Կեղտաջրերի մաքրման կայանների շահագործման ծախսերի մեծ մասը կազմում է էներգիայի սպառումը: Ինչպես օգտագործել նոր տեխնոլոգիաները և վերականգնվող էներգիան՝ բարելավելու էներգաարդյունավետությունը և նվազեցնել էներգիայի սպառումը ջրամատակարարման և ջրի մաքրման գործընթացում, դարձել է աշխարհի բազմաթիվ կեղտաջրերի մաքրման կայանների ուշադրության կենտրոնում: Այսօր մենք ձեզ կներկայացնենք արևային էներգիայի կիրառումը Միացյալ Նահանգների մի քանի կոյուղու գործարաններում:

Վաշինգտոնի արվարձանների սանիտարական հանձնաժողով, Սենեկա և Արևմտյան մասնաճյուղ կեղտաջրերի մաքրման կայան, Ջերմանթաուն և Վերին Մարլբորո, Մերիլենդ

Վաշինգտոնի արվարձանների սանիտարական հանձնաժողովը (WSSC) ստեղծել է երկու անկախ 2 ՄՎտ հզորությամբ արևային ֆոտովոլտային էլեկտրակայան, որոնցից յուրաքանչյուրը կարող է փոխհատուցել տարեկան մոտ 3278 ՄՎտժ/տարի էներգիայի գնումը: Էլեկտրաէներգիայի արտադրության երկու ֆոտովոլտային համակարգերը կառուցված են գետնից բարձր բաց տարածքներում՝ կոյուղու մաքրման կայանի կողքին: Standard Solar-ը ընտրվել է որպես EPC կապալառու, իսկ Washington Gas Energy Services-ը (WGES) եղել է սեփականատերը և PPA մատակարարը: AECOM-ն աջակցում է WSSC-ին EPC մատակարարների նախագծային փաստաթղթերի վերանայման հարցում՝ ապահովելու համակարգի բարձր որակը:

AECOM-ը նաև շրջակա միջավայրի թույլտվության փաստաթղթեր է ներկայացրել Մերիլենդի շրջակա միջավայրի դեպարտամենտին (MDE)՝ համոզվելու համար, որ արևային ֆոտովոլտային համակարգը համապատասխանում է տեղական բնապահպանական կանոնակարգերին: Երկու համակարգերն էլ միացված են 13.2 կՎ/ 480 Վ լարման սարքի հաճախորդին և գտնվում են տրանսֆորմատորի և ցանկացած ռելեների կամ անջատիչների միջև, որոնք պաշտպանում են կոյուղու մաքրման կայանը: Շնորհիվ փոխկապակցման կետերի ընտրության և արևային էներգիայի արտադրության, որը երբեմն (թեև հազվադեպ) գերազանցում է տեղում էլեկտրաէներգիայի սպառումը, տեղադրվել են նոր ռելեներ՝ կանխելու ելքային էներգիայի վերադարձը ցանց: DC Water’s Blue Plains կեղտաջրերի մաքրման կայանի փոխկապակցման ռազմավարությունը շատ տարբեր է WSSC-ի ռազմավարությունից և պահանջում է փոխկապակցման բազմաթիվ մեթոդներ՝ հիմնականում հաշվի առնելով, որ կան երկու հիմնական էլեկտրասնուցիչներ, որոնք ճյուղավորվում են երեք հիմնական էլեկտրական հաշվիչների և համապատասխան միջին լարման սխեմաների:

Hill Canyon կեղտաջրերի մաքրման կայան, Thousand Oaks, Կալիֆորնիա

Hill Canyon կեղտաջրերի մաքրման կայանը կառուցվել է 1961 թվականին՝ օրական մոտավորապես 38,000 տոննա վերամշակման հզորությամբ և հայտնի է իր գերազանց բնապահպանական կառավարմամբ: Կոյուղու կայանը հագեցած է եռաստիճան մաքրման սարքով, և մաքրված կեղտաջրերը կարող են վերաօգտագործվել որպես վերամշակված ջուր: Տեղում էլեկտրաէներգիայի սպառման 65%-ն արտադրվում է 500 կՎտ հզորությամբ համակցված բլոկից և 584 կիլովատ հզորությամբ DC (500 կՎտ AC) արևային ֆոտոգալվանային համակարգից: Արևային ֆոտովոլտային համակարգը տեղադրվում է հորդառատ ջրամբարում՝ որպես բիոսոլիդների չորացման հուն, ինչպես ցույց է տրված Նկար 8-ում: Այս մոդուլային բաղադրիչները տեղադրված են ջրի ամենաբարձր մակարդակից բարձր մեկ առանցքի հետքերով, և բոլոր էլեկտրական սարքերը տեղադրված են ջրի մի կողմում: ալիքը՝ ջրի ներթափանցումը նվազագույնի հասցնելու համար: Համակարգը նախագծված է միայն այն բանի համար, որ անհրաժեշտ է տեղադրել ուղղահայաց խարիսխները լողավազանի հատակի բետոնե սալիկի վրա՝ նվազեցնելով ավանդական կույտերի կամ հիմքերի համար պահանջվող շինարարության ծավալը: Արևային ֆոտովոլտային համակարգը տեղադրվել է 2007 թվականի սկզբին և կարող է փոխհատուցել ընթացիկ ցանցային գնումների 15%-ը:

Վենտուրա շրջանի ջրաշխարհի շրջան, Moorpark Reclaimed Water Plant, Moorpark, Կալիֆորնիա

Մոտ 2.2 միլիոն գալոն (մոտ 8330 մ3) կեղտաջրեր 9,200 օգտվողներից ամեն օր հոսում են Moorpark Water Reclamation Facility: Վենտուրա շրջանի 2011-2016 թվականների ռազմավարական պլանը մանրամասնեց հինգ «հիմնական ոլորտներ», ներառյալ «շրջակա միջավայրը, հողօգտագործումը և ենթակառուցվածքները»: Այս կոնկրետ ոլորտում հիմնական ռազմավարական նպատակներն են.

2010 թվականին Վենտուրա շրջանի թիվ 1 ջրային շրջանը համագործակցել է AECOM-ի հետ՝ ֆոտոգալվանային համակարգերի ուսումնասիրության համար: 2011 թվականի հուլիսին տարածաշրջանը Moorpark Waste Reclamation Facility-ում ստացել է 1.13 ՄՎտ հզորությամբ ֆոտովոլտային ծրագրի կատարողականի մրցանակ: Տարածաշրջանն անցել է «Առաջարկի հարցում» (RFP) երկար գործընթաց: Ի վերջո, 2012 թվականի սկզբին RECsolar-ին տրվեց ծրագրի թույլտվությունը՝ սկսելու ֆոտոգալվանային համակարգի նախագծումն ու կառուցումը: Ֆոտովոլտային համակարգը շահագործման է հանձնվել 2012 թվականի նոյեմբերին և ստացել զուգահեռ շահագործման թույլտվություն։

Ներկայիս արևային ֆոտովոլտային համակարգը կարող է տարեկան արտադրել մոտ 2.3 միլիոն կվտ/ժամ էլեկտրաէներգիա, ինչը կարող է գրեթե փոխհատուցել ջրամատակարարման կայանի կողմից ցանցից գնվող էլեկտրաէներգիայի 80%-ը: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 9-ում, մեկ առանցքով հետևող համակարգը արտադրում է 20% ավելի շատ էլեկտրաէներգիա, քան ավանդական ֆիքսված թեք համակարգը, ուստի ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը բարելավվել է: Հարկ է նշել, որ երբ առանցքը գտնվում է հյուսիս-հարավ ուղղությամբ, իսկ բիթային զանգվածը՝ բաց տարածքում, ապա ամենաբարձր արդյունավետությունը ունի մեկ առանցքով հետևելու համակարգը: Mookpark Waste Recycling Plant-ը օգտագործում է հարակից գյուղատնտեսական հողերը՝ ֆոտոգալվանային համակարգերի համար լավագույն տեղը ապահովելու համար: Հետևման համակարգի հիմքը կուտակված է ստորգետնյա լայն եզրային ճառագայթի վրա, ինչը մեծապես նվազեցնում է շինարարության արժեքը և ժամանակը: Ծրագրի ողջ կյանքի ցիկլի ընթացքում տարածաշրջանը կտնտեսի մոտավորապես 4.5 միլիոն ԱՄՆ դոլար:

Նյու Ջերսի նահանգի Քեմդեն շրջանի կոմունալ ծառայությունների վարչություն

2010 թվականին Քեմդեն շրջանի կոմունալ ծառայությունների վարչությունը (CCMUA) իր համարձակ նպատակ դրեց օգտագործել 100%-ով վերականգնվող էներգիա, որն ավելի էժան է, քան տեղական էլեկտրաէներգիան՝ օրական 60 միլիոն գալոն (մոտ 220,000 մ³) կեղտաջրերի մշակման համար: CCMUA-ն գիտակցում է, որ արևային ֆոտովոլտային համակարգերը նման ներուժ ունեն: Այնուամենայնիվ, CCMUA կեղտաջրերի մաքրման կայանը հիմնականում կազմված է բաց ռեակցիայի տանկերից, և տանիքի ավանդական արևային զանգվածները չեն կարող որոշակի մասշտաբ կազմել էներգիա մատակարարելու համար:

