Docstoc

Solar Thermal Navigant

Document Sample
Solar Thermal Navigant Powered By Docstoc
					                                             Solar Water Heating Supply 
                                               Chain Market Analysis
                                               Ch i M k t A l i
                                                          Study for the City of Milwaukee
                                                                   Lisa Frantzis
                                                                   Lisa Frantzis
                                                                  Shalom Goffri




                                                                 SOLAR THERMAL ‘10
                                                                   September 30,  2010




©2010 Navigant Consulting, Inc.
                                  NCI Reference: 142304
          Table of Contents




                                  1   Introduction

                                  2   SWH Markets


                                  3   System Components and Supply Chain
                                      S t    C       t    dS    l Ch i


                                  4   Milwaukee Opportunity Analysis




©2010 Navigant Consulting, Inc.                      2
          Introduction » Navigant 

          Navigant is a specialized consulting firm and global leader in 
          renewable energy technology and strategy.
                  Navigant              Energy Practice 
                                        Energy Practice              Renewable Energy
                                                                     Renewable Energy
             (1,900 Consultants)       (270 Consultants)              (60 Consultants)
           • Publicly traded         • Power Systems,           Service Areas
             since 1996                Markets and Pricing      • Strategy
             (NYSE: NCI)
             (NYSE: NCI)               Business Planning 
                                     • B i      Pl    i         • Policy Analysis
           • 2009 revenues ‐           and Performance 
             $707 million              Improvement              • Project Implementation
           • 40 offices in North     • Emerging                 • Due Diligence
             A     i E
             America, Europe,          Te h olo ie a d
                                       Technologies and           Market and Technology 
                                                                • M k t dT h l
             and Asia                  Energy Efficiency          Assessment
                                      Navigant Consulting 
                                                                Global Practice
                                     named ʺBest Advisory –
                                                          y     • Over 200 RE engagements 
                                      Renewable Energyʺ in        world wide in last 3 yrs
                                     the 9th and 10th Annual    • Public and private sector 
                                     Environmental Finance        clients in 10+ countries
                                       and Carbon Finance 
                                         Market Surveys
                                         Market Surveys         • 25% of clients are non‐U.S. 


©2010 Navigant Consulting, Inc.                    3
          Introduction » Acknowledgements




                                                  Acknowledgements

                NCI would like to thank the U.S. Department of Energy, We Energies, the City of 
                Milwaukee, and the National Renewable Energy Laboratory for supporting this 
                 project. In addition, our team would like to thank the industry experts that we 
                interviewed and all the survey respondents. Your input was valuable and had a 
                                                y    p                  p
                                        significant contribution to the study.



                                  Copy of Presentation is Available at Following Links

           www.MilwaukeeShines.com
           www.we‐energies.com/RE
           h    // l
           http://solaramericacities.energy.gov
           http://www.navigantconsulting.com/downloads/Navigant_Solar_Thermal_Conf_9‐2010v2.pdf




©2010 Navigant Consulting, Inc.                            4
          Introduction » Scope of Work

          NCI reviewed the SWH market and analyzed the opportunity for 
          Milwaukee area manufacturers.


                                                NCI Scope of Work – SWH Market

                           1                         2                       3
                                                         Overview of SWH 
                                                         Overview of SWH          Overview of SWH 
                                                                                  Overview of SWH
                                  Overview of the 
                                                         System Types and        System Components 
                                  SWH Industry
                                                              Costs               and Supply Chain


                           4                         5                       6
                                   Milwaukee                                        SWH and 
                                                         Milwaukee Case 
                                  Opportunities                                    Manufacturing 
                                                             Study
                                    Analysis                                        Incentives




                                  Today’s presentation will focus on items 1, 3, and 4

©2010 Navigant Consulting, Inc.                                  5
          Table of Contents




                                  1   Introduction

                                  2   SWH Markets


                                  3   System Components and Supply Chain
                                      S t    C       t    dS    l Ch i


                                  4   Milwaukee Opportunity Analysis




©2010 Navigant Consulting, Inc.                      6
          Global Markets » Shipments

          China overwhelmingly led 2008 installations with 75% of global 
          installations…. 
                           Newly Installed Solar Thermal Collectors in 2008, by Area
                           Ne y I s a ed So a      e a Co ec o s i 008, by A ea
                                                                                                 Greece
                                                                                                           Austria
                                                                                                                     France
                                                                                    Oth
                                                                                    Other                             UK

                                                                                                                   Cyprus

                                                        Europe, 
                      China,
                      China,                             12% U it d
                                                               United 
                                                                                              Germany,
                                                                                              Germany, 
                                                                                                43%                Switzer‐
                       75%                                         States                                           land

                                                           Turkey
                                                                      J p
                                                                      Japan
                                                             Brazil
                                                                      Australia
                                              Other          India         Israel

             Source: International Energy Agency Solar Heating and Cooling Programme Solar Heat Worldwide – Market and
             Source: International Energy Agency Solar Heating and Cooling Programme, Solar Heat Worldwide – Market and 
             Contributions to the Energy Supply 2008, Edition 2010. May, 2010. 

