Enerģijas patēriņš veido lielu daļu no notekūdeņu attīrīšanas iekārtu ekspluatācijas izmaksām. Daudzu pasaules notekūdeņu attīrīšanas iekārtu uzmanības centrā ir tas, kā izmantot jaunas tehnoloģijas un atjaunojamo enerģiju, lai uzlabotu energoefektivitāti un samazinātu enerģijas patēriņu ūdens apgādes un ūdens attīrīšanas procesā. Šodien mēs jūs iepazīstināsim ar saules enerģijas pielietojumu vairākās notekūdeņu iekārtās Amerikas Savienotajās Valstīs.

Vašingtonas piepilsētas sanitārijas komisija, Senekas un Rietumu filiāles notekūdeņu attīrīšanas iekārta, Germantown un Upper Marlboro, Merilenda

Vašingtonas piepilsētas sanitārā komisija (WSSC) ir izveidojusi divas neatkarīgas 2 MW saules fotoelektriskās elektrostacijas, no kurām katra var kompensēt ikgadējo ar tīklu savienotas elektroenerģijas iepirkumu aptuveni 3278 MWh gadā. Abas fotoelektriskās elektroenerģijas ražošanas sistēmas ir izbūvētas atklātās vietās virs zemes, blakus notekūdeņu attīrīšanas iekārtām. Standard Solar tika izvēlēts kā EPC līgumslēdzējs, un Washington Gas Energy Services (WGES) bija īpašnieks un EPL nodrošinātājs. AECOM palīdz WSSC izskatīt EPC piegādātāju projektēšanas dokumentus, lai nodrošinātu augstu sistēmas kvalitāti.

AECOM arī iesniedza vides atļaujas dokumentus Merilendas Vides departamentam (MDE), lai nodrošinātu, ka saules fotoelementu sistēma atbilst vietējiem vides noteikumiem. Abas sistēmas ir savienotas ar 13.2kV/480V pazemināšanas ierīces klientu un atrodas starp transformatoru un jebkuriem relejiem vai slēdžiem, kas aizsargā notekūdeņu attīrīšanas iekārtu. Sakarā ar starpsavienojumu punktu izvēli un saules enerģijas ražošanu, kas dažkārt (lai gan reti) pārsniedz elektroenerģijas patēriņu uz vietas, ir uzstādīti jauni releji, lai novērstu jaudas atgriešanos tīklā. DC Water’s Blue Plains notekūdeņu attīrīšanas iekārtu savstarpējā savienojuma stratēģija ļoti atšķiras no WSSC, un tai ir nepieciešamas vairākas starpsavienojuma metodes, galvenokārt ņemot vērā to, ka ir divi galvenie komunālo pakalpojumu jaudas pievadi, kas atzarojas līdz trim galvenajiem elektriskajiem skaitītājiem un atbilstošām vidējā sprieguma ķēdēm.

Hill Canyon notekūdeņu attīrīšanas iekārta, Thousand Oaks, Kalifornija

Hill Canyon notekūdeņu attīrīšanas iekārta tika uzcelta 1961. gadā, tās ikdienas pārstrādes jauda ir aptuveni 38,000 65 tonnu, un tā ir pazīstama ar savu lielisko vides pārvaldību. Kanalizācijas iekārta ir aprīkota ar trīspakāpju attīrīšanas iekārtu, un attīrītos notekūdeņus var atkārtoti izmantot kā reģenerētu ūdeni. 500% no elektroenerģijas patēriņa uz vietas saražo 584 kilovatu koģenerācijas iekārta un 500 kilovatu līdzstrāvas (8 kilovatu maiņstrāvas) saules fotoelementu sistēma. Saules fotoelementu sistēma ir uzstādīta pārplūdes rezervuārā kā biocieto vielu žāvēšanas gulta, kā parādīts 2007. attēlā. Šīs moduļu sastāvdaļas ir uzstādītas uz vienas ass izsekotāja virs augstākā ūdens līmeņa, un visas elektriskās ierīces ir uzstādītas vienā pusē kanālu, lai samazinātu ūdens iekļūšanu. Sistēma ir izstrādāta tā, lai būtu nepieciešams uzstādīt tikai vertikālos balstu enkurus uz esošās betona baseina dibena plāksnes, samazinot tradicionālo pāļu vai pamatu būvniecības apjomu. Saules fotoelementu sistēma tika uzstādīta 15. gada sākumā, un tā var kompensēt XNUMX% no pašreizējiem tīkla iepirkumiem.

