  certain utilities  to help offset  future mandates and  regulations, and drive new jobs in manufacturing, agriculture and defense 

Indiana offers a unique set of sites with the necessary infrastructure to support major advanced coal facilities 

Strategy Recommendations 

It  is  recommended  that biomass and alternative energy  fueled distributed power  systems be integrated into the Indiana Energy Strategy to minimize the loss of small and medium coal fired facilities,  and  impacts  on  rural  utilities  and  communities,  due  to  CO2  controls  or  alternative energy mandates. Specifically,  the  Indiana portfolio of coal  fired  facilities  should be analyzed and priority candidates be  identified  to be supplemented with a biomass powered microgrid.  It is also recommended that a farm or municipal site be chosen with sufficient available waste to  demonstrate  the  effectiveness  of  waste  driven  power  generation,  and  to  achieve  the 

Page 15: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

    Executive Summary

Page 1‐9  

benefits described in this report of baseline power, environmental waste elimination, growth of Indiana agriculture, and the creation of new, green energy jobs. 

Indiana’s  clean  coal  strategy  has  resulted  in  the  development  of  several  initiatives  that will positively  impact  Indiana’s energy  future. As described  in  this  report,  these  initiatives  are  in various stages of development, from early concept to near completion. It is recommended that a  systematic  process  be  applied  to  the  defined  initiatives  to  set  priorities  and  develop  the  necessary  industry  and  community  partners,  plans,  and  resources  necessary  to  push through to completion. 

It  is  also  recommended  that,  given  the  availability  of  sites  in  Indiana with  the  appropriate infrastructure  for  major  energy  projects,  that  a  strategy  be  focused  on  publicizing  and leveraging these sites, again with appropriate industry and community partnerships, to exploit the potential of each site for a major energy project. 

 

Page 16: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 1  

2.0  Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

2.1  General Overview 

This  report was prepared  in  response  to Center  for Coal Technology Research  (CCTR)  tasking and grant funding to provide “consultation services related to the development of a state wide strategy for using coal, bio mass, and other Indiana energy sources to provide energy and other commercial  products  to  meet  the  needs  of  Indiana  businesses  and  citizens”.  Significant research  and  analysis  contained  in  this  report was  also  developed  using  SAIC  independent funding.  This  report  builds  on  a  CCTR/SAIC  report  of  August  2008,  which  addressed  the feasibility of a coal‐to‐liquid fuel (CTL) facility located on or near NSA Crane, to support the twin goals  of  advancing  coal  usage  and  clean  coal  technology  in  Indiana,  and  freeing  a  critical national  defense  resource,  NSWC  Crane,  from  dependence  on  the  fragile  national  grid. Although  this  report  specifically  addresses  the  potential  to  create  an  Energy  Island  for NSA Crane, the same concept would hold for most any other CONUS military or Homeland Security sensitive  site  (hospitals  and  evacuation  centers),  especially  those  in  relatively  rural  areas.  Technology exists, and in the case of NSA Crane, is already deployed, which allows local electric transmission to be  isolated from the national grid at the substation  level. This technology also permits automated isolation of connections to the local distribution system to allow distributed renewable power to be directed to a single location such as NSA Crane or a local hospital. 

The  2008  report  also  considered  tangentially  the  negative  implications  of  legislative  and regulatory  emission  controls  and  discussed  the  potential  for  blending  coal  and  biomass  as feedstock to offset negative impacts of controls. 

This report provides a focused source of  information on  Indiana’s clean coal energy  initiatives and prospects;  recommends  initiatives  intended  to  reduce  the economic  impacts of national mandates,  legislation,  and  controls;  and  documents  recommended  additions  to  Indiana’s Energy strategy based upon on‐going initiatives and new developments. 

Since  2008,  dramatic  advances  have  been  achieved  in  biomass  and  renewable  energy technologies, as well as  in microgrid and distributed power systems. Indiana companies are  in the forefront  in many of these areas, and their efforts can also serve as a basis for building a larger  portfolio  of  future  Indiana  energy  options.  The  Daniels  Administration  and  the  Lt. Governor,  through  the CCTR  and  the  Indiana  State Office  of  Energy Development  (OED), have  taken a  leadership  role with  industry, academia, and public utilities  to  share  ideas and technology. These  two organizations have partnered with an array of business and academic initiatives  focused on  energy policy  and  technologies. Reports  and  conference presentations sponsored by these groups are included as references in this report. The integration of biomass and renewable technologies  into a strategy designed to maintain, and enhance, Indiana’s coal based energy production will be a major theme of this report. 

2.2  Indiana Energy Overview  

Indiana is perhaps the most coal dependent state in the union, with over 96% (by BTU) of our electricity,  and  53%  of  all  energy  provided  by  coal. High  reliance  on  coal  has  kept  Indiana’s energy costs  low, which has helped  Indiana maintain a competitive environment  for business and manufacturing. With the  increasing national focus on  legislation and regulation to control 

Page 17: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 2  

coal fired emissions, future costs of coal based energy may rise significantly, rendering a serious economic blow to Indiana. Various policy and regulatory controls are under debate: a CO2 Cap and  Trade  system,  a  carbon  tax,  EPA  source  control  mandates,  and  renewable  energy standards. Some consequences of these actions are discussed below. 

2.2.1  Coal is King  

As reported in the 2009, Indiana Coal Report, Indiana was the second largest consumer of coal for electricity generation behind Texas. Over three quarters of the coal consumed was used to produce electric power. Less than half of  Indiana’s coal consumption was produced  in  Indiana mines (Figure 2‐1). The largest single source of imports was from Wyoming –low sulfur Powder River Basin coal for power plants without scrubbers. Remaining imports consist of a mix of low sulfur coals for power plants, coke and anthracite for metals industry use, and other coals with logistics cost advantages over Indiana coals based on river, rail and truck access. 

High coal reliance has kept Indiana energy costs relatively low, which in turn has helped Indiana remain a manufacturing  leader  in the US. Prior  to  the current recession  (2009/2010),  Indiana had the highest percentage of state employment and output generated by manufacturing in the nation.  Indeed,  it also had become the state with the highest concentration of  iron and steel manufacturing. Other factors were important as well, but relatively low and stable energy costs provided  a  major  competitive  edge  for  Indiana  manufacturing  operations.  With manufacturing’s  energy  intensity,  any  policy  that  raises  energy  prices  in  Indiana  relative  to 

Figure 2‐1. Coal Destined for Indiana

       Source: Indiana Coal Report 2009, p. E‐3.

Coal Destined for Indiana (in Thousand Short Tons) & Methods of Transportation

Page 18: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 3  

elsewhere will  tend  to  drive  production  and  jobs  toward  locations with  lower  energy  costs (primarily offshore). 

2.2.2  Indiana’s Energy Resources 

2.2.2.1  Coal Resources 

Coal, by far, is Indiana’s largest fossil energy asset. Indiana, with Illinois and Kentucky, is one of three states in the Illinois Coal Basin, and coal is a major industry in Southwest Indiana. Besides coal, Indiana has modest recoverable supplies of natural gas and petroleum.5  

The  Illinois Basin  represents about 27% of demonstrated US coal  reserves with  Indiana some 7.2% of the Illinois Basin or about 2% of the US total. Coal reserves are largest in three Indiana counties of Knox, Gibson, and Posey. At  current  rates of extraction,  Indiana’s  reserves  could represent  up  to  300  years  of  supply.  Indiana  has  the  capacity  for  substantial  new  coal production.  Both  the  Edwardsport  IGCC  facility  and  the  proposed  coal  to  SNG  facility  in Rockport will use Indiana coal.  

2.2.2.2  Indiana’s Conventional Natural Gas Resources 

The state has a small natural gas producing industry. In 2005 there were 338 active natural gas wells on  the  Trenton  Field.  In  2007  Indiana produced more  than  3,600 million  cubic  feet of natural gas (see Figure 2‐2). With new natural gas pipelines being built across the state, we are seeing  some  increased  drilling  to  take  advantage  of  reduced  distribution  costs.  Even  so, Indiana’s production  is a tiny share of  Indiana consumption (less than 0.7%), and a minuscule share of US natural gas production (less than 0.02%).6 

                                                            5 Indiana’s industrial expansion of the late 19th century was in part triggered by a natural gas boom in the Trenton Gas Field located in east central Indiana and the most western portion of west central Ohio. Almost all of the natural gas was removed from the field by 1910 (largely wasted using the drilling and flaring techniques of the time), but only about 10% of the oil was removed at that point. The lack of pressure caused by the removal of the gas led to a complete stop of oil production, even though an estimated 900 million barrels of oil remained in the field. Beginning in the late 20th Century oil production resumed at a slow pace after advances in artificial lift technology. (Gray, Ralph D (©1995). Indiana History: A Book of Readings. Indiana: Indiana University Press. ISBN 025332629X.) 

6 US Department of Energy, Energy Information Agency, Release Date: 7/29/2009. 

Source:  U.S. Energy Information Administration, State Energy Data System, Table P6.  Energy Production in Physical Units by Source, Indiana, 1960 ‐ 2007; Released: October 30, 2009

Figure 2‐2. Annual Indiana Dry Natural Gas Production 

Page 19: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 4  

2.2.2.3  Indiana’s Oil Resources7 

Indiana’s recent oil production has been modest and steadily declining (see Figure 2‐3). From a high  of  some  12  million  barrels  (bbl)  per  year  in  the  1960s,  production  (mostly  from southwestern  Indiana) had  fallen  to  some 1.7 million bbl per year by 2007. New  technology, deeper exploration, and perhaps CO2 injection might improve the ability to recover existing oil reserves, perhaps even in the Trenton Field. 

2.2.2.4   Future Indiana Oil & Gas 

There is fair potential for discovery of significant new oil and gas reserves in the State. Though much  of  the  State  has  been  thoroughly  drilled,  this  drilling  is  relatively  shallow.  Many thousands of  feet of potential  reservoir exist, especially  in  the southern portion of  the state. The  deep  subsurface  geology  details  of  thermal maturity, migration  pathways,  and  trapping mechanisms are relatively unknown. Further, new technologies to explore for and produce oil and  gas  could  prove  critical  to  unlocking  Indiana’s  oil  and  gas  potential.  These  new technologies, some of which are being used in the development of the New Albany Shale as an unconventional  gas  source,  include  the  application  of  advanced  seismic  acquisition  and processing  techniques,  new  drilling  technologies  including  horizontal  drilling,  and  complex completion techniques such as CO2 stimulation. 

2.2.2.5   Other In‐State Energy Resources 

Although the State of Indiana does not currently have a Renewable Energy Standard or require or mandate Renewable  Energy Credits,  there  is  considerable  interest  among  state  and  local government agencies, utilities and businesses  looking for alternative energy opportunities ‐ as 

                                                                                                                                                                                                6Sections 2.2.2.3 and 2.2.2.4 are based upon John A. Rupp, “Oil and Gas in Indiana, A Brief Overview of the History of the Petroleum Industry in Indiana,” Indiana Geological Survey, 2008.  

Source:  John  A.  Rupp,  “Oil  and Gas  in  Indiana,  A  Brief Overview  of  the  History  of  the  Petroleum  Industry  in Indiana,” Indiana Geological Survey, 2008.

Figure 2‐3. Oil Production in Indiana 1889‐2007

Page 20: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 5  

viable economic options,  in  response  to perceptions  concerning pubic  good,  and due  to  the potential for future mandates.  This has resulted in significant investment as well as a variety of Federal and State supported grants, tax credits, and loan guarantee programs. 

2.2.2.5.1 Solar 

Indiana  does  not  rank  at  the  top  of  the  solar  power  potential  list,  but  a  distributed  energy source model actually would provide an adequate framework to support a network of smaller distributed  solar  farms,  especially  across  the  southwest  quadrant  of  the  State  (Figure  2‐4) Individual  locations  in  the  5MW  range  could  provide  a  valuable  source  of  power  with  no significant investment in transmission lines required. 

2.2.2.5.2 Wind 

Over the last 2‐3 years the investment in wind farms in northern Indiana has demonstrated that adequate wind exists  in that  locale (Figure 2‐5) and that the technology works well  in  Indiana due to the extensive existing state wide energy grid network. When Homeland Defense benefits are considered,  the case can be made  for providing Federal and State  incentives  to  separate these systems over a larger area to give the benefit of distributed power as well as reducing the intermittent  nature  of  wind  energy  generation.    Another  potential  wind  benefit  exists  for sensitive communication system  locations such as cell phone towers.   A combination of small 

Source:  Original source: National Renewable Energy Laboratory. Downloaded from: http://www.eia.doe.gov/cneaf/solar.renewables/renewable.energy.annual/backgrnd/fig24.htm.  

Figure 2‐4.  Average U.S. Daily Global Solar Radiation 

Page 21: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 6  

Figure 2‐5.  Indiana’s Wind Power Potential

Source:  http://www.windpoweringamerica.gov/wind_resource_maps.asp?stateab=in 

wind generators with a battery power storage system would provide a  reliable power source without  the  expense  of  providing  and  maintaining  diesel  generators.    The  CCTR  has commissioned  a  study  for  a  “Green Cell Phone  Tower” project.    The preliminary  report was issued in March 2010 and is very encouraging.8  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                            8CCTR Research Progress Report, “Green Cell Phone Towers,” A302‐10‐PSC‐CTR‐003, by Dr. Afshin Izadian and Dr. Andrew Hsu, Indiana University, March, 02, 2010. 

Page 22: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 7  

2.2.2.5.3 Biomass 

The  Indiana Biomass Working Group  in cooperation with Purdue University and  the Office of Energy Development has developed a  state wide effort  to  identify biomass  sources  including new crops which might thrive in the Indiana climate.  Research by Purdue University and others have shown potential for corn crop waste, switch grass, miscanta, sorghum, algae and others.  Due  to  the  low  BTU  value  of  crop  type  biomass,  harvesting  costs  and  transportation  costs become governing factors on site selection for economic conversion of biomass to energy. 

The  State of  Indiana has been  very proactive  in  looking  at non‐traditional biomass potential which is available from environmentally managed wastes. 

IDEM rule change concerning biomass waste to energy 

On March 3, 2010, the Indiana Department of Environmental Management (IDEM) issued a First Notice  concerning  a  new  biomass  waste  to  energy  rulemaking  (329  IAC  11.5).    This  is  a significant rule change for IDEM, indicating strong State support for creating renewable energy. The  rule  would  make  it  much  easier  to  use  what  is  currently  considered  “environmental regulated/managed  solid  wastes”  as  a  renewable  energy  feedstock  without  a  solid  waste processing permit. The time requirements for gaining project approval and the application costs were greatly reduced.  A key requirement in the new rule limits the user to maintaining only a reasonable stockpile of material on hand.   The technology  is focused on digesters, gasification and pyrolysis  to  recover energy or  to  recover usable material.   The  interim  rule provides an application process which allows immediate consideration of projects. 

Specific candidates identified include: 

Agricultural crop residues 

Animal manure 

Food waste 

Live stock operation residues 

Industrial waste like paper pulp 

Ethanol 

As  one  of  the  Nation’s  top  corn‐producing  States,  Indiana  has  major  ethanol  production potential.  Production  efficiencies  and  improved  yeast  technology  has  permitted  ethanol production in the Midwest to reduce water consumption and overall production cost, which is making ethanol more competitive with traditional gasoline. There continues to be pressure to reduce  domestic  production  subsidies  and  import  tariffs  on  foreign  produced  ethanol.  Combined with the recession‐induced declines in oil prices, this has slowed investments in new facilities.   This  in turn has significantly  limited  investment  in new second generation cellulosic ethanol facilities.   

Bio‐diesel 

The  interest  in  thermo  chemical  conversion  of  biomass  to  a  bio‐diesel,  or  in most  cases  a refinery  ready bio‐crude, makes  the small gasification and small pyrolysis  technology an area where innovation is still encouraged.  The liquid fuel from gasification is typically taken through 

Page 23: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 8  

a Fischer Tropsch process to make a diesel  fuel equivalent.   Pyrolysis can provide a bio‐crude that can be blended into a refinery’s crude oil process with minimal cleaning and filtering.  The small  gasification  and  pyrolysis  systems  can  be  located  geographically  to  minimize transportation costs. 

Algae in Indiana 

Algae continues  to be evaluated as a potential  feedstock  for both biological processing  to an algal oil as well as a feedstock for thermo chemical conversion,  with significant potential to use coal plant CO2 to enhance the algae growth. 

2.2.2.5.4 Other Resources  

Hydropower 

Although  not  a  common  Indiana  resource,  Hydropower  exists  in  Indiana.    For  example,  a hydroelectric  resource  exists  near  NSA  Crane  on  the  nearby  White  River  at  Williams,  IN.  Although not currently active it has the potential to provide up to 5MW of power which could contribute to the NSA Crane Energy  island concept.   Across the State, five active hydroelectric dams have been identified. 