              Note: At the time of the writing of this report, complete global 2009 data was not yet available
©2010 Navigant Consulting, Inc.                                             7
          Global Markets » Value

         ….But Europe is the largest SWH market (in terms of revenue) with 
         nearly half of global SWH market value.
                                                          g
                             2008 World Solar Water Heating Market: $12.4 billion
                                                                                                       Greece
                                                                                                                  Austria
                       World Market 
                       (in millions)                                                                                   France
                                                                                       Other
                                                                                                                          UK

                                            Europe,                                                                      Cyprus
                                             49%
                     China
                     China,                                                                        Germany,                Switz.
                      22%                                                                            42%

          Other
                                                                                                  European Market 
                                                                                                  European Market
           India                                               United                               (in millions)
                                                                                                  Total = $6 Billion
            Israel                                       Turkey States
                        Brazil Australia Japan
          Sources: 
          Sources:
          1. NCI Analysis
          2. International Energy Agency Solar Heating and Cooling Programme, Solar Heat Worldwide – Market and Contributions to the 
               Energy Supply 2008, Edition 2010. May, 2010. 
          3. Sensors Report, 2008. http://www.mdpi.org/sensors/papers/s8021252.pdf
©2010 Navigant Consulting, Inc.                                           8
          Global Markets » Drivers

          China and Europe lead global demand for SWH systems, but for 
          different reasons. 

                                        Reasons f L d hi i Gl b l SWH D
                                        R                                         d
                                                for Leadership in Global SWH Demand

                        • Continued long term support of SWH incentives. This helps industry plan 
                          long term
                          Performance based i
                        • P f                      ti     Thi                       t    d i
                                       b d incentives. This encourages proper system design and    d
              Europe




                          sizing.
                        • Education campaigns. Awareness for SWH systems is lacking in most markets,
                          but campaigns raising awareness and pointing out the benefits of SWH systems 
                          create more customer demand. 
                          create more customer demand
                        • Policy. Some municipalities are  requiring SWH systems to be installed per local 
                          building codes. 

                          Low cost systems and limited availability of electricity and natural gas have 
                        • Low cost systems and limited availability of electricity and natural gas have
                          driven industry growth. 
              China




                            − The Chinese government does not offer incentives for manufacturers or end 
                              users.
                          There i often no need for freeze protection, th h l i t
                        • Th     is ft        df f            t ti                       d       t
                                                                       thus helping to reduce system 
                          costs.

©2010 Navigant Consulting, Inc.                              9
          Global Markets » Drivers

          A variety of drivers influence global SWH markets…. 


                                                                         g p y                        ,g
                                                          • To counter high paybacks* in some areas, governments have 
                              Incentives                    established capacity‐based (i.e. $/kWth) or performance‐based 
                                                            (i.e. $/kWhth or $/MMBtu) incentives to encourage adoption. 

                                                            Several jurisdictions (e.g. Hawaii, Israel, and Spain) have created 
                                                          • Several jurisdictions (e g Hawaii Israel and Spain) have created
                                                            SWH regulations, often taking the form of building code 
                              Regulation
               y Drivers




                                                            requirements that SWH be included in a certain percentage of 
                                                            new construction. 
             Key




                                                          • To counter lack of consumer awareness, governments or 
                              Marketing                     national trade groups have conducted large marketing 
                                                            campaigns.  

                                                          • Rural areas in some countries have no access to electricity or 
                              Lack of 
                                                            natural gas for water heating, so SWH systems are the only 
                              Infrastructure
                                                            option for domestic hot water (beyond boiling over a fireplace). 


                      * Given large variations in price and insolation levels around the world, some markets have relatively short payback periods 
                      without incentives. 

©2010 Navigant Consulting, Inc.                                                      10
          Global Markets » Barriers

          …. But they are countered by several barriers. 


                             Consumer
                             Consumer      • Most consumers are not aware that SWH is an option for their 
                             Awareness       home or business – they mostly associate “solar energy” with 
                                             photovoltaics.
                             Labor         • SWH installation requires skills of plumbers and roofers, but 
                             Supply
                              upp y          many contractors are not trained in both.
                                             many contractors are not trained in both
                                           • Water heaters are typically replaced when one breaks. Since 
                                             the building owner is not expecting this expense, they opt for 
                    rriers




                                             a regular water heater with a lower up‐front costs (~$1,000 vs. 
                             Economic
              Key Bar




                                              $
                                             ~$6,000).
                                           • Many potential customers focus solely on pay back and these 
                                             are greater than 7 years in most of the US.
                                             Many incentive programs require system level SRCC OG‐300 
                                           • M       i    ti             i      t   l   l SRCC OG 300
                                             certification in the U.S.:
                                                ⁻ The certification is for a fixed set of components, so an 
                             Regulations
                                                  installer would have to get certification for every 
                                                  variation in component choice.
                                                ⁻ The certification process currently takes 12 to 18 months.
©2010 Navigant Consulting, Inc.                               11
          U.S. Markets » Total Shipments

