अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों की परिचालन लागत का एक बड़ा हिस्सा ऊर्जा की खपत का है। ऊर्जा दक्षता में सुधार और जल आपूर्ति और जल उपचार प्रक्रिया में ऊर्जा की खपत को कम करने के लिए नई तकनीकों और नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग कैसे करें, यह दुनिया के कई अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों का फोकस बन गया है। आज हम आपको संयुक्त राज्य अमेरिका में कई सीवेज संयंत्रों में सौर ऊर्जा के अनुप्रयोग का परिचय देंगे।

वाशिंगटन उपनगरीय स्वच्छता आयोग, सेनेका और पश्चिमी शाखा अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र, जर्मेनटाउन और अपर मार्लबोरो, मैरीलैंड

वाशिंगटन उपनगरीय स्वच्छता आयोग (WSSC) ने दो स्वतंत्र 2 मेगावाट सौर फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्र स्थापित किए हैं, जिनमें से प्रत्येक लगभग 3278MWh / वर्ष की वार्षिक ग्रिड से जुड़ी बिजली खरीद को ऑफसेट कर सकता है। दोनों फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणालियां सीवेज उपचार संयंत्र के बगल में जमीन के ऊपर खुले क्षेत्रों में बनाई गई हैं। मानक सौर को ईपीसी ठेकेदार के रूप में चुना गया था, और वाशिंगटन गैस एनर्जी सर्विसेज (डब्ल्यूजीईएस) मालिक और पीपीए प्रदाता था। AECOM सिस्टम की उच्च गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए EPC आपूर्तिकर्ताओं के डिजाइन दस्तावेजों की समीक्षा करने में WSSC की सहायता करता है।

AECOM ने यह सुनिश्चित करने के लिए कि सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली स्थानीय पर्यावरण नियमों का अनुपालन करती है, मैरीलैंड पर्यावरण विभाग (MDE) को पर्यावरण परमिट दस्तावेज भी प्रस्तुत किए। दोनों सिस्टम 13.2kV ​​/ 480V स्टेप-डाउन डिवाइस के क्लाइंट से जुड़े हैं और ट्रांसफॉर्मर और सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट की सुरक्षा करने वाले किसी भी रिले या सर्किट ब्रेकर के बीच स्थित हैं। इंटरकनेक्शन पॉइंट्स और सौर ऊर्जा उत्पादन की पसंद के कारण जो कभी-कभी (हालांकि शायद ही कभी) ऑन-साइट बिजली की खपत से अधिक हो जाती है, बिजली उत्पादन को ग्रिड में वापस आने से रोकने के लिए नए रिले स्थापित किए गए हैं। डीसी वाटर के ब्लू प्लेन्स अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र सुविधाओं की इंटरकनेक्शन रणनीति डब्लूएसएससी से बहुत अलग है और इसके लिए कई इंटरकनेक्शन विधियों की आवश्यकता होती है, मुख्य रूप से यह देखते हुए कि दो मुख्य उपयोगिता पावर फीडर तीन मुख्य विद्युत मीटर और संबंधित मध्यम वोल्टेज सर्किट में शाखाएं हैं।

हिल कैन्यन वेस्टवाटर ट्रीटमेंट प्लांट, थाउजेंड ओक्स, कैलिफोर्निया

हिल कैन्यन सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट 1961 में बनाया गया था, जिसकी दैनिक प्रसंस्करण क्षमता लगभग 38,000 टन है, और यह अपने उत्कृष्ट पर्यावरण प्रबंधन के लिए जाना जाता है। सीवेज प्लांट तीन चरण के उपचार उपकरण से लैस है, और उपचारित अपशिष्ट जल को पुनः प्राप्त पानी के रूप में पुन: उपयोग किया जा सकता है। साइट पर बिजली की खपत का 65% 500-किलोवाट कोजेनरेशन यूनिट और 584-किलोवाट डीसी (500-किलोवाट एसी) सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली द्वारा उत्पादित किया जाता है। सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली एक अतिप्रवाह जलाशय में बायोसॉलिड के सुखाने वाले बिस्तर के रूप में स्थापित है, जैसा कि चित्र 8 में दिखाया गया है। ये मॉड्यूलर घटक उच्चतम जल स्तर से ऊपर एकल-अक्ष ट्रैकर पर स्थापित होते हैं, और सभी विद्युत उपकरण एक तरफ स्थापित होते हैं पानी की घुसपैठ को कम करने के लिए चैनल। सिस्टम को केवल मौजूदा कंक्रीट पूल बॉटम प्लेट पर वर्टिकल पियर एंकर स्थापित करने की आवश्यकता के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे पारंपरिक पाइलिंग या फ़ाउंडेशन के लिए आवश्यक निर्माण की मात्रा कम हो जाती है। सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली 2007 की शुरुआत में स्थापित की गई थी और वर्तमान ग्रिड खरीद के 15% की भरपाई कर सकती है।

