Atık su arıtma tesislerinin işletme maliyetlerinin büyük bir kısmını enerji tüketimi oluşturmaktadır. Su temini ve su arıtma sürecinde enerji verimliliğini artırmak ve enerji tüketimini azaltmak için yeni teknolojilerin ve yenilenebilir enerjinin nasıl kullanılacağı, dünyadaki birçok atık su arıtma tesisinin odak noktası haline geldi. Bugün size Amerika Birleşik Devletleri’ndeki çeşitli kanalizasyon tesislerinde güneş enerjisi uygulamasını tanıtacağız.

Washington Banliyö Sanitasyon Komisyonu, Senecaand Western Branch Atık Su Arıtma Tesisi, Germantown & Upper Marlboro, Maryland

Washington Suburban Sıhhi Tesisat Komisyonu (WSSC), her biri yıllık yaklaşık 2 MWh/yıllık şebekeye bağlı enerji alımını dengeleyebilen iki bağımsız 3278 MW güneş fotovoltaik enerji santrali kurdu. Her iki fotovoltaik enerji üretim sistemi, kanalizasyon arıtma tesisinin yanında, yerin üstünde açık alanlara inşa edilmiştir. EPC yüklenicisi olarak Standard Solar seçildi ve sahibi ve PPA sağlayıcısı Washington Gas Energy Services (WGES) idi. AECOM, sistemin yüksek kalitesini sağlamak için EPC tedarikçilerinin tasarım belgelerinin gözden geçirilmesinde WSSC’ye yardımcı olur.

AECOM ayrıca güneş fotovoltaik sisteminin yerel çevre yönetmeliklerine uygun olmasını sağlamak için Maryland Çevre Departmanına (MDE) çevre izin belgelerini sundu. Her iki sistem de 13.2kV/ 480V düşürme cihazının müşterisine bağlıdır ve transformatör ile atık su arıtma tesisini koruyan herhangi bir röle veya devre kesici arasında bulunur. Ara bağlantı noktalarının seçimi ve bazen (nadiren de olsa) yerinde güç tüketimini aşan güneş enerjisi üretimi nedeniyle, güç çıkışının şebekeye geri dönmesini önlemek için yeni röleler kuruldu. DC Water’ın Blue Plains atık su arıtma tesisi tesislerinin bağlantı stratejisi, WSSC’ninkinden çok farklıdır ve esas olarak, üç ana elektrik sayacına ve ilgili orta gerilim devrelerine ayrılan iki ana şebeke güç besleyicisi olduğu düşünüldüğünde, birden fazla ara bağlantı yöntemi gerektirir.

Hill Canyon Atıksu Arıtma Tesisi, Thousand Oaks, California

Hill Canyon Kanalizasyon Arıtma Tesisi, günlük yaklaşık 1961 ton işleme kapasitesiyle 38,000 yılında inşa edilmiştir ve mükemmel çevre yönetimi ile tanınmaktadır. Kanalizasyon tesisi, üç aşamalı bir arıtma cihazı ile donatılmıştır ve arıtılmış atık su, geri kazanılmış su olarak yeniden kullanılabilir. Sahadaki elektrik tüketiminin %65’i 500 kilowatt kojenerasyon ünitesi ve 584 kilowatt DC (500 kilowatt AC) güneş fotovoltaik sistemi tarafından üretiliyor. Güneş fotovoltaik sistemi, Şekil 8’de gösterildiği gibi bir biyokatı kurutma yatağı olarak bir taşma rezervuarına kurulur. su girişini en aza indirmek için kanal. Sistem, geleneksel kazık veya temeller için gereken inşaat miktarını azaltarak, yalnızca mevcut beton havuz alt plakasına dikey iskele ankrajlarını takmaya ihtiyaç duyacak şekilde tasarlanmıştır. Güneş fotovoltaik sistemi 2007’nin başlarında kuruldu ve mevcut şebeke alımlarının %15’ini dengeleyebilir.

Ventura County Su İşleri Bölgesi, Moorpark Geri Kazanılmış Su Tesisi, Moorpark, California

Her gün 2.2 kullanıcıdan gelen yaklaşık 8330 milyon galon (yaklaşık 3 m9,200) kanalizasyon Moorpark Su Arıtma Tesisine akmaktadır. Ventura County’nin 2011-2016 stratejik planı, “çevre, arazi kullanımı ve altyapı” dahil olmak üzere beş “önemli alanı” detaylandırdı. Bu özel alandaki temel stratejik hedefler şunlardır: “Bağımsız operasyon, bölgesel planlama ve kamu/özel işbirliği yoluyla maliyet etkin enerji tasarrufu ve emisyon azaltma önlemlerinin uygulanması.”