          After 33% average annual growth prior to 1981, the U.S. market declined. 
          Since 1991, there has been a 6% compounded annual growth rate (CAGR).
                                             Total U.S. Shipments of Solar Thermal Collectors

                              1,600                                                                                                    25,000
                                       33%  CAGR                                                   6% CAGR




                                                                                                                                                                      of sqft)
                              1,400 
                                                                                                                                       20,000
                              1,200 
                              1 200




                                                                                                                                                            Thousands o
               ments (MWth)




                              1,000                                                                                                    15,000
                               800 
                                                                                                                                         ,
                                                                                                                                       10,000




                                                                                                                                                 Shipments (T
                               600
                               600 
           Shipm




                               400 
                                                                                                                                       5,000
                               200 




                                                                                                                                                 S
                                 ‐                                                                                                     0




             *Data reported in 1000’s of sq.ft. MWth is calculated based upon an internationally agreed upon conversion factor of 0.7 kWth/m2.
               a a epo e i 000 o q                   i a u a e a e upo a i e a io a y ag ee upo o e io a o o 0                            /
             Source: International Energy Agency’s Solar Cooling and Heating Program, Solar Heating Worldwide 2008 Edition, Industry Interviews, 
             Navigant Consulting, Inc. based on data from Energy Information Administration, Solar Thermal Collector Manufacturing Activities 2008 & 
             Renewable Energy Annual. Annual installations domestic production and imports of low, medium and high temperature collectors. 

©2010 Navigant Consulting, Inc.                                               12
      U.S. Markets » Shipments by State

      A small number of states dominate the SWH market.

               2006 U.S. Domestic SWH by State                                     2009 U.S. Domestic SWH by State

                           8,500 Systems                                                        25,000 Systems
           Mid‐                  AZ, 
                   ROUS, 
          Atlantic       CO, 250 1000                                           Mid‐ ROUS,  AZ,                   CA, 
                    400
             250
                                    CA,                                        Atlantic 5000 1500                 1000
         OR 250
         OR, 250                    1000                                        1500
          New                                                                                                      FL, 5000
         England
                                                                               OR, 500
           250
                                                FL, 1000
                                                  ,                              New 
                           HI, 4000                                             England 
                                                                                 1500                         HI, 8750



       Source: Navigant Consulting, Inc. based on interview with Les Nelson, SRCC, State Incentive Programs (CA, HI, FL)

       • On the order of 35% of all new U.S. solar domestic water heating systems are 
         installed in Hawaii.
       • Six states continue to account for almost 70% of all domestic SWH systems.
          • On the order of ~8,500 SWH systems were sold in the U.S. in 2006, and ~25,000 in 
             2009.
©2010 Navigant Consulting, Inc.                                         13
          U.S. Markets » Regional Economics

          Buildings with electric water heating in states that have high solar 
          insolation and high electric rates will have the best payback with SWH.

                                               Solar Water Heating Systems – Payback Time in Years 
                                               Solar Water Heating Systems Payback Time in Years

                                          30
                                                                                         Natural Gas
                                          25
                            ime (Years)




                                                                                         Electricity
                                          20

                                          15
                   Payback Ti




                                          10
                   P




                                          5

                                          0
                                               AZ     CA     PA     MO        TX   HI      FL          WI




©2010 Navigant Consulting, Inc.                                          14
          U.S. Markets » Market Segments

          The hot water and heating market represents nearly 70% of the 
          market value, but only 16% of the area of collectors shipped.

                                                        2008 Market Segmentation
                                                        2008 Market Segmentation

              Area of Collectors                              Number of Systems       Market Value by Use
               Shipped by Use
                  pp     y                                        pp     y
                                                               Shipped by Use


                  Pool 
                 Heating                                                                                          Pool 
                                                                     Pool                                        Heating
                  84%
                                               Heating              Heating                       Heating        30‐39% Heating and 
                                               and hot              39‐49%                        and hot                hot water
                                                water                                              water                  61‐70%
                                                16%                                               51‐61%
                                                                      Total Number of                               Total Market Value
                 Total Area Shipped                                   Systems Shipped 
                                                                                                                     $260‐$495 million 
                    17 million Sq Ft                                     64,000‐82,000
           Source: Navigant Consulting, Inc. analysis based on data from:  Industry Interviews, Energy Information Administration’s Solar 
           Thermal and Photovoltaic Collector Manufacturing Activities 2008 and Renewable Energy Annual, and internal analysis. 
           Note: Pool Heating System size was assumed to be 350‐400sqft; Non‐pool heating systems were assumed to be 50‐64 sqft.