Venturas apgabala ūdenssaimniecības rajons, Moorpark reģenerētā ūdens rūpnīca, Moorpark, Kalifornija

Katru dienu Moorpark ūdens attīrīšanas iekārtā ieplūst aptuveni 2.2 miljoni galonu (aptuveni 8330 m3) notekūdeņu no 9,200 lietotājiem. Venturas apgabala stratēģiskajā plānā 2011.–2016. gadam tika detalizēti aprakstītas piecas “galvenās jomas”, tostarp “vide, zemes izmantošana un infrastruktūra”. Galvenie stratēģiskie mērķi šajā konkrētajā jomā ir šādi: “Īstenot rentablus enerģijas taupīšanas un emisiju samazināšanas pasākumus, izmantojot neatkarīgu darbību, reģionālo plānošanu un valsts/privāto sadarbību.”

2010. gadā Venturas apgabala ūdens apgabals Nr. 1 sadarbojās ar AECOM, lai izpētītu fotoelementu sistēmas. 2011. gada jūlijā reģions saņēma 1.13 MW fotoelementu projektu darbības balvas fondu Moorpark atkritumu reģenerācijas rūpnīcā. Reģions ir izgājis ilgu priekšlikuma pieprasījuma (RFP) procesu. Visbeidzot, 2012. gada sākumā uzņēmumam RECSolar tika piešķirta atļauja projektam uzsākt fotoelektriskās sistēmas projektēšanu un būvniecību. Fotoelementu sistēma tika nodota ekspluatācijā 2012. gada novembrī un iegūta paralēlās darbības atļauja.

Pašreizējā saules fotoelektriskā sistēma katru gadu var saražot aptuveni 2.3 miljonus kilovatstundu elektroenerģijas, kas var gandrīz kompensēt 80% no elektroenerģijas, ko ūdens stacija iepērk no tīkla. Kā parādīts 9. attēlā, vienas ass izsekošanas sistēma saražo par 20% vairāk elektroenerģijas nekā tradicionālā fiksētā slīpuma sistēma, tāpēc kopējā elektroenerģijas ražošana ir uzlabota. Jāņem vērā, ka tad, kad ass ir ziemeļu-dienvidu virzienā un bitu masīvs atrodas atklātā zonā, vienas ass izsekošanas sistēmai ir visaugstākā efektivitāte. Mookpark atkritumu pārstrādes rūpnīca izmanto blakus esošo lauksaimniecības zemi, lai nodrošinātu vislabāko vietu fotoelektriskajām sistēmām. Sekošanas sistēmas pamati ir uzkrauti uz platās atloka sijas pazemē, kas ievērojami samazina būvniecības izmaksas un laiku. Visā projekta dzīves cikla laikā reģions ietaupīs aptuveni 4.5 miljonus ASV dolāru.

Kamdenas apgabala pašvaldības sabiedrisko pakalpojumu pārvalde, Ņūdžersija

2010. gadā Camden County Municipal Utilities Authority (CCMUA) izvirzīja sev drosmīgu mērķi izmantot 100% atjaunojamo enerģiju, kas ir lētāka par vietējo elektroenerģiju, lai apstrādātu 60 miljonus galonu dienā saražoto notekūdeņu (apmēram 220,000 XNUMX m³). CCMUA apzinās, ka saules fotoelektriskajām sistēmām ir šāds potenciāls. Tomēr CCMUA notekūdeņu attīrīšanas iekārta galvenokārt sastāv no atvērtām reakcijas tvertnēm, un tradicionālie jumta saules bloki nevar veidot noteiktu mērogu, lai piegādātu enerģiju.