Markland Locks and Dam:   The Markland Locks and Dam  is a concrete dam, bridge, and  locks  that  span  the  Ohio  River.  It  is  1395  feet  (425.2 m)  long,  and  connects Gallatin County, Kentucky, and Switzerland County, Indiana.  The locks were placed in operation  in May 1959 and  the dam was  finished  in  June 1964.   The Federal Power Commission granted a  license  for Cinergy  to operate a hydroelectric power plant at the dam. The plant has a capacity of 81,000 kVA.9  

Norway Dam:   Purchased by the Northern  Indiana Public Service Company (NIPSCO), Norway Dam  is an  intact example of a 1920s dam and hydroelectric  facility. Built  in 1922‐23,  it  retains  the  original  dam  and  spillway  structures  with  few  alterations. Original  generators  and  turbines  continue  to  operate,  and  provide  electrical  power and recreation  for the area. With  its  four generators, the Norway Dam  is capable of producing up  to 7.200MW of electricity per hour.   Lake Shafer, created by  the dam, has the Indiana Beach Amusement Park on its shores.10   

Oakdale Hydroelectric Dam: Oakdale Hydroelectric Plant was put  in  service  in 1925 and NIPSCO purchased the plant  in 1944.   Oakdale Hydroelectric maximum output  is 9.2MW. The Oakdale Hydroelectric Dam was built  just  south of Monticello, creating Lake Freeman.11 

Twin  Branch  and  Elkhart Dams:  These  two  small  hydroelectric  dams  are  owned  by Indiana Michigan Power, a division of American Electric Power (IMP/AEP).  Both are on the  St.  Joseph  River  in  Indiana  and  are  used  for  hydroelectric  power  purposes.12  

                                                            9 http://en.wikipedia.org/wiki/Markland_Locks_and_Dam 10 http://www.lakelubbers.com/lake‐shafer‐479/ and http://www.nipscohydro.com/ 11 http://www.nipscohydro.com/ 12 http://findlakes.com/twin_branch_indiana~in03011.htm and http://www.aep.com/environmental/recreation/hydro/Default.aspx 

Page 24: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 9  

IMP/AEP  does  not  provide  a  site‐by‐site  accounting  of  hydroelectric  capacity.   The  combined  capacity  for  the  six  Indiana  and  Michigan  sites  is  only  22.4MW.  (Berrien  Springs, MI; Buchanan, MI; Constantine, MI; Elkhart,  IN; Mottville, MI;  and Twin Branch, IN). 

Hydroelectric  turbine  technology  continues  to  progress with  smaller  systems,  utilizing  river current, offering  significant potential with minimal  risk  to  the  environment.   With  the Ohio, Wabash, the White River West and East Forks, and many smaller rivers and streams, low‐head hydroelectric is a potential worthy of consideration to help meet specific business requirements across Indiana. 

Geothermal 

Individuals  and  organizations with  longer  return  on  investment  (ROI)  horizons  are  adopting geothermal  across  the  State,  even  though  Indiana  is  not  known  for  high  value  geothermal assets.   Figure 2‐6 provides a high level map of Heat Flow Contours of the United States, which provides a good proxy  for total geothermal potential.   Technologies have  improved and costs have  fallen, making  some  geothermal  applications  attractive  in  Indiana.    Among  the  larger adopters,  for example,  is Ball State University which  is replacing  its coal  fired campus central heating boilers with geothermal heat pump systems (with partial Federal funding of $5M).  The Indiana  Institute  of  Technology  received  $1.3M  in  federal  funds  to  install  geothermal  heat pumps using carbon dioxide as the cooling medium.   

Original source citation: Energy Information Administration, Geothermal Energy in the Western United States and 

Hawaii: Resources and Projected Electricity Generation Supplies, DOE/EIA‐0544 (Washington, DC, September 1991); 

Modified after the Geothermal Map of North America, prepared as part of the Geological Society of North America

Decade of North America Geology (DNAG), from Blackwell, D.D., and Steel, J.L., Mean Temperature in the Crust of

the  United  States  for  Hot  Dry  Rock  Resource  Evaluation  (Southern Methodist  University, May  1990),  pp.  6‐8, 

updated by D.D. Blackwell. Source: Downloaded from 

 http://www.eia.doe.gov/cneaf/solar.renewables/renewable.energy.annual/backgrnd/fig17.htm.   

Figure 2‐6. Geothermal Potential:  Heat Flow Contours of the United States

Page 25: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 10  

2.2.2.6 Coal will remain King  

These various alternative fuels are important to fuel diversification and import offset for the State, and should and will be aggressively pursued. Nonetheless, prospects to replace coal with other in-state resources are slim. Compared to coal, potentially exploitable oil and gas resources are likely to be relatively modest contributions to total state energy production. The political prospects for nuclear power in Indiana remain distant. Taken together, renewables are many decades away from providing more than a small share of Indiana’s energy needs (currently only 1.5%). Wind power is growing rapidly, but may never represent more than a modest local source of statewide electrical energy production. Biofuels present a small but important contribution to Indiana’s liquid fuel needs. Biomass is showing some limited small-scale applicability for electricity and heat production, along with geothermal and solar, and could see rapid growth. For the foreseeable future, however, coal will remain the only Indiana energy source that can keep the State’s economy competitive.

2.2.3  Legislative and Regulatory Challenges and Impacts 

With  the  increasing national  focus on  legislation and  regulation  to control CO2, especially  for coal fired emissions, future costs of coal based energy may rise significantly, rendering a serious economic blow to Indiana. A wide range of policies to reduce CO2 emissions have been debated, including cap and trade, a carbon tax, renewable mandates, and EPA emissions regulation. Cap and  trade  has  emerged  as  the  primary  focus  of  congressional  debate,  while  the  EPA  has proceeded with  draft  CO2  regulations.

13 Many  states  have  adopted  different  variations  of  a renewable energy standard and several state‐based regional cap and trade systems have been launched. A potential carbon tax has reemerged as an option to cap and trade  in response to the opposition to the proposed legislation.  

The  impacts  on  states,  industries,  and  individuals  of  all  of  these  proposals  are  a matter  of ongoing  debate.  Various  proposals  offer  compensatory  income  redistribution  schemes.  But, regardless of the policy, the impacts will fall most heavily on areas of the country that are coal dependent and on industries that are energy intensive.  

As highlighted above,  Indiana  is perhaps  the most coal dependent state  in  the Union, and  its core manufacturing  and  logistics  industrial  base  is  reliant  upon  the  relatively  (compared  to domestic  and  foreign  competitors)  low  and  stable  energy  prices  provided  by  coal‐based electrical  power.  Strong  politically‐driven  renewable  energy mandates,  and  CO2  policy  and regulation offer a special  threat  to coal‐based electrical power and  to the competitiveness of industry across Indiana. Studies show that heavy industry states and coal intensive states suffer disproportionately  from  such policies, and  Indiana  is both. Not  surprisingly,  Indiana  tends  to rank first among the 50 states in negative economic impacts in studies of policies such as cap 

and  trade.14  Design  details  make  a  vast  difference  in  the  actual  impact  of  any  CO2  control policy.15  

                                                            13 The most recent iteration of the national energy policy/CO2 control roller coaster is the release on May 12, 2010 of the new climate legislation proposal from Sens. Kerry and Lieberman.   14 See for example, Science Applications International Corporation (SAIC), Economic Impact of the Waxman‐Markey American Clean Energy and Security Act: Analysis of The Waxman‐Markey Bill “The American Clean Energy and Security Act of 2009” (H.R. 2454) Using the National Energy Modeling System (NEMS/ACCF‐NAM 2), August 12, 2009. 

Page 26: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 11  

2.2.3.1 Cap and Trade 

For  example,  SAIC  has  performed  a  study  for  the  NAM  and  the  ACCF  that  analyses  the economic impact of Waxman‐Markey Bill, HR2454, legislation proposed to reduce Greenhouse Gas Emissions. The  study  concludes  that  Indiana will be one of  the most  severely  impacted states, with losses that “will have a lasting effect on the economic base of Indiana”. The report describes the following major losses:  

Reduction in jobs, by year 2030, by 43,000 to 59,000 due to higher energy prices, costs of complying with emission cuts, and competition from overseas manufacturers with lower energy costs 

Reduction in Indiana’s GSP by between $700M to $1.2B by 2020, and $7.4B to $10.1B by year 2030 

Reduction in Indiana coal production of over 70%, and in electricity production of over 15% by year 2030 

2.2.3.2 EPA CO2 Regulation 

The  negative  impact  of  the  proposed  EPA  CO2  regulations  could  be much  higher.  Following upon  an order  from  the  Supreme Court  that  the EPA had  to have  an endangerment  finding before  it could regulate CO2, the EPA  issued such a finding. Considerable debate has emerged whether  this  finding  is  valid under  the Clean Air Act, but based on  this  finding  the  EPA has issued draft and now  final  rules.16 The  final announced  threshold  for  regulation of  stationary sources  identified by  EPA was 100,000  tons per  year.  EPA’s phased‐in  approach will  start  in January  2011,  when  Clean  Air  Act  permitting  requirements  for  GHGs  will  kick  in  for  large facilities  that are already obtaining Clean Air Act permits  for other pollutants. Those  facilities will be  required  to  include GHGs  in  their permit  if  they  increase  these emissions by at  least 75,000 tons per year (tpy).   In July 2011, Clean Air Act permitting requirements will expand to cover all new facilities with GHG emissions of at least 100,000 tpy and modifications at existing facilities  that  would  increase  GHG  emissions  by  at  least  75,000  tpy.  These  permits  must demonstrate the use of best available control technologies to minimize GHG emission increases when facilities are constructed or significantly modified.17  

The final Greenhouse Gas “tailoring” rule is targeted at 100,000 tpy, substantially different than the Act's permitting threshold of 250 tons annually for emissions from major sources. In theory the EPA will begin phasing in lower thresholds through 2016.18 It will be virtually impossible to 

                                                                                                                                                                                                15 F.T. Sparrow provides a discussion of design elements that would mitigate or intensify the state‐level impacts on Indiana (and similar states). “The Impact of Alternative CO2 Limiting Legislative Designs on Indiana,” CCTR Advisory Panel Meeting, March 4, 2010. 16 Draft rules are found in, ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, [EPA‐HQ‐OAR‐2009‐0597, RIN 2060‐AP87, “Reconsideration of Interpretation of Regulations that Determine Pollutants Covered by Clean Air Act Permitting Programs.”  For a summary of the  key  points  in  the  final  rule,  see  Air  News  Release  (HQ):  EPA  Sets  Thresholds  for  Greenhouse  Gas  Permitting Requirements/Small businesses and farms will be shielded, May 13, 2010, http://www.epa.gov/nsr/actions.html.  17 In April 2010, EPA set the first national GHG tailpipe standards for passenger cars and light trucks. GHG emissions limits for these vehicles go into effect in January 2011.   18 February 22, 2010, U.S. EPA Administrator Lisa P. Jackson, letter responding to an inquiry from eight U.S. Senators about the Agency’s plans for addressing greenhouse gases in 2010, http://epa.gov/oar/pdfs/LPJ_letter.pdf. 

Page 27: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 12  

regulate  several million  schools,  hospitals,  apartment  buildings,  restaurants  and  other  small businesses that emit between 250 and 100,000 tons of carbon dioxide and other greenhouse gases annually.  

2.2.3.3 Renewable Portfolio Standards 

Many states have set standards specifying  that electric utilities generate a certain amount of electricity  from  renewable or alternative energy  sources usually  in  the  form of a  "renewable portfolio  standard"  (RPS).  An  RPS  requires  a  certain  percentage  of  a  utility’s  power  plant capacity or generation to come from renewable or alternative energy sources by a given date. The  standards  vary  greatly  among  states.  Some  are  quite modest,  others  very  aggressive. Qualifying  energy  sources  vary,  and  some  states  require  that  a  certain  percentage  of  the portfolio be generated from a specific energy source such as solar power. Others offer specific incentives to encourage the development of particular resources.  

Historically,  climate  change was  not  the  prime motivation  behind  these  standards,  but  has recently become one of the major supporting arguments. The first RPS was established in 1983. However, most  states passed or  strengthened  their  standards after 2000. These efforts have increased  the penetration of  renewables  in  some  states; others have not been  in effect  long enough to do so. Many states allow utilities to comply with the RPS through tradable credits. Costs  of  such  programs will  be  very  state  and  program  specific.  Although  an  RPS  has  been proposed  several  times  in  Indiana  legislature,  it has not passed.  It has been discussed at  the federal level, but has not gained significant traction. 

2.2.4  Special concerns: impacts on small scale coal facilities and loss of capacity 

Most of  the public debate  swirls around macroeconomic and  large  scale concerns. However, some  of  the most  consequential  impacts  can  only  be  seen  by  drilling  underneath  the  gross numbers and trends. Two of special concern include: replacement of the parasitic load required to support CO2 capture and sequestration; and replacement of the electricity and heat provided by  the  many  small  coal‐fired  facilities  across  the  nation  (largely  owned  by  smaller  public utilities,  municipal  utilities,  Rural  Electric  Membership  Cooperatives  (REMCs),  universities,  and industry).  

The  former  leads  to  serious underestimates of  the expansion of physical generating  capacity required to deliver the gross power required for the same net power delivered to the grid.  

For  the  latter, under virtually all of  the policy  frameworks under debate,  the vast majority of small  coal  systems  may  become  uneconomic  and  face  shut  down.  However,  demand  will continue.  Closures  of  small  coal  facilities will  result  in  significant  growth  in  the  distribution burden on the weakest edges of the national power grid and potentially large cost increases to residents and businesses in small‐town and rural America.  

Indiana  is home  to many  small and medium  scale municipal, REMC, and  industrial plants, as well  as  a  significant  number  of  coal  fired  plants  that  are  used  only  for  heat. A  list  of most Indiana coal‐using facilities is provided in Table 2‐1.     

 

 

Page 28: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 13  

Table 2‐1 Indiana Facilities Using CoalLargest Coal Users in Indiana 2007Name  Tons of Coal Est. CO2 Emissions (tons) Rockport Power Plant  10,962,000 24,774,120Gibson Power Plant  9,979,000 22,552,120R.M. Schahfer Power Plant 5,541,000 12,522,660Petersburg  Power Plant  5,488,000 12,402,880Clifty Creek  Power Plant  4,345,000 9,819,700Merom Power Plant  3,108,000 7,024,080Cayuga Power Plant  2,828,000 6,391,280Wabash River Power Plant 2,312,000 5,225,120Tanner Creek Power Plant 2,268,000 5,125,680State Line Energy Power Plant 1,975,000 4,463,500Warrick Power Plant  1,967,000 4,445,420Edwardsport Power Plant  1,800,000 4,068,000A.B. Brown Power Plant  1,616,000 3,652,160Harding Street Power Plant 1,579,000 3,568,540Michigan City Power Plant 1,295,000 2,926,700Gallagher Power Plant  1,247,000 2,818,220F.B. Culley Power Plant  1,218,000 2,752,680Bailly Power Plant  1,116,000 2,522,160Frank Ratts Power Plant  778,000 1,758,280Eagle Valley Power Plant  684,000 1,545,840White Water Valley Power Plant 214,000 483,640C.C. Perry Power Plant  175,108 395,744Lehigh Cement   128,956 291,441New Energy  118,924 268,768General Shale Brick  114,714 259,254Logansport Power Plant  109,000 246,340Tate & Lyle  85,010 192,123University of Notre Dame  78,478 177,360A.E. Staley Sagamore  68,109 153,926Indiana University  67,601 152,788Eli Lilly ‐ Clinton Labs  61,216 138,348Penrod Ricard  59,381 134,201Eli Lilly ‐ Tippecanoe Labs  58,520 132,255International Paper  37,644 85,075Bunge North America  37,434 84,601Jasper Power Plant  36,000 81,360Ball State University  32,559 73,583Danisco Sweetener  19,263 43,534Frito Lay  18,033 40,755Crawfordsville Municipal  13,000 29,380Peru Municipal  13,000 29,380Total  63,651,950 143,853,407* est for 2014 Source: CCTR/IGS 

Indiana has  some 30 sites with coal‐fired  facilities  including over 90 generating units  totaling nearly  22,000MW. Approximately  25%  of  Indiana’s  coal‐fired  electricity  generating  units  are 

Page 29: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 14  

under  50MW19.    High  renewable  energy  mandates  and  stringent  CO2  control  regimes  will dramatically impact the costs facing smaller coal using operations. Indeed, the smaller facilities would be at risk of shut down under most proposed CO2 control regimes, with dramatic impacts on available capacity and local electricity prices. This is a far more serious threat across the coal states than is generally recognized in the policy debate and one that requires serious attention. 

2.2.5  Energy Strategy 

At the highest  level,  Indiana  is pursuing two parallel energy strategies: the  first  is captured  in the  Hoosier  Homegrown  Energy  plan;  the  second  is  to  use  Indiana’s  extensive  second‐tier engineering  and manufacturing  base,  traditionally  focused  on  products  and  components  to develop an alternative energy economy and grow additional jobs. 

2.2.5.1   Hoosier Homegrown Energy  

Indiana created a new state energy strategy  in 2006 that serves as the basis for guiding state investments  and  policy,  even  as  external  events  and  national  policy  have  forced  changes  in specific programs and activities. The key elements of Hoosier Homegrown Energy include:20 

Vision:  

  Grow Indiana jobs and incomes by producing more of the energy we need from our  own  natural  resources  while  encouraging  conservation  and  energy efficiency.  

Goals: 

  Trade current energy imports for future Indiana economic growth  

  Produce  electricity,  natural  gas,  and  transportation  fuels  from  clean  coal  and bioenergy  

Improve energy efficiency and infrastructure  

Implementation initiatives have included: 

  Reducing  import  dependence  (both  from  international  and  from  other  US sources) and retaining a larger share of energy spending inside the State 

  Increasing biofuels production and use 

  Supporting adoption of clean coal technologies and other policies that  increase use of Indiana coals 

  Supporting wind deployment and manufacturing of windmill components 

  Promoting efficiency  and  adoption of  alternative  and distributed energy when economically viable 

                                                            19 Sourcewatch.org/index.php?title=Indiana_and_coal#Existing_coal_plants. 20 See Energy.IN.gov for the 2006 plan as well as the recent detailed programmatic enhancements approved by the USDOE under the greatly expanded ARRA funding of the State Energy Program.  

