На енергоспоживання припадає велика частка експлуатаційних витрат очисних споруд. Як використовувати нові технології та відновлювані джерела енергії для підвищення енергоефективності та зниження споживання енергії в процесі водопостачання та очищення води стало центром уваги багатьох очисних споруд у світі. Сьогодні ми познайомимо вас із застосуванням сонячної енергії на кількох каналізаційних установках у Сполучених Штатах.

Комісія приміської санітарії Вашингтона, Сенека і Західна філія очисних установок, Джермантаун і Верхнє Марлборо, Меріленд

Приміська санітарна комісія Вашингтона (WSSC) заснувала дві незалежні сонячні фотоелектричні електростанції потужністю 2 МВт, кожна з яких може компенсувати річну закупівлю електроенергії, підключеної до мережі, приблизно на 3278 МВт-год на рік. Обидві фотоелектричні системи виробництва електроенергії побудовані на відкритих майданчиках над землею, поруч із очисними спорудами. Підрядником EPC було обрано Standard Solar, а власником і постачальником PPA була Washington Gas Energy Services (WGES). AECOM допомагає WSSC в перевірці проектної документації постачальників EPC для забезпечення високої якості системи.

AECOM також подала документи екологічного дозволу до Департаменту навколишнього середовища Меріленду (MDE), щоб переконатися, що сонячна фотоелектрична система відповідає місцевим екологічним нормам. Обидві системи підключені до клієнта понижуючого пристрою 13.2 кВ/ 480 В і розташовані між трансформатором і будь-якими реле або вимикачами, що захищають очисні споруди. Через вибір точок підключення та вироблення сонячної енергії, яка іноді (хоча рідко) перевищує споживання електроенергії на місці, були встановлені нові реле для запобігання повернення вихідної енергії в мережу. Стратегія взаємоз’єднання очисних споруд DC Water’s Blue Plains сильно відрізняється від стратегії WSSC і вимагає кількох методів з’єднання, в основному враховуючи, що є два основних джерела живлення, що розгалужуються до трьох основних електролічильників і відповідних ланцюгів середньої напруги.

Очисна установка Hill Canyon, Таузенд Оукс, Каліфорнія

Очисна установка Hill Canyon була побудована в 1961 році з щоденною потужністю переробки приблизно 38,000 65 тонн і відома своїм чудовим екологічним управлінням. Каналізація обладнана триступінчастим очисним пристроєм, очищені стічні води можна повторно використовувати як відновлену воду. 500% споживання електроенергії на місці виробляється когенераційною установкою потужністю 584 кіловат та сонячною фотоелектричною системою постійного струму (500 кіловат змінного струму) потужністю 8 кіловат. Сонячна фотоелектрична система встановлена ​​в переливному резервуарі як шар сушіння біотвердих речовин, як показано на малюнку 2007. Ці модульні компоненти встановлені на одноосьовому трекері над найвищим рівнем води, а всі електричні пристрої встановлені з одного боку канал, щоб мінімізувати проникнення води. Система розроблена таким чином, що потрібно лише встановити вертикальні анкерні кріплення на існуючу бетонну нижню плиту басейну, зменшуючи кількість конструкції, необхідну для традиційних свай або фундаментів. Сонячна фотоелектрична система була встановлена ​​на початку 15 року і може компенсувати XNUMX% поточних закупівель мережі.

Водопровідний район округу Вентура, завод відновленої води Мурпарк, Мурпарк, Каліфорнія

Приблизно 2.2 мільйона галонів (приблизно 8330 м3) стічних вод від 9,200 2011 користувачів стікає в установку рекультивації води Moorpark щодня. У стратегічному плані округу Вентура на 2016-XNUMX рр. детально описано п’ять «ключових областей», включаючи «довкілля, використання землі та інфраструктуру». Нижче наведено ключові стратегічні цілі в цій конкретній галузі: «Впровадження економічно ефективних заходів з енергозбереження та скорочення викидів через незалежне функціонування, регіональне планування та державно-приватне співробітництво».

У 2010 році водний район № 1 округу Вентура співпрацював з AECOM для дослідження фотоелектричних систем. У липні 2011 року регіон отримав 1.13 МВт фонд премії за продуктивність фотоелектричного проекту на установі рекультивації відходів Мурпарк. Регіон пройшов тривалий процес запиту пропозицій (RFP). Нарешті, на початку 2012 року RECSolar отримав дозвіл на проект, щоб почати проектування та будівництво фотоелектричної системи. Фотоелектрична система була введена в експлуатацію в листопаді 2012 року та отримала дозвіл на паралельну експлуатацію.

