Konsumi i energjisë përbën një pjesë të madhe të kostove operative të impianteve të trajtimit të ujërave të zeza. Mënyra e përdorimit të teknologjive të reja dhe energjisë së rinovueshme për të përmirësuar efikasitetin e energjisë dhe për të reduktuar konsumin e energjisë në furnizimin me ujë dhe procesin e trajtimit të ujit është bërë fokusi i shumë impianteve të trajtimit të ujërave të zeza në botë. Sot do t’ju prezantojmë aplikimin e energjisë diellore në disa impiante të ujërave të zeza në Shtetet e Bashkuara.

Komisioni i Sanitimit Suburban të Uashingtonit, Impianti i Trajtimit të Ujërave të Zeza në Seneca dhe Dega Perëndimore, Germantown & Upper Marlboro, Maryland

Komisioni Sanitar Suburban i Uashingtonit (WSSC) ka krijuar dy termocentrale të pavarura solare fotovoltaike 2 MW, secila prej të cilave mund të kompensojë blerjen vjetore të energjisë së lidhur me rrjetin prej afërsisht 3278 MWh/vit. Të dy sistemet e prodhimit të energjisë fotovoltaike janë ndërtuar në zona të hapura mbi tokë, pranë impiantit të trajtimit të ujërave të zeza. Standard Solar u zgjodh si kontraktor EPC, dhe Washington Gas Energy Services (WGES) ishte pronari dhe ofruesi i PPA. AECOM ndihmon WSSC në rishikimin e dokumenteve të projektimit të furnitorëve EPC për të siguruar cilësi të lartë të sistemit.

AECOM gjithashtu dorëzoi dokumente të lejes mjedisore në Departamentin e Mjedisit të Maryland (MDE) për të siguruar që sistemi diellor fotovoltaik përputhet me rregulloret lokale mjedisore. Të dy sistemet janë të lidhura me klientin e pajisjes së uljes 13.2 kV/ 480 V dhe ndodhen midis transformatorit dhe çdo rele ose ndërprerës që mbrojnë impiantin e trajtimit të ujërave të zeza. Për shkak të zgjedhjes së pikave të ndërlidhjes dhe prodhimit të energjisë diellore që ndonjëherë (ndonëse rrallë) tejkalon konsumin e energjisë në vend, janë instaluar reletë të reja për të parandaluar kthimin e fuqisë dalëse në rrjet. Strategjia e ndërlidhjes së impianteve të impiantit të trajtimit të ujërave të zeza Blue Plains është shumë e ndryshme nga ajo e WSSC dhe kërkon metoda të shumta ndërlidhjeje, kryesisht duke pasur parasysh se ekzistojnë dy furnizues kryesorë të energjisë elektrike të ndërmarrjes që degëzohen në tre njehsorë kryesorë elektrikë dhe qarqe përkatëse të tensionit të mesëm.

Impianti i trajtimit të ujërave të zeza Hill Canyon, Thousand Oaks, Kaliforni

Impianti i Trajtimit të Ujërave të Zeza Hill Canyon u ndërtua në vitin 1961, me një kapacitet përpunues ditor prej afërsisht 38,000 ton dhe është i njohur për menaxhimin e tij të shkëlqyer mjedisor. Impianti i ujërave të zeza është i pajisur me një pajisje trajtimi me tre faza dhe ujërat e zeza të trajtuara mund të ripërdoren si ujë të rikuperuar. 65% e konsumit të energjisë në vend prodhohet nga një njësi bashkëgjenerimi 500 kilovat dhe një sistem fotovoltaik diellor DC (584 kilovat AC) 500 kilovat. Sistemi fotovoltaik diellor është instaluar në një rezervuar të tejmbushjes si një shtrat tharjeje të biosolideve, siç tregohet në figurën 8. Këta komponentë modularë janë instaluar në një gjurmues me një aks mbi nivelin më të lartë të ujit dhe të gjitha pajisjet elektrike janë instaluar në njërën anë të kanali për të minimizuar depërtimin e ujit. Sistemi është projektuar që të duhet vetëm instalimi i spirancave vertikale të skelës në pllakën ekzistuese të poshtme të pishinës nga betoni, duke reduktuar sasinë e ndërtimit të kërkuar për shtyllat tradicionale ose themelet. Sistemi diellor fotovoltaik u instalua në fillim të vitit 2007 dhe mund të kompensojë 15% të blerjeve aktuale të rrjetit.

Distrikti i Ujësjellësit të Qarkut Ventura, Uji i rikuperuar në Moorpark, Moorpark, Kaliforni

Përafërsisht 2.2 milion gallon (afërsisht 8330 m3) ujëra të zeza nga 9,200 përdorues derdhen në objektin e rikuperimit të ujit Moorpark çdo ditë. Plani strategjik 2011-2016 i qarkut Ventura detajoi pesë “fusha kyçe”, duke përfshirë “mjedisin, përdorimin e tokës dhe infrastrukturën”. Më poshtë janë synimet kryesore strategjike në këtë fushë specifike: “Zbatimi i masave me kosto efektive të kursimit të energjisë dhe reduktimit të emetimeve përmes funksionimit të pavarur, planifikimit rajonal dhe bashkëpunimit publik/privat.”

