La consommation d’énergie représente une part importante des coûts d’exploitation des stations d’épuration. Comment utiliser les nouvelles technologies et les énergies renouvelables pour améliorer l’efficacité énergétique et réduire la consommation d’énergie dans le processus d’approvisionnement en eau et de traitement de l’eau est devenu l’objectif de nombreuses stations d’épuration des eaux usées dans le monde. Aujourd’hui, nous allons vous présenter l’application de l’énergie solaire dans plusieurs stations d’épuration aux États-Unis.

Commission d’assainissement de la banlieue de Washington, station d’épuration des eaux usées de Senecaand Western Branch, Germantown et Upper Marlboro, Maryland

La Washington Suburban Sanitary Commission (WSSC) a mis en place deux centrales solaires photovoltaïques indépendantes de 2 MW, chacune pouvant compenser l’achat annuel d’électricité connecté au réseau d’environ 3278 MWh/an. Les deux systèmes de production d’électricité photovoltaïque sont construits dans des zones ouvertes au-dessus du sol, à côté de la station d’épuration. Standard Solar a été sélectionné en tant qu’entrepreneur EPC, et Washington Gas Energy Services (WGES) en était le propriétaire et le fournisseur de PPA. AECOM assiste WSSC dans l’examen des documents de conception des fournisseurs EPC pour garantir la haute qualité du système.

AECOM a également soumis des documents de permis environnemental au Maryland Department of Environment (MDE) pour s’assurer que le système solaire photovoltaïque est conforme aux réglementations environnementales locales. Les deux systèmes sont connectés au client du dispositif abaisseur 13.2 kV/480 V et situés entre le transformateur et les relais ou disjoncteurs protégeant la station d’épuration. En raison du choix des points d’interconnexion et de la production d’énergie solaire qui dépasse parfois (bien que rarement) la consommation électrique du site, de nouveaux relais ont été installés pour empêcher le retour de la puissance de sortie vers le réseau. La stratégie d’interconnexion des installations de la station d’épuration des eaux usées de Blue Plains de DC Water est très différente de celle de WSSC et nécessite plusieurs méthodes d’interconnexion, principalement en considérant qu’il existe deux principales alimentations électriques reliées à trois compteurs électriques principaux et aux circuits moyenne tension correspondants.

Station de traitement des eaux usées de Hill Canyon, Thousand Oaks, Californie

L’usine de traitement des eaux usées de Hill Canyon a été construite en 1961, avec une capacité de traitement quotidienne d’environ 38,000 65 tonnes, et est connue pour son excellente gestion environnementale. La station d’épuration est équipée d’un dispositif de traitement en trois étapes, et les eaux usées traitées peuvent être réutilisées comme eau récupérée. 500% de la consommation électrique du site est produite par une unité de cogénération de 584 kilowatts et un système solaire photovoltaïque de 500 kilowatts DC (8 kilowatts AC). Le système solaire photovoltaïque est installé dans un réservoir de débordement comme un lit de séchage de biosolides, comme le montre la figure 2007. Ces composants modulaires sont installés sur un tracker à axe unique au-dessus du niveau d’eau le plus élevé, et tous les appareils électriques sont installés d’un côté de le canal pour minimiser l’intrusion d’eau. Le système est conçu pour n’avoir besoin d’installer que les ancrages verticaux des piliers sur la plaque de fond de la piscine en béton existante, réduisant ainsi la quantité de construction requise pour les pieux ou les fondations traditionnels. Le système solaire photovoltaïque a été installé début 15 et peut compenser XNUMX % des achats de réseau actuels.

District d’aqueduc du comté de Ventura, usine d’eau récupérée de Moorpark, Moorpark, Californie

Environ 2.2 millions de gallons (environ 8330 3 m9,200) d’eaux usées provenant de 2011 2016 utilisateurs se déversent chaque jour dans l’installation de récupération d’eau de Moorpark. Le plan stratégique XNUMX-XNUMX du comté de Ventura a détaillé cinq « domaines clés », y compris « l’environnement, l’utilisation des terres et les infrastructures ». Voici les principaux objectifs stratégiques dans ce domaine spécifique : « Mettre en œuvre des mesures rentables d’économie d’énergie et de réduction des émissions grâce à une exploitation indépendante, une planification régionale et une collaboration public/privé. »

En 2010, Ventura County Water District No. 1 a coopéré avec AECOM pour étudier les systèmes photovoltaïques. En juillet 2011, la région a reçu un fonds de récompense de performance de projet photovoltaïque de 1.13 MW à l’installation de récupération des déchets de Moorpark. La région est passée par un long processus de demande de propositions (DDP). Enfin, début 2012, RECSolar a obtenu l’autorisation du projet de démarrage de la conception et de la construction du système photovoltaïque. Le système photovoltaïque a été mis en service en novembre 2012 et a obtenu un permis d’exploitation parallèle.

