Konsumsi energi menyumbang sebagian besar dari biaya operasi instalasi pengolahan air limbah. Bagaimana menggunakan teknologi baru dan energi terbarukan untuk meningkatkan efisiensi energi dan mengurangi konsumsi energi dalam proses penyediaan air dan pengolahan air telah menjadi fokus banyak pabrik pengolahan air limbah di dunia. Hari ini kami akan memperkenalkan kepada Anda penerapan energi matahari di beberapa pabrik limbah di Amerika Serikat.

Komisi Sanitasi Suburban Washington, Senecaand Pabrik Pengolahan Air Limbah Cabang Barat, Germantown & Upper Marlboro, Maryland

Washington Suburban Sanitary Commission (WSSC) telah mendirikan dua pembangkit listrik fotovoltaik surya 2 MW independen, yang masing-masing dapat mengimbangi pembelian listrik tahunan yang terhubung ke jaringan sekitar 3278MWh/tahun. Kedua sistem pembangkit listrik fotovoltaik dibangun di area terbuka di atas tanah, di sebelah pabrik pengolahan limbah. Standard Solar dipilih sebagai kontraktor EPC, dan Washington Gas Energy Services (WGES) adalah pemilik dan penyedia PPA. AECOM membantu WSSC dalam meninjau dokumen desain pemasok EPC untuk memastikan kualitas sistem yang tinggi.

AECOM juga menyerahkan dokumen izin lingkungan ke Maryland Department of Environment (MDE) untuk memastikan bahwa sistem fotovoltaik surya mematuhi peraturan lingkungan setempat. Kedua sistem terhubung ke klien perangkat step-down 13.2kV/ 480V dan terletak di antara transformator dan setiap relai atau pemutus sirkuit yang melindungi instalasi pengolahan limbah. Karena pilihan titik interkoneksi dan pembangkit listrik tenaga surya yang terkadang (meskipun jarang) melebihi konsumsi daya di tempat, relai baru telah dipasang untuk mencegah keluaran daya kembali ke jaringan. Strategi interkoneksi fasilitas instalasi pengolahan air limbah Blue Plains DC Water sangat berbeda dari WSSC dan memerlukan beberapa metode interkoneksi, terutama mengingat ada dua pemasok daya utilitas utama yang bercabang ke tiga meter listrik utama dan sirkuit tegangan menengah yang sesuai.

Pabrik Pengolahan Air Limbah Hill Canyon, Thousand Oaks, California

Pabrik Pengolahan Limbah Hill Canyon dibangun pada tahun 1961, dengan kapasitas pemrosesan harian sekitar 38,000 ton, dan dikenal dengan pengelolaan lingkungan yang sangat baik. Pabrik limbah dilengkapi dengan perangkat pengolahan tiga tahap, dan air limbah yang diolah dapat digunakan kembali sebagai air reklamasi. 65% dari konsumsi daya di lokasi dihasilkan oleh unit kogenerasi 500 kilowatt dan sistem fotovoltaik surya 584 kilowatt DC (500 kilowatt AC). Sistem fotovoltaik surya dipasang di reservoir overflow sebagai tempat pengeringan biosolid, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8. Komponen modular ini dipasang pada pelacak sumbu tunggal di atas permukaan air tertinggi, dan semua perangkat listrik dipasang di satu sisi saluran untuk meminimalkan intrusi air. Sistem ini dirancang hanya perlu memasang jangkar dermaga vertikal pada pelat dasar kolam beton yang ada, sehingga mengurangi jumlah konstruksi yang diperlukan untuk tiang pancang atau pondasi tradisional. Sistem fotovoltaik surya dipasang pada awal 2007 dan dapat mengimbangi 15% dari pembelian jaringan saat ini.

Ventura County Waterworks District, Pabrik Air Reklamasi Moorpark, Moorpark, California

Sekitar 2.2 juta galon (sekitar 8330m3) limbah dari 9,200 pengguna mengalir ke Fasilitas Reklamasi Air Moorpark setiap hari. Rencana strategis Ventura County 2011-2016 merinci lima “bidang utama”, termasuk “lingkungan, penggunaan lahan, dan infrastruktur”. Berikut ini adalah tujuan strategis utama dalam bidang khusus ini: “Menerapkan langkah-langkah penghematan energi dan pengurangan emisi yang hemat biaya melalui operasi independen, perencanaan regional, dan kolaborasi publik/swasta.”