2010 yılında Ventura İlçesi 1 Nolu Su Bölgesi, fotovoltaik sistemleri araştırmak için AECOM ile işbirliği yaptı. Temmuz 2011’de bölge, Moorpark Atık Geri Kazanım Tesisinde 1.13 MW’lık bir fotovoltaik proje performans ödül fonu aldı. Bölge, uzun bir Teklif Talebi (RFP) sürecinden geçmiştir. Son olarak, 2012’nin başlarında, RECSolar’a, fotovoltaik sistemin tasarım ve inşaatına başlama projesi için yetki verildi. Fotovoltaik sistem Kasım 2012’de devreye alınmış ve paralel işletme izni alınmıştır.

Mevcut güneş fotovoltaik sistemi, her yıl yaklaşık 2.3 milyon kilovat saat elektrik üretebilir ve bu, su tesisi tarafından şebekeden satın alınan elektriğin neredeyse %80’ini dengeleyebilir. Şekil 9’da gösterildiği gibi, tek eksenli izleme sistemi, geleneksel sabit eğim sisteminden %20 daha fazla elektrik üretir, bu nedenle genel elektrik üretimi iyileştirildi. Eksen kuzey-güney yönünde olduğunda ve bit dizisi açık alanda olduğunda, tek eksenli takip sisteminin en yüksek verime sahip olduğuna dikkat edilmelidir. Mookpark Atık Geri Dönüşüm Tesisi, fotovoltaik sistemler için en iyi yeri sağlamak için bitişikteki tarım arazilerini kullanır. İzleme sisteminin temeli, yeraltındaki geniş flanş kirişi üzerine yığılmıştır, bu da inşaat maliyetini ve süresini büyük ölçüde azaltır. Projenin tüm yaşam döngüsü boyunca bölge yaklaşık 4.5 milyon ABD$ tasarruf sağlayacaktır.

Camden County Belediye Kamu Hizmetleri İdaresi, New Jersey

2010 yılında, Camden County Belediye Kamu Hizmetleri Kurumu (CCMUA), günde üretilen 100 milyon galon (Yaklaşık 60 m³) kanalizasyonu işlemek için yerel elektrikten daha ucuz olan %220,000 yenilenebilir enerji kullanma konusunda cesur bir hedef belirledi. CCMUA, güneş fotovoltaik sistemlerinin böyle bir potansiyele sahip olduğunun farkındadır. Bununla birlikte, CCMUA atık su arıtma tesisi esas olarak açık reaksiyon tanklarından oluşur ve geleneksel çatı üstü güneş panelleri, güç sağlamak için belirli bir ölçek oluşturamaz.

Buna rağmen, CCMUA hala açık ihaledir. İhaleye katılan Helio Sage, bazı ek projelerle açık çökeltme tankının üzerine güneş enerjisi garajına benzer bir fotovoltaik sistemin kurulacağına inandığını ifade etti. Proje yalnızca CCMUA’nın anında enerji tasarrufu sağlaması durumunda anlamlı olduğundan, planın tasarımı yalnızca sağlam değil, aynı zamanda uygun maliyetli olmalıdır.

Temmuz 2012’de, CCMUA Güneş Merkezi, 1.8’den fazla güneş panelinden oluşan ve 7,200 dönümlük bir açık havuzu kapsayan 7 MW’lık bir güneş fotovoltaik enerji üretim sistemi başlattı. Tasarımın yeniliği, diğer ekipman havuzlarının kullanımına, çalışmasına veya bakımına müdahale etmeyecek 8-9 fit yüksekliğindeki kanopi sisteminin kurulumunda yatmaktadır.

Güneş fotovoltaik yapısı, bir korozyon önleyici (tuzlu su, karbonik asit ve hidrojen sülfür) tasarımı ve Schletter (otomobiller dahil olmak üzere iyi bilinen bir fotovoltaik braket sistemleri tedarikçisi) tarafından üretilen modifiye edilmiş bir carport kanopidir. PPA’ya göre, CCMUA’nın hiçbir sermaye harcaması yoktur ve herhangi bir işletme ve bakım maliyetinden sorumlu değildir. CCMUA’nın tek mali sorumluluğu, 15 yıl boyunca güneş enerjisi için sabit bir fiyat ödemek. CCMUA, enerji maliyetlerinde milyonlarca dolar tasarruf sağlayacağını tahmin ediyor.

Güneş fotovoltaik sisteminin her yıl yaklaşık 2.2 milyon kilovat saat (kWh) elektrik üreteceği ve CCMUA interaktif web sitesine dayalı performansın daha iyi olacağı tahmin edilmektedir. Web sitesi, mevcut ve birikmiş enerji üretimini ve çevresel nitelikleri gösterir ve aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi mevcut enerji üretimini gerçek zamanlı olarak yansıtır.

West Basin Belediye Su Bölgesi, EI Segundo, California

West Basin Municipal Water District (West Basin Municipal Water District), 1947’den beri kendini yeniliğe adamış bir kamu kurumudur ve batı Los Angeles’ın 186 mil karelik kısmına içme ve arıtılmış su sağlar. West Basin, Kaliforniya’daki altıncı en büyük su bölgesidir ve yaklaşık bir milyon kişiye hizmet vermektedir.

