На потребление энергии приходится значительная часть эксплуатационных расходов очистных сооружений. Как использовать новые технологии и возобновляемые источники энергии для повышения энергоэффективности и снижения энергопотребления в процессе водоснабжения и водоочистки, стало в центре внимания многих станций очистки сточных вод в мире. Сегодня мы познакомим вас с применением солнечной энергии на нескольких очистных сооружениях в США.

Комиссия по санитарии в пригородах Вашингтона, Станция очистки сточных вод Senecaand Western Branch, Germantown & Upper Marlboro, Мэриленд

Санитарная комиссия пригородов Вашингтона (WSSC) установила две независимые солнечные фотоэлектрические электростанции мощностью 2 МВт, каждая из которых может компенсировать ежегодную закупку электроэнергии, подключенной к сети, в размере примерно 3278 МВтч / год. Обе фотоэлектрические системы производства электроэнергии строятся на открытых площадках над землей, рядом с очистными сооружениями. Standard Solar была выбрана в качестве подрядчика EPC, а компания Washington Gas Energy Services (WGES) была владельцем и поставщиком PPA. AECOM помогает WSSC проверять проектную документацию поставщиков EPC, чтобы гарантировать высокое качество системы.

AECOM также представила документы экологического разрешения в Департамент окружающей среды Мэриленда (MDE), чтобы гарантировать, что солнечная фотоэлектрическая система соответствует местным экологическим нормам. Обе системы подключены к клиенту понижающего устройства 13.2 кВ / 480 В и расположены между трансформатором и любыми реле или автоматическими выключателями, защищающими очистные сооружения. Из-за выбора точек подключения и выработки солнечной энергии, которая иногда (хотя и редко) превышает энергопотребление на месте, были установлены новые реле для предотвращения возврата выходной мощности в сеть. Стратегия соединения очистных сооружений водоочистных сооружений компании DC Water Blue Plains сильно отличается от стратегии WSSC и требует нескольких методов соединения, в основном с учетом того, что есть два основных питающих фидера, ответвляющихся на три основных электросчетчика и соответствующие цепи среднего напряжения.

Станция очистки сточных вод Хилл-Каньон, Таузенд-Оукс, Калифорния

Станция очистки сточных вод Hill Canyon была построена в 1961 году с суточной производительностью около 38,000 65 тонн и известна своим превосходным управлением окружающей средой. Станция очистки сточных вод оборудована трехступенчатым устройством очистки, и очищенные сточные воды могут быть повторно использованы в качестве оборотной воды. 500% потребляемой мощности на объекте вырабатывается когенерационной установкой мощностью 584 киловатт и солнечной фотоэлектрической системой мощностью 500 киловатт постоянного тока (8 киловатт переменного тока). Солнечная фотоэлектрическая система устанавливается в резервуар для перелива в качестве сушильного слоя твердых биологических веществ, как показано на Рисунке 2007. Эти модульные компоненты устанавливаются на одноосном трекере выше наивысшего уровня воды, а все электрические устройства устанавливаются на одной стороне канал, чтобы минимизировать проникновение воды. Система предназначена только для установки вертикальных опорных анкеров на существующую бетонную нижнюю плиту бассейна, что сокращает объем строительства, необходимого для традиционных свай или фундаментов. Солнечная фотоэлектрическая система была установлена ​​в начале 15 года и может компенсировать XNUMX% текущих закупок энергосистемы.

Район гидротехнических сооружений округа Вентура, Завод по переработке воды Мурпарк, Мурпарк, Калифорния

Приблизительно 2.2 миллиона галлонов (примерно 8330 м3) сточных вод от 9,200 2011 пользователей ежедневно попадают в систему мелиорации воды Moorpark. В стратегическом плане округа Вентура на 2016–XNUMX годы подробно описаны пять «ключевых областей», включая «окружающую среду, землепользование и инфраструктуру». Ниже приведены ключевые стратегические цели в этой конкретной области: «Реализация экономически эффективных мер по энергосбережению и сокращению выбросов путем независимой работы, регионального планирования и сотрудничества государственного и частного секторов».