Pada tahun 2010, Ventura County Water District No. 1 bekerja sama dengan AECOM untuk menyelidiki sistem fotovoltaik. Pada bulan Juli 2011, wilayah tersebut menerima dana penghargaan kinerja proyek fotovoltaik sebesar 1.13 MW di Fasilitas Reklamasi Limbah Moorpark. Daerah tersebut telah melalui proses Request for Proposal (RFP) yang panjang. Akhirnya, pada awal 2012, RECSolar dianugerahi otorisasi untuk proyek tersebut untuk memulai desain dan konstruksi sistem fotovoltaik. Sistem fotovoltaik mulai digunakan pada November 2012 dan memperoleh izin operasi paralel.

Sistem fotovoltaik surya saat ini dapat menghasilkan sekitar 2.3 juta kilowatt-jam listrik setiap tahun, yang hampir dapat mengimbangi 80% dari listrik yang dibeli oleh pembangkit air dari jaringan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9, sistem pelacakan sumbu tunggal menghasilkan listrik 20% lebih banyak daripada sistem kemiringan tetap tradisional, sehingga produksi listrik secara keseluruhan telah ditingkatkan. Perlu dicatat bahwa ketika sumbu berada di arah utara-selatan dan susunan bit berada di area terbuka, sistem pelacakan sumbu tunggal memiliki efisiensi tertinggi. Pabrik Daur Ulang Limbah Mookpark menggunakan lahan pertanian yang berdekatan untuk menyediakan tempat terbaik untuk sistem fotovoltaik. Fondasi sistem pelacakan ditumpuk pada balok flensa lebar di bawah tanah, yang sangat mengurangi biaya dan waktu konstruksi. Selama seluruh siklus hidup proyek, kawasan ini akan menghemat sekitar US$4.5 juta.

Administrasi Utilitas Publik Kota Camden County, New Jersey

Pada tahun 2010, Camden County Municipal Utilities Authority (CCMUA) menetapkan tujuan yang berani untuk menggunakan 100% energi terbarukan yang lebih murah daripada listrik lokal untuk memproses 60 juta galon yang dihasilkan per hari (Sekitar 220,000 m³) limbah. CCMUA menyadari bahwa sistem fotovoltaik surya memiliki potensi seperti itu. Namun, instalasi pengolahan air limbah CCMUA terutama terdiri dari tangki reaksi terbuka, dan susunan surya atap tradisional tidak dapat membentuk skala tertentu untuk memasok daya.

Meski demikian, CCMUA masih membuka tender. Bapak Helio Sage, yang berpartisipasi dalam tender, menyatakan keyakinannya bahwa melalui beberapa proyek tambahan, sistem fotovoltaik yang mirip dengan garasi surya akan ditempatkan di atas tangki sedimentasi terbuka. Karena proyek hanya masuk akal jika CCMUA dapat mencapai penghematan energi segera, desain skema tidak hanya harus kuat, tetapi juga hemat biaya.

Pada Juli 2012, CCMUA Solar Center meluncurkan sistem pembangkit listrik tenaga surya fotovoltaik 1.8 MW, yang terdiri dari lebih dari 7,200 panel surya dan mencakup kolam terbuka seluas 7 hektar. Inovasi desain terletak pada pemasangan sistem kanopi setinggi 8-9 kaki, yang tidak akan mengganggu penggunaan, pengoperasian, atau pemeliharaan kolam peralatan lainnya.

Struktur fotovoltaik surya adalah desain anti-korosi (air garam, asam karbonat dan hidrogen sulfida), dan kanopi carport yang dimodifikasi yang diproduksi oleh Schletter (pemasok sistem braket fotovoltaik terkenal, termasuk carports). Menurut PPA, CCMUA tidak memiliki pengeluaran modal dan tidak bertanggung jawab atas biaya operasi dan pemeliharaan. Satu-satunya tanggung jawab keuangan CCMUA adalah membayar harga tetap untuk tenaga surya selama 15 tahun. CCMUA memperkirakan bahwa itu akan menghemat jutaan dolar dalam biaya energi.

Diperkirakan sistem fotovoltaik surya akan menghasilkan sekitar 2.2 juta kilowatt-jam (kWh) listrik setiap tahun, dan kinerja berdasarkan situs web interaktif CCMUA akan lebih baik. Situs web menampilkan produksi energi saat ini dan akumulasi dan atribut lingkungan, dan mencerminkan produksi energi saat ini secara real time, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Distrik Air Kota West Basin, EI Segundo, California

West Basin Municipal Water District (West Basin Municipal Water District) adalah lembaga publik yang didedikasikan untuk inovasi sejak 1947, menyediakan air minum dan air reklamasi ke 186 mil persegi barat Los Angeles. West Basin adalah wilayah perairan terbesar keenam di California, melayani hampir satu juta orang.