Le système solaire photovoltaïque actuel peut générer environ 2.3 millions de kilowattheures d’électricité chaque année, ce qui peut compenser presque 80 % de l’électricité achetée par l’usine de traitement de l’eau au réseau. Comme le montre la figure 9, le système de suivi à axe unique génère 20 % d’électricité en plus que le système à inclinaison fixe traditionnel, de sorte que la production globale d’électricité a été améliorée. Il convient de noter que lorsque l’axe est dans la direction nord-sud et que le réseau de bits est dans la zone ouverte, le système de poursuite à axe unique a la plus grande efficacité. L’usine de recyclage des déchets de Mookpark utilise des terres agricoles adjacentes pour fournir le meilleur endroit pour les systèmes photovoltaïques. La fondation du système de suivi est empilée sur la poutre à large semelle souterraine, ce qui réduit considérablement le coût et le temps de construction. Pendant tout le cycle de vie du projet, la région économisera environ 4.5 millions de dollars américains.

Administration municipale des services publics du comté de Camden, New Jersey

En 2010, la Camden County Municipal Utilities Authority (CCMUA) s’est fixé l’objectif audacieux d’utiliser 100 % d’énergie renouvelable moins chère que l’électricité locale pour traiter les 60 millions de gallons d’eaux usées générées par jour (environ 220,000 XNUMX m³). Le CCMUA se rend compte que les systèmes solaires photovoltaïques ont un tel potentiel. Cependant, la station de traitement des eaux usées CCMUA est principalement composée de réservoirs de réaction ouverts, et les panneaux solaires traditionnels sur les toits ne peuvent pas former une certaine échelle pour fournir de l’électricité.

Malgré cela, le CCMUA est toujours en appel d’offres ouvert. M. Helio Sage, qui a participé à l’appel d’offres, a exprimé sa conviction qu’à travers certains projets supplémentaires, un système photovoltaïque similaire à un garage solaire sera déployé au-dessus du bassin de sédimentation ouvert. Étant donné que le projet n’a de sens que si le CCMUA peut réaliser des économies d’énergie immédiates, la conception du système doit non seulement être robuste, mais également rentable.

En juillet 2012, le CCMUA Solar Center a lancé un système de production d’énergie solaire photovoltaïque de 1.8 MW, qui se compose de plus de 7,200 7 panneaux solaires et couvre une piscine ouverte de 8 acres. L’innovation de la conception réside dans l’installation du système d’auvent de 9 à XNUMX pieds de haut, qui n’interférera pas avec l’utilisation, le fonctionnement ou l’entretien des autres piscines d’équipement.

La structure solaire photovoltaïque est une conception anti-corrosion (eau salée, acide carbonique et sulfure d’hydrogène) et un auvent d’abri d’auto modifié fabriqué par Schletter (un fournisseur bien connu de systèmes de supports photovoltaïques, y compris les abris d’auto). Selon PPA, la CCMUA n’a pas de dépenses en capital et n’est responsable d’aucun coût d’exploitation et d’entretien. La seule responsabilité financière de la CCMUA est de payer un prix fixe pour l’énergie solaire pendant 15 ans. Le CCMUA estime qu’il permettra d’économiser des millions de dollars en coûts énergétiques.

On estime que le système solaire photovoltaïque générera environ 2.2 millions de kilowattheures (kWh) d’électricité chaque année, et les performances basées sur le site Web interactif du CCMUA seront meilleures. Le site Web affiche la production d’énergie actuelle et accumulée et les attributs environnementaux, et reflète la production d’énergie actuelle en temps réel, comme le montre la figure ci-dessous.