वेंचुरा काउंटी वाटरवर्क्स डिस्ट्रिक्ट, मूरपार्क रिक्लेम्ड वाटर प्लांट, मूरपार्क, कैलिफोर्निया

2.2 उपयोगकर्ताओं से लगभग 8330 मिलियन गैलन (लगभग 3m9,200) सीवेज हर दिन मूरपार्क वाटर रिक्लेमेशन फैसिलिटी में प्रवाहित होता है। वेंचुरा काउंटी की 2011-2016 की रणनीतिक योजना ने “पर्यावरण, भूमि उपयोग और बुनियादी ढांचे” सहित पांच “प्रमुख क्षेत्रों” को विस्तृत किया। इस विशिष्ट क्षेत्र में प्रमुख रणनीतिक लक्ष्य निम्नलिखित हैं: “स्वतंत्र संचालन, क्षेत्रीय योजना और सार्वजनिक / निजी सहयोग के माध्यम से लागत प्रभावी ऊर्जा-बचत और उत्सर्जन में कमी के उपायों को लागू करें।”

2010 में, वेंचुरा काउंटी जल जिला नंबर 1 ने फोटोवोल्टिक प्रणालियों की जांच के लिए एईसीओएम के साथ सहयोग किया। जुलाई 2011 में, इस क्षेत्र को मूरपार्क वेस्ट रिक्लेमेशन फैसिलिटी में 1.13 मेगावाट फोटोवोल्टिक प्रोजेक्ट परफॉर्मेंस अवार्ड फंड मिला। यह क्षेत्र प्रस्ताव के लिए अनुरोध (आरएफपी) की एक लंबी प्रक्रिया से गुजरा है। अंत में, 2012 की शुरुआत में, आरईसीसोलर को फोटोवोल्टिक प्रणाली के डिजाइन और निर्माण को शुरू करने के लिए परियोजना के लिए प्राधिकरण से सम्मानित किया गया था। फोटोवोल्टिक प्रणाली को नवंबर 2012 में उपयोग में लाया गया और समानांतर संचालन परमिट प्राप्त किया।

वर्तमान सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली प्रत्येक वर्ष लगभग 2.3 मिलियन किलोवाट-घंटे बिजली उत्पन्न कर सकती है, जो कि ग्रिड से जल संयंत्र द्वारा खरीदी गई बिजली का लगभग 80% ऑफसेट कर सकती है। जैसा कि चित्र 9 में दिखाया गया है, सिंगल-एक्सिस ट्रैकिंग सिस्टम पारंपरिक फिक्स्ड टिल्ट सिस्टम की तुलना में 20% अधिक बिजली उत्पन्न करता है, इसलिए समग्र बिजली उत्पादन में सुधार हुआ है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जब अक्ष उत्तर-दक्षिण दिशा में होता है और बिट सरणी खुले क्षेत्र में होती है, तो एकल-अक्ष ट्रैकिंग प्रणाली में उच्चतम दक्षता होती है। मूकपार्क अपशिष्ट पुनर्चक्रण संयंत्र फोटोवोल्टिक प्रणालियों के लिए सर्वोत्तम स्थान प्रदान करने के लिए आसन्न खेत का उपयोग करता है। ट्रैकिंग सिस्टम की नींव चौड़ी फ्लेंज बीम भूमिगत पर रखी गई है, जो निर्माण लागत और समय को बहुत कम करती है। परियोजना के पूरे जीवन चक्र के दौरान, इस क्षेत्र को लगभग 4.5 मिलियन अमेरिकी डॉलर की बचत होगी।

कैमडेन काउंटी म्युनिसिपल पब्लिक यूटिलिटीज एडमिनिस्ट्रेशन, न्यू जर्सी

2010 में, कैमडेन काउंटी म्युनिसिपल यूटिलिटीज अथॉरिटी (सीसीएमयूए) ने खुद को 100% नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग करने का एक साहसिक लक्ष्य निर्धारित किया जो कि प्रति दिन उत्पन्न 60 मिलियन गैलन (लगभग 220,000 वर्ग मीटर) सीवेज को संसाधित करने के लिए स्थानीय बिजली से सस्ता है। CCMUA को पता है कि सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों में ऐसी क्षमता है। हालाँकि, CCMUA अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र मुख्य रूप से खुली प्रतिक्रिया टैंकों से बना है, और पारंपरिक रूफटॉप सौर सरणियाँ बिजली की आपूर्ति के लिए एक निश्चित पैमाना नहीं बना सकती हैं।