В 2010 году водный округ № 1 округа Вентура сотрудничал с AECOM для исследования фотоэлектрических систем. В июле 2011 года регион получил фонд награды за выполнение фотоэлектрических проектов мощностью 1.13 МВт на заводе по утилизации отходов Moorpark. В регионе прошел длительный процесс запроса предложений (RFP). Наконец, в начале 2012 года RECSolar получила разрешение на проект, чтобы начать проектирование и строительство фотоэлектрической системы. Фотоэлектрическая система была введена в эксплуатацию в ноябре 2012 года и получила разрешение на параллельную эксплуатацию.

Нынешняя солнечная фотоэлектрическая система может вырабатывать около 2.3 миллиона киловатт-часов электроэнергии в год, что может почти компенсировать 80% электроэнергии, закупаемой водопроводной станцией из сети. Как показано на Рисунке 9, одноосная система слежения вырабатывает на 20% больше электроэнергии, чем традиционная система с фиксированным наклоном, поэтому общее производство электроэнергии было улучшено. Следует отметить, что когда ось находится в направлении север-юг, а битовая матрица находится на открытой местности, система слежения с одной осью имеет наивысшую эффективность. Завод по переработке отходов Mookpark использует прилегающие сельскохозяйственные угодья, чтобы обеспечить лучшее место для фотоэлектрических систем. Фундамент системы слежения закладывается на широкой полочной балке под землей, что значительно снижает стоимость и время строительства. В течение всего жизненного цикла проекта регион сэкономит около 4.5 миллионов долларов США.

Администрация муниципальных коммунальных предприятий округа Камден, Нью-Джерси

В 2010 году Управление муниципальных коммунальных предприятий округа Камден (CCMUA) поставило перед собой смелую цель – использовать 100% возобновляемую энергию, которая дешевле, чем местная электроэнергия, для обработки 60 миллионов галлонов сточных вод, производимых в день (около 220,000 XNUMX м³). CCMUA понимает, что солнечные фотоэлектрические системы обладают таким потенциалом. Однако установка для очистки сточных вод CCMUA в основном состоит из открытых реакционных резервуаров, а традиционные солнечные батареи на крыше не могут формировать определенный масштаб для подачи энергии.

Несмотря на это, CCMUA все еще проводит открытый тендер. Г-н Хелио Сейдж, участвовавший в тендере, выразил уверенность в том, что в рамках некоторых дополнительных проектов над открытым отстойником будет развернута фотоэлектрическая система, аналогичная гаражу на солнечных батареях. Поскольку проект имеет смысл только в том случае, если CCMUA может добиться немедленной экономии энергии, конструкция схемы должна быть не только надежной, но и рентабельной.

В июле 2012 года Центр солнечной энергии CCMUA запустил солнечную фотоэлектрическую систему мощностью 1.8 МВт, которая состоит из более чем 7,200 солнечных панелей и охватывает открытый бассейн площадью 7 акров. Новшество конструкции заключается в установке системы навеса высотой 8–9 футов, которая не будет мешать использованию, эксплуатации или обслуживанию других пулов оборудования.

Солнечная фотоэлектрическая структура представляет собой антикоррозионную конструкцию (соленая вода, углекислота и сероводород) и модифицированный навес для автомобиля, изготовленный Schletter (известный поставщик фотоэлектрических кронштейнов, включая навесы для автомобилей). Согласно PPA, CCMUA не имеет капитальных затрат и не несет ответственности за какие-либо расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание. Единственная финансовая ответственность CCMUA – платить фиксированную цену за солнечную энергию в течение 15 лет. По оценкам CCMUA, это сэкономит миллионы долларов на энергозатратах.

Подсчитано, что солнечная фотоэлектрическая система будет вырабатывать около 2.2 миллиона киловатт-часов (кВтч) электроэнергии каждый год, и ее производительность на основе интерактивного веб-сайта CCMUA будет лучше. На веб-сайте отображается текущее и накопленное производство энергии и экологические характеристики, а также отражается текущее производство энергии в режиме реального времени, как показано на рисунке ниже.

Муниципальный водный район Западного бассейна, EI Segundo, California

Муниципальный водный район Западного бассейна (West Basin Municipal Water District) – это государственное учреждение, занимающееся инновациями с 1947 года, обеспечивающее питьевой и очищенной водой 186 квадратных миль к западу от Лос-Анджелеса. Западный бассейн – шестая по величине акватория Калифорнии, обслуживающая почти миллион человек.

В 2006 году компания West Basin решила установить солнечные фотоэлектрические системы выработки электроэнергии на своих объектах регенерированной воды, надеясь получить долгосрочные финансовые и экологические выгоды. В ноябре 2006 года Sun Power помогла West Basin установить и завершить фотоэлектрическую батарею, которая состоит из 2,848 модулей и вырабатывает 564 киловатт постоянного тока. Система установлена ​​на верхней части подземного резервуара для хранения бетона на участке. Солнечная фотоэлектрическая система производства энергии West Basin может ежегодно генерировать около 783,000 10 киловатт-часов чистой возобновляемой энергии, снижая при этом стоимость общественных объектов более чем на 2006%. С момента установки фотоэлектрической системы в 2014 году совокупная выработка энергии по состоянию на январь 5.97 года составила XNUMX гигаватт (ГВтч). На рисунке ниже показана фотоэлектрическая система в Западном бассейне.

Ранчо, Калифорнийский водный округ, Завод по переработке воды Санта-Роза, Мурриета, Калифорния

С момента своего основания в 1965 году Ранчо Калифорнийский водный район (Rancho California Water District, RCWD) предоставляет услуги по очистке питьевой воды, сточных вод и повторного использования воды в районах в радиусе 150 квадратных миль. Зона обслуживания – Темекула / Ранчо Калифорния, включая Темекула-Сити, части города Мурриета и другие районы округа Риверсайд.

RCWD дальновиден и очень чувствителен к окружающей среде и стратегическим затратам. Столкнувшись с растущими расходами на общественные объекты и ежегодными расходами на электроэнергию более чем на 5 миллионов долларов США, они рассмотрели солнечную фотоэлектрическую генерацию энергии в качестве альтернативы. Прежде чем рассматривать солнечные фотоэлектрические системы, совет директоров RCWD оценил ряд вариантов использования возобновляемых источников энергии, включая энергию ветра, гидроаккумуляторы и т. Д.

В январе 2007 года в рамках Калифорнийской программы по солнечной энергии компания RCWD получила награду в размере 0.34 доллара за киловатт-час электроэнергии в течение пяти лет под юрисдикцией местного коммунального предприятия. RCWD осуществляет PPA через SunPower без капитальных затрат. RCWD необходимо платить только за электроэнергию, произведенную фотоэлектрической системой. Фотоэлектрическая система финансируется, принадлежит и управляется SunPower.

С момента установки в 1.1 году фотоэлектрической системы постоянного тока RCWD мощностью 2009 МВт, этот район получил множество преимуществ. Например, установка по рекультивации воды в Санта-Роза (Santa Rosa Water Reclamation Facility) может сэкономить 152,000 30 долларов США в год, что компенсирует примерно 73% потребностей станции в энергии. Кроме того, поскольку RCWD выбирает кредиты на возобновляемые источники энергии (REC), связанные с его фотоэлектрической системой, он может сократить более чем на 30 миллиона фунтов вредных выбросов углерода в следующие XNUMX лет и окажет положительное влияние на рынок окружающей среды.

Ожидается, что солнечная фотоэлектрическая система сэкономит до 6.8 миллионов долларов США на затратах на электроэнергию для региона в следующие 20 лет. Солнечная фотоэлектрическая система, установленная на заводе RCWD в Санта-Роза, представляет собой систему отслеживания наклона. По сравнению с традиционной системой с фиксированным наклоном рентабельность выработки энергии выше примерно на 25%. Следовательно, она похожа на одноосную фотоэлектрическую систему и является фиксированной. По сравнению с системой наклона рентабельность также значительно повышается. Кроме того, система слежения под наклоном требует большей площади, чтобы избежать перекрытия тени линия за линией, и должна быть ориентирована по прямой линии. Система слежения под углом имеет свои ограничения. Подобно одноосной системе слежения, она должна быть построена в открытой и неограниченной прямоугольной области.