Потрошња енергије чини велики део оперативних трошкова постројења за пречишћавање отпадних вода. Како користити нове технологије и обновљиву енергију за побољшање енергетске ефикасности и смањење потрошње енергије у процесу водоснабдевања и пречишћавања воде постало је у фокусу многих постројења за пречишћавање отпадних вода у свету. Данас ћемо вам представити примену соларне енергије у неколико канализационих постројења у Сједињеним Државама.

Комисија за приградску санитацију Вашингтона, Постројење за пречишћавање отпадних вода Сенеке и западног огранка, Џермантаун и Горњи Марлборо, Мериленд

Санитарна комисија за предграђе Вашингтона (ВССЦ) успоставила је две независне соларне фотонапонске електране од 2 МВ, од којих свака може надокнадити годишњу куповину електричне енергије прикључене на мрежу од приближно 3278 МВх годишње. Оба фотонапонска система за производњу електричне енергије су изграђена на отвореним површинама изнад земље, поред постројења за пречишћавање отпадних вода. Стандард Солар је изабран за ЕПЦ извођача, а Васхингтон Гас Енерги Сервицес (ВГЕС) је био власник и добављач ППА. АЕЦОМ помаже ВССЦ-у у прегледу пројектне документације ЕПЦ добављача како би се осигурао висок квалитет система.

АЕЦОМ је такође поднео документе о еколошкој дозволи Одељењу за животну средину Мериленда (МДЕ) како би осигурао да је соларни фотонапонски систем у складу са локалним прописима о заштити животне средине. Оба система су повезана са клијентом 13.2кВ/ 480В степ-довн уређаја и налазе се између трансформатора и свих релеја или прекидача који штите постројење за пречишћавање отпадних вода. Због избора тачака међусобног повезивања и производње соларне енергије која понекад (иако ретко) премашује потрошњу енергије на лицу места, инсталирани су нови релеји како би се спречило враћање излазне енергије у мрежу. Стратегија интерконекције постројења за пречишћавање отпадних вода компаније ДЦ Ватер је веома различита од оне на ВССЦ и захтева више метода међусобног повезивања, углавном имајући у виду да постоје два главна довода електричне енергије који се гранају на три главна електрична бројила и одговарајућа кола средњег напона.

Постројење за пречишћавање отпадних вода Хилл Цанион, Тхоусанд Оакс, Калифорнија

Постројење за пречишћавање отпадних вода Хилл Цанион изграђено је 1961. године, са дневним капацитетом прераде од приближно 38,000 тона, и познато је по одличном управљању животном средином. Постројење за канализацију је опремљено тростепеним уређајем за пречишћавање, а пречишћена отпадна вода се може поново користити као регенерисана вода. 65% потрошње енергије на локацији производи когенерациона јединица од 500 киловата и соларни фотонапонски систем од 584 киловата једносмерне струје (500 киловата АЦ). Соларни фотонапонски систем је уграђен у преливни резервоар као слој за сушење биочврстих материја, као што је приказано на слици 8. Ове модуларне компоненте су инсталиране на једноосни трагач изнад највишег нивоа воде, а сви електрични уређаји су инсталирани на једној страни канал како би се минимизирао продор воде. Систем је дизајниран тако да само треба да инсталира вертикална сидра за стубове на постојећу бетонску доњу плочу базена, смањујући количину конструкције која је потребна за традиционалне шипове или темеље. Соларни фотонапонски систем је инсталиран почетком 2007. и може надокнадити 15% тренутних куповина мреже.

