Energiforbruget udgør en stor del af rensningsanlæggenes driftsomkostninger. Hvordan man bruger nye teknologier og vedvarende energi til at forbedre energieffektiviteten og reducere energiforbruget i vandforsyningen og vandbehandlingsprocessen er blevet fokus på mange spildevandsrensningsanlæg i verden. I dag vil vi præsentere dig for anvendelsen af ​​solenergi i flere spildevandsanlæg i USA.

Washington Suburban Sanitation Commission, Senec og Western Branch Wastewater Treatment Plant, Germantown & Upper Marlboro, Maryland

Washington Suburban Sanitary Commission (WSSC) har etableret to uafhængige 2 MW solcelleanlæg, som hver kan opveje det årlige nettilsluttede elkøb på cirka 3278MWh/år. Begge solcelleanlæg er bygget i åbne områder over jorden ved siden af ​​rensningsanlægget. Standard Solar blev valgt som EPC-entreprenør, og Washington Gas Energy Services (WGES) var ejer og PPA-udbyder. AECOM hjælper WSSC med at gennemgå EPC-leverandørers designdokumenter for at sikre systemets høje kvalitet.

AECOM indsendte også miljøgodkendelsesdokumenter til Maryland Department of Environment (MDE) for at sikre, at solcelleanlægget overholder lokale miljøbestemmelser. Begge systemer er tilsluttet klienten af ​​13.2kV/480V step-down-enheden og placeret mellem transformeren og eventuelle relæer eller afbrydere, der beskytter rensningsanlægget. På grund af valget af sammenkoblingspunkter og solenergiproduktion, der nogle gange (om end sjældent) overstiger strømforbruget på stedet, er der installeret nye relæer for at forhindre strømudgangen i at vende tilbage til nettet. Sammenkoblingsstrategien for DC Waters Blue Plains spildevandsbehandlingsanlæg er meget forskellig fra WSSC’s og kræver flere sammenkoblingsmetoder, hovedsageligt i betragtning af, at der er to hovedforsyningsstrømforsyninger, der forgrener sig til tre elektriske hovedmålere og tilsvarende mellemspændingskredsløb.

Hill Canyon spildevandsbehandlingsanlæg, Thousand Oaks, Californien

Hill Canyon Sewage Treatment Plant blev bygget i 1961, med en daglig behandlingskapacitet på cirka 38,000 tons, og er kendt for sin fremragende miljøstyring. Spildevandsanlægget er udstyret med et tretrins renseanlæg, og det rensede spildevand kan genbruges som genvundet vand. 65 % af strømforbruget på stedet produceres af en 500 kilowatt kraftvarmeenhed og et 584 kilowatt DC (500 kilowatt AC) solcelleanlæg. Solcelleanlægget er installeret i et overløbsreservoir som et tørreleje af biosolider, som vist i figur 8. Disse modulære komponenter er installeret på en enkelt-akset tracker over højeste vandstand, og alle elektriske enheder er installeret på den ene side af kanalen for at minimere vandindtrængning. Systemet er designet til kun at skulle installere de lodrette moleankre på den eksisterende betonbassinbundplade, hvilket reducerer mængden af ​​konstruktion, der kræves til traditionel pæling eller fundamenter. Solcelleanlægget blev installeret i begyndelsen af ​​2007 og kan udligne 15 % af de nuværende netkøb.

Ventura County Waterworks District, Moorpark Reclaimed Water Plant, Moorpark, Californien

Cirka 2.2 millioner gallons (ca. 8330m3) spildevand fra 9,200 brugere strømmer ind i Moorpark Water Reclamation Facility hver dag. Ventura Countys strategiske plan for 2011-2016 detaljerede fem “nøgleområder”, herunder “miljø, arealanvendelse og infrastruktur”. Følgende er de vigtigste strategiske mål på dette specifikke område: “Implementer omkostningseffektive energibesparende og emissionsreduktionsforanstaltninger gennem uafhængig drift, regional planlægning og offentligt/privat samarbejde.”