©2010 Navigant Consulting, Inc.                                              15
          U.S. Markets » Future Growth

         Even with optimistic U.S. market growth, the total value of the market 
         remains modest between 2010‐2017.
                                                    Ma et Va ue ojectio o t e U.S. SW I dust y
                                                    Market Value Projection for the U.S. SWH Industry

                                           $4,000
                                                             BAU
                                           $3,500
                                      ) 
                               ue ($MM)




                                                             Hi h
                                                             High
                                           $3,000
                                                          CAGR 24% 
                                           $2,500         CAGR 15%
                     Market Valu




                                           $2,000
                                           $

                                           $1,500

                                           $1,000
                     M




                                            $500

                                              $0
                                                      2010   2011   2012   2013   2014    2015     2016     2017

                  Source: NCI Analysis.                                              Market Growth Assumptions
                  System Size:  domestic SWH system 40sqft; Pool system 400 sqft;    BAU:  Pool CAGR 5%; other SWH CAGR 21%
©2010 Navigant Consulting, Inc.                                            16        High:  Pool CAGR 8%; other SWH CAGR 32%
          U.S. Markets » Components

          The U.S. SWH market size was $800 million in 2009. ~50% of the total 
          value is material cost, which is dominated by collectors.
                                     Solar Water Heating – U.S. Component Values

                                            2009 SWH Component Market: $400 million 
                                                                                            Storage Tank
                                                        $44MM

                                                     11%             $12MM                  Heat exchanger and 
                                                               3%                           circulator system
                                                                          $36MM
                                                                  9%                                     g
                                                                                            Sensors & Gauges

                                       51%
                                                                  10%                       Valves
                                                                            $40MM

                                                                                            Tubing & Insulation
                                                                                            T bi & I     l i
                                                          16%
                                                                  $64MM                     Collector and 
                                  $204MM
                                                                                            Mounts

                      Source: RS Means, Navigant Consulting, Inc. based on data from Energy Information Administration, Solar Thermal and 
                      Photovoltaic Collector Manufacturing Activities 2008 and Renewable Energy Annual and Industry Interviews.

©2010 Navigant Consulting, Inc.                                             17
          U.S. Markets » Trends

          Below are some likely market trends impacting SWH.


                                         Expected SWH U.S. Market
                                         Expected SWH U S Market Trends
                                  • Larger commercial projects are expected to increase over the coming years.
                 Increased 
                                  • American Recovery and Reinvestment Act (ARRA) funds are likely to 
                Commercial 
                                     impact the industry only in the short term until funds are depleted.  
                  Systems
                                     The market will depend on available financing for projects.
                                   • The market will depend on available financing for projects
                                  • NG prices drive electricity prices. Current forecasts are not as high as several 
            Reduced Natural         years ago as a result of shale gas. Lower NG prices may not increase 
            Gas (NG) Prices         electricity prices as much as once expected.
                                    − A carbon tax/cap and trade could lead to an increase in electricity prices
                                       A carbon tax/cap and trade could lead to an increase in electricity prices. 
                                  • As the industry matures and manufacturing volume grows, prices are likely 
                                    to decline.
              Reduced SWH 
                                  • Streamlining installation costs and time is expected as installers gain more 
              System Prices
                                    experience. 
                                      p
                                    − Innovative components and preassembly will also reduce cost.  
            Stricter Incentive    • More states may adopt strict incentive reporting requirements, similar to HI 
                Reporting           and CA, which may hinder market adoption by installers. 
                 q
             Requirements           − But, this will result in higher quality and better design installations.
                                                                 g    q     y                g



©2010 Navigant Consulting, Inc.                              18
          U.S. Markets » Summary

          The U.S. SHW market is growing rapidly, but remains highly 
          fragmented.
                                    NCI’s Assessment of the SWH Market 
             •      The global SWH market is concentrated in China and Europe, with 
                    China having the largest volume of systems and Europe with highest 
                    value. 
             •      The emerging SWH market in the U.S. SWH is growing rapidly. 
                    However, even with high growth the market is expected to remain 
                    relatively small. Currently valued around $800 million, the market is not 
                    expected to exceed $2‐4 billion by 2017
                    expected to exceed $2‐4 billion by 2017.
             •      The U.S is dominated by a few key states and is highly dependant on 
                    incentives, making it vulnerable to policy changes. HI, for example, was 
                           g                               p    y     g             y
                    the largest market in 2009, but recent policy changes will likely 
                    negatively impact its market growth. 
             •      Learning from the success in Europe. Growing the U.S. market will 
                    require: continued long term support of SWH incentives and other 
                       li         t   bli d
                    policy support, public education campaigns, and performance based 
                                                ti         i      d    f        b d
                    incentives.
©2010 Navigant Consulting, Inc.                      19
          Table of Contents




                                  1   Introduction

                                  2   SWH Markets


                                  3   System Components and Supply Chain
                                      S t    C       t    dS    l Ch i


                                  4   Milwaukee Opportunity Analysis




©2010 Navigant Consulting, Inc.                      20
          SWH Component and Supply Chain » Margins

          Contractors have the highest margins across the value chain.
                                                   Solar Hot Water Value Chain
                                            Financing (1. I Banks, 2. Pension Funds, 3. Financial 
                                            Financing (1 I Banks 2 Pension Funds 3 Financial
                                                        Advisory/Placement); R&D
                 Value Chain                     Component                    Distributor/
                                                                              Wholesaler*
                                                                                                 Contractor
                  Segment                        Manufacturer
                                                                          System Integrator
                                                                          S t    I t    t

