Spotreba energie tvorí veľkú časť prevádzkových nákladov čistiarní odpadových vôd. Ako využiť nové technológie a obnoviteľnú energiu na zlepšenie energetickej efektívnosti a zníženie spotreby energie v procese zásobovania vodou a úpravy vody sa stalo stredobodom pozornosti mnohých čistiarní odpadových vôd vo svete. Dnes vám predstavíme využitie slnečnej energie vo viacerých čističkách odpadových vôd v Spojených štátoch amerických.

Predmestská sanitačná komisia vo Washingtone, čistička odpadových vôd Seneca a Western Branch, Germantown a Upper Marlboro, Maryland

Washington Suburban Sanitary Commission (WSSC) zriadila dve nezávislé 2 MW solárne fotovoltaické elektrárne, z ktorých každá môže kompenzovať ročný nákup elektrickej energie pripojenej do siete vo výške približne 3278 MWh/rok. Oba fotovoltaické systémy na výrobu elektriny sú vybudované na otvorených plochách nad zemou, vedľa čističky odpadových vôd. Spoločnosť Standard Solar bola vybraná ako dodávateľ EPC a vlastníkom a poskytovateľom PPA bol Washington Gas Energy Services (WGES). AECOM pomáha WSSC pri kontrole konštrukčných dokumentov dodávateľov EPC s cieľom zabezpečiť vysokú kvalitu systému.

AECOM tiež predložil dokumenty o environmentálnom povolení ministerstvu životného prostredia Maryland (MDE), aby zabezpečil, že solárny fotovoltaický systém bude v súlade s miestnymi environmentálnymi predpismi. Oba systémy sú napojené na klienta znižovacieho zariadenia 13.2 kV/480 V a sú umiestnené medzi transformátorom a akýmikoľvek relé alebo ističmi, ktoré chránia čističku odpadových vôd. Vzhľadom na výber prepojovacích bodov a výrobu solárnej energie, ktorá niekedy (hoci zriedkavo) prekračuje spotrebu energie na mieste, boli nainštalované nové relé, aby sa zabránilo návratu výkonu do siete. Stratégia prepojenia zariadení čistiarne odpadových vôd Blue Plains v DC Water je veľmi odlišná od stratégie WSSC a vyžaduje si viaceré spôsoby prepojenia, najmä vzhľadom na to, že existujú dva hlavné napájacie zdroje, ktoré sa rozvetvujú na tri hlavné elektromery a zodpovedajúce obvody vysokého napätia.

Čistiareň odpadových vôd Hill Canyon, Thousand Oaks, Kalifornia

Čistiareň odpadových vôd Hill Canyon bola postavená v roku 1961 s dennou spracovateľskou kapacitou približne 38,000 65 ton a je známa svojim vynikajúcim environmentálnym manažmentom. Čistiareň odpadových vôd je vybavená trojstupňovým čistiacim zariadením a vyčistenú odpadovú vodu je možné opätovne použiť ako regenerovanú vodu. 500 % spotreby energie na mieste vyrába 584-kilowattová kogeneračná jednotka a 500-kilowattový jednosmerný (8-kilowattový AC) solárny fotovoltaický systém. Solárny fotovoltaický systém je inštalovaný v prepadovej nádrži ako sušiace lôžko biopevných látok, ako je znázornené na obrázku 2007. Tieto modulárne komponenty sú inštalované na jednoosovom sledovači nad najvyššou hladinou vody a všetky elektrické zariadenia sú inštalované na jednej strane kanál, aby sa minimalizovalo prenikanie vody. Systém je navrhnutý tak, aby bolo potrebné iba inštalovať kotvy zvislého móla na existujúcu betónovú spodnú dosku bazéna, čím sa znižuje množstvo konštrukcie potrebné pre tradičné pilóty alebo základy. Solárny fotovoltaický systém bol inštalovaný začiatkom roku 15 a môže kompenzovať XNUMX % súčasných nákupov siete.

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

Približne 2.2 milióna galónov (približne 8330 m3) odpadových vôd od 9,200 2011 užívateľov preteká každý deň do zariadenia na rekultiváciu vody Moorpark. Strategický plán okresu Ventura na roky 2016 – XNUMX podrobne opísal päť „kľúčových oblastí“ vrátane „životného prostredia, využívania pôdy a infraštruktúry“. Nasledovné sú kľúčové strategické ciele v tejto špecifickej oblasti: „Implementovať nákladovo efektívne opatrenia na úsporu energie a znižovanie emisií prostredníctvom nezávislej prevádzky, regionálneho plánovania a spolupráce medzi verejným a súkromným sektorom.“

V roku 2010, Ventura County Water District č. 1 spolupracoval s AECOM na prieskume fotovoltaických systémov. V júli 2011 región získal odmenu za výkon fotovoltaického projektu s výkonom 1.13 MW v zariadení na rekultiváciu odpadu v Moorparku. Región prešiel dlhým procesom žiadosti o návrh (RFP). Nakoniec začiatkom roka 2012 získala spoločnosť RECSolar autorizáciu na projekt začatia návrhu a výstavby fotovoltaického systému. Fotovoltický systém bol daný do užívania v novembri 2012 a získal povolenie na paralelnú prevádzku.

Súčasný solárny fotovoltaický systém dokáže vygenerovať približne 2.3 milióna kilowatthodín elektriny ročne, čo môže takmer kompenzovať 80 % elektriny, ktorú vodáreň nakupuje zo siete. Ako je znázornené na obrázku 9, jednoosový sledovací systém generuje o 20 % viac elektriny ako tradičný systém s pevným sklonom, takže celková výroba elektriny sa zlepšila. Je potrebné poznamenať, že keď je os v smere sever-juh a pole bitov je v otvorenom priestore, systém sledovania s jednou osou má najvyššiu účinnosť. Závod na recykláciu odpadu v Mookparku využíva priľahlú poľnohospodársku pôdu, aby poskytol najlepšie miesto pre fotovoltaické systémy. Základ systému sledovania je nahromadený na širokom prírubovom nosníku pod zemou, čo výrazne znižuje náklady a čas výstavby. Počas celého životného cyklu projektu ušetrí región približne 4.5 milióna USD.

Camden County Municipal Public Utilities Administration, New Jersey

V roku 2010 si Camden County Municipal Utilities Authority (CCMUA) stanovil odvážny cieľ využívať 100 % obnoviteľnú energiu, ktorá je lacnejšia ako miestna elektrina, na spracovanie 60 miliónov galónov vyprodukovaných za deň (asi 220,000 XNUMX m³) odpadových vôd. CCMUA si uvedomuje, že solárne fotovoltaické systémy majú takýto potenciál. Čistiareň odpadových vôd CCMUA sa však skladá hlavne z otvorených reakčných nádrží a tradičné strešné solárne polia nemôžu tvoriť určitú škálu na dodávku energie.

Napriek tomu je CCMUA stále otvoreným výberovým konaním. Pán Helio Sage, ktorý sa výberového konania zúčastnil, vyjadril presvedčenie, že prostredníctvom niektorých dodatočných projektov bude nad otvorenou sedimentačnou nádržou nasadený fotovoltický systém podobný solárnej garáži. Keďže projekt má zmysel len vtedy, ak CCMUA dokáže dosiahnuť okamžité úspory energie, návrh schémy musí byť nielen robustný, ale aj nákladovo efektívny.

V júli 2012 solárne centrum CCMUA spustilo 1.8 MW solárny fotovoltaický systém na výrobu energie, ktorý pozostáva z viac ako 7,200 7 solárnych panelov a pokrýva otvorený bazén s rozlohou 8 akrov. Inovácia dizajnu spočíva v inštalácii 9-XNUMX stôp vysokého systému prístrešku, ktorý nebude prekážať pri používaní, prevádzke alebo údržbe iných zariadení bazénov.

Solárna fotovoltaická konštrukcia je v antikoróznom prevedení (slaná voda, kyselina uhličitá a sírovodík) a upravený prístrešok pre auto vyrobený firmou Schletter (známy dodávateľ fotovoltaických konzolových systémov vrátane prístreškov pre autá). Podľa PPA nemá CCMUA žiadne kapitálové výdavky a nezodpovedá za žiadne náklady na prevádzku a údržbu. Jedinou finančnou zodpovednosťou CCMUA je platiť pevnú cenu za solárnu energiu na 15 rokov. CCMUA odhaduje, že ušetrí milióny dolárov na nákladoch na energiu.

Odhaduje sa, že solárny fotovoltický systém vygeneruje ročne približne 2.2 milióna kilowatthodín (kWh) elektriny a výkon podľa interaktívnej webovej stránky CCMUA bude lepší. Web zobrazuje aktuálnu a akumulovanú produkciu energie a environmentálne atribúty a odráža aktuálnu produkciu energie v reálnom čase, ako je znázornené na obrázku nižšie.

West Basin Municipal Water District, EI Segundo, Kalifornia

West Basin Municipal Water District (West Basin Municipal Water District) je verejná inštitúcia, ktorá sa venuje inováciám od roku 1947 a poskytuje pitnú a regenerovanú vodu do 186 štvorcových míľ západného Los Angeles. West Basin je šiesta najväčšia vodná oblasť v Kalifornii, ktorá slúži takmer miliónu ľudí.

V roku 2006 sa West Basin rozhodla nainštalovať solárne fotovoltaické systémy na výrobu energie na svojich zariadeniach s regenerovanou vodou v nádeji, že získajú dlhodobé finančné a environmentálne výhody. V novembri 2006 pomohla Sun Power West Basin nainštalovať a dokončiť fotovoltaické pole, ktoré pozostáva z 2,848 564 modulov a generuje 783,000 kilowattov jednosmerného prúdu. Systém je inštalovaný na vrchu podzemnej nádrže na spracovanie betónu v areáli. Systém solárnej fotovoltaickej výroby energie West Basin dokáže každý rok vygenerovať približne 10 2006 kilowatthodín čistej obnoviteľnej energie a zároveň znížiť náklady na verejné zariadenia o viac ako 2014 %. Od inštalácie fotovoltického systému v roku 5.97 bol kumulatívny energetický výkon k januáru XNUMX XNUMX gigawattov (GWh). Obrázok nižšie ukazuje fotovoltický systém v západnej panve.

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

Od svojho založenia v roku 1965 poskytuje vodná oblasť Rancho California Water District (Rancho California Water District, RCWD) služby pitnej vody, čistenia odpadových vôd a opätovného použitia vody v oblastiach v okruhu 150 štvorcových míľ. Obsluhovanou oblasťou je Temecula/RanchoCalifornia vrátane mesta Temecula, častí mesta Murrieta a ďalších oblastí v okrese Riverside.

RCWD má víziu do budúcnosti a je vysoko citlivý na životné prostredie a strategické náklady. Tvárou v tvár rastúcim nákladom na verejné zariadenia a ročným nákladom na energiu vo výške viac ako 5 miliónov amerických dolárov zvážili výrobu solárnej fotovoltaickej energie ako alternatívu. Pred zvažovaním solárnych fotovoltaických systémov predstavenstvo RCWD vyhodnotilo sériu možností obnoviteľnej energie vrátane veternej energie, prečerpávacích nádrží atď.

V januári 2007, poháňaný Kalifornským programom solárnej energie, RCWD získalo ocenenie za výkon – iba 0.34 USD za kilowatthodinu elektriny do piatich rokov pod jurisdikciou miestnych verejných služieb. RCWD vykonáva PPA prostredníctvom SunPower bez kapitálových výdavkov. RCWD musí platiť iba za elektrinu vyrobenú fotovoltaickým systémom. Fotovoltický systém financuje, vlastní a prevádzkuje spoločnosť SunPower.

Od inštalácie 1.1 MW jednosmerného fotovoltaického systému RCWD v roku 2009 sa táto oblasť teší mnohým výhodám. Napríklad zariadenie na rekultiváciu vody v Santa Rosa (zariadenie na rekultiváciu vody v Santa Rosa) môže ušetriť 152,000 30 USD na nákladoch ročne, čím kompenzuje približne 73 % energetických potrieb závodu. Okrem toho, keďže si spoločnosť RCWD vyberá kredity za obnoviteľnú energiu (REC) súvisiace s jej fotovoltaickým systémom, môže v nasledujúcich 30 rokoch znížiť škodlivé emisie uhlíka o viac ako XNUMX miliónov libier a má pozitívny vplyv na trh na životné prostredie.

Očakáva sa, že solárny fotovoltaický systém ušetrí v regióne v nasledujúcich 6.8 rokoch až 20 milióna amerických dolárov na nákladoch na elektrinu. Solárny fotovoltaický systém inštalovaný v závode RCWD Santa Rosa je systémom sledovania naklonenia. V porovnaní s tradičným systémom s pevným sklonom je miera návratnosti jeho výroby energie asi o 25 % vyššia. Preto je podobný jednoosovému fotovoltaickému systému a pevný V porovnaní s naklápacím systémom sa výrazne zlepšila aj hospodárnosť. Okrem toho, systém šikmého sledovania vyžaduje väčšiu plochu, aby sa zabránilo zablokovaniu tieňa riadok po riadku, a musí byť orientovaný v priamej línii. Systém šikmého sledovania má svoje obmedzenia. Podobne ako jednoosový sledovací systém musí byť vybudovaný v otvorenom a neobmedzenom obdĺžnikovom priestore.