I 2010 samarbejdede Ventura County Water District nr. 1 med AECOM om at undersøge solcelleanlæg. I juli 2011 modtog regionen en 1.13 MW fotovoltaisk projektpræstationsfond på Moorpark Waste Reclamation Facility. Regionen har været igennem en lang RFP-proces (Request for Proposal). Endelig, i begyndelsen af ​​2012, blev RECSolar tildelt autorisation til projektet til at påbegynde design og konstruktion af solcelleanlægget. Solcelleanlægget blev taget i brug i november 2012 og fik paralleldriftstilladelse.

Det nuværende solcelleanlæg kan producere omkring 2.3 millioner kilowatt-timer elektricitet hvert år, hvilket næsten kan udligne 80 % af den elektricitet, som vandværket køber fra nettet. Som vist i figur 9 genererer det enakse sporingssystem 20 % mere elektricitet end det traditionelle faste vippesystem, så den samlede elproduktion er blevet forbedret. Det skal bemærkes, at når aksen er i nord-syd-retningen, og bit-arrayet er i det åbne område, har enkeltakse-sporingssystemet den højeste effektivitet. Mookparks affaldsgenbrugsanlæg bruger tilstødende landbrugsjord til at give det bedste sted for solcelleanlæg. Fundamentet for sporingssystemet er stablet på den brede flangebjælke under jorden, hvilket i høj grad reducerer byggeomkostningerne og tiden. I løbet af hele projektets livscyklus vil regionen spare cirka 4.5 millioner USD.

Camden County Municipal Public Utilities Administration, New Jersey

I 2010 satte Camden County Municipal Utilities Authority (CCMUA) sig selv et modigt mål om at bruge 100 % vedvarende energi, der er billigere end lokal elektricitet, til at behandle de 60 millioner gallons, der genereres om dagen (ca. 220,000 m³) spildevand. CCMUA indser, at solcelleanlæg har et sådant potentiale. Imidlertid består CCMUA spildevandsbehandlingsanlæg hovedsageligt af åbne reaktionstanke, og traditionelle solcelleanlæg på taget kan ikke danne en vis skala til at levere strøm.

På trods af dette er CCMUA stadig åbent udbud. Hr. Helio Sage, som deltog i udbuddet, udtrykte sin overbevisning om, at der gennem nogle yderligere projekter vil blive installeret et solcelleanlæg svarende til en solcellegarage over den åbne bundfældningstank. Da projektet kun giver mening, hvis CCMUA kan opnå øjeblikkelige energibesparelser, skal udformningen af ​​ordningen ikke kun være robust, men også omkostningseffektiv.

I juli 2012 lancerede CCMUA Solar Center et 1.8 MW solcelleanlæg, som består af mere end 7,200 solpaneler og dækker en åben pool på 7 acres. Designets innovation ligger i installationen af ​​det 8-9 fod høje baldakinsystem, som ikke vil forstyrre brugen, driften eller vedligeholdelsen af ​​andre udstyrsbassiner.

Solcellekonstruktionen er et anti-korrosions-design (saltvand, kulsyre og svovlbrinte) og en modificeret carport-baldakin fremstillet af Schletter (en velkendt leverandør af solcellebeslagssystemer, herunder carporte). Ifølge PPA har CCMUA ingen kapitaludgifter og er ikke ansvarlig for drifts- og vedligeholdelsesomkostninger. CCMUA’s eneste økonomiske ansvar er at betale en fast pris for solenergi i 15 år. CCMUA anslår, at det vil spare millioner af dollars i energiomkostninger.

Det anslås, at solcelleanlægget vil generere omkring 2.2 millioner kilowatt-timer (kWh) elektricitet hvert år, og ydeevnen baseret på CCMUA interaktive hjemmeside vil være bedre. Hjemmesiden viser aktuel og akkumuleret energiproduktion og miljøegenskaber og afspejler den aktuelle energiproduktion i realtid, som vist i figuren nedenfor.

