Energiforbruket står for en stor andel av driftskostnadene til renseanleggene. Hvordan bruke ny teknologi og fornybar energi for å forbedre energieffektiviteten og redusere energiforbruket i vannforsyningen og vannbehandlingsprosessen har blitt fokus for mange avløpsrenseanlegg i verden. I dag vil vi introdusere deg for bruken av solenergi i flere avløpsanlegg i USA.

Washington Suburban Sanitation Commission, Senecand Western Branch Wastewater Treatment Plant, Germantown & Upper Marlboro, Maryland

Washington Suburban Sanitary Commission (WSSC) har etablert to uavhengige 2 MW solcelle-fotovoltaiske kraftverk, som hver kan kompensere for det årlige nettilkoblede kraftkjøpet på omtrent 3278MWh/år. Begge solcelleanleggene bygges i åpne områder over bakken, ved siden av renseanlegget. Standard Solar ble valgt som EPC-entreprenør, og Washington Gas Energy Services (WGES) var eier og PPA-leverandør. AECOM bistår WSSC med å gjennomgå designdokumentene til EPC-leverandører for å sikre den høye kvaliteten på systemet.

AECOM sendte også inn miljøtillatelsesdokumenter til Maryland Department of Environment (MDE) for å sikre at solcelleanlegget er i samsvar med lokale miljøforskrifter. Begge systemene er koblet til klienten til 13.2kV/ 480V nedtrappingsanordningen og plassert mellom transformatoren og eventuelle releer eller effektbrytere som beskytter avløpsrenseanlegget. På grunn av valget av sammenkoblingspunkter og solenergiproduksjon som noen ganger (men sjelden) overstiger strømforbruket på stedet, er det installert nye releer for å forhindre at strømutgangen går tilbake til nettet. Sammenkoblingsstrategien til DC Waters Blue Plains avløpsvannbehandlingsanlegg er svært forskjellig fra WSSC og krever flere sammenkoblingsmetoder, hovedsakelig tatt i betraktning at det er to hovedstrømforsyninger som forgrener seg til tre hovedmålere og tilsvarende mellomspenningskretser.

Hill Canyon Wastewater Treatment Plant, Thousand Oaks, California

Hill Canyon Sewage Treatment Plant ble bygget i 1961, med en daglig behandlingskapasitet på omtrent 38,000 65 tonn, og er kjent for sin utmerkede miljøstyring. Avløpsanlegget er utstyrt med tre-trinns renseanlegg, og det rensede avløpsvannet kan gjenbrukes som gjenvunnet vann. 500 % av strømforbruket på stedet produseres av en 584 kilowatt kraftvarmeenhet og et 500 kilowatt DC (8 kilowatt AC) solcelleanlegg. Solcelleanlegget er installert i et overløpsreservoar som et tørkelag av biosolider, som vist i figur 2007. Disse modulære komponentene er installert på en enakset tracker over høyeste vannstand, og alle elektriske enheter er installert på den ene siden av kanalen for å minimere vanninntrenging. Systemet er designet for kun å måtte installere de vertikale bryggeankrene på eksisterende betongbassengbunnplate, noe som reduserer mengden konstruksjon som kreves for tradisjonell peling eller fundamentering. Solcelleanlegget ble installert tidlig i 15 og kan kompensere for XNUMX % av dagens nettkjøp.

Ventura County Waterworks District, Moorpark Reclaimed Water Plant, Moorpark, California

Omtrent 2.2 millioner gallons (omtrent 8330m3) kloakk fra 9,200 brukere strømmer inn i Moorpark Water Reclamation Facility hver dag. Den strategiske planen for Ventura County for 2011-2016 beskrev fem “nøkkelområder”, inkludert “miljø, arealbruk og infrastruktur”. Følgende er de viktigste strategiske målene på dette spesifikke feltet: “Implementere kostnadseffektive energibesparende og utslippsreduserende tiltak gjennom uavhengig drift, regional planlegging og offentlig/privat samarbeid.”