Pada tahun 2006, West Basin memutuskan untuk memasang sistem pembangkit listrik tenaga surya fotovoltaik pada fasilitas air reklamasinya, dengan harapan mendapatkan keuntungan finansial dan lingkungan jangka panjang. Pada November 2006, Sun Power membantu West Basin memasang dan menyelesaikan rangkaian fotovoltaik, yang terdiri dari 2,848 modul dan menghasilkan 564 kilowatt arus searah. Sistem ini dipasang di bagian atas tangki penyimpanan pemrosesan beton bawah tanah di area tersebut. Sistem pembangkit listrik tenaga surya fotovoltaik West Basin dapat menghasilkan sekitar 783,000 kilowatt-jam energi bersih terbarukan setiap tahun, sekaligus mengurangi biaya fasilitas umum lebih dari 10%. Sejak pemasangan sistem fotovoltaik pada tahun 2006, output energi kumulatif per Januari 2014 adalah 5.97 gigawatt (GWh). Gambar di bawah ini menunjukkan sistem fotovoltaik di Cekungan Barat.

Rancho California Water District, Pabrik Air Reklamasi Santa Rosa, Murrieta, California

Sejak didirikan pada tahun 1965, Rancho California Water District (Rancho California Water District, RCWD) telah menyediakan air minum, pengolahan limbah, dan layanan pengolahan air kembali ke area dalam radius 150 mil persegi. Area layanan adalah Temecula/RanchoCalifornia, termasuk Kota Temecula, sebagian Kota Murrieta, dan area lain di Riverside County.

RCWD memiliki visi berwawasan ke depan dan sangat sensitif terhadap lingkungan dan biaya strategis. Dihadapkan dengan meningkatnya biaya fasilitas umum dan biaya energi tahunan lebih dari 5 juta dolar AS, mereka mempertimbangkan pembangkit listrik fotovoltaik surya sebagai alternatif. Sebelum mempertimbangkan sistem fotovoltaik surya, dewan direksi RCWD mengevaluasi serangkaian opsi energi terbarukan, termasuk tenaga angin, reservoir penyimpanan yang dipompa, dll.

Pada bulan Januari 2007, didorong oleh Program Energi Surya California, RCWD menerima penghargaan kinerja hanya $0.34 per kilowatt-jam listrik dalam waktu lima tahun di bawah yurisdiksi utilitas publik setempat. RCWD menjalankan PPA melalui SunPower, tanpa belanja modal. RCWD hanya perlu membayar listrik yang dihasilkan oleh sistem fotovoltaik. Sistem fotovoltaik didanai, dimiliki dan dioperasikan oleh SunPower.

Sejak pemasangan sistem fotovoltaik DC 1.1 MW RCWD pada tahun 2009, kawasan ini telah menikmati banyak manfaat. Misalnya, Fasilitas Reklamasi Air Santa Rosa (Fasilitas Reklamasi Air Santa Rosa) dapat menghemat biaya US$152,000 per tahun, mengimbangi sekitar 30% dari kebutuhan energi pembangkit. Selain itu, karena RCWD memilih Renewable Energy Credits (RECs) terkait dengan sistem fotovoltaiknya, RCWD dapat mengurangi lebih dari 73 juta pon emisi karbon berbahaya dalam 30 tahun ke depan, dan memiliki dampak pasar yang positif terhadap lingkungan.

Sistem fotovoltaik surya diharapkan dapat menghemat hingga 6.8 juta dolar AS dalam biaya listrik untuk wilayah tersebut dalam 20 tahun ke depan. Sistem fotovoltaik surya yang dipasang di pabrik RCWD Santa Rosa adalah sistem pelacakan kemiringan. Dibandingkan dengan sistem kemiringan tetap tradisional, tingkat pengembalian produksi energinya sekitar 25% lebih tinggi. Oleh karena itu, ini mirip dengan sistem fotovoltaik sumbu tunggal dan tetap. Dibandingkan dengan sistem kemiringan, efektivitas biaya juga meningkat secara signifikan. Selain itu, sistem pelacakan miring membutuhkan area yang lebih luas untuk menghindari tertutupnya bayangan garis demi garis, dan harus berorientasi pada garis lurus. Sistem pelacakan miring memiliki keterbatasan. Mirip dengan sistem pelacakan sumbu tunggal, itu harus dibangun di area persegi panjang terbuka dan tidak terbatas.