Penggunaan tenaga menyumbang sebahagian besar daripada kos operasi loji rawatan air sisa. Cara menggunakan teknologi baharu dan tenaga boleh diperbaharui untuk meningkatkan kecekapan tenaga dan mengurangkan penggunaan tenaga dalam proses bekalan air dan rawatan air telah menjadi tumpuan banyak loji rawatan air sisa di dunia. Hari ini kami akan memperkenalkan kepada anda penggunaan tenaga suria dalam beberapa loji kumbahan di Amerika Syarikat.

Suruhanjaya Sanitasi Pinggir Bandar Washington, Seneca dan Loji Rawatan Air Sisa Cawangan Barat, Germantown & Upper Marlboro, Maryland

Suruhanjaya Sanitari Pinggir Bandar Washington (WSSC) telah menubuhkan dua loji janakuasa fotovoltaik suria 2 MW bebas, yang setiap satunya boleh mengimbangi pembelian kuasa berkaitan grid tahunan kira-kira 3278MWj/tahun. Kedua-dua sistem penjanaan kuasa fotovoltaik dibina di kawasan terbuka di atas tanah, bersebelahan loji rawatan kumbahan. Standard Solar telah dipilih sebagai kontraktor EPC, dan Washington Gas Energy Services (WGES) ialah pemilik dan pembekal PPA. AECOM membantu WSSC dalam menyemak dokumen reka bentuk pembekal EPC untuk memastikan kualiti sistem yang tinggi.

AECOM juga menyerahkan dokumen permit alam sekitar kepada Jabatan Alam Sekitar Maryland (MDE) untuk memastikan sistem fotovoltaik solar mematuhi peraturan alam sekitar tempatan. Kedua-dua sistem disambungkan kepada pelanggan peranti injak turun 13.2kV/ 480V dan terletak di antara pengubah dan mana-mana geganti atau pemutus litar yang melindungi loji rawatan kumbahan. Disebabkan oleh pilihan titik interkoneksi dan penjanaan kuasa solar yang kadangkala (walaupun jarang) melebihi penggunaan kuasa di tapak, geganti baharu telah dipasang untuk menghalang output kuasa daripada kembali ke grid. Strategi penyambungan kemudahan loji rawatan air sisa Blue Plains DC Water sangat berbeza daripada WSSC dan memerlukan pelbagai kaedah penyambungan, terutamanya memandangkan terdapat dua penyuap kuasa utiliti utama yang bercabang kepada tiga meter elektrik utama dan litar voltan sederhana yang sepadan.

Loji Rawatan Air Sisa Hill Canyon, Thousand Oaks, California

Loji Rawatan Kumbahan Hill Canyon telah dibina pada tahun 1961, dengan kapasiti pemprosesan harian kira-kira 38,000 tan, dan terkenal dengan pengurusan alam sekitar yang sangat baik. Loji kumbahan dilengkapi dengan peranti rawatan tiga peringkat, dan air sisa terawat boleh digunakan semula sebagai air tebus guna. 65% daripada penggunaan kuasa di tapak dihasilkan oleh unit penjanaan 500 kilowatt dan sistem fotovoltaik suria 584 kilowatt DC (500 kilowatt AC). Sistem fotovoltaik suria dipasang di dalam takungan limpahan sebagai tempat pengeringan biopejal, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8. Komponen modular ini dipasang pada penjejak paksi tunggal di atas paras air tertinggi, dan semua peranti elektrik dipasang pada satu sisi saluran untuk meminimumkan pencerobohan air. Sistem ini direka bentuk untuk hanya perlu memasang penambat jeti menegak pada plat bawah kolam konkrit sedia ada, mengurangkan jumlah pembinaan yang diperlukan untuk cerucuk atau asas tradisional. Sistem fotovoltaik suria telah dipasang pada awal tahun 2007 dan boleh mengimbangi 15% daripada pembelian grid semasa.

Daerah Kerja Air Ventura County, Loji Air Ditebus Moorpark, Moorpark, California

Kira-kira 2.2 juta gelen (kira-kira 8330m3) kumbahan daripada 9,200 pengguna mengalir ke Kemudahan Penambakan Air Moorpark setiap hari. Pelan strategik Ventura County 2011-2016 memperincikan lima “kawasan utama”, termasuk “persekitaran, penggunaan tanah dan infrastruktur”. Berikut ialah matlamat strategik utama dalam bidang khusus ini: “Laksanakan langkah penjimatan tenaga dan pengurangan pelepasan kos efektif melalui operasi bebas, perancangan wilayah dan kerjasama awam/swasta.”