Page 30: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 15  

  Supporting  the growth of manufacturing of energy efficient, energy efficiency, and alternative energy products, with special focus on Distributed power 

  Transportation vehicles, batteries, and other components  

2.2.5.2   Key actors in implementing the State’s energy strategy have included:  

The Center for Coal Technology Research:  Its primary activities have included: 

Identifying and analyzing key coal‐related opportunities 

Identifying potential sites across the State where opportunities could be launched 

Providing support for select pre‐feasibility analyzes 

Assessment of policy and regulatory issues and constraints 

Coordinating with other states’ coal leadership 

Providing outreach and a forum for networking 

The Office of Energy Development: Its primary activities have included: 

Primary  responsibility  for  managing  and  leveraging  federal  (DOE)  programmatic funding 

Coordinating energy‐related activity among state agencies and around the State 

Supporting investments in energy and energy efficiency projects and programs 

Clearinghouse for energy and energy efficiency information 

The Energy Systems Network  (a new private non‐profit organization whose members  include key energy‐related manufacturers and utilities). Its primary activities have included: 

Developing of key alternate energy initiatives 

Leveraging  Indiana  companies  (especially  product  and  component  manufacturing  and utilities) 

Supporting collaborative funding and resource initiatives 

Coordinating  collaborative  commercialization  projects  (especially  in  heavy  hybrid electric vehicle systems, smart grid systems  to support plug hybrid deployment, and microgrid solutions)   

2.3  Major Energy Initiatives  

With  energy  cost  a  critical  component  of  State  economic  competitiveness,  and  coal representing  Indiana’s primary energy asset, coal has become a key element  in  implementing the State’s energy strategy.  

The remainder of this report focuses on the coal‐centric elements of Indiana’s energy strategy with special attention to near‐term actions that can be pursued. The report also addresses an approach to  incorporate emerging distributed power generation technologies which can serve to  accommodate  alternative  sources  and  mitigate  future  policy  impacts  on  coal  users.  Other  components  of  the  State’s  energy  strategy  are  discussed  as  they  interact  with  and support  the  State’s efforts  to maximize  the  value of  its  coal  resources  to grow  incomes and wealth for Indiana residents.  

Page 31: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 16  

In  the  course  of  developing  our  contribution  to  Indiana’s  energy  strategy, we  analyzed  the current status and provide our assessment of the outlook  for a set of  four relevant  initiatives that we believe will be critical to Indiana’s energy future: 

Expand use of Indiana coal and byproducts thru improved logistics and technology  

Implement advanced clean coal technologies for production of energy products 

Develop biomass and renewable micro grid technologies 

Develop commercial uses and technology solutions for C02 

We also analyzed a set of Indiana locations that have the infrastructure for possible high value clean coal project sites. 

2.3.1  Expand  use  of  Indiana  coal  and  byproducts21  through  improved  logistics  and technology  

2.3.1.1  Seek to substitute Indiana coals for Powder River Basin and other imported coals by Midwest coal users 

Indiana coal  is a relatively high BTU, high sulfur bituminous coal.  Its sulfur content  (averaging from  1.4%  ‐  5.0%  for  the  four major  beds)  has  been  a  handicap  for  power  plants without scrubbers, leading to a significant increase in shipments of low‐sulfur coals from out of state.  

As air quality standards have tightened, all coal fired power plants power are facing potential decisions  to  install  scrubbers, even  those burning  low  sulfur  coals.  If  installed  scrubbers  can clean  Indiana coals effectively and efficiently, this may create an opportunity to partially shift coal consumption back towards a higher share of Illinois basin coals for some Indiana and other Midwest coal‐fired power plants. Many technical and economic questions remain regarding the viability  of  this  opportunity. CCTR has  funded  several  studies  examining  this  strategy.  These studies have focused primarily on the limitations of Indiana’s north‐south rail infrastructure to support  large  coal  shipments.  Discussions  are  underway  concerning  the  rail  and  water infrastructure  investments  that  such  a  shift might  entail,  as well  as  the price  scenarios,  and policy  and  contractual  issues  that  would  have  to  be  surmounted.  Even  with  the  cost  of scrubbers, the  low delivered price of Powder River Basin coal  is a significant barrier to such a shift, especially in Northern Indiana.22  

Next steps toward creation of commercial value associated with these ideas will require:  

Validation  that  the  scrubber  technologies will meet  the necessary emissions  control with Indiana coals 

Detailed exploration of the potential real demand among coal consumers in northern Indiana and the other Great Lakes states 

                                                            21 A good summary of CCTR thinking on expanding use of Indiana coals is included in "Expanding the Utilization of Indiana Coals" ~ Brian H. Bowen, Forrest D. Holland, F.T. Sparrow, Ronald Rardin, Douglas J. Gotham, Zuwei Yu, Anthony F. Black (Center for Coal Technology Research, August 18, 2004; Revised August 27, 2008). 22 For an update on the current state of the intra‐state rail transportation analysis see, "Indiana Coal Movement: Indiana Rail Capacity/Potential," Thomas F. Brady, Purdue North Central, presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Bloomington, IN, June 4, 2009. 

Page 32: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 17  

Identification of price points that might induce a switch from current suppliers 

Engagement  with  potential  industrial  and  transportation  partners/participants required to execute the strategy  

Identification of policy and regulatory barriers and options 

Examination of the costs and risks of investing in the infrastructure required 

Investigation of alternative financing and project structure options 

2.3.1.2 Coke Syngas as a valuable byproduct and use of Indiana Coals to Produce Coke23 

A  related  set  of  investigations  is  exploring  the  technical  and  economic  feasibility  of  using Indiana coals for coke production. Early technical results are promising, but far from conclusive.  

Enhanced rail  infrastructure between southwest  Indiana and the steel mills on Lake Michigan (not  including  Chicago)  also would  be  required  to  greatly  enhance  the  economics  of  such  a potential supply shift.  

Studies  are  also  exploring  the  feasibility  of  capturing  the  syngas  generated  from  the  coking process  (now  flared),  for use as a  feedstock  for other purposes  (SNG,  liquid  fuels, chemicals). Essentially, a coking oven  is a form of gasifier that  is already cost‐justified. The results appear promising for commercialization. 

It  is  important  to  note  that  these  investigations  are  not  just  about  increasing  demand  for Indiana coals, but also for maintaining the competitiveness of Indiana’s steel industry. 

Next steps include: 

Finalize the technical analyses 

Develop pre‐feasibility studies for apparently economically viable technical solutions  

Engage steel companies in a detailed examination of economic viability 

2.3.2  Implement advanced clean coal technologies for production of energy products 

2.3.2.1  Coal Gasification – the current strategy  

In  the  context  of  dealing  with  coal’s  environmental  challenges,  considerable  research  has shown  that under expected  future energy  and price  scenarios,  coal  gasification  technologies provide  higher  efficiency,  significant  enhancement  in  the  control  of  regulated  pollutants,  a  contribution  to  national  energy  security,  and  a  net  addition  to  energy  price  stability.24 

                                                            23 For a recent update of CCTR supported projects see, "Coking/Coal Gasification Using Indiana Coal for the Environmentally Clean Production of Metallurgical Coke, Liquid Transportation Fuels, Fertilizer, and Electric Power," Robert Kramer, Energy Efficiency and Reliability Center, Purdue University Calumet, presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Vincennes University, Vincennes, IN, September 10, 2009. 24 These priorities underlie the extensive USDOE investments in gasification technologies. See USDOE program summaries and description at http://www.fossil.energy.gov/programs/powersystems/gasification/index.html. For a recent investigation of the liquid fuels advantages see, Liquid Transportation Fuels from Coal and Biomass: Technological Status, Costs, and Environmental Impacts, National  Academies  Press;  2009.  Also  see  Coal Gasification  and  Liquid  Fuel  ‐  An Opportunity  for  Indiana,  Science Applications International Corporation, July 2008. 

Page 33: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 18  

Research also has  found  that  Indiana coals have good gasification characteristics.25  Indiana  is also  home  to  a  small  commercial  scale  gasification  facility  that  uses  the  syngas  to  produce  electricity (Wabash). 

Indiana  also  hosts  the  only  full  scale  IGCC  plant  currently  under  construction  in  the United States (Edwardsport). The State recently passed legislation to pave the way for a proposed coal to synthetic natural gas facility (Rockport) and is actively working with several other companies on proposed coal gasification projects.  Although any new coal project receives intense scrutiny, the  Indiana  Department  of  Environmental  Management  has  kept  the  technical  and environmental  issues open and above board with public hearings  receiving strong  local  input from communities and citizens.   

Coal  gasification  dramatically  reduces  the  emissions  traditionally  associated  with  coal‐fired electric  and  heat  production.  The  environmental  benefits  of  gasification  stem  from  the capability  to  achieve  extremely  low  SOx, NOx  and  particulate  emissions  from  burning  coal‐derived gases.  

Further,  gasification  byproducts  have  even  better  reuse  characteristics  than  from  pulverized coal  (PC) plants. Not only  is sulfur not a significant problem,  it  is a valuable byproduct of  the process. This would only add  to  Indiana’s high utilization of coal byproducts.  Indiana already exceeds the national average in the reuse of coal byproducts. Some 42% of the fly ash, bottom ash  and  flue  gas  desulfurization materials  are  reused,  compared  to  a  national  reuse  rate  of 30%.26    It  should be noted  that past  recommendations  to  co‐fire  coal with biomass  actually reduces the value of the fly ash and bottom ash for construction materials due to the unknown level of contamination.  The result can actually be considered hazardous waste.  The preferred method would be separate gasification units so the ash could be kept separate.  

Nationwide, many proposed  coal gasification projects are on hold, waiting and watching  the outcomes in Indiana with Edwardsport and the proposed Rockport coal to SNG facility. Success in  Indiana could  trigger  renewed project activity both  in  Indiana and nationwide. One of  the attractions  of  gasification  technology  is  the  fact  that  such  facilities  can  be  constructed  to capture CO2 more efficiently and less expensively than from PC plants.  

2.3.2.2  Petcoke as a Gasification resource 

Gasification is also an outstanding technology for conversion of petcoke (the remains from the petroleum refining process) into higher value products. Petcoke is a very attractive gasification input. The  Indiana Wabash gasification  (to electricity)  facility has switched  from using coal  to using 100% petcoke with great success.  

The completion of the huge BP refinery  in Northwestern  Indiana offers a significant supply of petcoke.  This  presents  the  potential  for  development  of  a  gasification  project  in  Northern Indiana.  The  east west  rail  system  in Northern  Indiana would  provide  excellent  access  to  a 

                                                            25 "Assessment of the Quality of Indiana Coals for Integrated Gasification of IGCC Performance," Maria Mastalerz et al., Indiana Geological Survey, presented at the CCTR Advisory Panel Meeting and Briefing, Hammond, IN, December 11‐12, 2008. 26 The CCTR presented a report by the University of Kentucky at their March 4, 2010 seminar which covered this issue in detail.  (Dr. Jack Groppo, University of Kentucky, Center for Applied Energy Research, Lexington, KY.). 

Page 34: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 19  

range  of  potential  sites  across  the  State’s  northern  tier,  perhaps  taking  advantage  of  the extensive water availability  in  the Northeast.    Such a project offers a  valuable alternative  to dealing with this byproduct stream, the refinery will generate a stable feedstock that must be shipped somewhere.  

The key next steps include: 

Exploring the most valuable output products  in the region (electricity, SNG, fertilizer, other chemicals?) 

Identifying high potential sites for a gasification complex in the region 

Engaging industrial partners for potential project analysis and planning 

Developing  a  high  level  pre‐feasibility  study  for  the  selected  priority  sites  and product mix 

2.3.2.3  Explore other alternatives with significant potential 

2.3.2.3.1 Underground Coal Gasification (UCG)  

CCTR  is  exploring  UCG  as  an  option  to  exploit  some  of  Indiana’s  large  un‐minable  or uneconomic (by conventional means) coal resources.   Surface mining  is typically down to 200 feet,  subsurface mines  are normally  from  300  to  500  feet deep.   UCG  allows use of  coal  at depths  to 1500  feet and deeper.   The process  is conceptually simple  (see Figure 2‐7). Rather than mine the coal and move it to a gasifier, steam and air/oxygen is injected into a coal seam from a surface well. 

Through a series of reactions, coal is gasified into four product gases, including CH4, H2, CO and CO2 and released to the production well—the edges of the seam serve as the gasifier reactor. At this point the gas would be dealt with, as with any other gasification process. After cleaning, these  gases  can  be  used  to  generate  electric  power  or  synthesize  chemicals  (e.g.  ammonia, methanol and  liquid hydrocarbon  fuels). Obviously  there are many  technical, environmental, 

Figure 2‐7. The Underground Coal Gasification Process 

Page 35: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 20  

and safety concerns about this process.  UCG operations are currently open or being developed in Russia, Australia, and Canada, among others.   Australia  is clearly  the world  leader  in UCG, pilot projects and commercializations, though China probably  leads  in the absolute number of trials  in  recent  years.    Australia  has  three  apparently  successful  commercial  scale  trials  in progress.27  The Underground  Coal Gasification  Association  (USGA)  is  a  growing  organization which  holds  an  annual  conference,  offers  training  courses  in  UCG,  and  issues  quarterly newsletters.  The  most  current  status  of  active  and  planned  projects  is  detailed  in  their newsletter.28 

CCTR recently commissioned a comprehensive study of the potential for UGC in Indiana.29 The primary purposes of this report were to: 

Assess  the  current  state  of  technology  that  might  be  applicable  to  Indiana circumstances  

Determination of selection criteria for available coal resources 

Determine potential locations within the state that could serve as candidate areas for possible UCG projects 

The study found the UCG process to have several advantages over surface coal gasification: 

Lower capital investment costs (due to the absence of a manufactured gasifier) 

No handling of coal and solid wastes at the surface (ash remains  in the underground cavity) 

No human labor or capital for underground coal mining 

Minimum surface disruption 

No coal transportation costs 

Direct use of water and feedstock “in place.” 

The CCTR analysis also addressed the major technical, environmental and safety concerns.  The key concerns and comments are summarized below:  

Linking of injection and production wells within a coal seam 

A reliable link between the multiple wells can be established by the appropriate application of specialized directional drilling technologies that are in commercial use today. 

Minimization of variation in the composition of the produced gas  

To  control  the  composition  of  the  produced  gas,  the  process  parameters  (e.g.  injection pressure  and  flow  rate,  oxygen  concentration)  can  be  adjusted  according  to  real‐time surface measurements.  

 

                                                            27 See UCG Partnership, “Key Facts on UCG,” http://www.ucgp.com/key‐facts/worldwide‐interest/ 28 (UCG Association, Elizabeth House, Duke Street, Woking, Surrey GU21 5AS and www.ucgassociation.org.) 29The Potential for Underground Coal Gasification in Indiana, Final Report to the Indiana Center for Coal Technology Research (CCTR),  Evgeny  Shafirovich,  University  of  Texas  at  El  Paso, Mechanical  Engineering  Department,  Arvind  Varma,  School  of Chemical Engineering, Purdue University, West Lafayette,  IN, Maria Mastalerz, Agnieszka Drobniak,  John Rupp, all at  Indiana Geological Survey, Bloomington, IN, March 2, 2009.  

Page 36: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 21  

Prevention of any degradation of potable groundwater supplies.  

Groundwater  can  be  protected  by  appropriately  siting  a  project,  conducting  the  UCG process at pressures well below lithostatic pressure, and using the water that exists within the coal seam.  

Prevention of uncontrolled underground coal fires 

Well  known  accidents  with  uncontrolled  underground  coal  fires,  such  as  those  near Centralia,  PA,  can  cause  public  concerns  about  potential  loss  of  control  over  the  UCG process.   The Centralia accident occurred  in a mine close to the surface with many vents permitting a continuous supply of air  to  fuel an uncontrollable  fire.   With UCG  the great depth  combined  with  detailed  geological  knowledge  about  the  thickness,  depth, composition and petrophysical character of coal seams, and control over  the gasification process by managing injection of oxygen allows for the operator to stop the underground thermal reaction by shutting off the flow of oxygen.   

Concerns about subsidence 

Since  the  process  is  limited  to  deep  seams  below  1000  feet  there  is  little  possibility of subsidence. 

Concerns about building gas pipeline infrastructure 

Gas  transportation  costs  can be decreased by optimizing  the  selection of potential UCG sites  and  by  constructing  power‐generation  or  chemical  plants  near  the  UCG  production facilities. 

UCG provides other benefits when compared to mining operations.  Problems with scarring of  the  surface  landscape  and  disposal  of  ash  and  other mining  residue  are  eliminated.  Further, the safety of the miner is no longer a concern. 

The CCTR report identified two areas that met the optimal values in the defined screening criteria:  (1)  Knox  and  Gibson  Counties  for  the  Springfield  Coal  and  (2)  Vanderburgh, Warrick,  Gibson,  and  Posey  counties  for  the  Seelyville  Coal.  In  these  two  areas,  nine promising zones were identified for UCG in Indiana (four for the Springfield and five for the Seelyville Coal). Detailed lists of characteristics were prepared for each of these zones and preliminary  recommendations  offered  on  the  future  selection  of  a  suitable  location  for potential  UCG  operations.  Detailed  maps  are  available  in  the  cited  report,  and electronically from the Indiana Geological Survey. 

Next Steps 

Obviously this  level of analysis  is preliminary, and considerable further characterization would be  required  before  a  front‐end  engineering  and  design  study  for  the  construction  of  a UCG plant could commence. The next steps will require:  

Assembling key stakeholders  in region to discuss the technical and political feasibility of UGC in the target zones 

Page 37: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 22  

Determining  interest  among  potential  industrial  partners  to  commit  time  and resources to pursue a preliminary analysis 

Seeking public and private funding for a detailed feasibility analysis.  

Continuing to use the CCTR seminars for disseminating current progress on assessing UCG locations and technology 

2.3.2.3.2  Extract Value from Coal Fines 

Various efforts by DOE and coal states have been devoted to extracting value  from coal  fines and mine waste. Not only do these decades of accumulated mine residues contain significant potential  energy  value,  there  is  interest  in  returning  the  land  they  occupy  back  to  more  productive  uses,  and  reducing  the  potential  environmental  runoff  problems  that  such residue generates.  

