에너지 소비는 폐수 처리장의 운영 비용에서 많은 부분을 차지합니다. 새로운 기술과 재생 에너지를 사용하여 에너지 효율을 개선하고 물 공급 및 수처리 공정에서 에너지 소비를 줄이는 방법은 전 세계 많은 폐수 처리장의 초점이 되었습니다. 오늘 우리는 미국의 여러 하수 처리장에서 태양 에너지의 적용을 소개할 것입니다.

워싱턴 교외 위생 위원회, Senecaand Western Branch 폐수 처리 공장, Germantown 및 Upper Marlboro, Maryland

워싱턴 교외 위생 위원회(WSSC)는 두 개의 독립적인 2MW 태양광 발전소를 설립했으며, 각 발전소는 연간 약 3278MWh의 전력망 연결 전력 구매를 상쇄할 수 있습니다. 두 태양광 발전 시스템은 하수 처리장 옆의 지상 개방된 지역에 건설됩니다. Standard Solar는 EPC 계약자로 선정되었고 Washington Gas Energy Services(WGES)는 소유자이자 PPA 제공업체였습니다. AECOM은 WSSC가 EPC 공급업체의 설계 문서를 검토하여 시스템의 고품질을 보장하도록 지원합니다.

AECOM은 또한 태양광 발전 시스템이 현지 환경 규정을 준수하는지 확인하기 위해 환경 허가 문서를 메릴랜드 환경부(MDE)에 제출했습니다. 두 시스템 모두 13.2kV/480V 강압 장치의 클라이언트에 연결되고 변압기와 하수 처리장을 보호하는 릴레이 또는 회로 차단기 사이에 있습니다. 때때로(드물게) 현장 전력 소비를 초과하는 상호 연결 지점 및 태양열 발전의 선택으로 인해 전력 출력이 그리드로 반환되는 것을 방지하기 위해 새로운 계전기가 설치되었습니다. DC Water의 Blue Plains 폐수 처리장 시설의 상호 연결 전략은 WSSC의 것과 매우 다르며 다중 상호 연결 방법이 필요합니다. 주로 XNUMX개의 주요 전력 계량기로 분기하는 XNUMX개의 주요 유틸리티 전력 공급 장치와 해당 고압 회로가 있다는 점을 고려합니다.

Hill Canyon 폐수 처리장, 사우전드 오크스, 캘리포니아

힐캐년 하수처리장은 1961년 건립되었으며 하루 처리능력이 약 38,000톤으로 환경관리가 잘 되어 있는 것으로 알려져 있습니다. 하수처리장은 65단계 처리장치를 갖추고 있으며, 처리된 폐수는 재생수로 재이용할 수 있다. 현장 전력 소비의 500%는 584킬로와트 열병합 발전 장치와 500킬로와트 DC(8킬로와트 AC) 태양광 시스템에서 생산됩니다. 태양광 발전 시스템은 그림 2007과 같이 바이오 고형물의 건조 베드로 오버플로 저수지에 설치됩니다. 이러한 모듈식 구성 요소는 최고 수위 위의 단일 축 추적기에 설치되고 모든 전기 장치는 한 면에 설치됩니다. 물 침입을 최소화하는 채널. 이 시스템은 기존 콘크리트 수영장 바닥판에 수직 교각 앵커만 설치하면 되므로 기존 말뚝이나 기초 공사에 필요한 공사량을 줄일 수 있습니다. 태양광 발전 시스템은 15년 초에 설치되었으며 현재 그리드 구매의 XNUMX%를 상쇄할 수 있습니다.

Ventura County Waterworks District, Moorpark 매립지, Moorpark, California

매일 2.2명의 사용자로부터 약 8330만 갤런(약 3m9,200)의 하수가 Moorpark 물 재생 시설로 흘러 들어갑니다. Ventura 카운티의 2011-2016 전략 계획은 “환경, 토지 이용 및 기반 시설”을 포함하여 XNUMX개의 “핵심 영역”을 자세히 설명했습니다. 이 특정 분야의 주요 전략 목표는 다음과 같습니다. “자주 운영, 지역 계획 및 공공/민간 협업을 통해 비용 효율적인 에너지 절약 및 배출 감소 조치를 구현합니다.”