West Basin Municipal Water District, EI Segundo, Californien

West Basin Municipal Water District (West Basin Municipal Water District) er en offentlig institution dedikeret til innovation siden 1947, der leverer drikkevand og genvundet vand til de 186 kvadratkilometer vestlige Los Angeles. West Basin er det sjette største vandområde i Californien og betjener næsten en million mennesker.

I 2006 besluttede West Basin at installere solcelleanlæg til elproduktion på sine genvundne vandfaciliteter i håb om at opnå langsigtede økonomiske og miljømæssige fordele. I november 2006 hjalp Sun Power West Basin med at installere og færdiggøre solcelleanlægget, som består af 2,848 moduler og genererer 564 kilowatt jævnstrøm. Systemet er installeret på toppen af ​​den underjordiske betonbearbejdningstank i området. West Basins solcelleanlæg kan generere omkring 783,000 kilowatt-timer ren vedvarende energi hvert år, samtidig med at omkostningerne til offentlige faciliteter reduceres med mere end 10 %. Siden installationen af ​​solcelleanlægget i 2006 var den kumulative energiproduktion pr. januar 2014 5.97 gigawatt (GWh). Billedet herunder viser solcelleanlægget i West Basin.

Rancho California Water District, Santa Rosa Reclaimed Water Plant, Murrieta, Californien

Siden etableringen i 1965 har Rancho California Water District (Rancho California Water District, RCWD) leveret drikkevand, spildevandsbehandling og vandgenbrugsbehandling til områder inden for en radius af 150 kvadratkilometer. Serviceområdet er Temecula/RanchoCalifornia, inklusive Temecula City, dele af Murrieta City og andre områder i Riverside County.

RCWD har en fremadskuende vision og er meget følsom over for miljøet og strategiske omkostninger. Stillet over for stigende offentlige anlægsomkostninger og årlige energiomkostninger på mere end 5 millioner amerikanske dollars, betragtede de solcelleproduktion som et alternativ. Før de overvejede solcelleanlæg, evaluerede RCWD-bestyrelsen en række muligheder for vedvarende energi, herunder vindkraft, pumpede lagerreservoirer osv.

I januar 2007, drevet af California Solar Energy Program, modtog RCWD en præstationspris på kun $0.34 pr. kilowatt-time elektricitet inden for fem år under den lokale offentlige forsynings jurisdiktion. RCWD udøver PPA gennem SunPower uden kapitaludgifter. RCWD skal kun betale for den elektricitet, der genereres af solcelleanlægget. Solcelleanlægget er finansieret, ejet og drevet af SunPower.

Siden installationen af ​​RCWD’s 1.1 MW DC solcelleanlæg i 2009, har området nydt godt af mange fordele. For eksempel kan Santa Rosa Water Reclamation Facility (Santa Rosa Water Reclamation Facility) spare 152,000 USD i omkostninger om året, hvilket udligner cirka 30 % af anlæggets energibehov. Derudover, da RCWD vælger Renewable Energy Credits (REC’er) relateret til sit solcellesystem, kan det reducere mere end 73 millioner pund af skadelige kulstofemissioner i de næste 30 år og har en positiv markedspåvirkning på miljøet.

Solcelleanlægget forventes at spare op til 6.8 millioner amerikanske dollars i elomkostninger for regionen i de næste 20 år. Solcelleanlægget installeret i RCWD Santa Rosa-anlægget er et tilt-sporingssystem. Sammenlignet med det traditionelle faste vippesystem er dets energiproduktions afkast cirka 25 % højere. Derfor ligner det det enaksede solcelleanlæg og fast Sammenlignet med vippesystemet er omkostningseffektiviteten også væsentligt forbedret. Derudover kræver det skrå sporingssystem et større område for at undgå at tilstoppe skyggen linje for linje, og skal orienteres i en lige linje. Det skrå sporingssystem har sine begrænsninger. I lighed med det enakse sporingssystem skal det bygges i et åbent og ubegrænset rektangulært område.