A variety of approaches and technologies have been explored, and in some locations and under some circumstances, viable uses been developed.  In  Indiana, for example, Hoosier Energy has adopted a process to capture methane from ash. In Pennsylvania, the state has invested fairly extensively  in blending coal mine methane and material extracted  from mine waste piles  for small scale power generation. To support private efforts such as this, CCTR has funded research designed to identify and map major concentrations of coal waste. These sites offer the highest potential for any application that a company (or research team) might seek to exploit.30  

Next Steps 

Next steps would require:  

A systematic review of potential site‐specific applications and their economic viability at key locations across Indiana’s coal patch.  

Should a national carbon control regime be adopted, a policy at the federal level that would  allow  CO2  offsets  from  capturing  methane  otherwise  released  into  the atmosphere would provide an incentive to pursue a coal fine strategy. 

2.3.2.3.3  Coal‐Bed Methane (CBM)31 

Coal‐bed Methane is natural gas associated with and sourced from coal formations. Methane occurs as gas adsorbed onto coal surfaces, as  free gas  in  fractures, cleats or other porosity, and as gas dissolved in ground water within coal beds. CBM can be produced from abandoned underground coal mines (often referred to a mine voids), as well as from un‐mined single or 

                                                            30 See http://igs.indiana.edu/survey/projects/Coal_Fines/index.cfm, FINAL REPORT, Reconnaissance of Coal‐Slurry Deposits in  Indiana,  by  Denver  Harper,  Chris  Dintaman, Maria Mastalerz,  and  Sally  Letsinger,  Indiana  Geological  Survey,  August  1, 2007.See also, "Reconnaissance of Coal‐Slurry Deposits in Indiana," Denver Harper, Indiana Geological Survey, Bloomington, IN, presented at  the CCTR Advisory Panel Meeting,  Indianapolis,  IN, March 6, 2008, and  "Potential  for Fine Coal Recovery  from Indiana's Coal Settling Ponds," Richard E. Mourdock, R.E. Mourdock & Associates, LLC, presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Hammond IN, December 6, 2006.

31  Unless  otherwise  cited,  this  section  is  heavily  extracted  from  John  A.  Rupp  and Maria Mastalerz,  “Coal‐Bed Methane Development  in  Indiana:  Current  Status  and  Future  Challenges,”  Indiana Geological  Survey,  July  2008.  See  also  "Coal  Bed Methane  (CBM)  in  Indiana,"  Tom  Hite,  Hite  CBM  Operating,  presented  at  the  CCTR  Advisory  Panel  Meeting,  Vincennes University, Vincennes IN, September 6, 2007. 

Page 38: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 23  

multiple  seams.  There  is  nationwide  interest  in  the  development  of  CBM  as  an  alternative source of natural gas.  

CBM basins across the United States are illustrated in Figure 2‐8. 

Key advantages 

Low risk reserves (currently being off‐gassed and flared) 

Long term production potential 

Low  cost  development  of  BTU’s  (depending  upon  location  and  type,  some  areas would be quite expensive) 

Possible Renewable Energy Source (depends upon legislation) 

Improved mine  safety, and  capturing  some value  from mandated methane  control for underground mining 

Domestic US energy source 

Indiana energy source 

Potential option for CO2 sequestration for Enhanced Coal Bed Methane production as an option for dewatering (see below for more detailed discussion) 

Source:  "Coal Bed Methane  (CBM)  in  Indiana," Tom Hite, Hite CBM Operating, presented at  the CCTR Advisory

Panel Meeting, Vincennes University, Vincennes IN, September 6, 2007. 

Figure 2‐8. CBM Basins Across the United States

Page 39: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 24  

Key Challenges 

Water  disposal,  weak  knowledge  of  water  chemistry  and  groundwater  quality impacts 

Infrastructure  development,  including  roads,  pipelines,  underground  storage,  and electrical services 

Lack  of  geological,  chemical  and  physical  information  to  guide  discovery  and production 

Untested drilling and capture technologies for cost effective recovery 

In 2008, CBM is estimated to have met some nine (9) percent of the dry natural gas demand in the United States, with annual production approaching 2 trillion cubic feet (TCF). 

Coal‐bed  methane  is  considered  an  “unconventional”  gas  resource.  In  conventional  gas reservoirs, the gas resides in the small pores within the rock. When the pressure is decreased by a well tapping the reservoir, the gas flows out of the pore spaces and into the wellbore. In an unconventional reservoir, however, the gas is attracted to or “adsorbed” onto the organic molecules  that make  up  the  coal.  The  gas  is  produced  by  drilling  into  the  coal  seam  and pumping off  the water. Once  the water pressure  is reduced,  the gas molecules detach  from the  coal and  flow  to  the  surface  through  the wellbore. CBM production  (except  from mine voids) requires many wells due to the required dewatering of the coal reservoir to induce gas flow. Dewatering also creates a waste water  (salty) disposal challenge, often  requiring deep well  injection  into  saltwater‐filled  reservoirs.  Unlike  much  natural  gas  from  conventional reservoirs,  coal‐bed methane  contains  very  little  heavier  hydrocarbons  such  as  propane  or butane, and no natural gas condensate. 

Historically, the gas content of Illinois Basin coals was considered to be too low for economical extraction. Data  acquired by  the  Indiana Geological  Survey  suggest  that  the  gas  content of coals, in particular areas within the basin, may be much higher than previously estimated. To date, however, only a very  limited amount of  this gas has been developed and produced  in Indiana.  Five  counties  in  southwestern  Indiana  are  currently  producing,  especially  in southeastern  Sullivan  County;  many  others  have  the  potential  for  CBM  gas  production, especially in light of the emergence of new technologies and practices.  

Figure 2‐9 shows the distribution of mine void and coal‐bed methane wells in Indiana. 

Page 40: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 25  

Next Steps 

Identify  key  stakeholders  in  SW  Indiana,  especially  firms  already  exploiting  coal‐bed methane 

Discuss with stakeholders the key issues supporting exploitation 

Assess priority opportunities to expand CBM 

Determine barriers and policy options to expand exploitation. 

2.3.2.3.4  Shale bed methane  

Though not a “coal‐based” resource, one cannot examine coal‐bed methane in Indiana without also discussing shale‐bed methane (SBM). The geography strongly overlaps, and many related technologies  and  infrastructure  investments  would  be  required  for  exploitation.  Improved technology now allows high potential economic  returns  for development of  reserves  in shale reservoirs at  the gas prices prevalent  in 2006 and 2007. EIA began collecting data on proved natural  gas  reserves  from  shale  reservoirs  only  beginning  in  2006  (see  Figure  2‐10  for  an overview of the national distribution of SBM). 

Source: Downloaded from http://igs.indiana.edu/Geology/coalOilGas/CBM/index.cfm  

Figure 2‐9. Mine Void and Coal‐Bed Methane Wells in Indiana 

Page 41: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 26  

For  the  two  years  available  from  2006  to  2007,  proven  reserves  of  shale  gas  increased  50 percent to about nine percent of the U.S. total.32  

More  recent  unofficial  estimates  suggest  substantial  increases  in  the  reserves  of  SBM.  The newfound resources in shale deposits are now estimated to contain 616 TCF of recoverable gas (nearly triple 2007 EIA estimates of proven reserves). 33 Even higher estimates of reserves are emerging as reports from extensive drilling are released.34   

Like drilling for CBM, SBM requires extensive drilling using sophisticated horizontal techniques, followed  by  a  procedure  called  hydraulic  fracture  stimulation,  or  hydrofracturing,  which  is designed to get the gas flowing efficiently into the well. To allow gas to escape, engineers will force millions of gallons of water down the well and into the shale formation at high pressure. If all  goes well,  the natural  gas will  rush out of  the  shale  and  into  the pipe  after  the water  is pumped back out. 

Renewed  interest  in  the  New  Albany well  began  in  the mid‐1990s  and  related  drilling  has accounted for nearly 500 wells since that time. Initially focused in Harrison County, where New Albany  gas  production  was  discovered  in  the  late  1800s,  successful  exploration  has  more 

                                                            32 Energy Information Administration, U.S. Crude Oil, Natural Gas, and Natural Gas Liquids Reserves 2007 Annual Report, p. 38. 33 David Rotman, MIT Technology Review, November/December 2009, “Natural Gas Changes the Energy Map,” data from John Curtis, professor of geology and geological engineering at the Colorado School of Mines and director of the Potential Gas Agency. 34For example see, IHS Cambridge Energy Research Associates, Fueling North America’s Energy Future: The Unconventional Natural Gas Revolution and the Carbon Agenda, IHSCERA.com, 2010. 

Figure 2‐10 Shale Gas

Page 42: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 27  

recently expanded  to  several other counties  in southwest  Indiana. Although wells with  initial production  test  rates  (IPs)  typically  range  from  20‐400 MCFPD  (thousand  cubic  feet  gas  per day),  some wells  in northern Daviess and  in  southern Sullivan Counties are  rumored  to have tested more  than one MMCF  (1 million  cubic  feet) of gas per day. Many of  the New Albany wells are being drilled with one or more horizontal boreholes  that extend outward  from  the surface drill‐site over a distance of one‐half mile to nearly a mile. In Harrison County, the New Albany occurs at depths ranging from 500‐1200 ft.; in some of the newly‐drilled areas the New Albany is encountered at greater depths, around 2,000 ft. ‐‐ Daviess County, for example. 

Next Steps 

Identify key stakeholders in SW Indiana, especially firms already exploiting SBM 

Discuss with stakeholders the key issues supporting exploitation 

Assess priority opportunities to expand SBM 

Determine barriers and policy options to expand exploitation 

2.3.3  Develop biomass and renewable microgrid technologies 

2.3.3.1  A Perspective on  incorporating biomass and renewable microgrid technologies  into Indiana energy strategy 

As stated earlier,  Indiana, due to  its climate and present power  infrastructure, faces a unique set  of  challenges  in  continuing  to  provide  economically  attractive  power  under  pending legislative  initiatives  such  as  renewable  energy  mandates,  cap  and  trade,  and  CO2 sequestration. The State, with its proximity to the great lakes, has significant cloud cover during the  colder months  of  the  year,  so  the  payback  period  for  solar  harvesting  installations  is lengthier  than  that  of  sunnier  locals.  The  hilly  terrain  in  the  southern  portion  of  the  State greatly  reduces  low  altitude wind  speeds, which  geographically  restricts  Indiana’s  ability  to harvest wind resources. The  intermittent nature of both solar and wind based approaches  to power generation can be offset by a variety of grid based storage elements such as batteries, compressed air, and pumped hydro; but these add further costs to generation approaches that, for Indiana, already have unacceptably long or negative return on investments. 

The challenge of keeping Indiana’s energy costs competitive is further complicated by a power grid that is potentially vulnerable to both accidental and intentional disruption. The weak link is the  infrastructure  associated with  transmitting  and  distributing  power  over  large  distances, which  includes  highly  specialized  components  that  commonly  have  lead‐times  of  years  to replace.  The  threat  to  Indiana’s  economy  is  multifaceted  as  military,  manufacturing  and agricultural sectors rely almost exclusively on the State grid for primary electrical power. In the past,  Indiana’s  small  to  medium  scale  coal  plants  have  provided  local  power  generation capabilities,  thus  enhancing  the  overall  reliability  of  Indiana’s  power  grid. With  new  carbon related  legislation,  it  is  likely these smaller coal plants would cease to be economically viable. Closing  them  down  will  simultaneously  reduce  Indiana’s  base‐load  power  generation capabilities and increased dependence on Indiana’s grid. 

In addition  Indiana  is dealing with  rising waste‐processing  costs and environmental  concerns due  to  the  continued  increase  in  waste  produced  by  confined  feeding  operations  (animal 

Page 43: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 28  

manure) and  from municipal garbage collection  facilities. Many  landfills and confined  feeding operations are at or exceeding their capacity for waste processing, and on the verge of closure due to environmental concerns.  It  is common for  large municipalities to transport their waste considerable  distances,  or  dump  it  offshore,  as  local  landfills  have  become  cost  prohibitive. These practices only delay or  transfer  the environmental  impact of  the pollution  to  another locale.  The majority  of  confined  feeding  operations  dispose  of  animal manure  through  land application, which  is strictly regulated by the EPA and can only occur when the ground  is dry and there are no planted crops. Even when these conditions are met a sudden rainfall can wash the manure  into  the  local water  system, which  then  pollutes  everything  downstream. Most waste streams have significant energy content which could be converted into electricity, and in the  process,  change  the waste  from  environmentally  hazardous  to  environmentally  inert  or even beneficial. 

2.3.3.2   Solution  

Microgrid systems that employ waste‐to‐power technologies (similar to the example illustrated in  Figure  2‐11)  for  converting  carbon  rich waste  streams  into  useful  power  offer  a means  for maintaining the health and promoting the security of Indiana’s energy economy. 

Examples of carbon rich waste streams include animal manure, industrial waste, solid municipal waste, municipal  sewage,  food  processing  and  agricultural  waste  (this  list  is  by  no means comprehensive). Moisture  content  and  uniformity  of  the waste  stream  dictate  the  type  of conversion technique required to extract maximum power. Multi‐stage digesters are  ideal  for 

Figure 2‐11. An Example of the SAIC Microgrid System in Mobile Configuration. The major components of the system include the pyrolysis unit (5), batteries (8), a methane‐gas compatible generator (6), and SAIC’s Microgrid Master Controller (11) 

Page 44: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 29  

high moisture content waste streams with uniform content. Pyrolysis based thermoconversion is ideal for low moisture and diverse or uniform content waste streams.  

By combining the two, and in some cases incorporating a preliminary moisture extraction step, virtually any waste  stream  can be used as a  fuel  source  for electrical power generation. The benefits of microgrid enabled digester and pyrolysis waste‐to‐power systems include:  

Fixed or mobile applications 

Distributed  generation  assets  providing  emergency  and  economically  essential facilities with autonomy from the grid and grid‐based disruption. 

Conversion of environmentally detrimental wastes into inert or beneficial byproducts. 

Creation of new technology‐based jobs. 

Reliable base‐load power generation that  is commercially viable and environmentally benign without legislated incentives. 

A mechanism for producing carbon credits to allow Indiana’s small scale coal plants to remain online, and to offset potential renewable mandates. 

Networked  AC‐DC  converters,  voltage  step‐up  and  step‐down  converters,  and switching  devices  will  act  as  junctions  for  bidirectional  routing  of  power  from distributed generation and storage assets to end users and enable emergency  island operation of critical loads. 

Control and monitoring hardware,  firmware, and software are  integrated  to provide efficient, reliable, well regulated and secure power to the end user.  

Power  storage  assets  are  critical  to  a microgrid’s  enhanced  efficiency,  as  they temporarily store excess power from both alternative and conventional generation assets and release the power in momentary lulls or provide coverage power while additional generation assets are brought online. 

The  definition  of  reliable  is  expanded  to  include  a  user  knowing  exactly  what circumstances  dictate  their  being  without  power  or  receiving  the  benefit  of emergency power and for how long. 

The  power  provided  by  the  microgrid  will  be  well  regulated,  which  means consistent voltage and frequency behavior without noise and spikes. 

Security  systems, both  cyber‐based  and hard‐ware based, protect  the microgrid from attacks and interference. 

Scalable and flexible architecture and infrastructure, including the potential for mobile assets, maximize the networks ability to adapt to changing power requirements. 

2.3.3.3  Indiana funded SAIC Microgrid Project details 

In an effort to generate innovative energy solutions, the Indiana Office of Energy Development issued RFP 09‐SEP04‐1.  SAIC, in response, submitted a proposal on August 28, 2009 for a new approach to generating and distributing power, based on local biomass and renewable sources of  energy,  called  a  distributed  power microgrid.  The  State  of  Indiana,  in  September  2009, recommended to DOE the award of an economic development grant of $1.5M to SAIC as  lead 

Page 45: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 30  

integrator. All DOE and state reviews have been completed and the team is currently awaiting a formal grant contract signing which will be followed by immediate initiation of the project. The project  is to be completed by the end of the 2010 calendar year. The microgrid approach was chosen  for approval and  funding by  Indiana since  it satisfied major strategy and RFP goals of creating new  jobs  in  Indiana, based on “green” energy. The SAIC proposed microgrid  is based on distributed generation technology, and  is designed to  integrate  locally available alternative and  renewable  sources  of  fuel,  and  generate  electricity  using  the  products  of  Indiana companies  for  commercial,  homeland  security,  and  military  application.  In  developing  this product,  SAIC  has  leveraged  previous  work  funded  by  the  CCTR  evaluating  various  energy technologies and applications. 

The  proposed  microgrid  is  a  fully  integrated  operational  system,  accepting  inputs  from alternative/renewable  energy  producing  components,  including  solar  and  a  biomass  driven pyrolysis/generator  set.  Pyrolysis‐based  thermal  conversion  systems  can  convert  the  diverse components  found  in  municipal  waste,  for  example,  into  electrical  power,  crude  oil,  and graphite.  

The  microgrid  can  be  produced  in  a  mobile  configuration,  and/or  tailored  to  site‐specific requirements such as  the availability of specific  feed stocks and energy  inputs. The microgrid will  thus  have  the  capability  to  serve  multiple  local,  regional,  national,  and  international markets to include: (a) a wide variety of commercial applications seeking a turn‐key solution to the  alternative/renewable  energy  delivery  of  between  one  and  five  MW  via  a  microgrid,  (b)  approximately  440  military  installations  in  the  continental  US,  (c)  approximately  200 overseas installations and Forward Operating Bases, and (d) mobile military applications. 