Округ водовода округа Вентура, фабрика за искоришћену воду Моорпарк, Моорпарк, Калифорнија

Отприлике 2.2 милиона галона (приближно 8330м3) канализације од 9,200 корисника слива се у постројење за рекултивацију воде Моорпарк сваког дана. Стратешки план округа Вентура за 2011-2016 детаљно је навео пет „кључних области“, укључујући „животну средину, коришћење земљишта и инфраструктуру“. Следећи су кључни стратешки циљеви у овој специфичној области: „Спровести исплативе мере за уштеду енергије и смањење емисија кроз независан рад, регионално планирање и јавно/приватну сарадњу.“

Године 2010. Водени округ бр. 1 округа Вентура сарађивао је са АЕЦОМ-ом на истраживању фотонапонских система. У јулу 2011. године, регион је добио 1.13 МВ фонд за награду за рад фотонапонских пројеката у постројењу за рекултивацију отпада Моорпарк. Регион је прошао кроз дуг процес захтева за предлоге (РФП). Коначно, почетком 2012. године, РЕЦСолар је добио одобрење за пројекат за почетак пројектовања и изградње фотонапонског система. Фотонапонски систем је пуштен у употребу у новембру 2012. године и добио дозволу за паралелни рад.

Тренутни соларни фотонапонски систем може произвести око 2.3 милиона киловат-сати електричне енергије сваке године, што може скоро надокнадити 80% електричне енергије коју електрана купи из мреже. Као што је приказано на слици 9, једноосни систем за праћење генерише 20% више електричне енергије од традиционалног система са фиксним нагибом, тако да је укупна производња електричне енергије побољшана. Треба напоменути да када је оса у правцу север-југ, а низ битова на отвореном простору, систем праћења једне осе има највећу ефикасност. Фабрика за рециклажу отпада Моокпарк користи суседно пољопривредно земљиште да обезбеди најбоље место за фотонапонске системе. Основа система за праћење је постављена на широку прирубну греду испод земље, што значајно смањује трошкове и време изградње. Током читавог животног циклуса пројекта, регион ће уштедети око 4.5 милиона долара.

Општинска управа за јавна предузећа округа Камден, Њу Џерси

У 2010. години, општинска управа округа Камден (ЦЦМУА) поставила је себи храбар циљ коришћења 100% обновљиве енергије која је јефтинија од локалне струје за обраду 60 милиона галона произведених дневно (око 220,000 м³) канализације. ЦЦМУА схвата да соларни фотонапонски системи имају такав потенцијал. Међутим, ЦЦМУА постројење за пречишћавање отпадних вода се углавном састоји од отворених реакционих резервоара, а традиционални кровни соларни низови не могу формирати одређену скалу за снабдевање електричном енергијом.

Упркос томе, ЦЦМУА је и даље отворен тендер. Хелио Саге, који је учествовао на тендеру, изразио је уверење да ће кроз неке додатне пројекте, изнад отвореног таложника бити постављен фотонапонски систем сличан соларној гаражи. Пошто пројекат има смисла само ако ЦЦМУА може постићи тренутне уштеде енергије, дизајн шеме не само да мора бити робустан, већ и исплатив.

У јулу 2012, ЦЦМУА Соларни центар је покренуо соларни фотонапонски систем за производњу енергије од 1.8 МВ, који се састоји од више од 7,200 соларних панела и покрива отворени базен од 7 хектара. Иновација дизајна лежи у инсталацији система надстрешница висине 8-9 стопа, који неће ометати употребу, рад или одржавање других базена опреме.

Соларна фотонапонска структура је антикорозивна (слана вода, угљена киселина и водоник сулфид) дизајн и модификована надстрешница за аутомобиле коју производи Сцхлеттер (познати добављач фотонапонских система носача, укључујући надстрешнице). Према ППА, ЦЦМУА нема капиталне трошкове и није одговорна за било какве трошкове рада и одржавања. Једина финансијска одговорност ЦЦМУА је да плаћа фиксну цену за соларну енергију током 15 година. ЦЦМУА процењује да ће то уштедети милионе долара у трошковима енергије.

Процењује се да ће соларни фотонапонски систем генерисати око 2.2 милиона киловат-сати (кВх) електричне енергије сваке године, а перформансе засноване на интерактивној веб страници ЦЦМУА биће боље. Веб страница приказује тренутну и акумулирану производњу енергије и еколошке атрибуте, и одражава тренутну производњу енергије у реалном времену, као што је приказано на слици испод.