                     Margin                          15%‐20%                     25%*               40%

                                                                              40%‐65%

                                    Water Pump          Solar Collector     Receive & store       Attain product
                                                           Mounting             product          from distributor
                                  Heat Exchanger
                                                            System         Limited technical     Site assessment
                                  Expansion Tank         Storage Tank           support               System 
                                      Controls
                                      C t l                                Stores spare parts
                                                                           Stores spare parts       installation
                                   Isolation Valve                         Limited contractor         System 
                                                                                training           maintenance
                                     Backup WH
                                                                                                     Overhead
                                  Tempering Valve




              * Distributer/Wholesaler does not always exist as markets and channels to market are fragmented and small 

©2010 Navigant Consulting, Inc.                                      21
          SWH Component and Supply Chain » Purchasing Decisions

          The SWH industry is very fragmented. Systems are not standardized 
          and purchasing decisions are made based on existing relationships.

                                  SWH Supply Chain – D i i D i
                                  SWH S   l Ch i     Decision Drivers 

                                  Installers usually work with a limited number of suppliers, 
             Suppliers 
                                  typically ones they have strong relationships with
                                  The SWH market is still very fragmented, purchasing 
             Decision 
                                  decisions are usually made based on existing relationships 
             Makers 
                                  with manufacturer’s representative. 
                                           y                          y p              g
                                  Overall system cost reduction is very important moving 
                                  forward. 
                                  • Pump stations and preassembled systems will reduce 
                                    installation costs. 
               y
             Key Drivers and        Larger system will benefit from economics of scale and 
                                  • Larger system will benefit from economics of scale and
             Competitive            capitalize on cost reduction. However, additional 
             Advantages             engineering/permitting costs are usually needed.
                                  • Many SWH system components are shared with the 
                                    g                     g     p      g         y
                                    general water heating and plumbing industry. Increasing g
                                    volumes in the SWH industry are not likely to have a 
                                    large impact on prices of these components. 
©2010 Navigant Consulting, Inc.                        22
          SWH Components and Supply Chain » International Exports 

          SWH components are usually manufactured/assembled locally with 
          the exception of premium products that may be imported.
                                                 SWH Component Exports
                                  • Some US manufacturers sell into international markets such as South 
                     Exports
                                    America, the Caribbean, and the Pacific Rim
                                  • Selling into the high value European market is more difficult, mainly due to 
            US




                                    regulatory issues and shipping costs. 
                                    regulatory issues and shipping costs
            U




                    Exporting     • The accepted certification in Europe is the Solar Keymark certification. To 
                    to Europe       date no US manufacturer has gained this certification. 
                                  • The certification process and shipping costs and do not allow for 
                                    US products to be price competitive with local manufacturers.   
                                  • European companies have established themselves as exporters outside their 
                                    domestic market.
                                  • Successful products are high quality with advanced product design such as 
            EU




                    Exporting       tanks, controllers, and pumps. 
                                    European products have established SRCC OG300 certification for their 
                                  • E                                          O
                                    products to be sold in the US. 
                                  • Companies also assemble and manufacture locally in the US
                                  • Chinese products are mostly used in the local Chinese market. 
               na
            Chin




                                    Due to Chinese reputation for low quality products exports to EU and US 
                                  • D t Chi             t ti f l          lit     d t       t t EU d US
                    Exporting
                                    markets include many sub‐components that are later repackaged and 
                                    rebranded by local companies.
©2010 Navigant Consulting, Inc.                                 23
          Table of Contents




                                  1   Introduction

                                  2   SWH Markets


                                  3   System Components and Supply Chain
                                      S t    C       t    dS    l Ch i


                                  4   Milwaukee Opportunity Analysis




©2010 Navigant Consulting, Inc.                      24
          Milwaukee Area’s Interest in Solar Water Heating

          CH2M Hill assessed City of Milwaukee’s ability to develop a solar 
          manufacturing sector and recommended entering the SWH market.

                         Previous Recommendations and Next Steps from CH2M Hill Study
                         Previous Recommendations and Next Steps from CH2M Hill Study
           • Commit to the solar products industry with solid public action
           • Organize a working group of stakeholders 
             Coordinate public and private interests
           • C di t       bli    d i t i t        t
           • Analyze situation and prioritize opportunities and actions
           • Improve the Milwaukee product
             Invest to bridge gaps (specifically in local solar manufacturing initiatives, 
           • Invest to bridge gaps (specifically in local solar manufacturing initiatives
             sites/buildings, and incentives)
           • Commit resources to outreach and marketing
               − Develop an informational kit
               − Market to solar product companies (local/foreign, PV/SHW)
           • Develop showcase projects to educate and create public enthusiasm
           • Create highly visible solar product projects 
                  Small PV assembly or SHW collector manufacturing operation
               − Small PV assembly or SHW collector manufacturing operation
               − Local commercial, industrial, or small utility scale installation 

©2010 Navigant Consulting, Inc.                          25
          Milwaukee Area’s Manufacturing Strengths

          Milwaukee provides significant resources to its manufacturers.