Չնայած դրան, CCMUA-ն դեռ բաց մրցույթ է։ Մրցույթին մասնակցած պարոն Հելիո Սեյջը համոզմունք հայտնեց, որ որոշ լրացուցիչ նախագծերի միջոցով բաց նստվածքային բաքի վերևում կտեղակայվի արևային ավտոտնակի նման ֆոտոգալվանային համակարգ: Քանի որ նախագիծը իմաստ ունի միայն այն դեպքում, եթե CCMUA-ն կարողանա հասնել էներգիայի անմիջական խնայողության, սխեմայի նախագծումը պետք է լինի ոչ միայն ամուր, այլև ծախսարդյունավետ:

2012 թվականի հուլիսին CCMUA Solar Center-ը գործարկեց 1.8 ՄՎտ հզորությամբ արևային ֆոտոգալվանային էներգիայի արտադրության համակարգը, որը բաղկացած է ավելի քան 7,200 արևային վահանակներից և ծածկում է 7 ակր տարածքով բաց լողավազան: Դիզայնի նորարարությունը կայանում է 8-9 ոտնաչափ բարձրությամբ հովանոցային համակարգի տեղադրման մեջ, որը չի խանգարի այլ սարքավորումների լողավազանների օգտագործմանը, շահագործմանը կամ պահպանմանը:

Արևային ֆոտոգալվանային կառուցվածքը հակակոռոզիոն է (աղի ջուր, ածխաթթու և ջրածնի սուլֆիդ) և մոդիֆիկացված ավտոմոբիլային հովանոց՝ արտադրված Schletter-ի կողմից (ֆոտովոլտային բրա համակարգերի հայտնի մատակարար, ներառյալ ավտոմոբիլային կառքերը): Ըստ PPA-ի, CCMUA-ն չունի կապիտալ ծախսեր և պատասխանատվություն չի կրում շահագործման և պահպանման ծախսերի համար: CCMUA-ի միակ ֆինանսական պատասխանատվությունը արևային էներգիայի համար 15 տարվա համար ֆիքսված գին վճարելն է: CCMUA-ն գնահատում է, որ դա կխնայի միլիոնավոր դոլարների էներգիայի ծախսերը:

Ենթադրվում է, որ արևային ֆոտովոլտային համակարգը տարեկան կարտադրի մոտ 2.2 միլիոն կվտ/ժամ էլեկտրաէներգիա, և CCMUA ինտերակտիվ կայքի վրա հիմնված կատարումը ավելի լավ կլինի: Կայքը ցուցադրում է ընթացիկ և կուտակված էներգիայի արտադրությունը և բնապահպանական հատկանիշները և արտացոլում է ընթացիկ էներգիայի արտադրությունը իրական ժամանակում, ինչպես ցույց է տրված ստորև նկարում:

Արևմտյան ավազանի քաղաքային ջրային շրջան, EI Սեգունդո, Կալիֆորնիա

West Basin Municipal Water District (West Basin Municipal Water District) հասարակական հաստատություն է, որը նվիրված է 1947 թվականից ի վեր նորարարությանը, որը խմելու և վերականգնված ջուր է մատակարարում արևմտյան Լոս Անջելեսի 186 քառակուսի մղոն տարածքին: West Basin-ը Կալիֆորնիայի վեցերորդ ամենամեծ ջրային տարածքն է, որը սպասարկում է մոտ մեկ միլիոն մարդու:

2006թ.-ին West Basin-ը որոշեց տեղադրել արևային ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության համակարգեր իր վերականգնված ջրային օբյեկտներում՝ հույս ունենալով երկարաժամկետ ֆինանսական և բնապահպանական օգուտներ ստանալ: 2006 թվականի նոյեմբերին Sun Power-ը օգնեց West Basin-ին տեղադրել և ավարտին հասցնել ֆոտոգալվանային զանգվածը, որը բաղկացած է 2,848 մոդուլից և արտադրում է 564 կիլովատ ուղիղ հոսանք: Համակարգը տեղադրված է տարածքում գտնվող ստորգետնյա բետոնի մշակման պահեստային տանկի վերին մասում: West Basin-ի արևային ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության համակարգը կարող է տարեկան արտադրել մոտ 783,000 կՎտ/ժ մաքուր վերականգնվող էներգիա՝ միաժամանակ նվազեցնելով հանրային օբյեկտների արժեքը ավելի քան 10%-ով: 2006 թվականին ֆոտոգալվանային համակարգի տեղադրումից ի վեր, 2014 թվականի հունվարի դրությամբ կուտակային էներգիայի թողարկումը կազմել է 5.97 գիգավատ (ԳՎտժ): Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս արևմտյան ավազանի ֆոտոգալվանային համակարգը:

Ռանչո Կալիֆորնիայի ջրային շրջան, Սանտա Ռոզա վերականգնված ջրի գործարան, Մուրիետա, Կալիֆորնիա

Իր հիմնադրումից ի վեր՝ 1965 թվականին, Ռանչո Կալիֆորնիայի ջրային շրջանը (Rancho California Water District, RCWD) խմելու ջրի, կոյուղու մաքրման և ջրի վերաօգտագործման ծառայություններ է մատուցել 150 քառակուսի մղոն շառավղով գտնվող տարածքներին: Սպասարկման տարածքը Temecula/RanchoCalifornia-ն է, ներառյալ Temecula City-ը, Murrieta City-ի մասերը և Riverside County-ի այլ տարածքներ:

RCWD-ն ունի հեռանկարային տեսլական և խիստ զգայուն է շրջակա միջավայրի և ռազմավարական ծախսերի նկատմամբ: Հանդիպելով հանրային օբյեկտների ծախսերի և տարեկան ավելի քան 5 միլիոն ԱՄՆ դոլարի էներգիայի ծախսերի հետ՝ նրանք դիտարկեցին արևային ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրությունը որպես այլընտրանք: Նախքան արևային ֆոտովոլտային համակարգերը քննարկելը, RCWD-ի տնօրենների խորհուրդը գնահատեց վերականգնվող էներգիայի մի շարք տարբերակներ, ներառյալ քամու էներգիան, պոմպային պահեստային ջրամբարները և այլն:

2007թ. հունվարին, Կալիֆորնիայի արևային էներգիայի ծրագրի կողմից առաջնորդվող, RCWD-ն հինգ տարվա ընթացքում տեղական հասարակական կազմակերպության իրավասության ներքո ստացավ միայն 0.34 ԱՄՆ դոլար կատարողականի պարգև՝ մեկ կիլովատ/ժամ էլեկտրաէներգիայի համար: RCWD-ն իրականացնում է PPA-ն SunPower-ի միջոցով՝ առանց կապիտալ ծախսերի: RCWD-ին անհրաժեշտ է վճարել միայն ֆոտոգալվանային համակարգի կողմից արտադրված էլեկտրաէներգիայի համար: Ֆոտովոլտային համակարգը ֆինանսավորվում, պատկանում և շահագործվում է SunPower-ի կողմից:

1.1 թվականին RCWD-ի 2009 ՄՎտ հզորությամբ հաստատուն ֆոտոգալվանային համակարգի տեղադրումից ի վեր, տարածքը օգտվում է բազմաթիվ առավելություններից: Օրինակ, Սանտա Ռոզայի ջրերի վերականգնման հաստատությունը (Santa Rosa Water Reclamation Facility) կարող է տարեկան խնայել 152,000 ԱՄՆ դոլար ծախսեր՝ փոխհատուցելով կայանի էներգիայի կարիքների մոտավորապես 30%-ը: Բացի այդ, քանի որ RCWD-ն ընտրում է Վերականգնվող էներգիայի վարկերը (RECs)՝ կապված իր ֆոտոգալվանային համակարգի հետ, այն կարող է նվազեցնել ավելի քան 73 միլիոն ֆունտ ստեռլինգ վնասակար ածխածնի արտանետումները հաջորդ 30 տարում և շուկայի դրական ազդեցությունը շրջակա միջավայրի վրա:

Ակնկալվում է, որ արևային ֆոտովոլտային համակարգը առաջիկա 6.8 տարում տարածաշրջանի համար կխնայի մինչև 20 մլն ԱՄՆ դոլար էլեկտրաէներգիայի ծախսեր։ RCWD Santa Rosa գործարանում տեղադրված արևային ֆոտովոլտային համակարգը թեքության հետևման համակարգ է: Համեմատած ավանդական ֆիքսված թեքության համակարգի հետ՝ դրա էներգիայի արտադրության վերադարձի արագությունը մոտ 25%-ով ավելի է: Հետևաբար, այն նման է միակողմանի ֆոտովոլտային համակարգին և ամրագրված է, համեմատած թեքության համակարգի հետ, ծախսարդյունավետությունը նույնպես զգալիորեն բարելավվել է: Բացի այդ, թեք հետևելու համակարգը պահանջում է ավելի մեծ տարածք՝ ստվերը գիծ առ տող փակելուց խուսափելու համար և պետք է ուղղված լինի ուղիղ գծի վրա: Շեղ հետևման համակարգն ունի իր սահմանափակումները: Միակողմանի հետևման համակարգի նման, այն պետք է կառուցվի բաց և անսահմանափակ ուղղանկյուն տարածքում: