Консумацията на енергия представлява голяма част от експлоатационните разходи на пречиствателните станции за отпадъчни води. Как да се използват нови технологии и възобновяема енергия за подобряване на енергийната ефективност и намаляване на потреблението на енергия в процеса на водоснабдяване и пречистване на вода се превърна във фокуса на много пречиствателни станции за отпадъчни води в света. Днес ще ви запознаем с приложението на слънчевата енергия в няколко канализационни инсталации в САЩ.

Предградска санитарна комисия на Вашингтон, Пречиствателна станция за отпадъчни води Seneca и Western Branch, Germantown & Upper Marlboro, Мериленд

Санитарната комисия за предградията на Вашингтон (WSSC) създаде две независими 2 MW слънчеви фотоволтаични електроцентрали, всяка от които може да компенсира годишното закупуване на електроенергия, свързана с мрежата, от приблизително 3278 MWh/година. И двете фотоволтаични системи за производство на електроенергия са изградени на открити площи над земята, до пречиствателната станция. Standard Solar беше избран за изпълнител на EPC, а Washington Gas Energy Services (WGES) беше собственик и доставчик на PPA. AECOM подпомага WSSC при прегледа на проектните документи на доставчиците на EPC, за да гарантира високото качество на системата.

AECOM също така представи документи за разрешително за околната среда в Министерството на околната среда на Мериленд (MDE), за да гарантира, че слънчевата фотоволтаична система отговаря на местните екологични разпоредби. И двете системи са свързани към клиента на понижаващото устройство 13.2kV/ 480V и са разположени между трансформатора и всички релета или прекъсвачи, които защитават пречиствателната станция. Поради избора на точки за взаимно свързване и генерирането на слънчева енергия, което понякога (макар и рядко) надвишава консумацията на електроенергия на място, бяха инсталирани нови релета, за да се предотврати връщането на изходната мощност в мрежата. Стратегията за взаимно свързване на съоръженията за пречистване на отпадъчни води в Blue Plains на DC Water е много различна от тази на WSSC и изисква множество методи за взаимно свързване, главно като се има предвид, че има два основни захранващи устройства, разклоняващи се към три основни електромера и съответните вериги за средно напрежение.

Пречиствателна станция Hill Canyon, Thousand Oaks, Калифорния

Пречиствателна станция Hill Canyon е построена през 1961 г., с дневен капацитет на преработка от приблизително 38,000 65 тона и е известна с отличното си управление на околната среда. Канализацията е оборудвана с тристепенно пречиствателно устройство, като пречистените отпадъчни води могат да се използват повторно като регенерирана вода. 500% от консумацията на електроенергия на обекта се произвежда от 584-киловатова когенерационна единица и 500-киловата DC (8-киловата AC) слънчева фотоволтаична система. Слънчевата фотоволтаична система е инсталирана в резервоар за преливане като изсушаващ слой от биотвърди вещества, както е показано на фигура 2007. Тези модулни компоненти са инсталирани на едноосов тракер над най-високото ниво на водата и всички електрически устройства са инсталирани от едната страна на канала, за да се сведе до минимум проникването на вода. Системата е проектирана така, че да се налага само инсталиране на вертикалните анкерни колони върху съществуващата бетонна долна плоча на басейна, намалявайки количеството конструкция, необходима за традиционните пилоти или фундаменти. Слънчевата фотоволтаична система беше инсталирана в началото на 15 г. и може да компенсира XNUMX% от текущите покупки на мрежата.

Водопроводен район на окръг Вентура, завод за регенерирана вода Мурпарк, Мурпарк, Калифорния

Приблизително 2.2 милиона галона (приблизително 8330 m3) отпадъчни води от 9,200 2011 потребители се вливат в съоръжението за рекултивация на вода Moorpark всеки ден. Стратегическият план на окръг Вентура за 2016-XNUMX г. подробно описва пет „ключови области“, включително „околна среда, използване на земята и инфраструктура“. Следните са ключовите стратегически цели в тази конкретна област: „Прилагане на рентабилни мерки за пестене на енергия и намаляване на емисиите чрез независима работа, регионално планиране и публично/частно сътрудничество.“