                                             Milwaukee’s Strengths
              Existing manufacturing and       Manufacturing employs 21.5% of areas workforce, 
              engineering base                 the third highest percent of manufacturing 
                                               employees in the country.
                                               e p oyee i      e ou y
              Skilled manufacturing            A leader in the production of medical electronics, 
              workforce                        mining machinery, power trains, forgings, and 
                                               internal combustion engines.
              University engineering           Milwaukee School of Engineering and University 
              programs                         of Wisconsin are just two of the engineering 
                                               schools in the Milwaukee area.
              Abundant high quality
              Abundant high‐quality            Access to abundant usable water as they are 
                                               Access to abundant usable water as they are
              water supply                     located on the coast of lake Michigan
              Competitive electrical rates     Wisconsin’s electrical rates for industrial and 
                                               commercial sectors are below the national average.



©2010 Navigant Consulting, Inc.                        26
          Milwaukee Area’s Manufacturing Strengths, Continued

          Milwaukee provides significant resources to its manufacturers.


                                             Milwaukee s Strengths
                                             Milwaukee’s Strengths
           Good transportation/             Lake Michigan provides water transport in addition to 
           distribution channels and        the railways and highway infrastructure that supports 
           facilities                       Milwaukeeʹs distribution.
           Public/private enthusiasm        Many stakeholders within the state support solar 
           and support for creating         development.
           solar product
           Milwaukee‐area companies 
           Milwaukee‐area companies         Examples include: Caleffi, A.O. Smith, JCI, Hot Water 
                                            Examples include: Caleffi A O Smith JCI Hot Water
           already involved in solar        Products, Helios,  and Bubbling Springs
           product supply chain 
           We Energies committed to         We Energies has funded studies with the hope of 
           developing solar generation
           d   l i      l          i                               d      l              bl
                                            increasing awareness and popularity in renewable energy. 
           Federal, state and city          Milwaukee offers PACE Solar Loan Program; Wisconsin 
           incentives                       offers sales and property tax exemption on SWH systems, 
                                            Federal incentives include tax credits and loan programs.
                                                                                            p g


©2010 Navigant Consulting, Inc.                        27
          Screening Process

          NCI applied a multi‐step screening process to identify the 
          components most suited for Milwaukee manufacturers. 

                     All SWH Components
                     All SWH Components             Description of Screens
                                                    Description of Screens

                                             The manufacturing processes for each component were 
                          Manufacturing      compiled and then compared with the capabilities of the 
                                             Milwaukee manufactures as determined by the survey 
                                             Milwaukee manufactures as determined by the survey
                           Capability
                                             results.  This filtered out components that could not easily 
                                             be manufactured by a majority of the manufacturers.

                          Interest of        The survey also provided a gauge of the interest of 
                         Manufacturers       Milwaukee manufactures for each SWH component.  Low 
                                             interest components were filtered out.

                          Potential Value 
                                             Interviews with industry experts provided information 
                          of Component
                          of Component       regarding the potential value of each component.  Low 
                                             potential value components were filtered at this step.



                Recommended Components


©2010 Navigant Consulting, Inc.                       28
          Milwaukee Capabilities » MFG

          Milwaukee manufacturers have strong capabilities in machining, 
          stamping, welding, and molding. 
                                                                                                                                                                                            Current  Milwaukee




                                                                                       (TIG & MIG)




                                                                                                                                          asting
                                            Machining


                                                            ping




                                                                                             ding 
                                                                                                                                                                                            Capabilities




                                                                                                                                                                           ding

                                                                                                                                                                                     mel 
                                                                                                                             ding




                                                                                                                                                       ting


                                                                                                                                                                  ing




                                                                                                                                                                                      ing
                                                                                                         ing

                                                                                                                   ing
                                                                       ing

                                                                                ret 




                                                                                                         er 
                                                                             Punch




                                                                                                                             pe 




                                                                                                                                                                                  Enam
                                                                                                      Lase




                                                                                                                                    Sandbla
                                                        Stamp
            SWH Component
            SWH C       t




                                                                                                                                                              Coati




                                                                                                                                                                                  Coati
                                                                             Turr




                                                                                                     Cutti

                                                                                                               Casti
                                                                   Rolli




                                                                                                                           Pip




                                                                                                                                                                        Mold
                                                                                         Weld




                                                                                                                                                   Paint
                                                                                                                         Bend
                                                                                                                                                                                            High