Pada 2010, Daerah Air Daerah Ventura No. 1 bekerjasama dengan AECOM untuk menyiasat sistem fotovoltaik. Pada Julai 2011, rantau ini menerima dana anugerah prestasi projek fotovoltaik 1.13 MW di Kemudahan Penambakan Sisa Moorpark. Wilayah ini telah melalui proses Permintaan Cadangan (RFP) yang panjang. Akhirnya, pada awal tahun 2012, RECSolar telah dianugerahkan kebenaran untuk projek itu untuk memulakan reka bentuk dan pembinaan sistem fotovoltaik. Sistem fotovoltaik telah digunakan pada November 2012 dan memperoleh permit operasi selari.

Sistem fotovoltaik suria semasa boleh menjana kira-kira 2.3 juta kilowatt-jam elektrik setiap tahun, yang hampir boleh mengimbangi 80% elektrik yang dibeli oleh loji air daripada grid. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 9, sistem penjejakan paksi tunggal menjana 20% lebih tenaga daripada sistem kecondongan tetap tradisional, jadi pengeluaran elektrik keseluruhan telah dipertingkatkan. Perlu diingatkan bahawa apabila paksi berada di arah utara-selatan dan tatasusunan bit berada di kawasan terbuka, sistem pengesanan paksi tunggal mempunyai kecekapan tertinggi. Loji Kitar Semula Sisa Mookpark menggunakan tanah ladang bersebelahan untuk menyediakan tempat terbaik untuk sistem fotovoltaik. Asas sistem penjejakan dilonggokkan pada rasuk bebibir lebar di bawah tanah, yang sangat mengurangkan kos dan masa pembinaan. Semasa keseluruhan kitaran hayat projek, rantau ini akan menjimatkan kira-kira AS$4.5 juta.

Pentadbiran Kemudahan Awam Perbandaran Camden County, New Jersey

Pada tahun 2010, Pihak Berkuasa Utiliti Perbandaran Camden County (CCMUA) menetapkan sendiri matlamat berani untuk menggunakan 100% tenaga boleh diperbaharui yang lebih murah daripada elektrik tempatan untuk memproses 60 juta gelen yang dijana setiap hari ( Kira-kira 220,000 m³) kumbahan. CCMUA menyedari bahawa sistem fotovoltaik solar mempunyai potensi sedemikian. Walau bagaimanapun, loji rawatan air sisa CCMUA kebanyakannya terdiri daripada tangki tindak balas terbuka, dan tatasusunan suria atas bumbung tradisional tidak boleh membentuk skala tertentu untuk membekalkan kuasa.

Walaupun begitu, CCMUA masih membuka tender. Encik Helio Sage, yang mengambil bahagian dalam tender itu, menyatakan kepercayaannya bahawa melalui beberapa projek tambahan, sistem fotovoltaik yang serupa dengan garaj solar akan digunakan di atas tangki pemendapan terbuka. Memandangkan projek itu hanya masuk akal jika CCMUA boleh mencapai penjimatan tenaga serta-merta, reka bentuk skim itu bukan sahaja mestilah teguh, tetapi juga menjimatkan kos.

Pada Julai 2012, Pusat Suria CCMUA melancarkan sistem penjanaan kuasa fotovoltaik solar 1.8 MW, yang terdiri daripada lebih daripada 7,200 panel solar dan meliputi kolam terbuka seluas 7 ekar. Inovasi reka bentuk terletak pada pemasangan sistem kanopi setinggi 8-9 kaki, yang tidak akan mengganggu penggunaan, operasi atau penyelenggaraan kolam peralatan lain.

Struktur fotovoltaik suria ialah reka bentuk anti-karat (air masin, asid karbonik dan hidrogen sulfida), dan kanopi carport yang diubah suai yang dikeluarkan oleh Schletter (pembekal sistem pendakap fotovoltaik yang terkenal, termasuk carport). Menurut PPA, CCMUA tidak mempunyai perbelanjaan modal dan tidak bertanggungjawab ke atas sebarang kos operasi dan penyelenggaraan. Satu-satunya tanggungjawab kewangan CCMUA ialah membayar harga tetap untuk tenaga solar selama 15 tahun. CCMUA menganggarkan bahawa ia akan menjimatkan berjuta-juta dolar dalam kos tenaga.

Dianggarkan bahawa sistem fotovoltaik suria akan menjana kira-kira 2.2 juta kilowatt-jam (kWj) elektrik setiap tahun, dan prestasi berdasarkan laman web interaktif CCMUA akan menjadi lebih baik. Tapak web memaparkan pengeluaran tenaga semasa dan terkumpul serta atribut persekitaran, dan mencerminkan pengeluaran tenaga semasa dalam masa nyata, seperti ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Daerah Air Perbandaran Lembangan Barat, EI Segundo, California

Daerah Air Perbandaran Lembangan Barat (Daerah Air Perbandaran Lembangan Barat) ialah institusi awam yang khusus untuk inovasi sejak 1947, menyediakan air minuman dan tebus guna ke 186 batu persegi barat Los Angeles. Lembangan Barat ialah kawasan air keenam terbesar di California, yang melayani hampir satu juta orang.