I 2010 samarbeidet Ventura County Water District nr. 1 med AECOM for å undersøke solcelleanlegg. I juli 2011 mottok regionen et 1.13 MW fotovoltaisk prosjektytelsespris ved Moorpark Waste Reclamation Facility. Regionen har gått gjennom en lang prosess med Request for Proposal (RFP). Til slutt, tidlig i 2012, ble RECSolar tildelt autorisasjonen for prosjektet for å starte design og konstruksjon av solcelleanlegget. Solcelleanlegget ble tatt i bruk i november 2012 og fikk parallelldriftstillatelse.

Det nåværende solcelleanlegget kan generere rundt 2.3 millioner kilowattimer med elektrisitet hvert år, noe som nesten kan oppveie 80 % av elektrisiteten vannverket kjøper fra nettet. Som vist i figur 9 genererer det enakse sporingssystemet 20 % mer elektrisitet enn det tradisjonelle faste tiltsystemet, så den totale elektrisitetsproduksjonen har blitt forbedret. Det bør bemerkes at når aksen er i nord-sør-retningen og borekronen er i det åpne området, har enkeltaksesporingssystemet høyest effektivitet. Mookparks avfallsgjenvinningsanlegg bruker tilstøtende jordbruksland for å gi det beste stedet for solcelleanlegg. Fundamentet til sporingssystemet er stablet på den brede flensbjelken under jorden, noe som i stor grad reduserer konstruksjonskostnadene og tiden. I løpet av hele livssyklusen til prosjektet vil regionen spare omtrent 4.5 millioner dollar.

Camden County Municipal Public Utilities Administration, New Jersey

I 2010 satte Camden County Municipal Utilities Authority (CCMUA) seg et dristig mål om å bruke 100 % fornybar energi som er billigere enn lokal elektrisitet for å behandle de 60 millioner gallonene som genereres per dag (ca. 220,000 XNUMX m³) kloakk. CCMUA innser at solcelleanlegg har et slikt potensial. Imidlertid er CCMUA-renseanlegget hovedsakelig sammensatt av åpne reaksjonstanker, og tradisjonelle solcellepaneler på taket kan ikke danne en viss skala for å levere strøm.

Til tross for dette er CCMUA fortsatt åpent anbud. Helio Sage, som deltok i anbudet, uttrykte sin tro på at gjennom noen tilleggsprosjekter vil et solcelleanlegg som ligner på en solcellegarasje bli utplassert over den åpne sedimentasjonstanken. Siden prosjektet kun gir mening dersom CCMUA kan oppnå umiddelbare energibesparelser, må utformingen av ordningen ikke bare være robust, men også kostnadseffektiv.

I juli 2012 lanserte CCMUA Solar Center et 1.8 MW solcelleanlegg for fotovoltaisk kraftproduksjon, som består av mer enn 7,200 solcellepaneler og dekker et åpent basseng på 7 dekar. Innovasjonen til designet ligger i installasjonen av det 8-9 fot høye baldakinsystemet, som ikke vil forstyrre bruk, drift eller vedlikehold av andre utstyrsbassenger.

Solcellestrukturen er en anti-korrosjon (saltvann, karbonsyre og hydrogensulfid) design, og en modifisert carport baldakin produsert av Schletter (en velkjent leverandør av fotovoltaiske brakettsystemer, inkludert carporter). I følge PPA har CCMUA ingen kapitalutgifter og er ikke ansvarlig for drifts- og vedlikeholdskostnader. Det eneste økonomiske ansvaret til CCMUA er å betale en fast pris for solenergi i 15 år. CCMUA anslår at det vil spare millioner av dollar i energikostnader.

Det er anslått at solcelleanlegget vil generere rundt 2.2 millioner kilowattimer (kWh) elektrisitet hvert år, og ytelsen basert på CCMUA interaktive nettside vil bli bedre. Nettsiden viser nåværende og akkumulert energiproduksjon og miljøegenskaper, og reflekterer gjeldende energiproduksjon i sanntid, som vist i figuren nedenfor.