През 2010 г. Воден район № 1 на окръг Вентура си сътрудничи с AECOM за изследване на фотоволтаични системи. През юли 2011 г. регионът получи фонд за награди за изпълнение на фотоволтаични проекти с мощност 1.13 MW в съоръжението за рекултивация на отпадъци Moorpark. Регионът премина през дълъг процес на заявка за предложения (RFP). И накрая, в началото на 2012 г., RECSolar получи разрешение за проекта, за да започне проектирането и изграждането на фотоволтаичната система. Фотоволтаичната система беше пусната в експлоатация през ноември 2012 г. и получи разрешение за паралелна експлоатация.

Настоящата слънчева фотоволтаична система може да генерира около 2.3 милиона киловатчаса електроенергия всяка година, което може да компенсира почти 80% от електроенергията, закупена от водната централа от мрежата. Както е показано на фигура 9, едноосната система за проследяване генерира 20% повече електроенергия от традиционната система с фиксиран наклон, така че общото производство на електроенергия е подобрено. Трябва да се отбележи, че когато оста е в посока север-юг и масивът от битове е в откритата зона, едноосната система за проследяване има най-висока ефективност. Заводът за рециклиране на отпадъци Mookpark използва съседни земеделски земи, за да осигури най-доброто място за фотоволтаични системи. Основата на системата за проследяване е натрупана върху широкия фланец под земята, което значително намалява разходите и времето за строителство. По време на целия жизнен цикъл на проекта регионът ще спести приблизително 4.5 милиона щатски долара.

Общинска администрация за комунални услуги в окръг Камдън, Ню Джърси

През 2010 г. Общинският орган за комунални услуги на окръг Камдън (CCMUA) си постави смела цел да използва 100% възобновяема енергия, която е по-евтина от местното електричество, за преработка на 60 милиона галона, генерирани на ден (около 220,000 XNUMX m³) отпадъчни води. CCMUA осъзнава, че слънчевите фотоволтаични системи имат такъв потенциал. Пречиствателната станция на CCMUA обаче се състои главно от отворени реакционни резервоари, а традиционните слънчеви масиви на покрива не могат да образуват определен мащаб за захранване.

Въпреки това CCMUA все още е открит търг. Г-н Хелио Сейдж, който участва в търга, изрази убеждението си, че чрез някои допълнителни проекти над отворения утаител ще бъде разположена фотоволтаична система, подобна на соларен гараж. Тъй като проектът има смисъл само ако CCMUA може да постигне незабавни икономии на енергия, дизайнът на схемата трябва да бъде не само стабилен, но и рентабилен.

През юли 2012 г. CCMUA Solar Center пусна 1.8 MW слънчева фотоволтаична система за производство на електроенергия, която се състои от повече от 7,200 слънчеви панела и покрива открит басейн от 7 акра. Иновацията на дизайна се крие в инсталирането на 8-9 футова система за навес, която няма да пречи на използването, работата или поддръжката на други басейни с оборудване.

Слънчевата фотоволтаична структура е с антикорозионна (солена вода, въглеродна киселина и сероводород) дизайн и модифициран навес за навес, произведен от Schletter (добре известен доставчик на фотоволтаични конзолни системи, включително навеси за автомобили). Според PPA, CCMUA няма капиталови разходи и не носи отговорност за каквито и да било разходи за експлоатация и поддръжка. Единствената финансова отговорност на CCMUA е да плаща фиксирана цена за слънчева енергия за 15 години. CCMUA изчислява, че това ще спести милиони долари разходи за енергия.

Изчислено е, че слънчевата фотоволтаична система ще генерира около 2.2 милиона киловатчаса (kWh) електроенергия всяка година, а производителността, базирана на интерактивния уебсайт на CCMUA, ще бъде по-добра. Уебсайтът показва текущото и натрупаното производство на енергия и характеристиките на околната среда и отразява текущото производство на енергия в реално време, както е показано на фигурата по-долу.