इसके बावजूद सीसीएमयूए अभी भी खुली निविदा है। श्री हेलियो सेज, जिन्होंने निविदा में भाग लिया, ने अपना विश्वास व्यक्त किया कि कुछ अतिरिक्त परियोजनाओं के माध्यम से, खुले अवसादन टैंक के ऊपर एक सौर गैरेज के समान एक फोटोवोल्टिक प्रणाली तैनात की जाएगी। चूंकि परियोजना केवल तभी समझ में आती है जब सीसीएमयूए तत्काल ऊर्जा बचत प्राप्त कर सकता है, योजना का डिजाइन न केवल मजबूत होना चाहिए, बल्कि लागत प्रभावी भी होना चाहिए।

जुलाई 2012 में, सीसीएमयूए सौर केंद्र ने 1.8 मेगावाट सौर फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली शुरू की, जिसमें 7,200 से अधिक सौर पैनल शामिल हैं और 7 एकड़ के खुले पूल को कवर करते हैं। डिजाइन का नवाचार 8-9 फुट ऊंचे कैनोपी सिस्टम की स्थापना में निहित है, जो अन्य उपकरण पूल के उपयोग, संचालन या रखरखाव में हस्तक्षेप नहीं करेगा।

सौर फोटोवोल्टिक संरचना एक एंटी-जंग (नमक पानी, कार्बोनिक एसिड और हाइड्रोजन सल्फाइड) डिजाइन है, और श्लेटर (कारपोर्ट सहित फोटोवोल्टिक ब्रैकेट सिस्टम का एक प्रसिद्ध आपूर्तिकर्ता) द्वारा निर्मित एक संशोधित कारपोर्ट चंदवा है। पीपीए के अनुसार, सीसीएमयूए का कोई पूंजीगत व्यय नहीं है और यह किसी भी संचालन और रखरखाव लागत के लिए जिम्मेदार नहीं है। CCMUA की एकमात्र वित्तीय जिम्मेदारी 15 साल के लिए सौर ऊर्जा के लिए एक निश्चित मूल्य का भुगतान करना है। CCMUA का अनुमान है कि इससे ऊर्जा लागत में लाखों डॉलर की बचत होगी।

यह अनुमान है कि सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली हर साल लगभग 2.2 मिलियन किलोवाट-घंटे (kWh) बिजली उत्पन्न करेगी, और CCMUA इंटरएक्टिव वेबसाइट पर आधारित प्रदर्शन बेहतर होगा। वेबसाइट वर्तमान और संचित ऊर्जा उत्पादन और पर्यावरणीय विशेषताओं को प्रदर्शित करती है, और वास्तविक समय में वर्तमान ऊर्जा उत्पादन को दर्शाती है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

वेस्ट बेसिन म्यूनिसिपल वाटर डिस्ट्रिक्ट, ईआई सेगुंडो, कैलिफ़ोर्निया

वेस्ट बेसिन म्यूनिसिपल वाटर डिस्ट्रिक्ट (वेस्ट बेसिन म्यूनिसिपल वाटर डिस्ट्रिक्ट) 1947 से नवाचार के लिए समर्पित एक सार्वजनिक संस्थान है, जो पश्चिम लॉस एंजिल्स के 186 वर्ग मील में पीने और पुनः प्राप्त पानी प्रदान करता है। वेस्ट बेसिन कैलिफोर्निया का छठा सबसे बड़ा जल क्षेत्र है, जो लगभग दस लाख लोगों की सेवा करता है।

2006 में, वेस्ट बेसिन ने दीर्घकालिक वित्तीय और पर्यावरणीय लाभ प्राप्त करने की उम्मीद में, अपनी पुनः प्राप्त जल सुविधाओं पर सौर फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली स्थापित करने का निर्णय लिया। नवंबर 2006 में, सन पावर ने वेस्ट बेसिन को फोटोवोल्टिक सरणी स्थापित करने और पूरा करने में मदद की, जिसमें 2,848 मॉड्यूल शामिल हैं और 564 किलोवाट प्रत्यक्ष वर्तमान उत्पन्न करता है। सिस्टम क्षेत्र में भूमिगत कंक्रीट प्रसंस्करण भंडारण टैंक के शीर्ष पर स्थापित है। वेस्ट बेसिन की सौर फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली हर साल लगभग 783,000 किलोवाट-घंटे स्वच्छ नवीकरणीय ऊर्जा उत्पन्न कर सकती है, जबकि सार्वजनिक सुविधाओं की लागत को 10% से अधिक कम कर सकती है। 2006 में फोटोवोल्टिक प्रणाली की स्थापना के बाद से, जनवरी 2014 तक संचयी ऊर्जा उत्पादन 5.97 गीगावाट (जीडब्ल्यूएच) था। नीचे दी गई तस्वीर पश्चिमी बेसिन में फोटोवोल्टिक प्रणाली को दर्शाती है।