West Basin kommunale vanndistrikt, EI Segundo, California

West Basin Municipal Water District (West Basin Municipal Water District) er en offentlig institusjon dedikert til innovasjon siden 1947, og gir drikkevann og gjenvunnet vann til de 186 kvadratkilometerne i vestlige Los Angeles. West Basin er det sjette største vannområdet i California, og betjener nesten en million mennesker.

I 2006 bestemte West Basin seg for å installere solcelle-fotovoltaiske kraftproduksjonssystemer på sine gjenvunnede vannanlegg, i håp om å oppnå langsiktige økonomiske og miljømessige fordeler. I november 2006 hjalp Sun Power West Basin med å installere og fullføre solcellepanelet, som består av 2,848 moduler og genererer 564 kilowatt likestrøm. Systemet er installert på toppen av den underjordiske lagringstanken for betongbehandling i området. West Basins solcelleanlegg kan generere rundt 783,000 10 kilowattimer med ren fornybar energi hvert år, samtidig som kostnadene for offentlige anlegg reduseres med mer enn 2006 %. Siden installasjonen av solcelleanlegget i 2014 var den kumulative energiproduksjonen per januar 5.97 XNUMX gigawatt (GWh). Bildet under viser solcelleanlegget i West Basin.

Rancho California Water District, Santa Rosa Reclaimed Water Plant, Murrieta, California

Siden etableringen i 1965 har Rancho California Water District (Rancho California Water District, RCWD) levert drikkevann, kloakkbehandling og gjenbruksbehandling av vann til områder innenfor en radius på 150 kvadratkilometer. Tjenesteområdet er Temecula/RanchoCalifornia, inkludert Temecula City, deler av Murrieta City og andre områder i Riverside County.

RCWD har en fremtidsrettet visjon og er svært følsom for miljøet og strategiske kostnader. Overfor økende offentlige anleggskostnader og årlige energikostnader på mer enn 5 millioner amerikanske dollar, vurderte de solenergiproduksjon som et alternativ. Før de vurderte solcelleanlegg, evaluerte RCWD-styret en rekke alternativer for fornybar energi, inkludert vindkraft, pumpede lagringsreservoarer, etc.

I januar 2007, drevet av California Solar Energy Program, mottok RCWD en ytelsespris – kun $ 0.34 per kilowatt-time elektrisitet innen fem år under jurisdiksjonen til det lokale offentlige verktøyet. RCWD utøver PPA gjennom SunPower, uten kapitalutgifter. RCWD trenger bare å betale for elektrisiteten som genereres av solcelleanlegget. Solcelleanlegget er finansiert, eid og drevet av SunPower.

Siden installasjonen av RCWDs 1.1 MW DC fotovoltaiske system i 2009, har området hatt mange fordeler. For eksempel kan Santa Rosa Water Reclamation Facility (Santa Rosa Water Reclamation Facility) spare USD 152,000 30 i kostnader i året, og dekke opp omtrent 73 % av anleggets energibehov. I tillegg, ettersom RCWD velger fornybare energikreditter (RECs) relatert til sitt solcellesystem, kan det redusere mer enn 30 millioner pund skadelige karbonutslipp i løpet av de neste XNUMX årene, og har en positiv markedspåvirkning på miljøet.

Solcelleanlegget forventes å spare opptil 6.8 millioner amerikanske dollar i strømkostnader for regionen i løpet av de neste 20 årene. Solcelleanlegget installert i RCWD Santa Rosa-anlegget er et tilt-sporingssystem. Sammenlignet med det tradisjonelle faste vippesystemet er avkastningen på energiproduksjonen omtrent 25 % høyere. Derfor ligner det på enakset solcelleanlegg og fast Sammenlignet med tiltsystemet er kostnadseffektiviteten også betydelig forbedret. I tillegg krever skråsporingssystemet et større område for å unngå å blokkere skyggen linje for linje, og må orienteres i en rett linje. Det skrå sporingssystemet har sine begrensninger. I likhet med det enakse sporingssystemet må det bygges i et åpent og ubegrenset rektangulært område.