Общински воден район на Западния басейн, EI Segundo, Калифорния

Общински воден район на Западния басейн (West Basin Municipal Water District) е публична институция, посветена на иновациите от 1947 г., осигуряваща питейна и регенерирана вода на 186 квадратни мили от западен Лос Анджелис. West Basin е шестата по големина водна зона в Калифорния, обслужваща близо един милион души.

През 2006 г. West Basin реши да инсталира слънчеви фотоволтаични системи за производство на електроенергия в своите съоръжения за регенерирана вода, надявайки се да получи дългосрочни финансови и екологични ползи. През ноември 2006 г. Sun Power помогна на West Basin да инсталира и завърши фотоволтаичния масив, който се състои от 2,848 модула и генерира 564 киловата постоянен ток. Системата е инсталирана в горната част на подземния резервоар за съхранение на бетон в района. Системата за производство на слънчева фотоволтаична енергия на West Basin може да генерира около 783,000 10 киловатчаса чиста възобновяема енергия всяка година, като същевременно намалява разходите за обществени съоръжения с повече от 2006%. След инсталирането на фотоволтаичната система през 2014 г., кумулативната енергийна мощност към януари 5.97 г. е XNUMX гигавата (GWh). Снимката по-долу показва фотоволтаичната система в Западния басейн.

Воден район Ранчо Калифорния, централа за регенерирана вода Санта Роза, Муриета, Калифорния

От създаването си през 1965 г., Rancho California Water District (Rancho California Water District, RCWD) предоставя услуги за питейна вода, пречистване на отпадни води и повторно използване на вода на зони в радиус от 150 квадратни мили. Зоната на обслужване е Темекула/РанчоКалифорния, включително Темекула Сити, части от Муриета Сити и други райони в окръг Ривърсайд.

RCWD има насочена към бъдещето визия и е силно чувствителна към околната среда и стратегическите разходи. Изправени пред нарастващите разходи за обществени съоръжения и годишни разходи за енергия от над 5 милиона щатски долара, те разгледаха производството на слънчева фотоволтаична енергия като алтернатива. Преди да разгледа слънчевите фотоволтаични системи, бордът на директорите на RCWD оцени серия от възможности за възобновяема енергия, включително вятърна енергия, помпени резервоари за съхранение и др.

През януари 2007 г., задвижван от програмата за слънчева енергия в Калифорния, RCWD получи награда само за 0.34 долара за киловатчас електроенергия в рамките на пет години под юрисдикцията на местната обществена компания. RCWD упражнява PPA чрез SunPower, без капиталови разходи. RCWD трябва да плаща само за електроенергията, генерирана от фотоволтаичната система. Фотоволтаичната система се финансира, притежава и управлява от SunPower.

След инсталирането на фотоволтаичната система на RCWD с мощност 1.1 MW DC през 2009 г., районът се радва на много предимства. Например, съоръжението за рекултивация на вода Санта Роса (Съоръжение за рекултивация на вода Санта Роса) може да спести 152,000 30 щатски долара разходи годишно, като компенсира приблизително 73% от енергийните нужди на централата. Освен това, тъй като RCWD избира кредити за възобновяема енергия (REC), свързани с неговата фотоволтаична система, тя може да намали повече от 30 милиона паунда вредни въглеродни емисии през следващите XNUMX години и има положително въздействие върху околната среда.

Очаква се слънчевата фотоволтаична система да спести до 6.8 милиона щатски долара разходи за електроенергия за региона през следващите 20 години. Соларната фотоволтаична система, инсталирана в завода RCWD Santa Rosa, е система за проследяване на наклона. В сравнение с традиционната система с фиксиран наклон, нейната възвръщаемост на производството на енергия е с около 25% по-висока. Следователно, тя е подобна на едноосната фотоволтаична система и фиксирана В сравнение със системата за накланяне, рентабилността също е значително подобрена. В допълнение, системата за наклонено проследяване изисква по-голяма площ, за да се избегне запушване на сянката линия по линия, и трябва да бъде ориентирана по права линия. Системата за наклонено проследяване има своите ограничения. Подобно на едноосната система за проследяване, тя трябва да бъде изградена в отворена и неограничена правоъгълна зона.