District municipal des eaux du bassin ouest, EI Segundo, Californie

West Basin Municipal Water District (West Basin Municipal Water District) est une institution publique dédiée à l’innovation depuis 1947, fournissant de l’eau potable et récupérée aux 186 miles carrés de l’ouest de Los Angeles. Le bassin ouest est la sixième plus grande zone aquatique de Californie, desservant près d’un million de personnes.

En 2006, West Basin a décidé d’installer des systèmes de production d’énergie solaire photovoltaïque sur ses installations d’eau récupérée, dans l’espoir d’obtenir des avantages financiers et environnementaux à long terme. En novembre 2006, Sun Power a aidé West Basin à installer et à compléter le réseau photovoltaïque, qui se compose de 2,848 564 modules et génère 783,000 kilowatts de courant continu. Le système est installé sur le dessus du réservoir de stockage souterrain de traitement du béton dans la région. Le système de production d’énergie solaire photovoltaïque de West Basin peut générer environ 10 2006 kilowattheures d’énergie propre et renouvelable chaque année, tout en réduisant le coût des installations publiques de plus de 2014 %. Depuis l’installation du système photovoltaïque en 5.97, la production d’énergie cumulée en janvier XNUMX était de XNUMX gigawatts (GWh). L’image ci-dessous montre le système photovoltaïque dans le bassin ouest.

Rancho California Water District, usine d’eau récupérée de Santa Rosa, Murrieta, Californie

Depuis sa création en 1965, le Rancho California Water District (Rancho California Water District, RCWD) a fourni des services d’eau potable, de traitement des eaux usées et de traitement de réutilisation de l’eau dans des zones situées dans un rayon de 150 miles carrés. La zone de service est Temecula/RanchoCalifornia, y compris la ville de Temecula, des parties de la ville de Murrieta et d’autres zones du comté de Riverside.

RCWD a une vision prospective et est très sensible à l’environnement et aux coûts stratégiques. Face à l’augmentation des coûts des équipements publics et des coûts énergétiques annuels de plus de 5 millions de dollars américains, ils ont envisagé la production d’électricité solaire photovoltaïque comme une alternative. Avant d’envisager les systèmes solaires photovoltaïques, le conseil d’administration du RCWD a évalué une série d’options d’énergie renouvelable, notamment l’énergie éolienne, les réservoirs de stockage par pompage, etc.

En janvier 2007, sous l’impulsion du California Solar Energy Program, RCWD a reçu un prix de performance de seulement 0.34 $ par kilowattheure d’électricité en cinq ans sous la juridiction du service public local. RCWD exerce le PPA via SunPower, sans dépenses en capital. RCWD ne paie que l’électricité produite par le système photovoltaïque. Le système photovoltaïque est financé, détenu et exploité par SunPower.

Depuis l’installation du système photovoltaïque CC de 1.1 MW de RCWD en 2009, la région bénéficie de nombreux avantages. Par exemple, l’installation de récupération d’eau de Santa Rosa (installation de récupération d’eau de Santa Rosa) peut économiser 152,000 30 $ US en coûts par an, compensant ainsi environ 73 % des besoins énergétiques de l’usine. En outre, comme RCWD choisit les crédits d’énergie renouvelable (REC) liés à son système photovoltaïque, il peut réduire de plus de 30 millions de livres d’émissions de carbone nocives au cours des XNUMX prochaines années et a un impact positif sur le marché sur l’environnement.

Le système solaire photovoltaïque devrait permettre d’économiser jusqu’à 6.8 millions de dollars américains en coûts d’électricité pour la région au cours des 20 prochaines années. Le système solaire photovoltaïque installé dans l’usine RCWD Santa Rosa est un système de suivi d’inclinaison. Par rapport au système d’inclinaison fixe traditionnel, son taux de rendement de production d’énergie est d’environ 25 % plus élevé. Par conséquent, il est similaire au système photovoltaïque à axe unique et fixe. Comparé au système d’inclinaison, la rentabilité est également considérablement améliorée. De plus, le système de suivi oblique nécessite une plus grande surface pour éviter d’obstruer l’ombre ligne par ligne, et doit être orienté en ligne droite. Le système de suivi oblique a ses limites. Semblable au système de suivi à axe unique, il doit être construit dans une zone rectangulaire ouverte et sans restriction.