                                                                                                                                                                                            Medium

                                                                                                                                                                                            Low
         SWH Water Storage Tank                         X          X          X           X           X        X           X        X              X          X         X          X
         Heat Exchanger for potable water               X          X                                                       X
         Electronic Controls
         Electronic Controls                                                                                                                                            X                   X: 
                                                                                                                                                                                            X:
         Fractional Horsepower Pumps        X                                                                  X                                                                            Manufacturing 
         Pump Motor Flanges                 X           X                                                      X                                                                            needed for 
         Hydronic Valves                    X                                                                  X                                                                            component
         Expansion Tank                                 X
         Air Elimination Valve
         Ai Eli i atio Val e                X                                                                  X
         Piping                                                    X
         Pipe Fittings                                  X
         Assembly – Pump Stations

         Temperature Gauges                 X           X                                                      X
         Pressure Gauges                    X           X                                                      X
         Drain back Tank                                X          X          X           X           X        X           X        X              X          X         X          X
         Pipe Insulation
         Dirt and Air Separators            X           X                                                      X
         Thermal Mixing Valves
                      g                     X           X                                                      X
         Solar Thermal Collector                                                          X                                X                       X          X         X
         Solar Thermal Collector ‐ Frame    X           X                                 X                                                                   X
         Collector Mounting system          X           X                                 X                                                                   X
©2010 Navigant Consulting, Inc.                                                                      29
          Manufacturer’s Interest

          Milwaukee manufacturers are most interested in producing hot water 
          storage tanks and collector mounts for the SWH industry.
                                          Milwaukee Manufacturers Interest for Producing SWH Parts
                                          Milwaukee Manufacturers’ Interest for Producing SWH Parts

                                    50%
                                               Currently Produce   Interested in Producing   Not Interested
                                    45%
                                    40%
                               ts
                   of Respondent




                                    35%
                                    30%
                                    25%
                                    20%
           Percent o




                                    15%
                                    10%
                                     5%
                                     0%




              Source: Survey conducted by Navigant Consulting in 2010.


©2010 Navigant Consulting, Inc.                                                    30
          Milwaukee Capabilities › Summary

          Based on the Milwaukee area’s manufacturing capabilities & interest 
          and the value‐add ranking of the components, 7 components are 
          worth considering for investment.  
                                                                                               SWH Components
                SWH Component                  Capability   Interest        Value‐Add          Assembly –
                                                                                               Pump Station
           SWH Water Storage Tank               Medium       High            Medium            Collector Mounting/ 
           Heat Exchanger for Potable Water        g
                                                 High          g
                                                             High            Medium                   g y
                                                                                               Racking System
           Electronic Controls                   Low         Low              High             Solar Thermal 
           Fractional Horsepower Pumps           Low         Low              Low              Collector Frame
           Pump Motor Flanges                   Medium       Low              Low
                                                                                               Drain Back Tank
           Hydronic Valves                        Low         Low              Low
           Expansion Tank
             p                                     g
                                                 High       Medium           Medium                           g
                                                                                               SWH Water Storage 
           Air Elimination Valve                Medium      Medium            Low              Tank
           Piping                               Medium       Low              Low              Expansion Tank
           Pipe Fittings                        Medium       Low              Low
           Assembly – Pump Station              Medium      Medium            High             Heat Exchanger for 
              p
           Temperature Gauges
                          g                      Low         Low              Low              Potable Water
           Pressure Gauges                      Medium       Low              Low
           Drain back Tank                      Medium       High            Medium         Collectors were not 
           Pipe Insulation                       Low         Low              Low       recommended due to their 
           Dirt and Air Separators              Medium       Low              Low        intricate design and high 
           Thermal Mixing Valves                Medium       Low              Low       price which allows them to 
                                                                                        price which allows them to
           Solar Thermal Collector              Medium       High            Medium      be shipped from overseas 
           Solar Thermal Collector Frame         High        High             High
           Collector Mounting/Racking System     High        High             High      with a reduced cost impact
©2010 Navigant Consulting, Inc.                                        31
          Milwaukee Capabilities › Components for Manufacturers

          Below are components most suited to the Milwaukee manufacturers*.
                    Component               Picture                          Comments
             Assembly –                                  Pump stations are high value add components, as 
             Pump Station
             P    St ti                                  they reduce the installation costs of SWH systems 
                                                          h      d     h      ll             fS
                                                         which constitute nearly half of the total cost. The 
                                                         pump station is made up of manufactured parts 
                                                         and requires assembly, pipe brazing and a molded 
                                                         plastic case.
             Collector Mounting/                         Collector racks are currently either made by the 
             Racking System                              installer or the collector manufacturer.  A metal 
                                                         fabricating shop could easily produce collector 
                                                         racks using metal stamping and machining.

             Solar Thermal Collector                     The collector frame is typically aluminum and 
             Frame                                       serves to encase the absorbing pipes, glass and 
                                                         insulation.  The fame could be made using sheet 
                                                         metal stamping. 

             Drain‐back Tank                             Drain‐back tanks are used to drain the water out of 
                                                         the solar collectors when there is not enough sun to 
                                                         prevent freezing in cold weather.  The tanks are 
                                                         specific to the SWH market. The major 
                                                         specific to the SWH market The major
                                                         manufacturing requirements are stamping, rolling, 
                                                         machining, and painting.
             *Based on value, capability and interest.
©2010 Navigant Consulting, Inc.                          32
          Milwaukee Capabilities › Components for Manufacturers

          Below are components most suited to the Milwaukee manufacturers*.