Општински водени округ Западног басена, ЕИ Сегундо, Калифорнија

Општински водни дистрикт Западног басена (Вест Басин Муниципал Ватер Дистрицт) је јавна институција посвећена иновацијама од 1947. године, пружајући пијаћу и искоришћену воду на 186 квадратних миља западног Лос Анђелеса. Западни басен је шесто највеће водено подручје у Калифорнији, које опслужује скоро милион људи.

У 2006. години, Вест Басин је одлучио да инсталира соларне фотонапонске системе за производњу енергије на својим објектима за обновљену воду, надајући се да ће добити дугорочне финансијске и еколошке користи. У новембру 2006. Сун Повер је помогао Вест Басин-у да инсталира и заврши фотонапонски низ, који се састоји од 2,848 модула и генерише 564 киловата једносмерне струје. Систем је инсталиран на врху подземног резервоара за прераду бетона у том подручју. Соларни фотонапонски систем за производњу енергије Западног басена може да произведе око 783,000 киловат-сати чисте обновљиве енергије сваке године, уз смањење трошкова јавних објеката за више од 10%. Од инсталирања фотонапонског система 2006. године, кумулативна производња енергије од јануара 2014. износила је 5.97 гигавата (ГВх). Слика испод приказује фотонапонски систем у Западном басену.

Ранцхо Цалифорниа Ватер Дистрицт, Санта Роса Рецлаимед Ватер Плант, Мурриета, Цалифорниа

Од свог оснивања 1965. године, Ранцхо Цалифорниа Ватер Дистрицт (Ранцхо Цалифорниа Ватер Дистрицт, РЦВД) пружа услуге пијаће воде, третмана канализације и поновне употребе воде у областима у радијусу од 150 квадратних миља. Подручје услуге је Темекула/Ранчо Калифорнија, укључујући Темекула Сити, делове града Муриета и друге области у округу Риверсајд.

РЦВД има визију окренуту будућности и веома је осетљив на животну средину и стратешке трошкове. Суочени са растућим трошковима јавних објеката и годишњим трошковима енергије од више од 5 милиона америчких долара, они су разматрали соларну фотонапонску производњу енергије као алтернативу. Пре разматрања соларних фотонапонских система, одбор директора РЦВД-а је проценио низ опција за обновљиву енергију, укључујући енергију ветра, резервоаре за пумпање итд.

У јануару 2007, вођен Калифорнијским програмом соларне енергије, РЦВД је добио награду за учинак од само 0.34 долара по киловат-сату електричне енергије у року од пет година под јурисдикцијом локалног јавног предузећа. РЦВД спроводи ППА преко СунПовер-а, без капиталних издатака. РЦВД треба да плати само електричну енергију коју производи фотонапонски систем. Фотонапонски систем финансира, поседује и њиме управља СунПовер.

Од инсталирања РЦВД фотонапонског система од 1.1 МВ ДЦ 2009. године, ова област ужива многе предности. На пример, постројење за рекуперацију воде Санта Роса (Санта Роса Ватер Рецламатион Фацилити) може уштедети 152,000 УСД годишње, надокнађујући приближно 30% енергетских потреба фабрике. Поред тога, пошто РЦВД бира кредите за обновљиву енергију (РЕЦ) у вези са својим фотонапонским системом, може смањити више од 73 милиона фунти штетних емисија угљеника у наредних 30 година и има позитиван утицај на тржиште на животну средину.

Очекује се да ће соларни фотонапонски систем уштедети до 6.8 милиона америчких долара на трошковима електричне енергије за регион у наредних 20 година. Соларни фотонапонски систем инсталиран у постројењу РЦВД Санта Роса је систем за праћење нагиба. У поређењу са традиционалним фиксним системом нагиба, његова стопа поврата производње енергије је за око 25% већа. Због тога је сличан фотонапонском систему са једном осовином и фиксним У поређењу са системом нагиба, економичност је такође значајно побољшана. Поред тога, коси систем праћења захтева већу површину да би се избегло заклањање сенке линију по линију, и мора бити оријентисан у правој линији. Коси систем праћења има своја ограничења. Слично систему за праћење са једном осовином, он мора бити изграђен на отвореном и неограниченом правоугаоном простору.