Në vitin 2010, Qarku Ventura Ujore Nr. 1 bashkëpunoi me AECOM për të hetuar sistemet fotovoltaike. Në korrik 2011, rajoni mori një fond çmimi për performancën e projektit fotovoltaik 1.13 MW në Impiantin e Rikuperimit të Mbetjeve në Moorpark. Rajoni ka kaluar nëpër një proces të gjatë Kërkese për Propozim (RFP). Më në fund, në fillim të vitit 2012, RECsolar iu dha autorizimi për projektin për fillimin e projektimit dhe ndërtimit të sistemit fotovoltaik. Sistemi fotovoltaik është vënë në përdorim në Nëntor 2012 dhe ka marrë lejen e funksionimit paralel.

Sistemi aktual diellor fotovoltaik mund të gjenerojë rreth 2.3 milionë kilovat-orë energji elektrike çdo vit, gjë që mund të kompensojë pothuajse 80% të energjisë elektrike të blerë nga impianti i ujit nga rrjeti. Siç tregohet në Figurën 9, sistemi i gjurmimit me një aks gjeneron 20% më shumë energji elektrike sesa sistemi tradicional me anim fiks, kështu që prodhimi i përgjithshëm i energjisë elektrike është përmirësuar. Duhet të theksohet se kur boshti është në drejtimin veri-jug dhe grupi i biteve është në zonën e hapur, sistemi i gjurmimit me një aks ka efikasitetin më të lartë. Fabrika e riciklimit të mbetjeve në Mookpark përdor tokën bujqësore ngjitur për të ofruar vendin më të mirë për sistemet fotovoltaike. Themeli i sistemit të gjurmimit është grumbulluar në një rreze të gjerë fllanxhe nën tokë, gjë që redukton shumë koston dhe kohën e ndërtimit. Gjatë gjithë ciklit jetësor të projektit, rajoni do të kursejë afërsisht 4.5 milionë dollarë.

Administrata Komunale e Shërbimeve Publike të Qarkut Camden, Nju Xhersi

Në vitin 2010, Autoriteti i Shërbimeve Komunale të Qarkut Camden (CCMUA) i vuri vetes një qëllim të guximshëm për të përdorur 100% energji të rinovueshme që është më e lirë se energjia elektrike vendase për të përpunuar 60 milionë gallonat e gjeneruara në ditë (rreth 220,000 m³) ujërat e zeza. CCMUA kupton se sistemet fotovoltaike diellore kanë një potencial të tillë. Megjithatë, impianti i trajtimit të ujërave të zeza CCMUA përbëhet kryesisht nga rezervuarë të hapur reagimi dhe grupet diellore tradicionale të çatisë nuk mund të formojnë një shkallë të caktuar për të furnizuar energjinë.

Pavarësisht kësaj, CCMUA është ende tender i hapur. Z. Helio Sage, i cili mori pjesë në tender, shprehu besimin se përmes disa projekteve shtesë, mbi rezervuarin e hapur të sedimentimit do të vendoset një sistem fotovoltaik i ngjashëm me një garazh diellor. Meqenëse projekti ka kuptim vetëm nëse CCMUA mund të arrijë kursime të menjëhershme të energjisë, dizajni i skemës duhet të jetë jo vetëm i fortë, por edhe me kosto efektive.

Në korrik 2012, Qendra Diellore CCMUA lançoi një sistem të prodhimit të energjisë diellore fotovoltaike 1.8 MW, i cili përbëhet nga më shumë se 7,200 panele diellore dhe mbulon një pishinë të hapur prej 7 hektarësh. Inovacioni i dizajnit qëndron në instalimin e sistemit me tendë të lartë 8-9 këmbë, i cili nuk do të ndërhyjë në përdorimin, funksionimin ose mirëmbajtjen e pishinave të tjera të pajisjeve.

Struktura diellore fotovoltaike është një dizajn anti-korrozioni (ujë i kripur, acid karbonik dhe sulfide hidrogjeni) dhe një tendë e modifikuar e portierit të prodhuar nga Schletter (një furnizues i mirënjohur i sistemeve të kllapave fotovoltaike, duke përfshirë portat e makinave). Sipas APP-së, QKMUA nuk ka shpenzime kapitale dhe nuk është përgjegjëse për asnjë kosto operimi dhe mirëmbajtjeje. Përgjegjësia e vetme financiare e CCMUA është të paguajë një çmim fiks për energjinë diellore për 15 vjet. CCMUA vlerëson se do të kursejë miliona dollarë në kostot e energjisë.

Është vlerësuar se sistemi diellor fotovoltaik do të gjenerojë rreth 2.2 milionë kilovat-orë (kWh) energji elektrike çdo vit dhe performanca e bazuar në faqen interaktive të CCMUA do të jetë më e mirë. Faqja e internetit shfaq prodhimin aktual dhe të akumuluar të energjisë dhe atributet mjedisore, dhe pasqyron prodhimin aktual të energjisë në kohë reale, siç tregohet në figurën më poshtë.