2010년에 Ventura County Water District No. 1은 태양광 시스템을 조사하기 위해 AECOM과 협력했습니다. 2011년 1.13월, 이 지역은 무어파크 폐기물 매립지에서 2012MW 태양광 프로젝트 성과상 기금을 받았습니다. 이 지역은 오랜 제안 요청(RFP) 프로세스를 거쳤습니다. 마침내 2012년 초에 RECSolar는 태양광 시스템의 설계 및 건설을 시작하는 프로젝트에 대한 승인을 받았습니다. 태양광 시스템은 XNUMX년 XNUMX월에 사용에 들어갔고 병렬 운전 허가를 받았습니다.

현재의 태양광 발전 시스템은 매년 약 2.3만 킬로와트시의 전기를 생산할 수 있으며, 이는 그리드에서 수력 발전소가 구매하는 전기의 거의 80%를 상쇄할 수 있습니다. 그림 9에서 볼 수 있듯이 단축 추적 시스템은 기존 고정 틸트 시스템보다 20% 더 많은 전력을 생산하므로 전체 전력 생산이 개선되었습니다. 축이 남북 방향이고 비트 어레이가 열린 영역에 있을 때 단일 축 추적 시스템의 효율성이 가장 높다는 점에 유의해야 합니다. 묵파크 폐기물 재활용 공장은 인접한 농지를 이용하여 태양광 시스템을 위한 최적의 장소를 제공합니다. 추적 시스템의 기초는 지하의 넓은 플랜지 빔에 쌓여 건설 비용과 시간을 크게 줄입니다. 프로젝트의 전체 수명 주기 동안 이 지역은 약 4.5만 달러를 절약할 것입니다.

캠든 카운티 시립 공공 유틸리티 관리국, 뉴저지

2010년에 Camden County Municipal Utilities Authority(CCMUA)는 지역 전기보다 저렴한 100% 재생 에너지를 사용하여 하루에 생성되는 60천만 갤런(약 220,000m³)의 하수를 처리한다는 대담한 목표를 설정했습니다. CCMUA는 태양광 발전 시스템이 그러한 잠재력을 가지고 있음을 알고 있습니다. 그러나 CCMUA 폐수 처리장은 주로 개방형 반응 탱크로 구성되어 있으며 기존 옥상 태양 전지판은 전력 공급을 위한 일정한 규모를 형성할 수 없습니다.

그럼에도 불구하고 CCMUA는 여전히 공개 입찰입니다. 입찰에 참여한 Helio Sage 씨는 몇 가지 추가 프로젝트를 통해 개방형 침전조 위에 태양열 차고와 유사한 태양광 시스템이 배치될 것이라는 믿음을 표명했습니다. 프로젝트는 CCMUA가 즉각적인 에너지 절약을 달성할 수 있는 경우에만 의미가 있으므로 계획 설계는 견고할 뿐만 아니라 비용 효율적이어야 합니다.

2012년 1.8월 CCMUA 태양광 센터는 7,200개 이상의 태양 전지 패널로 구성되고 7에이커의 개방된 풀을 덮는 8MW 태양광 발전 시스템을 출시했습니다. 디자인의 혁신은 다른 장비 풀의 사용, 작동 또는 유지 관리를 방해하지 않는 9-XNUMX피트 높이 캐노피 시스템의 설치에 있습니다.

태양광 발전 구조는 부식 방지(염수, 탄산 및 황화수소) 설계이며 Schletter(카포트를 포함한 태양광 브래킷 시스템의 잘 알려진 공급업체)에서 제조한 수정된 카포트 캐노피입니다. PPA에 따르면 CCMUA는 자본 지출이 없으며 운영 및 유지 관리 비용에 대해 책임을 지지 않습니다. CCMUA의 유일한 재정적 책임은 15년 동안 고정된 태양광 발전 가격을 지불하는 것입니다. CCMUA는 에너지 비용에서 수백만 달러를 절약할 수 있을 것으로 추정합니다.

태양광 발전 시스템은 매년 약 2.2만 킬로와트시(kWh)의 전기를 생산할 것으로 예상되며 CCMUA 인터랙티브 웹사이트를 기반으로 한 성능은 더 좋아질 것입니다. 웹사이트는 아래 그림과 같이 현재 및 누적 에너지 생산 및 환경 속성을 표시하고 현재 에너지 생산을 실시간으로 반영합니다.

