米国の下水処理場における太陽エネルギーの応用事例

エネルギー消費は、廃水処理プラントの運用コストの大部分を占めています。新しい技術と再生可能エネルギーを使用して、給水および水処理プロセスにおけるエネルギー効率を改善し、エネルギー消費を削減する方法は、世界中の多くの廃水処理プラントの焦点となっています。本日は、米国のいくつかの下水処理場における太陽エネルギーの応用を紹介します。

ワシントン郊外衛生委員会、セネカアンドウエスタンブランチ廃水処理プラント、ジャーマンタウン＆アッパーマールボロ、メリーランド

ワシントン郊外衛生委員会（WSSC）は、2つの独立した3278 MW太陽光発電所を設立しました。それぞれが、年間約XNUMXMWh /年のグリッド接続電力購入を相殺することができます。両方の太陽光発電システムは、下水処理プラントの隣の地上のオープンエリアに構築されています。 Standard SolarがEPC請負業者として選ばれ、Washington Gas Energy Services（WGES）が所有者およびPPAプロバイダーでした。 AECOMは、システムの高品質を確保するために、WSSCがEPCサプライヤーの設計文書をレビューするのを支援します。

AECOMはまた、太陽光発電システムが地域の環境規制に準拠していることを確認するために、メリーランド州環境局（MDE）に環境許可文書を提出しました。両方のシステムは、13.2kV / 480V降圧装置のクライアントに接続され、変圧器と下水処理プラントを保護するリレーまたは回路ブレーカーの間に配置されています。相互接続ポイントと太陽光発電の選択により、オンサイトの電力消費量を超えることもありますが（まれですが）、電力出力がグリッドに戻らないように新しいリレーが設置されています。 DCウォーターのブループレーンズ廃水処理プラント施設の相互接続戦略はWSSCのそれとは大きく異なり、主にXNUMXつの主要な電気メーターに分岐するXNUMXつの主要な商用電力供給装置と対応する中電圧回路があることを考慮すると、複数の相互接続方法が必要です。

カリフォルニア州サウザンドオークスのヒルキャニオン廃水処理プラント

ヒルキャニオン下水処理場は1961年に建設され、38,000日あたりの処理能力は約65トンで、優れた環境管理で知られています。下水処理場には500段階の処理装置が装備されており、処理された廃水は再生水として再利用できます。現場の電力消費量の584％は、500キロワットのコージェネレーションユニットと8キロワットのDC（2007キロワットAC）太陽光発電システムによって生成されます。太陽光発電システムは、図15に示すように、バイオソリッドの乾燥床としてオーバーフロー貯水池に設置されます。これらのモジュラーコンポーネントは、最高水位より上の単軸トラッカーに設置され、すべての電気機器は水の侵入を最小限に抑えるためのチャネル。このシステムは、既存のコンクリートプールの底板に垂直の桟橋アンカーを設置するだけで済むように設計されているため、従来の杭や基礎に必要な建設量を削減できます。太陽光発電システムはXNUMX年の初めに設置され、現在のグリッド購入のXNUMX％を相殺することができます。

ベンチュラ郡水道区、ムーアパーク再生水プラント、ムーアパーク、カリフォルニア

毎日2.2人のユーザーから約8330万ガロン（約3m9,200）の下水がMoorpark Water ReclamationFacilityに流れ込んでいます。ベンチュラ郡の2011年から2016年の戦略計画では、「環境、土地利用、インフラストラクチャ」を含むXNUMXつの「主要分野」について詳しく説明しています。この特定の分野における主要な戦略目標は次のとおりです。「独立した運営、地域計画、および官民の協力を通じて、費用効果の高い省エネおよび排出削減対策を実施する」。

2010年、ベンチュラ郡水道区第1地区は、AECOMと協力して太陽光発電システムを調査しました。 2011年1.13月、この地域はMoorpark Waste ReclamationFacilityで2012MWの太陽光発電プロジェクトパフォーマンス賞基金を受賞しました。この地域では、長い提案依頼書（RFP）プロセスが実施されています。最後に、2012年の初めに、RECSolarは、太陽光発電システムの設計と建設を開始するプロジェクトの承認を授与されました。太陽光発電システムはXNUMX年XNUMX月に使用され、並行運転許可を取得しました。

現在の太陽光発電システムは、毎年約2.3万キロワット時の電力を生成できます。これは、水道事業者がグリッドから購入した電力の80％をほぼ相殺することができます。図9に示すように、単軸追跡システムは、従来の固定傾斜システムよりも20％多い電力を生成するため、全体的な電力生産が改善されています。軸が南北方向にあり、ビット配列がオープンエリアにある場合、単軸追跡システムが最も効率が高いことに注意する必要があります。 Mookpark廃棄物リサイクルプラントは、隣接する農地を使用して、太陽光発電システムに最適な場所を提供します。追跡システムの基礎は、地下のワイドフランジビームに積み上げられているため、建設コストと時間を大幅に削減できます。プロジェクトのライフサイクル全体で、この地域は約4.5万米ドルを節約します。

ニュージャージー州カムデン郡公益事業局

2010年、カムデン郡市営公益事業局（CCMUA）は、100日あたり60万ガロン（約220,000万m³）の下水を処理するために、地域の電力よりも安価なXNUMX％再生可能エネルギーを使用するという大胆な目標を設定しました。 CCMUAは、太陽光発電システムにはそのような可能性があることを認識しています。しかし、CCMUA廃水処理プラントは主に開放型反応タンクで構成されており、従来の屋上ソーラーアレイは電力を供給するための一定の規模を形成することができません。