Pada tahun 2006, Lembangan Barat memutuskan untuk memasang sistem penjanaan kuasa fotovoltaik solar pada kemudahan air tebus gunanya, dengan harapan memperoleh faedah kewangan dan alam sekitar jangka panjang. Pada November 2006, Sun Power membantu West Basin memasang dan melengkapkan tatasusunan fotovoltaik, yang terdiri daripada 2,848 modul dan menjana 564 kilowatt arus terus. Sistem ini dipasang pada bahagian atas tangki simpanan pemprosesan konkrit bawah tanah di kawasan itu. Sistem penjanaan kuasa fotovoltaik suria West Basin boleh menjana kira-kira 783,000 kilowatt-jam tenaga boleh diperbaharui bersih setiap tahun, sambil mengurangkan kos kemudahan awam lebih daripada 10%. Sejak pemasangan sistem fotovoltaik pada 2006, output tenaga terkumpul setakat Januari 2014 ialah 5.97 gigawatt (GWj). Gambar di bawah menunjukkan sistem fotovoltaik di Lembangan Barat.

Daerah Air Rancho California, Loji Air Tebusguna Santa Rosa, Murrieta, California

Sejak penubuhannya pada 1965, Rancho California Water District (Rancho California Water District, RCWD) telah menyediakan air minuman, rawatan kumbahan dan perkhidmatan rawatan guna semula air ke kawasan dalam radius 150 batu persegi. Kawasan perkhidmatan ialah Temecula/RanchoCalifornia, termasuk Temecula City, sebahagian daripada Bandar Murrieta dan kawasan lain di Riverside County.

RCWD mempunyai visi yang berpandangan ke hadapan dan sangat sensitif terhadap persekitaran dan kos strategik. Berdepan dengan peningkatan kos kemudahan awam dan kos tenaga tahunan melebihi 5 juta dolar AS, mereka menganggap penjanaan kuasa fotovoltaik solar sebagai alternatif. Sebelum mempertimbangkan sistem fotovoltaik solar, lembaga pengarah RCWD menilai satu siri pilihan tenaga boleh diperbaharui, termasuk kuasa angin, takungan simpanan yang dipam, dsb.

Pada Januari 2007, didorong oleh Program Tenaga Suria California, RCWD menerima anugerah prestasi hanya $0.34 setiap kilowatt-jam elektrik dalam tempoh lima tahun di bawah bidang kuasa utiliti awam tempatan. RCWD melaksanakan PPA melalui SunPower, tanpa perbelanjaan modal. RCWD hanya perlu membayar tenaga elektrik yang dijana oleh sistem fotovoltaik. Sistem fotovoltaik dibiayai, dimiliki dan dikendalikan oleh SunPower.

Sejak pemasangan sistem fotovoltaik DC 1.1 MW RCWD pada tahun 2009, kawasan itu telah menikmati banyak faedah. Contohnya, Kemudahan Penambakan Air Santa Rosa (Kemudahan Penambakan Air Santa Rosa) boleh menjimatkan kos sebanyak AS$152,000 setahun, mengimbangi kira-kira 30% daripada keperluan tenaga loji. Selain itu, memandangkan RCWD memilih Kredit Tenaga Boleh Diperbaharui (REC) yang berkaitan dengan sistem fotovoltaiknya, ia boleh mengurangkan lebih daripada 73 juta paun pelepasan karbon berbahaya dalam tempoh 30 tahun akan datang, dan mempunyai kesan pasaran yang positif terhadap alam sekitar.

Sistem fotovoltaik suria dijangka menjimatkan sehingga 6.8 juta dolar AS dalam kos elektrik untuk rantau ini dalam tempoh 20 tahun akan datang. Sistem fotovoltaik solar yang dipasang di loji RCWD Santa Rosa ialah sistem pengesan kecondongan. Berbanding dengan sistem kecondongan tetap tradisional, kadar pulangan pengeluaran tenaga adalah kira-kira 25% lebih tinggi. Oleh itu, ia adalah serupa dengan sistem fotovoltaik paksi tunggal dan tetap Berbanding dengan sistem kecondongan, keberkesanan kos juga bertambah baik dengan ketara. Selain itu, sistem penjejakan serong memerlukan kawasan yang lebih besar untuk mengelak daripada menyekat bayang-bayang garis demi garis, dan mesti diorientasikan dalam garis lurus. Sistem pengesanan serong mempunyai batasannya. Sama seperti sistem penjejakan paksi tunggal, ia mesti dibina di kawasan segi empat yang terbuka dan tidak terhad.