Energiförbrukningen står för en stor del av driftkostnaderna för reningsverken. Hur man använder ny teknik och förnybar energi för att förbättra energieffektiviteten och minska energiförbrukningen i vattenförsörjningen och vattenreningsprocessen har blivit i fokus för många avloppsreningsverk i världen. Idag kommer vi att presentera användningen av solenergi i flera avloppsanläggningar i USA.

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

Washington Suburban Sanitary Commission (WSSC) har etablerat två oberoende solcellsanläggningar på 2 MW, som var och en kan kompensera för det årliga nätanslutna kraftköpet på cirka 3278MWh/år. Båda solcellsanläggningarna byggs i öppna ytor ovan marken, bredvid avloppsreningsverket. Standard Solar valdes som EPC-entreprenör och Washington Gas Energy Services (WGES) var ägare och PPA-leverantör. AECOM hjälper WSSC att granska designdokumenten från EPC-leverantörer för att säkerställa den höga kvaliteten på systemet.

AECOM lämnade också in miljötillståndsdokument till Maryland Department of Environment (MDE) för att säkerställa att solcellssystemet följer lokala miljöbestämmelser. Båda systemen är anslutna till beställaren av 13.2kV/480V nedtrappningsanordningen och placerade mellan transformatorn och eventuella reläer eller strömbrytare som skyddar avloppsreningsverket. På grund av valet av sammankopplingspunkter och solenergiproduktion som ibland (men sällan) överstiger strömförbrukningen på plats, har nya reläer installerats för att förhindra att uteffekten återgår till nätet. Sammankopplingsstrategin för DC Waters Blue Plains reningsverksanläggningar för avloppsvatten skiljer sig mycket från den för WSSC och kräver flera sammankopplingsmetoder, främst med tanke på att det finns två huvudströmmatare som förgrenar sig till tre huvudelmätare och motsvarande mellanspänningskretsar.

Hill Canyon Wastewater Treatment Plant, Thousand Oaks, Kalifornien

Hill Canyon Sewage Treatment Plant byggdes 1961, med en daglig bearbetningskapacitet på cirka 38,000 65 ton, och är känt för sin utmärkta miljöledning. Reningsverket är försett med en trestegsreningsanordning och det renade avloppsvattnet kan återanvändas som återvunnet vatten. 500 % av strömförbrukningen på plats produceras av en kraftvärmeenhet på 584 kilowatt och ett solcellssystem på 500 kilowatt DC (8 kilowatt AC). Solcellssystemet är installerat i en överströmningsreservoar som en torkbädd av biosolids, som visas i figur 2007. Dessa modulära komponenter är installerade på en enaxlig tracker ovanför högsta vattennivån, och alla elektriska enheter är installerade på ena sidan av kanalen för att minimera vatteninträngning. Systemet är utformat för att endast behöva installera de vertikala pirankarna på den befintliga betongbassängens bottenplatta, vilket minskar mängden konstruktion som krävs för traditionell pålning eller fundament. Solcellssystemet installerades i början av 15 och kan kompensera för XNUMX % av de nuvarande nätinköpen.

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

Cirka 2.2 miljoner gallon (cirka 8330m3) avloppsvatten från 9,200 2011 användare rinner in i Moorpark Water Reclamation Facility varje dag. Ventura Countys strategiska plan för 2016-XNUMX beskrev fem “nyckelområden”, inklusive “miljö, markanvändning och infrastruktur”. Följande är de viktigaste strategiska målen inom detta specifika område: “Implementera kostnadseffektiva energibesparings- och utsläppsminskningsåtgärder genom oberoende drift, regional planering och offentlig/privat samverkan.”

2010 samarbetade Ventura County Water District No. 1 med AECOM för att undersöka solcellssystem. I juli 2011 fick regionen en fond för 1.13 MW fotovoltaisk projektprestanda vid Moorpark Waste Reclamation Facility. Regionen har gått igenom en lång process för begäran om förslag (RFP). Slutligen, i början av 2012, tilldelades RECSolar tillståndet för projektet att påbörja konstruktionen och konstruktionen av solcellssystemet. Solcellsanläggningen togs i bruk i november 2012 och fick parallelldriftstillstånd.

Det nuvarande solcellssystemet kan generera cirka 2.3 miljoner kilowattimmar el varje år, vilket nästan kan kompensera för 80 % av den el som vattenverket köper från nätet. Som visas i figur 9 genererar det enaxliga spårningssystemet 20 % mer el än det traditionella fasta tiltsystemet, så den totala elproduktionen har förbättrats. Det bör noteras att när axeln är i nord-sydlig riktning och bitarrayen är i det öppna området, har det enaxliga spårningssystemet den högsta effektiviteten. Mookparks avfallsåtervinningsanläggning använder intilliggande jordbruksmark för att tillhandahålla den bästa platsen för solcellssystem. Grunden för spårningssystemet är staplad på den breda flänsbalken under jord, vilket avsevärt minskar byggkostnaden och tiden. Under projektets hela livscykel kommer regionen att spara cirka 4.5 miljoner USD.

Camden County Municipal Public Utilities Administration, New Jersey

2010 satte Camden County Municipal Utilities Authority (CCMUA) upp ett djärvt mål att använda 100 % förnybar energi som är billigare än lokal el för att behandla de 60 miljoner gallon som genereras per dag (cirka 220,000 XNUMX m³) avloppsvatten. CCMUA inser att solcellssystem har en sådan potential. CCMUA-reningsverket för avloppsvatten består dock huvudsakligen av öppna reaktionstankar, och traditionella solpaneler på taket kan inte bilda en viss skala för att leverera ström.