The microgrid  product will  be  integrated  and  produced  at  an  SAIC  facility  in  Southwestern Indiana  and  installed  for  test  at  NSWC  Crane.  Proving  the  capabilities  of  the  completed commercial  product  at  NSWC  Crane,  which  is  the  DoD  Center  for  Power  Systems  and Electronics, will establish  instant credibility  in both the commercial and military market places and  provide  a  common  point  in  Indiana  for  military/commercial  technology  transfer.  In addition, DoD and the Navy have made a conscious decision to become  leaders  in alternative energy and have set goals to meet the Energy Policy Act of 2005 and Executive Order 13423. As recently as April 2010,  the DoD  re‐emphasized  their goal  for purchasing or producing 25% of their electricity requirements from renewable resources by the year 202535 

It is critical to note that the microgrid installed at NSWC Crane will be identical in function and technology  to  one which would  be  installed  at  any  commercial  site.  After  the  initial  Crane installation,  SAIC  plans  continued  tailoring  the  microgrid,  to  maximize  commercial  and  military application. 

The SAIC microgrid plan is included in this discussion since it would be an ideal adjunct to small and medium  sized  coal  fired  facilities  and  rural  utilities,  to  assist  in managing  CO2  emission regulation, or meeting mandated renewable energy requirements. 

                                                            35 DoD Facilities Energy, FY‐2009 Annual Energy Report: Overview and Status on NDAA 2010 Studies; FUPWG 14‐15 April 2010. 

Page 46: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 31  

In concert with MES, another  Indiana company, SAIC  is developing another “waste to power” system based on a second proven technology, anaerobic digestion. Multi‐stage digesters have the  ability  to  convert  high  moisture  content  waste  streams,  such  as  animal  manure  from confined  feeding  operations  or  municipal  sewage,  into  electrical  power;  organic  fertilizer; organic animal feed; and nitrogen rich water. 

Using one or both of the two waste‐to‐power technologies, an  integrated system can process virtually any hydrocarbon‐rich waste stream in a manner that produces electricity, and, carbon credits. Since the byproducts from both of these techniques have commercial value, the waste streams with their associated environmental  issues are eliminated as well. The carbon credits produced by microgrids could be used to offset carbon produced by  Indiana’s coal plants and provide  a  cost  effective means  of  keeping  them  online,  in  addition  to  producing  significant distributed power, and meeting alternative energy mandates. 

Pyrolysis 

Pyrolysis  is the thermoconversion of materials at high temperatures, and  low pressure,  in the absence  of  oxygen.  For  waste  processing  applications,  it  typically  involves  breaking  long hydrocarbon  chains  into  the  constituent  molecules.  The  pyrolysis  process  yields  three byproducts: pyro‐gas, pyro‐oil, and char (Figure 2‐12). The exact chemical composition of these byproducts  is  dependent  on  the  waste  stream  being  used  as  a  feedstock.  In  general,  the  pyro‐gas  is primarily methane accompanied by  smaller  fractions of hydrogen and other  light hydrocarbon based molecules. The pyro‐oil consists of heavier hydrocarbon molecules and the char  is  carbon  plus  trace  amounts  of whatever  heavier  elements were  part  of  the  original feedstock.   The advantage of pyrolysis over gasification  is the  low pressure operation reduces fabrication  costs,  since  it  is  not  considered  an  ASME  pressure  vessel,  and  this  also  allows locating  the  facility  in  congested  industrial  and  manufacturing  locations  which  could  not accommodate a gasification system due to safety concerns. 

SAIC’s team member Organic Power Solutions has developed both mobile (250 lb/hr) and fixed‐installation (4,000 lb/hr) pyrolysis units. These systems operate at temperatures between 900° 

Figure 2‐12. Schematic of Pyrolysis Process Showing the Three Byproducts: pyro‐gas, pyro‐oil, and char along with their potential uses. The Pyrogen system  facilitates the thermoconversion of the wasteinto the constituent by products at temperature in excess of 900° F and pressures below 1 atmosphere. 

Waste

Pyrogen System 

Methane 

Hydrogen 

Crude Oil 

JP8/JP5 

Gas 

Diesel 

Solid Fuel 

Fertilizer 

Macadam 

Pyro‐Gas

Pyro‐ Oil 

Char 

Page 47: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 32  

and  1300°  Fahrenheit  and  at  slightly  below  atmospheric  pressure.  Continuous  operation  is enabled by means of an automated microbatch feeder mechanism. The pyro‐gas produced is fed  into a generator and converted  into electrical power. The pyro‐oil can be refined  into fuel grade  diesel  and  other  high  value  petroleum  products,  or  can  be  used  as‐is  in  specialized engines. The char has value as fuel supplement for coal fired power plants, and can be used in water filtration applications, road building or for soil enrichment.  

Multi‐Stage Digesters  

Multi‐Stage Digesters use both naturally occurring and genetically enhanced bacteria to convert carbon‐rich waste with high moisture content into low‐sulfur biogas, fertilizer, and protein rich animal feed. The advantage of the multistage system over the single stage predecessors is that it more efficiently converts the waste  into biogas, and the bacteria are selected to  inhibit the production  of  gaseous  sulfur  compounds.  These  sulfur  compounds, which  are  produced  by single  stage  systems,  are  highly  corrosive  and  drastically  reduce  the  operating  life  of  the generators used to convert the biogas into electricity. SAIC’s team member MES has developed a three stage system (Figure 2‐13), which consists of facultative, anaerobic, and aerobic stages. 

The  bacteria  in  the  facultative  stage make  the  waste  acidic  and  traps  all  the  free  oxygen compounds,  the  anaerobic  stage  bacteria  reduce  the  complex molecules  into  simpler  forms with the end result being methane  and hydrogen; the remaining material passes to the aerobic bacteria,  which metabolize  it  and  leave  behind  only  nitrogen  enriched  water.  The  aerobic bacteria  solid  byproduct  can  be  used  as  protein  rich  animal  feed  and  the  extracted  liquid byproduct, nitrogen enriched water, as an organic liquid fertilizer. 

SAIC’s  team member MES has developed both mobile  (250  lb/hr) and  fixed  installation  (100 tons per day) multi‐stage digesters. These systems operate at temperatures between 85° and 100° Fahrenheit and at atmospheric pressure. The biogas produced is fed into a generator and converted  into  electrical  power.  The  fertilizers  and  animal  feed  are  commercially  valuable 

Figure 2‐13. Schematic of multistage digester process showing the outputs from each stage. 

The byproducts consist of biogas  that can be converted  into electricity using a generator, organic solidfertilizer with an NPK content of 7:3:1, protein rich feed supplement, and organic liquid fertilizer. 

Biogas

Protein Rich Feed 

Supplement 

Organic Solid 

Fertilizer 

Organic Liquid 

Fertilizer 

Waste 

Aerobic

Facultative

Anaerobic 

Page 48: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 33  

byproducts,  and  the  environmental  impact  of  the  precursor  waste  stream  is  entirely neutralized.  

A preliminary business case analysis for a 2M pyrolysis‐based microgrid processing 4000  lb. of municipal waste  per  hour, with  natural  gas  fuel  supplement,  a  $0.07  per  KWH  revenue,  is approximately five years. A 375KW multi‐stage digester system, with 50 tons of manure per day input, and $0.07 per KWH revenues, pays back in approximately 3 years. 

Both  pyrolysis  and  anaerobic  digestion  are  popular  because  the  use  of  a  biomass  waste contributes  to  the positive business  case with  the elimination or  reduction  in disposal  costs.  This can be a considerable benefit  if  it results  in the elimination of environmental permits.    It often allows the business to greatly increase capacity/output at the same location with minimal capital investment. 

2.3.4  Develop commercial uses and technology solutions for C02 

The  current  anti‐coal  character  of  the  national  policy  debate  generally  ignores  the  striking reality that coal will be a critical energy resource for decades to come, regardless of policy and technology scenario assumptions.36 Indiana policy makers clearly recognize this reality and have been  pursuing  a  strategy  to  promote  and  adopt  coal  technologies  that  meet  or  exceed reasonable  environmental  standards.    Recent  environmental  focus  has  been  the  potential controls of greenhouse gases, especially CO2.  Indiana’s strategy to dealing with CO2 is analyzed below. 

2.3.4.1   Monitor  and  support  economically  viable  Pre  and  Post  combustion  CO2  capture technologies 

As insurance, it is important for the State, in collaboration with its coal users, to be prepared to move quickly with  the most  economic  solutions  should policy  force  industry  to  capture  and sequester CO2.  

Pre and Post combustion CO2 capture technologies 

A wide range of technologies are being explored to capture CO2 from various sources. What we know  today  is  that  current  CO2  capture  technologies  are  not  cost‐effective  for  large  power plants. The most recent economic studies sponsored by DOE  indicate that carbon capture will add  some  35%  to  the  cost  of  electricity  for  new  IGCC  units  and  over  75%  to  the  cost  of electricity  if  retrofitted  to a new pulverized  coal  (PC) unit. Costs are even higher  for existing older  coal  units,  ranging  from  70%‐100%  depending  upon  assumptions  and  type  of  plant.37 Indeed, CO2 capture and compression causes some 30% parasitic loss in net generating capacity (primarily  for  compression  to  a  near  liquid  state  for  pipeline  transport  and  injection).  The overwhelming  challenge  is,  of  course,  dealing  with  the  existing  fleet  of  power  plants.  The USDOE CCS research program has a strong focus on reducing these costs.  

                                                            36 See U.S. Energy Information Administration, Annual Energy Outlook 2010 Reference Case, a presentation by Richard Newell, Administrator, December 14, 2009. 37 Data from http://fossil.energy.gov/sequestration/overview.html and http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/FAQs/benefits.html. See also, “DOE/NETL’s Carbon Capture R&D Program for Existing Coal‐Fired Power Plants,” DOE/NETL‐ 2009/1356, February 2009.  

Page 49: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 34  

There  are  three  technology  routes  to  capturing  CO2:  pre‐combustion,  post‐combustion  and oxyfuel  combustion.  Pre‐combustion  requires  new  gasification‐based  power  plants  and  does not help the existing fleet.  It  is of critical  importance that the much greater efficiency of  IGCC plants compared  to PC plants  represents a concomitant decrease  in CO2 per MWH. This was one of the factors contributing to Indiana’s support for coal gasification technology. IGCC plants can also be designed so that most of the CO2 can be captured in relatively pure form at a single point in the process. 

Current  Federal  research  programs  are  focused  primarily  on  post‐combustion  and  oxyfuel combustion technologies that can be retrofitted to today's coal plants.  

CCTR  is  monitoring  advances  in  all  of  these  technologies  and  is  partnering  with  state researchers and utilities on federally and privately funded projects to seek  lower cost options for CO2 capture. At this point, major technology advances are required to reduce the costs of pre‐combustion CCS  and  to make  any of  the post‐combustion  solutions economically  viable. The main processes for CO2 capture are summarized in Figure 2‐14. 

Source: Downloaded from http://www.purdue.edu/discoverypark/energy/pdfs/cctr/outreach/Basics4‐CO2Capture‐Mar08.pdf 

Figure 2‐14. Main Processes for CO2 Capture 

Page 50: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 35  

2.3.4.3   Support characterization of CO2 sequestration potential in Indiana 

The  State  is  following  a  similar  strategy  regarding  CO2  sequestration.  CCTR  is  monitoring advances in all sequestration technologies and is partnering with and partially funding research on  the  Indiana’s  geologic potential  for CO2  sequestration.  Further,  as part of  the  agreement with the IURC, and funded in part by DOE, Duke Energy is drilling a test well.  

The  basic  findings  are  that  Southwest  Indiana  has  geology  with  significant  sequestration potential.38 However, validation of these findings will require concrete large volume tests. Even with  substantial  federal  funding,  it will  be  years  before  sequestration  potential  is  validated, policies  and  regulations  established,  and  investments  executed  to  begin  large  scale operation. 

2.3.4.4   Identify and support investigation of potential commercial uses of CO2 

Obviously,  large  investments  in CCS  do  not  create  the  kind  of  direct  economic  value  as  like investments  in productive  capacity or efficiency. There are arguable environmental and  long term economic benefits, but the negative short and medium term economic impacts are large and relatively visible. To the extent that productive  investments can be made that also either reduce CO2 emissions or use CO2 in a commercially viable way, we can achieve both economic and  environmental  policy  objectives.  This  is  an  important  aspect  of  Indiana’s  near‐term  coal strategy.  

CO2 pipeline for early capture for enhanced oil recovery (EOR) 

The primary  initiative  is active exploration of and support for a proposed commercial pipeline to be built by Denbury Resources, Inc. from the Midwest to its CO2 infrastructure in Mississippi and Louisiana. Denbury is a large oil and gas operator, and owns the largest reserves of natural CO2 for tertiary oil recovery east of the Mississippi River. In order to meet expected growth  in demand  for  tertiary  recovery,  Denbury  is  seeking  to  purchase  industrial  sources  of  CO2  to augment its current reserves.39  

The current status  is that a comprehensive feasibility study of the proposed pipeline has been completed looking at alternative routes, market conditions, estimated costs, financing options, and  the  regulatory,  legal  and  permitting  requirements.40  Two  tentative  base  routes  reaches from junctions with Denbury’s existing pipeline (one East and the other West of the Mississippi River)  to  a  “Y”  branching  into  Indiana  and  Illinois  (see  Figure  2‐15  for  a  conceptual  national image.  

                                                            38See "CO2 Sequestration and Indiana Site Selection," John A. Rupp, Indiana Geological Survey, Indiana University, presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Vincennes University, Vincennes IN, September 6, 2007; "Demonstrating Geological Carbon Sequestration in the Mt. Simon Sandstone of the Illinois Basin," Robert J. Finley, Illinois State Geological Survey, Champaign, IL, presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Indianapolis, IN, March 6, 2008; and "Assessing the Geological Sequestration Potential in the Illinois Basin: Successes and Challenges," John A. Rupp, Indiana Geological Survey, Bloomington, IN, presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Indianapolis, IN, March 6, 2008.  39 A good summary of the proposed project is provided in, "CO2 Pipelines: Infrastructure for CO2‐EOR & CCS," Sherry Tucker, Denbury Resources, presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Indianapolis, IN, March 5, 2009. 40 John Lewis and Lisa Bergeron, Economic Impacts of a Midwest CO2 Pipeline:  Construction, Easement and Operational Impacts, October 30, 2009 (Regional Development Institute, Northern Illinois University), under agreement with Denbury 

Resources. 

Page 51: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 36  

Preliminary  cost  estimates  are  $1.2  to  $1.4  billion,  depending  upon  the  route  selected. Construction,  if  started,  is  expected  to  take  about  four  years.  Denbury  has  purchase agreements with at least two proposed gasification projects (one in Indiana and one in Illinois) that have been selected to proceed in the term‐sheet negotiation phase of the U.S. Department of Energy Loan Guarantee Program.41 

Figure 2‐16 displays the terminus routes in Illinois and Indiana used in the feasibility study).  

                                                            41 Denbury Resources, Inc., News Release, “Denbury Undertakes Midwest CO2 Pipeline Feasibility Study,” July 13, 2009, www.denbury.com.  

Source:  "Reducing  CO2  Emissions  from  Coal‐Fired  Power  Plants," John Wheeldon,  EPRI,  presented  at  the  CCTR Advisory Panel Meeting, Vincennes University, Vincennes IN, September 10, 2009. 

Figure 2‐15. Potential Denbury CO2 Pipeline Network 

Page 52: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 37  

The  Denbury  proposed  pipeline  is  one  part  of more  comprehensive  discussions  about  the network of CO2 pipelines that will be required  if  legislation  is passed.

42 The Denbury proposal, however, has strong potential for commercial viability even absent CO2 legislation.  

Potential Coal‐Biomass Blending  

Many  analyses  have  addressed  the  potential  for  reducing  the  CO2  footprint  of  coal‐based energy systems afforded by combining coal and biomass, whether in combustion or gasification 

                                                            42 "A Regional Concept for a CO2 Pipeline Network," Klaus Lambeck, Ohio Siting Authority, presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Bloomington IN, June 5, 2008. 

Figure 2‐16 Denbury Proposed CO2 Pipeline: Illinois and Indiana Laterals 

Page 53: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 38  

solutions.43  This range of solutions is attractive for many reasons – not the least of which is that it  is something that we can do  in the near term without CCS.   By creating an energy system – whether  for production of  electricity, heat,  fuels or  chemicals  –  that  combines biomass  and coal, it is possible to create net reduction of total CO2 emissions per unit of output compared to just using coal.   

The challenge, of course, is in the details.  One of the most significant problems is that blending coal  and  biomass,  whether  in  a  boiler  or  a  gasifier,  presents  a  wide  range  of  technical challenges.  Harvesting, processing, shipping, and storing biomass with very low energy density (compared  to  coal)  has  proven  a  major  problem  for  large  scale  operations.    Other  key challenges  have  been  feedstock  consistency,  emissions  compliance  concerns,  combustion management, and detrimental impacts on commercial reuse of ash and slag.  

Much work  continues  on  blending  solutions,  but  designs  that manage  coal  and  biomass  as separate  parallel  processes  appear  to  be  the  most  viable,  especially  for  gasification.    For example,  in  a  CCS  mandated  world  with  relatively  high  greenhouse  gas  emissions  prices, coproduction  of  liquid  fuels  and  electricity  in  a  parallel  gasification  system  becomes  very attractive.44  

Real,  commercial‐scale  projects  have mostly  focused  upon  simpler  technologies,  converting coal‐fired  to  biomass‐fired  boilers,  building  new  biomass  combustion  systems,  and  some  co‐firing  of  very  consistent  biomass with  coal  (especially  in  Europe).    For  example,  Springs Utilities  in Colorado Springs  recently announced  that  it was going  to contract with a biomass management company to deliver woody biomass to its Martin Drake Power Plant with the goal of blending 15% biomass / 85% coal.45 

With  Indiana’s  biomass  potential, whether  from waste  streams  or  crop  type  production,  a strategy to  identify and maximize the potential of commercially viable projects using biomass energy production to offset the states CO2 footprint emerges as a key mitigation priority. 