                  Component             Picture                             Comments
              SWH Water
              SWH Water                                Although hot water storage tanks are currently
                                                       Although hot water storage tanks are currently
              Storage Tanks                            made for the general water heating industry, the 
                                                       SWH industry requires tanks with two heat 
                                                       exchangers, one for the back up heater and one for 
                                                       the solar collectors.  The major requirements for 
                                                             f                           ll
                                                       manufacturing are stamping, rolling, painting and  d
                                                       assembly.
              Expansion Tank                           Expansion tanks are another product that is 
                                                       currently made for the general water heating 
                                                           k t h          ith th        i        f l
                                                       market, however with the growing use of glycol,  l
                                                       expansion tanks for the SWH industry must be 
                                                       manufactured with tougher inner bladders to resist 
                                                       deterioration due to the glycol.  The tanks can be 
                                                       manufactured by stamping and assembly.
                                                                       y      p g               y
              Heat Exchanger                           Heat exchangers are an important part of the SWH 
              for Potable Water                        market and are required to be made out of stainless 
                                                       steel with the growing use of glycol.  The plate 
                                                       exchangers can be manufactured using machining, 
                                                       stamping, rolling and welding. 

           *Based on value, capability and interest.
©2010 Navigant Consulting, Inc.                            33
          Milwaukee Capabilities › Recommendations

          Navigant believes the SWH market could be an attractive opportunity 
          for Milwaukee manufacturers.

                          Assessment of the SWH Opportunity for Milwaukee Manufacturers
                          Assessment of the SWH Opportunity for Milwaukee Manufacturers

             •      Milwaukee manufactures have the capabilities to manufacture high 
                    quality components for the SWH industry.
             •      Th          i U S SWH              t    k ti     l d $400 illi
                    The emerging U.S. SWH component market is valued ~$400 million and     d
                    is highly fragmented, presenting opportunities for new players, but also 
                    risks.
             •      Navigant recommends Milwaukee manufacturers concentrate on
                    Navigant recommends Milwaukee manufacturers concentrate on 
                    producing high value components that customers are willing to pay a 
                    premium for; such as components that are currently imported from 
                    Europe. 
             •      In the past, Milwaukee manufacturers have focused on one customer. 
                    However, to be successful in the SWH market, Navigant recommends 
                    targeting multiple customers. 
                      −     Th SWH i d t i             f       t d ith      ll     t      th t
                            The SWH industry is more fragmented with smaller customers that 
                            could quickly exit and leave a manufacturers with stranded assets.
©2010 Navigant Consulting, Inc.                        34
          Disclaimer




                                                                                Content of Report

            This presentation was prepared by Navigant Consulting, Inc.1 for SOLAR THERMAL ‘10. The 
            work presented in this report represents our best efforts and judgments based on the information 
            available at the time this report was prepared. Navigant Consulting, Inc. is not responsible for the 
            reader’s use of, or reliance upon, the report, nor any decisions based on the report. 

                    NAVIGANT CONSULTING, INC. MAKES NO REPRESENTATIONS OR WARRANTIES, 
                                          EXPRESSED OR IMPLIED.

            Readers of the report are advised that they assume all liabilities incurred by them, or third parties, 
                               p                         y                                 y               p
            as a result of their reliance on the report, or the data, information, findings and opinions contained 
            in the report.

                                                                                                                                                         September 30, 2010




         1. “Navigant” is a service mark of Navigant International, Inc.  Navigant Consulting, Inc. (NCI) is not affiliated, associated, or in any way connected with Navigant International, 
            Inc. and NCI’s use of “Navigant” is made under license from Navigant International, Inc. 




©2010 Navigant Consulting, Inc.                                                                   35
                                  Lisa Frantzis
                                  Managing Director
                                  Burlington, MA
                                  (781) 270‐8314 
                                  (781) 270 8314
                                  lfrantzis@navigantconsulting.com

                                  Shalom Goffri
                                  Managing Consultant
                                  Burlington, MA
                                  Burlington, MA
                                  (781) 270‐8374 
                                  shalom.goffri@navigantconsulting.com

                                  Jay Paidipati 
                                  Associate Director 
                                  San Francisco, MA
                                  (415) 399‐2191
                                  jpaidipati@navigantconsulting.com

                                  Haley Sawyer
                                  Se io Co ulta t
                                  Senior Consultant
                                  Burlington, MA
                                  (781) 270‐8369 
                                  hsawyer@navigantconsulting.com

                                  Tucker Moffat
                                  Tucker Moffat
                  K
                  Key             Consultant
                                  Burlington, MA

                Contacts          (781) 270‐8367 
                                  Tucker.moffat@navigantconsulting.com

                                  Other Report Contributors:
                                  Constantine Von Wentzel
                                  William Goetzler 
©2010 Navigant Consulting, Inc.

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:311
posted:11/12/2010
language:English
pages:36