Rrethi Ujor Komunal i Pellgut Perëndimor, EI Segundo, Kaliforni

West Basin Municipal Water District (West Basin Municipal Water District) është një institucion publik i përkushtuar ndaj inovacionit që nga viti 1947, duke ofruar ujë të pijshëm dhe të rikuperuar në 186 milje katrore të Los Anxhelosit perëndimor. West Basin është zona e gjashtë më e madhe ujore në Kaliforni, që u shërben afro një milion njerëzve.

Në vitin 2006, West Basin vendosi të instalonte sisteme të prodhimit të energjisë diellore fotovoltaike në objektet e tij të rikuperuara të ujit, duke shpresuar për të marrë përfitime afatgjata financiare dhe mjedisore. Në nëntor 2006, Sun Power ndihmoi West Basin të instalojë dhe kompletojë grupin fotovoltaik, i cili përbëhet nga 2,848 module dhe gjeneron 564 kilovat rrymë të drejtpërdrejtë. Sistemi është instaluar në pjesën e sipërme të rezervuarit nëntokësor të depozitimit të përpunimit të betonit në zonë. Sistemi diellor i prodhimit të energjisë fotovoltaike të West Basin mund të gjenerojë rreth 783,000 kilovat/orë energji të pastër të rinovueshme çdo vit, duke ulur koston e objekteve publike me më shumë se 10%. Që nga instalimi i sistemit fotovoltaik në vitin 2006, prodhimi kumulativ i energjisë në janar 2014 ishte 5.97 gigavat (GWh). Fotografia më poshtë tregon sistemin fotovoltaik në Basenin Perëndimor.

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

Që nga themelimi i tij në 1965, Rancho California Water District (Rancho California Water District, RCWD) ka ofruar shërbime të ujit të pijshëm, trajtimit të ujërave të zeza dhe ripërdorimit të ujit në zonat brenda një rrezeje prej 150 miljesh katrorë. Zona e shërbimit është Temecula/RanchoCalifornia, duke përfshirë qytetin Temecula, pjesë të qytetit Murrieta dhe zona të tjera në qarkun Riverside.

RCWD ka një vizion largpamës dhe është shumë i ndjeshëm ndaj mjedisit dhe kostove strategjike. Të përballur me kostot në rritje të objekteve publike dhe kostot vjetore të energjisë prej më shumë se 5 milionë dollarë amerikanë, ata konsideruan si një alternativë prodhimin e energjisë diellore fotovoltaike. Përpara se të merrte në konsideratë sistemet fotovoltaike diellore, bordi i drejtorëve të RCWD vlerësoi një sërë opsionesh të energjisë së rinovueshme, duke përfshirë energjinë e erës, rezervuarët e depozitimit të pompuar, etj.

Në janar 2007, e drejtuar nga Programi i Energjisë Diellore të Kalifornisë, RCWD mori një çmim të performancës me vetëm 0.34 dollarë për kilovat-orë energji elektrike brenda pesë viteve nën juridiksionin e ndërmarrjes publike lokale. RCWD ushtron APP-në përmes SunPower, pa shpenzime kapitale. RCWD duhet të paguajë vetëm për energjinë elektrike të prodhuar nga sistemi fotovoltaik. Sistemi fotovoltaik financohet, zotërohet dhe operohet nga SunPower.

Që nga instalimi i sistemit fotovoltaik 1.1 MW DC të RCWD në 2009, zona ka pasur shumë përfitime. Për shembull, Impianti i Rikuperimit të Ujit Santa Rosa (Santa Rosa Water Reclamation Facility) mund të kursejë 152,000 dollarë amerikanë në kosto në vit, duke kompensuar afërsisht 30% të nevojave për energji të uzinës. Përveç kësaj, ndërsa RCWD zgjedh Kreditë e Energjisë së Rinovueshme (REC) në lidhje me sistemin e saj fotovoltaik, ajo mund të zvogëlojë më shumë se 73 milionë paund emetime të dëmshme të karbonit në 30 vitet e ardhshme dhe ka një ndikim pozitiv në treg në mjedis.

Sistemi diellor fotovoltaik pritet të kursejë deri në 6.8 milionë dollarë amerikanë në kostot e energjisë elektrike për rajonin në 20 vitet e ardhshme. Sistemi diellor fotovoltaik i instaluar në impiantin RCWD Santa Rosa është një sistem gjurmimi i animit. Krahasuar me sistemin tradicional të pjerrësisë fikse, shkalla e kthimit të prodhimit të energjisë është rreth 25% më e lartë. Prandaj, është i ngjashëm me sistemin fotovoltaik me një aks dhe fiks Krahasuar me sistemin e animit, efektiviteti i kostos është përmirësuar gjithashtu ndjeshëm. Përveç kësaj, sistemi i zhdrejtë i gjurmimit kërkon një zonë më të madhe për të shmangur mbylljen e hijes vijë pas rreshti dhe duhet të orientohet në një vijë të drejtë. Sistemi i gjurmimit të zhdrejtë ka kufizimet e veta. Ngjashëm me sistemin e gjurmimit me një aks, ai duhet të ndërtohet në një zonë drejtkëndore të hapur dhe të pakufizuar.