Potential Opportunity to sequester CO2 and generate Coal‐bed and Shale‐Bed Methane 

A second area of some  interest to  Indiana  is the potential to use CO2 and perhaps direct flue gas  for  enhanced  coal‐bed  and/or  shale‐bed  methane  production.  CCTR  has  supported geological survey analysis and the next step is to explore industry and federal interest in helping to support a more comprehensive feasibility analysis. 

                                                            43 Examples addressing different technologies include: M. Sami, K. Annamalai, and M. Wooldridge., “Co‐firing of coal and biomass fuel blends,” Progress in Energy and Combustion Science 27 (2001) 171–214; H. B. Vuthaluru, “Thermal behavior of coal/biomass blends during co‐pyrolysis,” Fuel Processing Technology, Volume 85, Issues 2‐3, 15 February 2004, Pages 141‐155; and Larsen, et al, “Co‐production of decarbonized synfuels with electricity from coal + biomass with CO2 capture and storage: an Illinois case study,” 2010, 3, 28‐42. 44 Larson, ibid, and Robert H. Williams, “Coproduction of Liquid Fuels and Electricity from Coal + Biomass for an Energy‐Insecure and Carbon‐Constrained World,” Presented at Moving Ahead 2010, Ohio State University, 3 may 2010. 45 Lisa Gibson, “Colorado Springs plant will use coal‐biomass blend,” Biomass Magazine, Posted June 23, 2009, from the July 2009 issue. 

Page 54: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 39  

Enhanced Coal‐Bed Methane 

Considerable  attention  is  being  given  to  CO2  injection  as  an  alternative  to  dewatering  in releasing methane  from coal  formations– so called enhanced coal bed methane  (ECBM). CO2 displaces methane  adsorbed  onto  coal’s  organic molecules.  This  potentially  lowers  recovery cost,  improves  recovery  of methane,  and  serves  as  a  permanent  CO2  sink  for  sequestration purposes.46  Coal  beds  are  present  globally,  and  are  an  option  for  sequestration  on  almost  every continent.  

Besides the fact that ECBM can serve a dual purpose ‐ recovering natural gas while sequestering a  greenhouse  gas  ‐  there  are other  advantages  to CO2  sequestration  in  coal beds. Methane recovery can generate a profit or can greatly reduce sequestration costs. Further, un‐mineable coal beds are often located near CO2 high emission locations, lowering transportation costs for early sequestration options. This is particularly true across Southwest Indiana. 

Instead of  injecting pure CO2, flue gas offers an attractive alternative. Flue gas  is a mixture of CO2 and N2. It costs less to obtain and may enhance methane production better than pure CO2. The  drawbacks  are  that  less  carbon  dioxide will  be  sequestered  and  that  an  extra  step  of separating nitrogen  from  recovered methane will be  required. Much  research  remains  to be done  on  either  option,  but  if  viable,  they  offer  very  attractive  alternatives  to  deep  CO2 sequestration. 

A third area of  interest  is microbial or biogenic coalbed methane. Biogenic methane  is a term used  to  describe  natural  gas  derived  from  the  reduction  of  CO2  via  biochemical  processes.  Although very site specific research needs to be conducted, work completed to date  in many coal  formations suggests that  it  is possible to accelerate these natural processes  in ways that provide an opportunity  to both  generate  commercially  viable methane  volumes and provide permanent  CO2  storage  in  the  process.

47  Some  early  investigations  of  the  Illinois  Coal  Basin  are promising.48 

Several ECBM field test projects are underway  in the United States,  including The Allison Unit ECBM project in the San Juan Basin of New Mexico and the San Juan Tiffany Unit in Colorado. A full‐scale  project  is  also  underway  at  Fenn‐Big  Valley,  Canada.  As  far  as we  know,  no  test projects are underway in Indiana, although the Indiana Geological Survey has identified several promising areas.49 

                                                            46 See the body of work associated with the Princeton CO2 Sequestration project, summarized at http://www.princeton.edu/~chm333/2002/fall/co_two/geo/coal_beds.htm and the sources cited therein.  47 See for example: David J. Beecy, Frank M. Ferrell, and James K. Carey, “Biogenic Methane:  A long‐Term CO2 Recycle Concept,” U.S Department of Energy, Office of Environmental Systems.   48 M.E. Schlegel, B.L. Bates, and J.C. McIntosh, “Activity and Extent of Carbon Dioxide and Acetate Utilizing Methanogens in Deep Organic‐rich Aquifers Within the Illinois Basin,” American Geophysical Union, Fall Meeting, 2008;  Strapoc, et al, “Microbial Coalbed Methane in the Illinois Basin:  Substrate Competition among Genetic Pathways,” Indiana University, Department of Geological Sciences; and Strapoc, et al, “Methane‐Producing Microbial Community in a Coal Bed of the Illinois Basin,” Applied and Environmental Microbiology, April 2008, pp. 2424‐2432, Vol. 74, No. 8.. 49 See the list of reports and data sets available at http://igs.indiana.edu/geology/coalOilGas/CBM/index.cfm. 

Page 55: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 40  

Enhanced Shale‐Bed Methane 

As  with  coal‐bed  methane,  considerable  interest  exists  in  injecting  CO2  rather  than  water (enhanced  shale‐bed methane  or  ESBM).  CO2  binds more  closely  than  does methane  in  the shale formation, displacing the methane. Research here is at a much earlier stage than for CO2 injection for ECBM, where several test projects are underway. Recently DOE announced funding for nine shale gas projects, none in Indiana.50  With the large potential in the New Albany Shale formation  noted  above,  the  potential  economics  for  ESBM may  be  a  significant  commercial opportunity as well as a viable basis for CO2 sequestration. 

Other Potential Commercial CO2 Applications 

Many R&D and  small  scale prototyping and demonstration projects are underway  looking at commercial CO2 applications. Most would represent relatively small demand for CO2 (relative to sequestration  targets), but  taken  together  could  represent  significant potential,  and may  be available well before sequestration on a large scale is possible. Some of the larger scale projects focus on accelerated algae growth for processing into liquid fuels and use of CO2 as a feedstock for chemical operations. DOE is not investing as heavily in use and reuse of CO2 as it is in CCS, but  it  is  part  of  the  department’s  strategy.  If  successful,  these  could  make  a  significant contribution to  liquid  fuel and chemical refinery  feedstock diversification.51 The  first round of ARPA‐e finalists and awards  included a variety of  interesting and potentially  large commercial CO2 conversion projects.

52  

2.4  Identify  potential  sites  that meet  primary  selection  criteria  for  select advanced coal technology projects  

This report has noted some of the major options for implementing Indiana’s coal strategy. Each option  generates  specific  characteristics  for  ideal  site  selection.  Although  many  common elements emerge among the different options,  ideal sites are far from  identical. The following discussion  summarizes  some  key  location  decision  commonalities  and  differences  for  the various options. It is followed by a brief discussion of a small number of specific sites. 

2.4.1   Key Site Criteria53 

2.4.1.1  Proximity to Resource 

Transportation costs are a significant share of delivered price of coal or petcoke, and are a far greater  share  of  the  potential  delivered  price  of  biomass  in  scenarios  investigating  various blending and co‐firing technologies. Proximity to supplies of feedstock is a key consideration for high volume operations. This  is of particular  importance to current power plant decisions and                                                             50 Lab Manager Magazine®, Posted: 8/20/2009 51 The projects underway are too numerous to list. A discussion of DOE CO2 use and reuse priorities and funding can be found at http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/core_rd/use‐reuse.html. 52 See http://arpa‐e.energy.gov/ for discussion. 53 The site selection discussion pulls from many sources cited throughout this report.  Perhaps the most comprehensive source is Paul V. Preckel, Zuwei Yu, John A. Rupp, and Fritz H. Hieb, with others, Synfuel Park / Polygeneration Plant: Feasibility Study for Indiana, Prepared for the Center for Coal Technology Research (CCTR), State of Indiana, September 30, 2007, Revised June 26, 2008.  

 

Page 56: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 41  

for the location of coal gasification facilities. All recent major coal investments have been in the southwest Indiana coal region.  

From  another  perspective,  should  petcoke  from  the  expanded  BP  refinery  prove  potentially viable as a gasification resource, investigation of sites for any new facility would begin close to the refinery. 

For  UCG,  and  coal‐bed  and  shale‐methane  co‐location  with  the  resource  base  exists  by definition. 

2.4.1.2  Proximity to Customer 

In  some  situations,  the  costs  of  delivery  to  the  final  consumer  are  very  high,  and must  be counterbalanced  against  other  elements.  For  example,  a  community  or  campus  steam  heat facility is not feasible from a long distance. Use or chemical conversion of syngas from a surface gasifier or UCG is most efficient if co‐located. The Crane‐proximate location discussed below is attractively close to a diesel fuel pipeline. 

2.4.1.3  Proximity to Transportation Infrastructure 

Transportation  has  three  separate  dimensions:  1)  movement  of  large  equipment  and components  to  the  construction  site:  2)  movement  of  raw  materials  to  the  facility;  and  3) Movement of finished product to the customer.   Southwestern  Indiana has a good rail and road network and is accessible to the Ohio and Wabash Rivers, but each site has its own unique transportation characteristics.   The existence of high quality transportation  infrastructure may be the deciding factor in a final location decision.  

For  this  industry  cluster,  transportation  infrastructure must  be  viewed much  broader  than simply  road,  rail and water.  It  includes natural gas and  liquid  fuels pipelines and  the electric grid.  Coal  to  electricity  requires  access  to  the  high‐tension  distribution  grid.  Coal  to  SNG requires access  to a natural gas pipeline. Coal  to  liquid  fuels, depending upon  scale, may be distributed by pipeline,  truck or  rail  (maybe even water).  If CO2 control  legislation passes, an extensive new CO2 pipeline network will be required. 

2.4.1.4  Water 

For many coal  technologies access  to a high volume of water  is critical.  In  the case of power plants and coal gasification facilities water is primarily for cooling and a significant percentage is consumed by evaporation. Technologies exist to significantly reduce water consumption, but at high cost. For larger operations, economies of scale might permit reduced water usage through increased recycling. 

Current technologies for coal and shale bed methane extraction also require significant water management and present water disposal challenges. 

Unfortunately,  Indiana’s  coal  patch  has  limited  groundwater  availability  (Figure  2‐17).    The greatest  groundwater  availability  is  in  the  Northeast  portion  of  the  state.    Selection  of investment sites  in Southwest Indiana will tend to require  location near rivers or other bodies of water, especially for larger scale operations. 

Page 57: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 42  

 

 

Source: Indiana Department of Natural Resources, Division of Water, 2007).

Figure 2‐17. Indiana Underground Water Map 

Page 58: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 43  

2.4.1.5  Sequestration Potential 

Sequestration potential is a relatively new, but increasingly important site selection criterion for any energy process that has significant CO2 output – especially coal. Though not required at this time,  no  prudent  investor  can  ignore  the  potential  extraordinary  costs  that  CO2  control regulation/legislation  could  impose.  Options  for  capture  and  sequestration  are  increasingly being  incorporated  into  capacity  planning  analysis.  Southwest  Indiana  appears  to  have significant sequestration potential, but substantial concrete testing will be required to validate the potential.  

As  stated  above,  access  to  a  CO2  pipeline  is  of  course  an  option  to  nearby  sequestration potential. CCTR is working closely with a potential investor to bring a commercial CO2 pipeline to the southwestern corner of the state as a near term, commercially viable user for some of the State’s CO2 output. 

2.4.1.6  Ease of Land Acquisition and Surrounding Community Acceptance 

All of the geology, transportation and engineering criteria can line up for a stellar location, but if you cannot acquire and develop  the  site,  it  is not viable. A variety of criteria can be used  to reduce, but not eliminate, these challenges. Some key selection criteria include: 

Industry/Utility owned  

Same or similar use.  

Industrial brownfield or former mine site 

Closed (closing) military facilities 

Federal facilities (especially operational DoD) 

State or community owned  

States/communities that have welcomed/accommodated similar investments  

2.4.2  Priority Sites  

Using  the  general  criteria  discussed  above  and  the  various  initiatives  and  priorities  that  are under active consideration by CCTR, we have identified a sample of sites and priority areas for coal‐related development. This  list  is not comprehensive, but serves to  identify a short  list for initial consideration  for any  interested commercial  investors. For most of  the  identified coal‐related solutions, CCTR has funded the creation of a high level regional inventory for potential site  investigation. The cited studies funded by CCTR provide high  level area analysis for major technologies,  and  detailed  analysis  and maps  for  some.  Each  specific  technical  solution will have  its  own,  much  broader  suite  of  location  options.  Each  of  these  inventories  is  cited  in this report.  

We  have  selected  a  short  list  of  eight  sites  for  discussion  below  (illustrated  on  the map  in  Figure 2‐18).  We list nine other potential sites that also may be of interest.   

 

 

Page 59: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 44  

 

Figure 2‐18. Sites Selected for Analysis

Page 60: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 45  

We have organized the discussion around the following subset of selection criteria as relevant:  

Resource availability 

Transportation infrastructure/logistics 

Transmission lines and power availability 

Gas and oil pipelines 

Water requirements and resources 

Labor force/availability 

Land, real estate requirements, waste disposal, and environmental issues 

CO2 sequestration potential (including access to proposed CO2 pipelines) 

The eight target sites are: 

Northwest IN (east of Whiting Refinery) 

Newport Chemical Depot ‐‐ Newport (closed under BRAC) 

Near Fairbanks/Breed Site in Sullivan County (former power plant site west of Sullivan) 

Underground coal gasification near Petersburg 

NSA Crane proximate  

Near Rockport Power Station ‐‐ Spencer County (Proposed Coal to SNG location) 

Near Port of Indiana (or CountyMark Refinery) – Mount Vernon (on the Ohio River) 

Indiana  Arsenal  –  Jeffersonville  (closed  under  BRAC,  near  Port  of  Indiana  –Jeffersonville, on the Ohio River, across from Louisville, KY)  

Other sites that deserve future consideration include: 

Near the Francisco Mine in Gibson County; 

Near the Minnehaha Mine in Sullivan County; 

Near the Merom Power Station in Sullivan County; 

At the NSA Crane Sullivan Site. 

Near the Gibson Power Station in Gibson County; 

Near the A.B. Brown Power Station in Posey County; 

Near the F.B. Culley Power Station in Warrick County; 

Near Tell City in Perry County; 

Near Duke Energy’s Wabash Valley IGCC power plant west of Terre Haute. 

2.4.2.1 Northwest IN (east of Whiting Refinery) 

The Whiting BP  refinery, once  the expansion  is complete, will be a major  source of petcoke.  Not only will this be the largest refinery in the Midwest, it is being designed to refine the heavy crude produced from Canadian tar sands, which will generate  larger volumes of petcoke than other lighter crudes. 

Resource availability BP will be examining the highest and best value for the large volume of petcoke generated by the expanded and modernized  facility.   There are alternative uses of petcoke, notably for asphalt. 

 

Page 61: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 46  

Transportation infrastructure/logistics The  refinery  sets  on  a major  east/west  railroad  that will  provide  easily  accessible  bulk transport.    It also sits near major  interstate highway arteries and on Lake Michigan.   The distances involved will depend upon how far east optimum sites are located. 

Transmission lines and power availability Major power lines cross the region, and substantial electricity capacity is available that was sized for a much larger industrial base than exists today. 

Gas and oil pipelines The refinery has major product  lines and gas pipelines.   The specific  location on the east‐west corridor would determine access   

Water requirements and resources Except for a lake Michigan‐proximate site, water access improves significantly as you move east from Northwest Indiana  

Labor force/availability With an historic manufacturing history and high unemployment rates, the northern tier of the  state  has  more  than  adequate  capacity.    Specialized  training  will,  of  course,  be required. 

Land, real estate requirements, waste disposal, and environmental issues Northwest  Indiana  is  highly  congested,  and  finding  adequate  space  and  compatible neighbors  for  a  petcoke  gasification  facility may  prove  a  challenge.    Space  availability improves further east (as does water access).  Priority should be given to brownfield sites, for which  permitting would  be  less  complicated.   Modern  gasification  facilities  provide some environmental challenges. If there is no market for gasifier slag, it would have to be landfilled.   Cooling towers are required.   The region has only recently been released from non‐attainment status, so air pollution is of great concern. 

Primary products Fertilizer, chemicals, and perhaps hydrogen rank high for the region.  Electricity is probably not a priority, nor is SNG.  Liquid fuels would depend upon the ability of BP to easily take the resulting products back into their refinery streams at limited cost. 

CO2 sequestration potential (incl. access to proposed CO2 pipelines) This  is  an  area  of  the  state  that  has  little  sequestration  potential  and  is  not  close  to currently planned CO2 pipelines.   

2.4.2.2 Newport Chemical Depot ‐‐ Newport (closed under BRAC) 

This  is a closed military site.   Cleanup of the site  in nearly finished and redevelopment efforts are getting underway.  This site appears to be a very attractive location for virtually any surface large scale coal‐related energy project.  Underground coal or shale resources are limited.  

Resource availability Northern edge of Indiana’s coal patch – coal most likely shipped in by rail but truck is still viable. 

Page 62: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 47  

Transportation infrastructure/logistics Good rail or truck access. N/S CSX passes through the site 

Transmission lines and power availability Onsite transmission and near the Cayuga power station. 

Gas and oil pipelines Connected to the Panhandle east‐west gas pipeline via a 6” distribution pipe 

Water requirements and resources On the Wabash River with substantial water availability. 

Labor force/availability Near Terre Haute.  Workforce has manufacturing history.  Substantial number of dislocated workers.  Specialized training will, of course, be required. 

Land, real estate requirements, waste disposal, and environmental issues Lots of space onsite (7000 acres with easements in excess of another 1000 acres), looking for  reuse  candidates  that  will  create  jobs.    No  significant  environmental  concerns.  Relatively isolated, rural location. 