2006 yılında West Basin, uzun vadeli finansal ve çevresel faydalar elde etmeyi umarak, geri kazanılan su tesislerine güneş fotovoltaik enerji üretim sistemleri kurmaya karar verdi. Kasım 2006’da Sun Power, West Basin’in 2,848 modülden oluşan ve 564 kilovat doğru akım üreten fotovoltaik diziyi kurmasına ve tamamlamasına yardımcı oldu. Sistem, bölgedeki yeraltı beton işleme depolama tankının üstüne kurulur. West Basin’in güneş fotovoltaik enerji üretim sistemi, her yıl yaklaşık 783,000 kilovat-saat temiz yenilenebilir enerji üretebilirken, kamu tesislerinin maliyetini %10’dan fazla azaltıyor. Fotovoltaik sistemin 2006 yılında kurulmasından bu yana, Ocak 2014 itibariyle kümülatif enerji çıkışı 5.97 gigawatt (GWh) idi. Aşağıdaki resim Batı Havzasındaki fotovoltaik sistemi göstermektedir.

Rancho California Su Bölgesi, Santa Rosa Geri Kazanılmış Su Tesisi, Murrieta, California

1965 yılındaki kuruluşundan bu yana, Rancho California Water District (Rancho California Water District, RCWD), 150 mil karelik bir yarıçap içindeki alanlara içme suyu, kanalizasyon arıtma ve suyun yeniden kullanım arıtma hizmetleri sağladı. Hizmet alanı Temecula Şehri, Murrieta Şehri’nin bazı bölümleri ve Riverside County’deki diğer alanlar dahil Temecula/RanchoCalifornia’dır.

RCWD ileriye dönük bir vizyona sahiptir ve çevreye ve stratejik maliyetlere karşı oldukça hassastır. Artan kamu tesis maliyetleri ve 5 milyon ABD dolarını aşan yıllık enerji maliyetleri ile karşı karşıya kalanlar, alternatif olarak güneş fotovoltaik enerji üretimini düşündüler. Güneş fotovoltaik sistemlerini düşünmeden önce, RCWD yönetim kurulu rüzgar enerjisi, pompalı depolama rezervuarları vb. dahil olmak üzere bir dizi yenilenebilir enerji seçeneğini değerlendirdi.

Ocak 2007’de, California Güneş Enerjisi Programı tarafından yönlendirilen RCWD, yerel kamu hizmetinin yetkisi altında beş yıl içinde kilovat-saat elektrik başına yalnızca 0.34 ABD doları tutarında bir performans ödülü aldı. RCWD, PPA’yı SunPower aracılığıyla sermaye harcaması olmadan uygular. RCWD’nin yalnızca fotovoltaik sistem tarafından üretilen elektriği ödemesi gerekir. Fotovoltaik sistem SunPower tarafından finanse edilmekte, sahiplenilmekte ve işletilmektedir.

1.1 yılında RCWD’nin 2009 MW DC fotovoltaik sisteminin kurulumundan bu yana, bölge birçok avantajdan yararlanıyor. Örneğin, Santa Rosa Su Arıtma Tesisi (Santa Rosa Su Arıtma Tesisi), tesisin enerji ihtiyacının yaklaşık %152,000’unu karşılayarak yılda 30 ABD$ maliyet tasarrufu sağlayabilir. Ayrıca, RCWD, fotovoltaik sistemiyle ilgili Yenilenebilir Enerji Kredilerini (REC’ler) seçtiğinden, önümüzdeki 73 yıl içinde 30 milyon pound’dan fazla zararlı karbon emisyonunu azaltabilir ve çevre üzerinde olumlu bir piyasa etkisine sahiptir.

Güneş fotovoltaik sisteminin önümüzdeki 6.8 yıl içinde bölge için elektrik maliyetlerinde 20 milyon ABD dolarına kadar tasarruf sağlaması bekleniyor. RCWD Santa Rosa tesisinde kurulu güneş fotovoltaik sistemi, bir eğim takip sistemidir. Geleneksel sabit eğim sistemi ile karşılaştırıldığında, enerji üretim getiri oranı yaklaşık %25 daha yüksektir. Bu nedenle, tek eksenli fotovoltaik sisteme benzer ve sabittir Tilt sistemi ile karşılaştırıldığında, maliyet etkinliği de önemli ölçüde iyileştirilir. Ek olarak, eğik izleme sistemi, gölgenin satır satır tıkanmasını önlemek için daha geniş bir alana ihtiyaç duyar ve düz bir çizgide yönlendirilmelidir. Eğik izleme sisteminin sınırlamaları vardır. Tek eksenli takip sistemine benzer şekilde açık ve sınırsız dikdörtgen bir alana kurulmalıdır.