रैंचो कैलिफोर्निया वाटर डिस्ट्रिक्ट, सांता रोजा रिक्लेम्ड वाटर प्लांट, मुर्रिएटा, कैलिफोर्निया

1965 में अपनी स्थापना के बाद से, रैंचो कैलिफ़ोर्निया वाटर डिस्ट्रिक्ट (रैंचो कैलिफ़ोर्निया वाटर डिस्ट्रिक्ट, RCWD) ने 150 वर्ग मील के दायरे के भीतर के क्षेत्रों में पेयजल, सीवेज उपचार और जल पुन: उपयोग उपचार सेवाएं प्रदान की हैं। सेवा क्षेत्र Temecula/RanchoCalifornia है, जिसमें Temecula City, Murrieta City के कुछ हिस्से और Riverside काउंटी के अन्य क्षेत्र शामिल हैं।

आरसीडब्ल्यूडी के पास दूरंदेशी दृष्टिकोण है और यह पर्यावरण और रणनीतिक लागतों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है। सार्वजनिक सुविधाओं की बढ़ती लागत और 5 मिलियन अमेरिकी डॉलर से अधिक की वार्षिक ऊर्जा लागत का सामना करते हुए, उन्होंने सौर फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन को एक विकल्प के रूप में माना। सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों पर विचार करने से पहले, आरसीडब्ल्यूडी के निदेशक मंडल ने पवन ऊर्जा, पंप किए गए भंडारण जलाशयों आदि सहित अक्षय ऊर्जा विकल्पों की एक श्रृंखला का मूल्यांकन किया।

जनवरी 2007 में, कैलिफोर्निया सौर ऊर्जा कार्यक्रम द्वारा संचालित, आरसीडब्ल्यूडी को स्थानीय सार्वजनिक उपयोगिता के अधिकार क्षेत्र के तहत पांच वर्षों के भीतर केवल $0.34 प्रति किलोवाट-घंटे बिजली का प्रदर्शन पुरस्कार मिला। आरसीडब्ल्यूडी पूंजीगत व्यय के बिना सनपावर के माध्यम से पीपीए का प्रयोग करता है। आरसीडब्ल्यूडी को केवल फोटोवोल्टिक प्रणाली द्वारा उत्पन्न बिजली के लिए भुगतान करना होगा। फोटोवोल्टिक प्रणाली सनपावर द्वारा वित्त पोषित, स्वामित्व और संचालित है।

1.1 में आरसीडब्ल्यूडी की 2009 मेगावाट डीसी फोटोवोल्टिक प्रणाली की स्थापना के बाद से, इस क्षेत्र को कई लाभ मिल रहे हैं। उदाहरण के लिए, सांता रोजा वाटर रिक्लेमेशन फैसिलिटी (सांता रोजा वाटर रिक्लेमेशन फैसिलिटी) संयंत्र की ऊर्जा जरूरतों के लगभग 152,000% की भरपाई करते हुए, एक वर्ष की लागत में US$30 बचा सकती है। इसके अलावा, चूंकि आरसीडब्ल्यूडी अपने फोटोवोल्टिक सिस्टम से संबंधित अक्षय ऊर्जा क्रेडिट (आरईसी) चुनता है, यह अगले 73 वर्षों में 30 मिलियन पाउंड से अधिक हानिकारक कार्बन उत्सर्जन को कम कर सकता है, और इसका पर्यावरण पर सकारात्मक बाजार प्रभाव पड़ता है।

सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली से अगले 6.8 वर्षों में इस क्षेत्र के लिए बिजली की लागत में 20 मिलियन अमेरिकी डॉलर तक की बचत होने की उम्मीद है। आरसीडब्ल्यूडी सांता रोजा संयंत्र में स्थापित सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली एक झुकाव ट्रैकिंग प्रणाली है। पारंपरिक निश्चित झुकाव प्रणाली की तुलना में, इसकी ऊर्जा उत्पादन दर लगभग 25% अधिक है। इसलिए, यह एकल-अक्ष फोटोवोल्टिक प्रणाली के समान है और निश्चित झुकाव प्रणाली की तुलना में, लागत-प्रभावशीलता में भी काफी सुधार हुआ है। इसके अलावा, तिरछी ट्रैकिंग प्रणाली को रेखा द्वारा छाया रेखा को रोकने से बचने के लिए एक बड़े क्षेत्र की आवश्यकता होती है, और एक सीधी रेखा में उन्मुख होना चाहिए। तिरछी ट्रैकिंग प्रणाली की अपनी सीमाएँ हैं। सिंगल-एक्सिस ट्रैकिंग सिस्टम के समान, इसे एक खुले और अप्रतिबंधित आयताकार क्षेत्र में बनाया जाना चाहिए।