それにもかかわらず、CCMUAはまだ公開入札です。入札に参加したヘリオ・セージ氏は、いくつかの追加プロジェクトを通じて、ソーラーガレージと同様の太陽光発電システムが開放型沈殿槽の上に配備されるとの信念を表明しました。このプロジェクトは、CCMUAが即座にエネルギーを節約できる場合にのみ意味があるため、スキームの設計は堅牢であるだけでなく、費用効果も高くなければなりません。

2012年1.8月、CCMUAソーラーセンターは7,200 MWの太陽光発電システムを発売しました。これは、7を超えるソーラーパネルで構成され、8エーカーのオープンプールをカバーしています。設計の革新は、他の機器プールの使用、操作、または保守を妨げない、高さ9〜XNUMXフィートのキャノピーシステムの設置にあります。

太陽光発電構造は、防食（塩水、炭酸、硫化水素）設計であり、Schletter（カーポートを含む太陽光発電ブラケットシステムの有名なサプライヤー）によって製造された改造カーポートキャノピーです。 PPAによると、CCMUAには資本的支出がなく、運用および保守の費用については責任を負いません。 CCMUAの唯一の経済的責任は、15年間の太陽光発電の固定価格を支払うことです。 CCMUAは、エネルギーコストを数百万ドル節約できると見積もっています。

太陽光発電システムは、毎年約2.2万キロワット時（kWh）の電力を生成すると推定されており、CCMUAインタラクティブWebサイトに基づくパフォーマンスは向上します。次の図に示すように、Webサイトには、現在および累積のエネルギー生産と環境属性が表示され、現在のエネルギー生産がリアルタイムで反映されます。

カリフォルニア州セグンド、EIセグンドのウェストベイスン市営水道区

West Basin Municipal Water District（West Basin Municipal Water District）は、1947年以来革新に取り組んでいる公的機関であり、ロサンゼルス西部の186平方マイルに飲料水と再生水を提供しています。 West Basinは、カリフォルニアでXNUMX番目に大きな水域であり、XNUMX万人近くの人々にサービスを提供しています。

2006年、West Basinは、長期的な経済的および環境的利益を得ることを期待して、再生水施設に太陽光発電システムを設置することを決定しました。 2006年2,848月、Sun Powerは、West Basinが564モジュールで構成され、783,000キロワットの直流を生成する太陽光発電アレイの設置と完成を支援しました。このシステムは、地域の地下コンクリート処理貯蔵タンクの上部に設置されています。 West Basinの太陽光発電システムは、公共施設のコストを10％以上削減しながら、毎年約2006キロワット時のクリーンな再生可能エネルギーを生成できます。 2014年に太陽光発電システムが設置されて以来、5.97年XNUMX月現在の累積エネルギー出力はXNUMXギガワット（GWh）でした。下の写真は、西盆地の太陽光発電システムを示しています。

カリフォルニア州マリエータのサンタローザ再生水プラント、ランチョカリフォルニアウォーターディストリクト

1965年の設立以来、Rancho California Water District（Rancho California Water District、RCWD）は、半径150平方マイル以内の地域に飲料水、下水処理、および水再利用処理サービスを提供してきました。サービスエリアはテメキュラ/ランチョカリフォルニアで、テメキュラ市、ムリータ市の一部、およびリバーサイド郡の他の地域が含まれます。

RCWDは前向きなビジョンを持っており、環境と戦略的コストに非常に敏感です。公共施設のコストと年間5万米ドルを超えるエネルギーコストの増加に直面して、彼らは代替案として太陽光発電を検討しました。太陽光発電システムを検討する前に、RCWD理事会は、風力発電、揚水発電所などを含む一連の再生可能エネルギーオプションを評価しました。

2007年0.34月、カリフォルニアの太陽エネルギープログラムによって推進され、RCWDは、地方の公益事業の管轄下でXNUMX年以内に電力XNUMXキロワット時あたりわずかXNUMXドルのパフォーマンス賞を受賞しました。 RCWDは、設備投資なしでSunPowerを介してPPAを実行します。 RCWDは、太陽光発電システムによって生成された電力に対してのみ支払う必要があります。太陽光発電システムは、SunPowerによって資金提供、所有、運営されています。

1.1年にRCWDの2009MW DC太陽光発電システムが設置されて以来、この地域は多くのメリットを享受してきました。たとえば、Santa Rosa Water Reclamation Facility（Santa Rosa Water Reclamation Facility）は、プラントのエネルギー需要の約152,000％を相殺して、年間30米ドルのコストを節約できます。さらに、RCWDは太陽光発電システムに関連する再生可能エネルギークレジット（REC）を選択するため、今後73年間で30万ポンドを超える有害な炭素排出量を削減でき、市場にプラスの影響を与えます。

太陽光発電システムは、今後6.8年間で、この地域の電力コストを最大20万米ドル節約できると見込まれています。 RCWDサンタローザ工場に設置されている太陽光発電システムは、傾斜追跡システムです。従来の固定傾斜システムと比較して、そのエネルギー生産収益率は約25％高くなっています。したがって、単軸太陽光発電システムに類似しており、固定されています。傾斜システムと比較して、費用対効果も大幅に向上しています。さらに、斜め追跡システムは、影を線ごとに遮らないようにするために、より広い領域を必要とし、直線に向ける必要があります。斜め追跡システムには限界があります。単軸追跡システムと同様に、それは開いた制限のない長方形の領域に構築する必要があります。