Neskatoties uz to, CCMUA joprojām ir atklāts konkurss. Helio Sage kungs, kurš piedalījās konkursā, pauda pārliecību, ka ar dažiem papildu projektiem virs atvērtās sedimentācijas tvertnes tiks izvietota saules garāžai līdzīga fotoelementu sistēma. Tā kā projektam ir jēga tikai tad, ja CCMUA var panākt tūlītēju enerģijas ietaupījumu, shēmas konstrukcijai jābūt ne tikai izturīgai, bet arī rentablai.

2012. gada jūlijā CCMUA Saules centrs uzsāka 1.8 MW saules fotoelektriskās enerģijas ražošanas sistēmu, kas sastāv no vairāk nekā 7,200 saules paneļiem un aptver 7 akru lielu baseinu. Dizaina inovācija slēpjas 8-9 pēdas augstās nojumes sistēmas uzstādīšanā, kas netraucēs citu iekārtu baseinu lietošanu, darbību vai apkopi.

Saules fotoelementu struktūra ir pretkorozijas (sālsūdens, ogļskābe un sērūdeņraža) dizains un modificēta automašīnas nojumes nojume, ko ražo Schletter (labi pazīstams fotoelektrisko kronšteinu sistēmu piegādātājs, tostarp automašīnu nojumes). Saskaņā ar PPA teikto, CCMUA nav kapitālizdevumu un tā nav atbildīga par ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksām. Vienīgā CCMUA finansiālā atbildība ir maksāt fiksētu cenu par saules enerģiju 15 gadus. CCMUA lēš, ka tas ietaupīs miljoniem dolāru enerģijas izmaksās.

Tiek lēsts, ka saules fotoelementu sistēma katru gadu saražos aptuveni 2.2 miljonus kilovatstundu (kWh) elektroenerģijas, un veiktspēja, pamatojoties uz CCMUA interaktīvo vietni, būs labāka. Tīmekļa vietne parāda pašreizējo un uzkrāto enerģijas ražošanu un vides atribūtus, kā arī atspoguļo pašreizējo enerģijas ražošanu reāllaikā, kā parādīts attēlā zemāk.

West Basin Municipal Water District, EI Segundo, Kalifornija

West Basin Municipal Water District (West Basin Municipal Water District) ir publiska iestāde, kas kopš 1947. gada nodarbojas ar inovācijām, nodrošinot dzeramo un reģenerētu ūdeni 186 kvadrātjūdzes lielajā Losandželosas rietumu daļā. West Basin ir sestā lielākā ūdens teritorija Kalifornijā, kas apkalpo gandrīz vienu miljonu cilvēku.

2006. gadā West Basin nolēma uzstādīt saules fotoelementu enerģijas ražošanas sistēmas savās reģenerētajās ūdens iekārtās, cerot iegūt ilgtermiņa finansiālus un vides ieguvumus. 2006. gada novembrī Sun Power palīdzēja West Basin uzstādīt un pabeigt fotoelektrisko bloku, kas sastāv no 2,848 moduļiem un ģenerē 564 kilovatus līdzstrāvas. Sistēma ir uzstādīta teritorijā esošās pazemes betona apstrādes uzglabāšanas tvertnes augšpusē. West Basin saules fotoelementu elektroenerģijas ražošanas sistēma katru gadu var saražot aptuveni 783,000 10 kilovatstundu tīras atjaunojamās enerģijas, vienlaikus samazinot sabiedrisko iekārtu izmaksas par vairāk nekā 2006%. Kopš fotoelektriskās sistēmas uzstādīšanas 2014. gadā kumulatīvā enerģijas izlaide uz 5.97. gada janvāri bija XNUMX gigavati (GWh). Zemāk esošajā attēlā parādīta fotoelektriskā sistēma Rietumu baseinā.