Primary products This  is a good  site  for virtually any  surface gasification product, depending upon market conditions.    Its  location  and  size would  also  permit  biomass/coal  facilities.    Fertilizer  or other chemicals may be a good option as well. 

CO2 sequestration potential (including access to proposed CO2 pipelines) This  is an area of the state that has  limited direct sequestration potential, but  is near the proposed  east  west  CO2  pipeline.    There  is  some  sequestration  in  the  potential  for enhanced shale gas production, and  injection  in the deep saline aquifer.   Newport  is well north of  the extreme northern  reach of  the proposed Denbury CO2 pipeline.    It  is much closer to the more speculative proposed East‐West CO2 pipeline. 

2.4.2.3  Near  Fairbanks/Breed  Site  in  Sullivan  County  (former  power  plant  site  west  of Sullivan) 

The Fairbanks/Breed area  is a few miles east of the Wabash River.  It  is the former  location of the American Electric Power  (AEP) Breed Power Station, which was demolished  in 2007.   The site consists of some 9,400 acres of unoccupied land.  The company retains ownership, and has expressed  no  interest  in  selling,  but  also  has  adequate  capacity  to meet  electricity  demand without  new  construction  on‐site.    The  Breed/Fairbanks  site  appears  to  be  favorable  for development of a wide  range of alternatives.  It has adequate  land, water and  infrastructure, either available or that could be developed at reasonable cost. 

Resource availability No active mines in close proximity, but significant coal availability exists within 15‐40 miles by truck or rail 

Page 63: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 48  

Transportation infrastructure/logistics The rail lines that serviced the power plant at Breed are inactive, but could potentially be brought back into service at a reasonable cost.  A very large scale operation may create rail congestion for coal deliveries. 

Transmission lines and power availability A  substation  is  maintained  at  the  old  Breed  Power  station,  with  transmission  line connections.  The substation is connected to the grid via 765 KV lines. Other lines are also available in the area. 

Gas and oil pipelines The Midwestern Gas  Transmission  Corp  natural  gas  pipeline  is  located  4‐5 miles  to  the east.   A pipeline  for  refined products  runs about  two miles  to  the east. Depending upon product requirements, connecting pipelines of appropriate capacity may be needed to link to the major pipeline system. 

Water requirements and resources The site is on the Wabash River with strong flow and good water availability. 

Labor force/availability Rural area, reasonably close to Terre Haute, Sullivan and Vincennes.   Workforce has coal, power and manufacturing history.  Specialized training will, of course, be required. 

Land, real estate requirements, waste disposal, and environmental issues Lots of space onsite (9400 acres), brownfield site; relatively isolated, rural location. 

Primary products This is a good site for virtually any gasification product, depending upon market conditions.  FT liquids, exported power, and SNG may be preferable.  Because of the high potential for enhanced shale bed methane, this may also be a good site for shale exploitation. 

CO2 sequestration potential (including access to proposed CO2 pipelines) There are several potential options for geological sequestration of CO2 from a facility at the Breed/Fairbanks  site:  enhanced  coal  bed  methane  production,  enhanced  oil  recovery, enhanced shale gas production, and injection into deep saline water‐filled aquifers.  There is also a plausible connection  to  the proposed Denbury pipeline  (the plans  in  the  recent feasibility study have a collector pipeline extending to the Duke Edwardsport facility. 

2.4.2.4 Underground coal gasification near Petersburg  

The  CCTR  supported  analysis  of  the  potential  for  UCG  in  Indiana  offered  up  a  variety  of potential  sites.  The Petersburg  area was  selected here  as  a  result of  active  investigation by commercial interests for a possible investment.  

Resource availability Substantial  coal  resources exist  across  the entire  area, both mineable and un‐mineable.  The  target here  is  un‐mineable  coal  at  a  depth  and with  a  structure  adequate  to meet  UCG requirements.  

Page 64: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 49  

Transportation infrastructure/logistics Good  rail  or  truck  access  for  construction  phase.    No  need  to  transport  coal.  Finished product, if liquid fuels, fertilizer or chemicals, rail is likely the preferred option.  Rail to the Ohio River for barge transport is also feasible. 

Transmission lines and power availability Location  is  unspecified  enough  that  precision  is  not  possible.    Sites  further  east will  be closer to a 765KV line, further north will be closer to a 345KV line.  If electricity is a target primary or secondary product, then careful selection of the site will be critical.  Congestion may be an issue if power export is expected to be substantial.  

Gas and oil pipelines Two gas pipelines run near the area, one owned by the Texas Gas Trans Corporation and another owned by the Texas Eastern Trans Corporation.  A crude oil pipeline and a refined petroleum product pipeline also run through the area.   As with the transmission  lines the location  is  too  fluid  to  be  precise  and  choice  of  desired  final  product  mix  would  be important in the final location decision. 

Water requirements and resources Water use is likely to be a limiting factor for size of operation and for any water intensive product applications.  Both wells and surface water sources have limited flow.  This would work against SNG production. 

Labor force/availability Limited  local  labor  force.  An  operation  would  have  to  recruit  from  the  surrounding communities of Princeton, Oakland, and Evansville. 

Land, real estate requirements, waste disposal, and environmental issues Coal rights acquisition will be an  issue, as will permitting.   Space for surface plant smaller than  other  options,  since  no  coal  handling  or  storage  is  required.    Significant safety/environmental  concerns  will  have  to  overcome.    Planners  would  have  to concentrate  on  relatively  isolated,  rural  locations.    Depth  of  seams would  be  an  issue regarding both subsidence and prevention of uncontrollable fires. 

Primary products Good location for limited scale FT diesel, gasoline, military fuel(s), naphtha, with power as a byproduct.  SNG and/or hydrogen would be limited by water availability.   

CO2 sequestration potential (incl. access to proposed CO2 pipelines) Potential  options  for  geological  sequestration  of  CO2  from  a UCG  facility  in  this  region include enhanced  coal bed methane production, enhanced oil  recovery, enhanced  shale gas production and  injection  into deep saline water‐filled aquifers, and connection to the proposed Denbury CO2 pipeline. 

2.4.2.5  NSA Crane proximate  

An NSA Crane‐proximate site has several advantages.  Land is relatively plentiful. Such a facility could  support  Crane  Energy  independence.  Coal  resources  are  reasonably  close,  and  the infrastructure is generally good.  

Page 65: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 50  

Resource availability NSA Crane  is about 12‐15 miles from two major mines  in Daviess County. Mines  in other adjacent counties to the west could also supply coal. Coal most likely shipped in by rail but truck is viable. 

Transportation infrastructure/logistics Good  rail. Truck access ok, but  limited until completion of  I‐69 between  I‐64 and Crane.  N/S CSX passes  through  the  site.   Some upgrading of  the  rail  system may be needed  to accommodate the flow of coal to the site.   

Transmission lines and power availability Three 345 kilovolt  transmission  lines  run  close  to Crane, and  several  lower kilovolt  lines cross the base.   Crane  is connected to both the Duke Energy  Indiana and Hoosier Energy transmission systems, with a peak demand around 26MW.  The transmission system would allow some power to be exported without upgrades, but plans for substantial export would require a detailed connectivity and stability study. 

Gas and oil pipelines A small gas pipeline connects Crane to the Texas Gas Trans Corporation pipeline.  A refined petroleum pipeline runs about three miles from the base’s southwest corner.   Potentially this might be usable for shipment of FT diesel or other liquids.  

Water requirements and resources Water is limited at NSA Crane proper. However, the East Fork and West Fork of the White River offer substantial volumes. The East Fork alone  is capable of providing enough water for a small to moderate sized coal‐based energy project.   

Labor force/availability A  project  would  be  able  to  draw  its  workforce  from  Crane  and  the  surrounding communities  (a  highly  skilled  pool).    Further,  much  like  Crane  and  its  associated contractors, the project could draw upon workers in Bloomington and Bedford. 

Land, real estate requirements, waste disposal, and environmental issues Land  does  not  appear  to  be  a  constraint,  especially  off‐base.    Environmental  issues  appear manageable. 

Primary products This is a good site for virtually any gasification product, depending upon market conditions.  However,  the  DoD  mandate  on  bases  become  more  energy  self  reliant  (especially  to develop the ability to become energy  independent  in an emergency) makes NSA Crane a potential  customer  for  both  electricity  and  SNG,  if  prices  are  reasonably  competitive.  In  CCTR  studies,  specific  attention  has  been  paid  to  production  of  liquid  fuels  with  a minimum electricity capacity, to take Crane off the grid in an emergency. 

CO2 sequestration potential (including access to proposed CO2 pipelines) NSA Crane  lies  in an area abundant  in New Albany shale, yielding good potential  for ESG recovery and related CO2 sequestration.  Small oil fields in the area could also be used for EOR. There  is potential  for ECBM  to  the west. Sequestration  in aquifers appears  to be a 

Page 66: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 51  

substantial  possibility.    Assuming  the  current  I‐69  right  of  way  could  be  utilized,  the terminus of the  in‐state portion of the Denbury CO2 pipeline could be extended to Crane along with the planned highway construction.  

2.4.2.6  Near Rockport Power Station ‐‐ Spencer County (Proposed Coal to SNG location) 

The  Rockport  site  has  some  specific  advantages,  most  notably  access  to  potential  barge transport on  the Ohio River, no  limits on water availability, and proximity  to a major power station.  Further, the site is already targeted for a proposed coal gasification to SNG facility and is under exploration for a coal to liquids facility. 

Resource availability Coal can be supplied in a very large quantity by barge.  Rail may require upgrade for large unit trains.  Supply sources may be somewhat more distant by truck. 

Transportation infrastructure/logistics Good barge access from Ohio River, also good rail and truck access.  

Transmission lines and power availability Near Rockport  Power  Station,  one  of  the  larger  stations  in  the  state.   Access  to  power during construction would not be a problem.    If significant power  is  to be produced and exported, a more comprehensive capacity and stability analysis would be required. 

Gas and oil pipelines Approximately  six miles  from MGT  gas  pipeline.    Proposed  site  for  the  Rockport  coal gasification to SNG facility.   

Water requirements and resources On the Ohio River with lots of water availability. 

Labor force/availability This  is  a  rural  area  and workforce may need  to draw  from  a  larger  surrounding  region, including across the river to Owensboro KY.  Workforce has a good manufacturing, farming history.   Currently there  is substantial unemployment. Specialized training will, of course, be required. 

Land, real estate requirements, waste disposal, and environmental issues Considerable available land can be acquired.  No significant environmental concerns exist.  The relatively rural location provides options to buffer from encroachment. 

Primary products This is a good site for virtually any gasification product, depending upon market conditions.  SNG and liquid fuels are currently under active consideration.  

CO2 sequestration potential (including access to proposed CO2 pipelines) The  primary  nearby  sources  of  sequestration  potential  includes  injection  for  enhanced shale gas production, and into the deep saline aquifer.  Rockport is explicitly included as a connection point in the Denbury CO2 pipeline feasibility study.   

 

Page 67: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 52  

2.4.2.7  Near Port of Indiana (or CountryMark Refinery) – Mount Vernon (on the Ohio River) 

The Mount  Vernon  area  has  several  advantages  as  a  location  for  an  advanced  coal‐based project. In particular, the Ohio River provides a ready source of water, as well as the prospect of water  transportation  for  large  equipment  during  the  construction  phase,  and  both  coal  and plant outputs during the operation phase.  A coal handling facility exists at the Port of Indiana as well as a nearby refinery. Infrastructure is generally good. 

Resource availability No active coal mines are located close by, but there are prospects both for shipping coal to the site by  rail or barge or  for opening a mine  in  the area. Rail may  require upgrade  for large unit trains. Coal can be supplied in very large quantity by barge. 

Transportation infrastructure/logistics Good barge access from Ohio River, also good rail and truck access. High rail delivered coal volumes may cause  rail congestion.   A coal handling  facility already exists  (barge  loading but  not  off‐loading).  Truck  access  across  the  area  is  already  facing  seasonal  congestion resulting  from grain shipments  to  the port and may see significant growth  in year‐round congestions once the ethanol plant under construction is completed.  

Transmission lines and power availability Some upgrading of the connection to the electricity grid may be needed. Due to limitations on the grid connections, an output mix involving less power export may be advantageous.  No  large capacity power  transmission  lines connect  to  the Mt. Vernon area. The nearest significant power  substation  is  the Vectren A.B. Brown Station, 10 miles  to  the east.   To export large amounts of power to the grid, a new substation and HV transmission lines that can be connected to either the Gibson power station (about 30 miles) or the Brown power station (about 10 miles) would be required. 

Gas and oil pipelines CountryMark owns oil and diesel pipelines in the Mount Vernon area that could potentially be used to export product.   Small gas pipelines also exist  in the area. Major gas pipelines run nearby, potentially enabling the production and sale of SNG. 

Water requirements and resources On the Ohio River with lots of water availability. 

Labor force/availability Any  project  in  the Mount Vernon  area  could  draw  from  the  city  itself,  as well  as  from Evansville and other neighboring communities. 

Land, real estate requirements, waste disposal, and environmental issues Considerable available farm land could be acquired to the east.  Mount Vernon, west of the Port of Indiana and surrounding the CountryMark Refinery is development constrained. 

Page 68: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 53  

Primary products This  is  a  good  site  for  virtually  any  larger  scale  gasification  product,  depending  upon market  conditions  and, with  the  ample water  supply,  inclusion  of  large  scale  FT‐liquids, SNG or hydrogen in the output mix may be desirable.    

CO2 sequestration potential (incl. access to proposed CO2 pipelines) Four potential options  for  geological  sequestration of CO2 exist  in  the Mt. Vernon  area: enhanced  coal  bed  methane  production,  enhanced  oil  recovery,  enhanced  shale  gas production, and injection into deep saline water‐filled aquifers.  Cost of a connection to the proposed Denbury pipeline has not been estimated.   The recent  feasibility study has  the main  lateral  running  south  of  the Ohio  River  in  Kentucky  crossing  on  the west  side  of Evansville, following I‐164 / I‐69 north. 

2.4.2.8  Indiana  Arsenal  –  Jeffersonville  (closed  under  BRAC,  near  Port  of  Indiana  –Jeffersonville, on the Ohio River, across from Louisville, KY)  

The  Closed  Indiana  Arsenal  is  not  in  Indiana’s  coal  patch,  but  does  offer  some  attractive characteristics.    It has  large  land area, a strong need  for redevelopment, and good rail access on‐site connected to the CSX network.  The Ohio River provides a ready source of water, as well as the prospect of water transportation for large equipment during the construction phase and both  coal  input  and  plant  output  during  the  operation  phase  via  the  Port  of  Indiana‐Jeffersonville.   

Resource availability No active coal mines are located close by, but there are prospects both for shipping coal to the site by rail or possibly even barge.  Rail may require upgrade for large unit trains.   

Transportation infrastructure/logistics Good  barge  access  from Ohio  River,  also  good  rail  and  truck  access.   No  coal  handling facilities  exist  and would  have  to  be  built.   High  rail  delivered  coal  volumes may  cause  rail congestion.   

Transmission lines and power availability A  substation  is  nearby,  but  upgrading  of  the  connection  to  the  electricity  grid may  be needed if significant export is desired.   

Gas and oil pipelines A major TGTC gas pipeline is about 6 miles to the east, as well as local distribution. 

Water requirements and resources On the Ohio River with lots of water availability. 

Labor force/availability Any  project  in  the  Jeffersonville  area  could  draw  from  the  entire  greater  Louisville  metro area. 

Land, real estate requirements, waste disposal, and environmental issues The closed base has extensive land development potential.  It is a brownfield site and not likely to face any significant environmental challenges 

Page 69: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 54  

Primary products This is a good site for virtually any larger scale gasification product, depending upon market conditions,  and with  the  ample water  supply,  inclusion of  large  scale  FT‐liquids,  SNG or hydrogen in the output mix may be desirable.   

CO2 sequestration potential (incl. access to proposed CO2 pipelines) The  options  for  local  CO2  sequestration  appear  to  be  limited  to  enhanced  shale  gas production, and injection into deep saline water‐filled aquifers.  This is too far east for the proposed Denbury pipeline under current plans.  The recent feasibility study has the main lateral  stopping  at  Rockport.    The  feasibility  and  cost  of  extending  the  line  to  the Louisville/Jeffersonville area is unknown. 

2.5  Conclusions 

Indiana  has  taken  aggressive  steps  to maintain  its  competitive  energy  costs,  and  a  clearer picture is evolving of both the threats and opportunities that the current environment affords. No “silver bullet” solution exists today to meet the energy challenges facing the state. However, a  set  of  tailored  solutions,  driven  by  location,  technology,  economics  and  policy/legislation could  result  in minimizing  the  cost growth of energy  in  Indiana, maintaining  coal as a viable energy and economic engine, while managing to national environmental standards:  

Indiana  has  limited  alternative  energy  or  fossil  fuel  resources  other  than  coal;  the State’s  alternative  and  nontraditional  “natural  gas”  resources  will  be  expensive (compared to coal) and slow to develop. 

Significant  cost  increases  in  Indiana  Energy  may  occur  as  a  result  of  legislation  and policy. 

On‐going advanced coal strategies hold promise for significant medium‐term reward, e.g. coal gasification and the CO2 pipeline. 

Biomass, renewable energy, and power management technologies are being matured by  Indiana companies, and can be used  in conjunction with small and medium sized coal plants and certain utilities,  to help offset  future mandates and  regulations, and drive new jobs in manufacturing, agriculture and defense. 

Indiana offers a unique set of sites with the necessary infrastructure to support major advanced coal facilities 

2.6  Strategy Recommendations 

It  is  recommended  that biomass and alternative energy  fueled distributed power  systems be integrated into the Indiana Energy Strategy to minimize the loss of small and medium coal fired facilities,  and  impacts  on  rural  utilities  and  communities,  due  to  CO2  controls  or  alternative energy mandates. Specifically,  the  Indiana portfolio of coal  fired  facilities  should be analyzed and  priority  candidates  identified  to  be  supplemented  with  a  biomass‐powered  microgrid.  It is also recommended that a farm or municipal site be chosen with sufficient available waste to  demonstrate  the  effectiveness  of  waste  driven  power  generation,  and  to  achieve  the 

Page 70: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  SAIC Report

Page 2‐ 55  

benefits described in this report of baseline power, environmental waste elimination, growth of Indiana agriculture, and the creation of new, green energy jobs. 