West Basin Municipal Water District, EI Segundo, California

West Basin Municipal Water District(West Basin Municipal Water District)는 1947년부터 혁신에 전념하는 공공 기관으로, 로스앤젤레스 서부의 186평방 마일에 식수 및 재생 물을 제공합니다. 웨스트 베이슨은 캘리포니아에서 XNUMX번째로 큰 수역으로 거의 XNUMX만 명에게 서비스를 제공합니다.

2006년 West Basin은 장기적인 재정적 및 환경적 혜택을 얻기 위해 재생수 시설에 태양광 발전 시스템을 설치하기로 결정했습니다. 2006년 2,848월, Sun Power는 West Basin이 564개의 모듈로 구성되고 783,000킬로와트의 직류를 생성하는 태양광 어레이를 설치하고 완성하는 것을 도왔습니다. 이 시스템은 해당 지역의 지하 콘크리트 처리 저장 탱크 상단에 설치됩니다. West Basin의 태양광 발전 시스템은 매년 약 10kWh의 청정 재생 에너지를 생성하는 동시에 공공 시설 비용을 2006% 이상 절감할 수 있습니다. 2014년 태양광 시스템을 설치한 이후 5.97년 XNUMX월 현재 누적 에너지 생산량은 XNUMX기가와트(GWh)입니다. 아래 그림은 West Basin의 태양광 발전 시스템을 보여줍니다.

Rancho California Water District, Santa Rosa 매립지, Murrieta, California

1965년 설립된 이래 Rancho California Water District(Rancho California Water District, RCWD)는 반경 150평방마일 내의 지역에 식수, 하수 처리 및 물 재사용 처리 서비스를 제공했습니다. 서비스 지역은 Temecula/RanchoCalifornia이며 Temecula City, Murrieta City의 일부 및 Riverside 카운티의 기타 지역을 포함합니다.

RCWD는 미래 지향적인 비전을 가지고 있으며 환경 및 전략적 비용에 매우 민감합니다. 공공 시설 비용의 증가와 연간 5만 달러 이상의 에너지 비용에 직면한 그들은 태양광 발전을 대안으로 고려했습니다. 태양광 발전 시스템을 고려하기 전에 RCWD 이사회는 풍력, 양수 저장 저장고 등을 포함한 일련의 재생 에너지 옵션을 평가했습니다.

2007년 0.34월 캘리포니아 태양 에너지 프로그램에 의해 추진된 RCWD는 지역 공공 유틸리티의 관할 하에 XNUMX년 이내에 전기 킬로와트시당 $XNUMX에 불과한 성능 상을 받았습니다. RCWD는 자본 지출 없이 SunPower를 통해 PPA를 실행합니다. RCWD는 태양광 시스템에서 생성된 전기에 대해서만 비용을 지불하면 됩니다. 태양광 시스템은 SunPower가 자금을 지원하고 소유하고 운영합니다.

1.1년에 RCWD의 2009MW DC 태양광 시스템을 설치한 이후로 이 지역은 많은 혜택을 누리고 있습니다. 예를 들어, Santa Rosa Water Reclamation Facility(Santa Rosa Water Reclamation Facility)는 연간 152,000달러의 비용을 절감할 수 있으며, 이는 플랜트 에너지 요구량의 약 30%를 상쇄합니다. 또한 RCWD는 태양광 시스템과 관련된 재생 가능 에너지 크레딧(REC)을 선택하므로 향후 73년 동안 30만 파운드 이상의 유해한 탄소 배출량을 줄일 수 있으며 환경에 긍정적인 시장 영향을 미칩니다.

태양광 발전 시스템은 향후 6.8년 동안 이 지역의 전기 비용에서 최대 20만 달러를 절약할 것으로 예상됩니다. RCWD Santa Rosa 공장에 설치된 태양광 발전 시스템은 기울기 추적 시스템입니다. 전통적인 고정 틸트 시스템과 비교하여 에너지 생산 회수율은 약 25% 더 높습니다. 따라서 단축형 태양광 시스템과 유사하고 고정식 틸트 시스템에 비해 비용 효율성도 크게 향상됩니다. 또한, 사선 추적 시스템은 그림자 라인을 라인별로 가리는 것을 피하기 위해 더 큰 영역이 필요하며 직선으로 지향되어야 합니다. 경사 추적 시스템에는 한계가 있습니다. 단일 축 추적 시스템과 유사하게 개방되고 제한되지 않은 직사각형 영역에 구축되어야 합니다.