Rančo Kalifornijas ūdens rajons, Santarosas reģenerētā ūdens rūpnīca, Murieta, Kalifornija

Kopš tās dibināšanas 1965. gadā Rančo Kalifornijas ūdens apgabals (Rančo Kalifornijas ūdens apgabals, RCWD) ir sniedzis dzeramā ūdens, notekūdeņu attīrīšanas un ūdens atkārtotas izmantošanas apstrādes pakalpojumus apgabaliem 150 kvadrātjūdžu rādiusā. Apkalpošanas apgabals ir Temecula/RanchoCalifornia, tostarp Temecula City, Murrieta City daļas un citi Riversaidas apgabala apgabali.

RCWD ir tālredzīgs redzējums, un tas ir ļoti jutīgs pret vidi un stratēģiskajām izmaksām. Saskaroties ar pieaugošajām sabiedrisko iekārtu izmaksām un ikgadējām enerģijas izmaksām, kas pārsniedz 5 miljonus ASV dolāru, viņi uzskatīja, ka saules fotoelementu enerģijas ražošana ir alternatīva. Pirms saules fotoelementu sistēmu apsvēršanas RCWD direktoru padome novērtēja vairākas atjaunojamās enerģijas iespējas, tostarp vēja enerģiju, sūknējamos uzglabāšanas rezervuārus utt.

2007. gada janvārī, pateicoties Kalifornijas Saules enerģijas programmai, RCWD piecu gadu laikā saņēma balvu par veiktspēju tikai USD 0.34 par elektroenerģijas kilovatstundu vietējā komunālā uzņēmuma jurisdikcijā. RCWD īsteno PPA, izmantojot SunPower, bez kapitāla izdevumiem. RCWD ir jāmaksā tikai par fotoelektriskās sistēmas saražoto elektroenerģiju. Fotoelektrisko sistēmu finansē, tā pieder un to pārvalda SunPower.

Kopš RCWD 1.1 MW līdzstrāvas fotoelektriskās sistēmas uzstādīšanas 2009. gadā šī teritorija ir baudījusi daudzas priekšrocības. Piemēram, Santa Rosa ūdens atgūšanas iekārta (Santa Rosa Water Reclamation Facility) var ietaupīt USD 152,000 30 gadā, kompensējot aptuveni 73% no rūpnīcas enerģijas vajadzībām. Turklāt, tā kā RCWD izvēlas atjaunojamās enerģijas kredītus (REC), kas saistīti ar savu fotoelektrisko sistēmu, tas var samazināt vairāk nekā 30 miljonus mārciņu kaitīgo oglekļa emisiju nākamajos XNUMX gados, un tam ir pozitīva tirgus ietekme uz vidi.

Paredzams, ka saules fotoelementu sistēma nākamajos 6.8 gados reģionā ietaupīs līdz 20 miljoniem ASV dolāru elektroenerģijas izmaksās. RCWD Santa Rosa rūpnīcā uzstādītā saules fotoelektriskā sistēma ir slīpuma izsekošanas sistēma. Salīdzinot ar tradicionālo fiksēto slīpuma sistēmu, tās enerģijas ražošanas atdeves līmenis ir par aptuveni 25% augstāks. Tāpēc tas ir līdzīgs vienas ass fotoelektriskajai sistēmai un fiksēts Salīdzinot ar slīpuma sistēmu, arī izmaksu efektivitāte ir ievērojami uzlabota. Turklāt slīpajai izsekošanas sistēmai ir nepieciešams lielāks laukums, lai izvairītos no ēnas aizsprostošanās līniju pēc līnijas, un tai jābūt orientētai taisnā līnijā. Slīpajai izsekošanas sistēmai ir savi ierobežojumi. Līdzīgi kā vienas ass izsekošanas sistēmai, tā ir jābūvē atklātā un neierobežotā taisnstūra zonā.