Indiana’s  clean  coal  strategy  has  resulted  in  the  development  of  several  initiatives  that will positively  impact  Indiana’s energy  future. As described  in  this  report,  these  initiatives  are  in various  stages  of  development,  from  early  concept  to  near  completion.  It  is  recommended  that  a  systematic  process  be  applied  to  the  defined  initiatives  to  set  priorities  and  develop  the  necessary  industry  and  community  partners,  plans,  and  resources  necessary  to  push through to completion. 

It  is  also  recommended,  given  the  availability  of  sites  in  Indiana  with  the  appropriate infrastructure  for  major  energy  projects,  that  a  strategy  be  focused  on  publicizing  and leveraging these sites, again with appropriate industry and community partnerships, to exploit the potential of each site for a major energy project. 

Page 71: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  Bibliography

Page 3‐1 

BIBLIOGRAPHY 

Air News Release (HQ).” EPA Sets Thresholds for Greenhouse Gas Permitting Requirements/Small businesses and farms will be shielded.” May 13, 2010. http://www.epa.gov/nsr/actions.html.  

American Electric Power. “Corporate Citizenship: Hydroplant Locations.” ©1996‐2010. http://www.aep.com/environmental/recreation/hydro/Default.aspx 

Beecy, David J., Ferrell, Frank M., and Carey, James K. “Biogenic Methane:  A long‐Term CO2 Recycle Concept.” U.S Department of Energy, Office of Environmental Systems.   http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/01/carbon_seq/5a1.pdf 

Bowen, Brian H. Holland, Forrest D. Sparrow, F.T. Rardin, Ronald.  Gotham, Douglas J. Yu, Zuwei.  Black, Anthony F. “Expanding the Utilization of Indiana Coals.”  Center for Coal Technology Research. August 18, 2004. Revised August 27, 2008. 

Bowen, Brian H. and Irwin, Marty W.  “Technologies for CO2 Capture From Electric Power Plants.” The Energy Center at Discovery Park. Purdue University. CCTR. Potter Center, 500 Central Drive. West Lafayette, IN 47907‐2022. Revised March 2008. http://www.purdue.edu/discoverypark/energy/pdfs/cctr/outreach/Basics4‐CO2Capture‐Mar08.pdf. 

Brady, Thomas F.  “Indiana Coal Movement: Indiana Rail Capacity/Potential”. Purdue North Central. Presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Bloomington, IN. June 4, 2009. 

Center for Coal Technology Research (CCTR). “Indiana Coal Report 2009”. p. E‐3 Purdue University. West Lafayette, IN. 

Denbury Resources, Inc. News Release. “Denbury Undertakes Midwest CO2 Pipeline Feasibility Study.” July 13, 2009. www.denbury.com.  

Department of Energy's Wind Program and the National Renewable Energy Laboratory (NREL). “New wind resource map for the state of Indiana.” March 26, 2010. 

http://www.windpoweringamerica.gov/wind_resource_maps.asp?stateab=in 

DoD Facilities Energy. “FY‐2009 Annual Energy Report: Overview and Status on NDAA 2010 Studies, FUPWG 14‐15”. April 2010. 

DOE/NETL. “DOE/NETL’s Carbon Capture R&D Program for Existing Coal‐Fired Power Plants. DOE/NETL‐ 2009/1356.” February 2009. http://fossil.energy.gov/sequestration/overview.html and http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/FAQs/benefits.html.  

Energy Information Administration. “Geothermal Energy in the Western United States and 

Hawaii: Resources and Projected Electricity Generation Supplies.” DOE/EIA‐0544. 

Washington, DC. September 1991. Modified. From Blackwell, D.D., and Steel, J.L. 

Southern Methodist University.  

Page 72: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  Bibliography

Page 3‐2 

“Mean Temperature in the Crust of the United States for Hot Dry Rock Resource Evaluation.” pp. 6‐8. Updated by D.D. Blackwell. May 1990. http://www.eia.doe.gov/cneaf/solar.renewables/renewable.energy.annual/backgrnd/fig17.htm  

Energy Information Administration. “U.S. Crude Oil, Natural Gas, and Natural Gas Liquids Reserves 2007 Annual Report.”  p. 38. 

Environmental Protection Agency. “Reconsideration of Interpretation of Regulations that Determine Pollutants Covered by Clean Air Act Permitting Programs.”  [EPA‐HQ‐OAR‐2009‐0597, RIN 2060‐AP87. 

FindLakes.com. http://findlakes.com/twin_branch_indiana~in03011.htm  

Finley, Robert J. “Demonstrating Geological Carbon Sequestration in the Mt. Simon Sandstone of the Illinois Basin.”  Illinois State Geological Survey, Champaign, IL. Midwest Geological Sequestration Consortium Presentation. December 12, 2007.  

Gibson, Lisa.  “Colorado Springs plant will use coal‐biomass blend.” Biomass Magazine. Posted 

June 23, 2009.  

Gray, Ralph D. “Indiana History: A Book of Readings.” Indiana University Press. ISBN 025332629X. ©1995 

Groppo, Dr. Jack.  "The Future of Coal Byproduct Utilization."  University of Kentucky, Center for Applied Energy Research, Lexington, KY. Presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Indianapolis, IN. March 4, 2010.  

Harper, Denver.  Dintaman, Chris.  Mastalerz, Maria.  and Letsinger,Sally.  “Reconnaissance of Coal‐Slurry Deposits in Indiana.” Indiana Geological Survey, Final Report. August 1, 2007. http://igs.indiana.edu/survey/projects/Coal_Fines/index.cfm 

Harper, Denver.  “Reconnaissance of Coal‐Slurry Deposits in Indiana.” Indiana Geological Survey. Bloomington, IN. Presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Indianapolis, IN. March 6, 2008. 

Hite, Tom.  Hite CBM Operating. “Coal Bed Methane (CBM) in Indiana.” Presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Vincennes University, Vincennes IN. September 6, 2007. 

IHS Cambridge Energy Research Associates. “Fueling North America’s Energy Future: The Unconventional Natural Gas Revolution and the Carbon Agenda”. 2010. www.ihscera.com. 

Indiana Department of Environmental Management (IDEM). “Title 329 Solid Waste Management Board: First Notice of Comment Period.” LSA Document #09‐193.  (329 IAC 11.5).  March 3, 2010. http://www.in.gov/legislative/iac/20090325‐IR‐329090194FNA.xml.html. 

Indiana Department of Natural Resources. Division of Water. 2007. http://www.state.in.us/dnr/water/3650.htm 

Page 73: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  Bibliography

Page 3‐3 

Indiana Office of Energy and Defense Development. RFP‐09‐SEP4‐1.  “The Indiana Office of Energy Development Solicitation For: INDIANA STATE ENERGY PROGRAM (SEP) MARKET FOUR – (Accelerating Consumer & Commercial Clean Energy Deployment)”. August 28, 2009. www.in.gov/oed/files/MARKET_4_Request_For_Proposal_with_Attach‐A‐B‐C‐rev2.doc  

Indiana Office of Energy and Defense Development. “Economic Growth from Hoosier Homegrown Energy: Indiana’s Strategic Energy Plan.” Energy.IN.gov. 101 W. Ohio Street, Suite 1250, Indianapolis, IN 46204. 2006. 

Izadian, Dr. Afshin  and Hsu, Dr. Andrew; CCTR Research Progress Report; “Green Cell Phone Towers” A302‐10‐PSC‐CTR‐003;  Indiana University; March, 02 2010. 

Jackson, Lisa P.  U.S. EPA Administrator. Letter responding to an inquiry from eight U.S. Senators about the Agency’s plans for addressing greenhouse gases in 2010. February 22, 2010. http://epa.gov/oar/pdfs/LPJ_letter.pdf.  

Kerry, Senator John and  Lieberman, Senator Joe. National Energy Policy/CO2 control. From the new climate legislation proposal. May 12, 2010. 

Kramer, Robert.  “Coking/Coal Gasification Using Indiana Coal for the Environmentally Clean Production of Metallurgical Coke, Liquid Transportation Fuels, Fertilizer, and Electric Power.“ Efficiency and Reliability Center, Purdue University Calumet. Presented at the CCTR Advisory Panel Meeting. Vincennes University. Vincennes, IN. September 10, 2009. 

Lab Manager Magazine®. "DOE Funds Nine Shale Gas, Coal bed Methane Technology Efforts." Posted: August 20, 2009. http://www.labmanager.com/news.asp?ID=797 

Lake Lubbers.com. Lake Shafer, Indiana, USA. Copyright 2007‐2010. http://www.lakelubbers.com/lake‐shafer‐479/ 

Lambeck, Klaus.  Ohio Siting Authority. “A Regional Concept for a CO2 Pipeline Network.”  Presented at the CCTR Advisory Panel Meeting. Bloomington, IN. June 5, 2008. 

Larsen, Eric D. et al. “Co‐production of decarbonized synfuels with electricity from coal + biomass with CO2 capture and storage: an Illinois case study.” © The Royal Society of 

Chemistry. pp 3+28‐42. 2010. http://www.princeton.edu/pei/energy/publications/texts/Larson‐et‐al‐EES‐2009.pdf 

Larson, ibid and Williams, Robert H.  “Coproduction of Liquid Fuels and Electricity from Coal + Biomass for an Energy‐Insecure and Carbon‐Constrained World.” Presented at Moving Ahead 2010. Ohio State University. May 3, 2010. 

Lewis, John  and Bergeron, Lisa. Regional Development Institute, Northern Illinois University. “Economic Impacts of a Midwest CO2 Pipeline:  Construction, Easement and Operational Impacts.” Under agreement with Denbury Resources.  October 30, 2009. 

Jackson, Lisa P. U.S. EPA Administrator. Letter responding to an inquiry from eight U.S. Senators about the Agency’s plans for addressing greenhouse gases in 2010. http://epa.gov/oar/pdfs/LPJ_letter.pdf. February 22, 2010. 

Page 74: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  Bibliography

Page 3‐4 

Mastalerz, Maria et al. Indiana Geological Survey. “Assessment of the Quality of Indiana Coals for Integrated Gasification of IGCC Performance.” Presented at the CCTR Advisory Panel Meeting and Briefing. Hammond, IN. December 11‐12, 2008. 

Mourdock, Richard E.  R.E. Mourdock & Associates, LLC. “Potential for Fine Coal Recovery from Indiana's Coal Settling Ponds.” Presented at the CCTR Advisory Panel Meeting. Hammond IN. December 6, 2006. 

National Academy of Sciences.  National Academy of Engineering, And National Research Council of the National Academies. Liquid Transportation Fuels from Coal and Biomass: Technological Status, Costs, and Environmental Impacts. National Academies Press. 500 Fifth Street, N.W. Washington, DC 20001. 2009.  

National Energy Technology Laboratory (NETL). “Carbon Sequestration: CO2 Use/Reuse.“ http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/core_rd/use‐reuse.html. 

National Renewable Energy Laboratory. “Background Information and 1990 Baseline Data Initially Published in the Renewable Energy Annual 1995: Figure 24. Average U.S. Daily Global Solar Radiation.” Updated May 2, 2001. Downloaded from: http://www.eia.doe.gov/cneaf/solar.renewables/renewable.energy.annual/backgrnd/fig24.htm.  

NIPSCO. Copyright 2009. http://www.nipscohydro.com/ 

Preckel, Paul V.  Yu, Zuwei,  Rupp, John A.  and Hieb, Fritz H., with others. "Synfuel Park / Polygeneration Plant: Feasibility Study for Indiana, Prepared for the Center for Coal Technology Research (CCTR), State of Indiana". September 30, 2007. Revised June 26, 2008.  

Princeton University. "CO2 Sequestration Project: Coal Beds."  2002. Summarized at: http://www.princeton.edu/~chm333/2002/fall/co_two/geo/coal_beds.htm.  

Rotman, David.  “Natural Gas Changes the Energy Map.” MIT Technology Review.  Data from John Curtis, professor of geology and geological engineering at the Colorado School of Mines and director of the Potential Gas Agency. November/December 2009. 

Rupp, John A. Indiana Geological Survey. Bloomington, IN. “Assessing the Geological Sequestration Potential in the Illinois Basin: Successes and Challenges.” Presented at the CCTR Advisory Panel Meeting. Indianapolis, IN. March 6, 2008.  

Rupp, John A.  Indiana Geological Survey. Indiana University. “CO2 Sequestration and Indiana Site Selection.” Presented at the CCTR Advisory Panel Meeting. Vincennes University. Vincennes IN. September 6, 2007.  

Rupp, John A.  “Oil and Gas in Indiana: A Brief Overview of the History of the Petroleum Industry in Indiana.” Indiana Geological Survey. 2008.  

Rupp, John A.  and Mastalerz, Maria.  “Coal‐Bed Methane Development in Indiana: Current Status and Future Challenges.” July 2008. http://igs.indiana.edu/Geology/coalOilGas/CBM/index.cfm  

Page 75: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  Bibliography

Page 3‐5 

 

Sami, M.  Annamalai, K.  and Wooldridge, M. “Co‐firing of coal and biomass fuel blend: Progress in Energy and Combustion Science.” Volume 27. pp 171–214. October 15, 2001. 

Schlegel, M.E., Bates, B.L.  and McIntosh, J.C.  “Activity and Extent of Carbon Dioxide and Acetate Utilizing Methanogens in Deep Organic‐rich Aquifers Within the Illinois Basin.” American Geophysical Union. Fall Meeting. 2008.   

Science Applications International Corporation (SAIC). “Coal Gasification and Liquid Fuel ‐ An Opportunity for Indiana.”  July 2008. 

Science Applications International Corporation (SAIC). “’Economic Impact of the Waxman‐Markey American Clean Energy and Security Act: Analysis of The Waxman‐Markey Bill:` The American Clean Energy and Security Act of 2009. (H.R. 2454) Using the National Energy Modeling System (NEMS/ACCF‐NAM 2).” August 12, 2009. 

Shafirovich, Evgeny,  University of Texas at El Paso, Mechanical Engineering Department. Varma, Arvind,  School of Chemical Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN. Mastalerz, Maria,  Drobniak, Agnieszka,  Rupp, John,  all at Indiana Geological Survey, Bloomington, IN. “The Potential for Underground Coal Gasification in Indiana.”  Final Report to the Indiana Center for Coal Technology Research (CCTR). March 2, 2009.  

Sourcewatch.org,” Indiana and Coal.”  Published by the Center for Media and Democracy (CMD). May 27, 2010. Sourcewatch.org/index.php?title=Indiana_and_coal#Existing_coal_plants. 

Sparrow, F.T. “The Impact of Alternative CO2 Limiting Legislative Designs on Indiana.” CCTR Advisory Panel Meeting. March 4, 2010. 

Strąpoć, D. et al. “Microbial coalbed methane in the Illinois Basin: Substrate competition among genetic pathways.“ 23rd International Meeting on Organic Geochemistry (IMOG). Torquay, Devon, United Kingdom. Poster 112‐TU, Abstract Volume p. 305‐306. September 9 ‐14, 2007. 

Strąpoć, et al. “Methane‐Producing Microbial Community in a Coal Bed of the Illinois Basin.” American Society for Microbiology. Applied and Environmental Microbiology. Vol. 74, No. 8. pp. 2424‐2432. ©April 2008. 

THE DEPARTMENT OF ENERGY. Office of Public Affairs. "Vice President Announces ARRA Funding for Energy Research Projects." April 29, 2010. http://arpa‐e.energy.gov/  

Tucker, Sherry.  Denbury  Resources. “CO2 Pipelines: Infrastructure for CO2‐EOR & CCS.” Presented at the CCTR Advisory Panel Meeting, Indianapolis, IN. March 5, 2009. 

U.S. Department of Energy. “Gasification Technology R&D.” 1000 Independence Ave., SW,  Washington, DC 20585. http://www.fossil.energy.gov/programs/powersystems/gasification/index.html. 

Newell, Richard. Administrator, U.S. Energy Information Administration. “Annual Energy Outlook 2010 Reference Case.“ A presentation. December 14, 2009. 

Page 76: An SAIC Report Prepared for Indiana Center for Technology ......research and analysis contained in this report was also developed using SAIC independent funding. This report builds

Indiana and Coal: Keeping Indiana Energy Cost Competitive 

  Bibliography

Page 3‐6 

UCG Association. Elizabeth House, Duke Street, Woking, Surrey GU21 5AS. www.ucgassociation.org. 

UCG Partnership Limited. Elizabeth House, Duke Street, Woking, Surrey GU21 5AS. "Key Facts on UCG." http://www.ucgp.com/key‐facts/ 

U.S. Department of Energy. Energy Information Agency. “Federal Loan Guarantees For Projects That Employ Innovative Energy Efficiency, Renewable Energy, And Advanced Transmission And 

Distribution Technologies.” Solicitation.  Release Date:  July 29, 2009. 

Vuthaluru, H. B.  “Thermal behavior of coal/biomass blends during co‐pyrolysis.” Fuel Processing Technology. Volume 85. Issues 2‐3.. Pages 141‐155. February 15, 2004. 

Wheeldon, John. EPRI. “Reducing CO2 Emissions from Coal‐Fired Power Plants.” Presented at the CCTR Advisory Panel Meeting. Vincennes University, Vincennes IN. September 10, 2009. 

Wikipedia, the free encyclopedia. “Markland  Locks and Dam.” 2010. http://en.wikipedia.org/wiki/Markland_Locks_and_Dam