Trots detta är CCMUA fortfarande öppet anbud. Herr Helio Sage, som deltog i anbudet, uttryckte sin övertygelse om att genom några ytterligare projekt kommer ett solcellssystem som liknar ett solcellsgarage att installeras ovanför den öppna sedimentationstanken. Eftersom projektet bara är vettigt om CCMUA kan uppnå omedelbara energibesparingar, måste utformningen av systemet inte bara vara robust utan också kostnadseffektivt.

I juli 2012 lanserade CCMUA Solar Center ett 1.8 MW solenergisystem för solenergi, som består av mer än 7,200 7 solpaneler och täcker en öppen pool på 8 tunnland. Designens innovation ligger i installationen av det 9-XNUMX fot höga kapellsystemet, som inte kommer att störa användningen, driften eller underhållet av andra utrustningspooler.

Solcellskonstruktionen är en anti-korrosionskonstruktion (saltvatten, kolsyra och vätesulfid) och en modifierad carportkapell tillverkad av Schletter (en välkänd leverantör av solcellskonsolsystem, inklusive carportar). Enligt PPA har CCMUA inga kapitalutgifter och ansvarar inte för några drifts- och underhållskostnader. Det enda ekonomiska ansvaret för CCMUA är att betala ett fast pris för solenergi i 15 år. CCMUA uppskattar att det kommer att spara miljontals dollar i energikostnader.

Det beräknas att solcellssystemet kommer att generera cirka 2.2 miljoner kilowattimmar (kWh) el varje år, och prestandan baserad på CCMUA:s interaktiva webbplats kommer att bli bättre. Webbplatsen visar aktuell och ackumulerad energiproduktion och miljöegenskaper, och speglar den aktuella energiproduktionen i realtid, som visas i figuren nedan.

West Basin Municipal Water District, EI Segundo, Kalifornien

West Basin Municipal Water District (West Basin Municipal Water District) är en offentlig institution dedikerad till innovation sedan 1947, som tillhandahåller dricksvatten och återvunnet vatten till de 186 kvadratkilometerna i västra Los Angeles. West Basin är det sjätte största vattenområdet i Kalifornien och betjänar nästan en miljon människor.

2006 beslutade West Basin att installera solcellsenergisystem för elproduktion på sina återvunna vattenanläggningar, i hopp om att få långsiktiga ekonomiska och miljömässiga fördelar. I november 2006 hjälpte Sun Power West Basin att installera och färdigställa solcellspanelen, som består av 2,848 564 moduler och genererar 783,000 kilowatt likström. Systemet är installerat på toppen av den underjordiska lagringstanken för betongbearbetning i området. West Basins solceller kan generera cirka 10 2006 kilowattimmar ren förnybar energi varje år, samtidigt som kostnaderna för offentliga anläggningar minskar med mer än 2014 %. Sedan installationen av solcellsanläggningen 5.97 var den kumulativa energiproduktionen i januari XNUMX XNUMX gigawatt (GWh). Bilden nedan visar solcellsanläggningen i West Basin.

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

Sedan etableringen 1965 har Rancho California Water District (Rancho California Water District, RCWD) tillhandahållit tjänster för dricksvatten, avloppsrening och vattenåteranvändning till områden inom en radie av 150 kvadratkilometer. Serviceområdet är Temecula/RanchoCalifornia, inklusive Temecula City, delar av Murrieta City och andra områden i Riverside County.

RCWD har en framåtblickande vision och är mycket känslig för miljön och strategiska kostnader. Inför ökande kostnader för offentliga anläggningar och årliga energikostnader på mer än 5 miljoner US-dollar, betraktade de solenergiproduktion som ett alternativ. Innan man övervägde solcellssystem, utvärderade RCWD:s styrelse en serie alternativ för förnybar energi, inklusive vindkraft, pumpade lagringsreservoarer, etc.

I januari 2007, driven av California Solar Energy Program, fick RCWD ett prestationspris – endast $0.34 per kilowattimme el inom fem år under det lokala allmännyttiga företagets jurisdiktion. RCWD utövar PPA genom SunPower, utan kapitalutgifter. RCWD behöver bara betala för den el som genereras av solcellssystemet. Solcellssystemet finansieras, ägs och drivs av SunPower.

Sedan installationen av RCWD:s 1.1 MW DC solcellssystem 2009 har området åtnjutit många fördelar. Till exempel kan Santa Rosa Water Reclamation Facility (Santa Rosa Water Reclamation Facility) spara 152,000 30 USD i kostnader per år, vilket kompenserar för cirka 73 % av anläggningens energibehov. Dessutom, eftersom RCWD väljer Renewable Energy Credits (RECs) relaterade till sitt solcellssystem, kan det minska mer än 30 miljoner pund av skadliga koldioxidutsläpp under de kommande XNUMX åren och har en positiv marknadspåverkan på miljön.

Solcellssystemet förväntas spara upp till 6.8 miljoner US-dollar i elkostnader för regionen under de kommande 20 åren. Solcellssystemet installerat i RCWD Santa Rosa-anläggningen är ett tilt-spårningssystem. Jämfört med det traditionella fasta tiltsystemet är dess energiproduktion cirka 25 % högre. Därför liknar det det enaxliga solcellssystemet och fast Jämfört med tiltsystemet är kostnadseffektiviteten också avsevärt förbättrad. Dessutom kräver det sneda spårningssystemet en större yta för att undvika att skuggan blockeras linje för linje, och måste vara orienterad i en rak linje. Det sneda spårningssystemet har sina begränsningar. I likhet med det enaxliga spårsystemet måste det byggas i ett öppet och obegränsat rektangulärt område.