Сучасна сонячна фотоелектрична система може виробляти близько 2.3 мільйона кіловат-годин електроенергії щороку, що може майже компенсувати 80% електроенергії, яку закуповує водопровідна станція з мережі. Як показано на малюнку 9, одноосьова система відстеження генерує на 20% більше електроенергії, ніж традиційна система з фіксованим нахилом, тому загальне виробництво електроенергії було покращено. Слід зазначити, що коли вісь знаходиться в напрямку північ-південь, а бітовий масив знаходиться на відкритій місцевості, одноосьова система стеження має найвищу ефективність. Завод по переробці відходів Mookpark використовує прилеглі сільськогосподарські угіддя, щоб забезпечити найкраще місце для фотоелектричних систем. Фундамент системи стеження закладений на широку фланцеву балку під землею, що значно зменшує вартість і час будівництва. За весь життєвий цикл проекту регіон заощадить приблизно 4.5 мільйона доларів США.

Муніципальна комунальна адміністрація округу Камден, Нью-Джерсі

У 2010 році муніципальне управління комунальних послуг округу Камден (CCMUA) поставило перед собою сміливу мету використовувати 100% відновлювану енергію, яка є дешевшою, ніж місцева електроенергія, для переробки 60 мільйонів галонів, що утворюються на день (близько 220,000 XNUMX м³) стічних вод. CCMUA усвідомлює, що сонячні фотоелектричні системи мають такий потенціал. Проте станція очищення стічних вод CCMUA в основному складається з відкритих реакційних резервуарів, і традиційні сонячні батареї на даху не можуть сформувати певний масштаб для забезпечення електроенергією.

Незважаючи на це, ККМУА все ще залишається відкритим тендером. Пан Геліо Сейдж, який брав участь у тендері, висловив переконання, що за допомогою деяких додаткових проектів над відкритим відстійником буде розгорнута фотоелектрична система, подібна до сонячного гаража. Оскільки проект має сенс лише в тому випадку, якщо CCMUA може досягти негайної економії енергії, дизайн схеми повинен бути не тільки надійним, але й економічно ефективним.

У липні 2012 року CCMUA Solar Center запустив сонячну фотоелектричну систему виробництва електроенергії потужністю 1.8 МВт, яка складається з понад 7,200 сонячних панелей і охоплює відкритий басейн площею 7 акрів. Інновація конструкції полягає в установці системи навісу висотою 8-9 футів, яка не заважатиме використанню, експлуатації або обслуговуванню іншого обладнання басейнів.

Сонячна фотоелектрична конструкція являє собою антикорозійну (солону воду, вугільну кислоту та сірководень) конструкцію та модифікований навіс навісу виробництва компанії Schletter (відомого постачальника фотоелектричних кронштейнів, включаючи навіси). Відповідно до PPA, CCMUA не має капітальних витрат і не несе відповідальності за будь-які витрати на експлуатацію та обслуговування. Єдина фінансова відповідальність CCMUA — платити фіксовану ціну за сонячну енергію протягом 15 років. CCMUA оцінює, що це дозволить заощадити мільйони доларів на енергоносії.

Очікується, що сонячна фотоелектрична система вироблятиме близько 2.2 мільйонів кіловат-годин (кВт-год) електроенергії щороку, і продуктивність на основі інтерактивного веб-сайту CCMUA буде кращою. Веб-сайт відображає поточне та накопичене виробництво енергії та екологічні атрибути, а також відображає поточне виробництво енергії в режимі реального часу, як показано на малюнку нижче.

Муніципальний водний район Західного басейну, Е. І. Сегундо, Каліфорнія

Муніципальний водний район Вест-Бейсин (West Basin Municipal Water District) — громадська установа, що займається інноваціями з 1947 року, забезпечуючи питною та відновленою водою 186 квадратних миль західного Лос-Анджелеса. Західний басейн є шостим за величиною акваторією Каліфорнії, обслуговуючи майже мільйон людей.

У 2006 році West Basin вирішив встановити сонячні фотоелектричні системи виробництва електроенергії на своїх об’єктах з відновленої води, сподіваючись отримати довгострокові фінансові та екологічні вигоди. У листопаді 2006 року Sun Power допомогла West Basin встановити та завершити фотоелектричний масив, який складається з 2,848 модулів і генерує 564 кіловат постійного струму. Система встановлена ​​на верхній частині підземного резервуара для обробки бетону в цьому районі. Сонячна фотоелектрична система виробництва електроенергії West Basin може генерувати близько 783,000 10 кіловат-годин чистої відновлюваної енергії щороку, знижуючи при цьому вартість громадських об’єктів більш ніж на 2006%. З моменту встановлення фотоелектричної системи в 2014 році загальна вироблення енергії станом на січень 5.97 року становила XNUMX гігават (ГВт·год). На малюнку нижче показано фотоелектричну систему в Західному басейні.

Водний район Ранчо Каліфорнії, Завод відновленої води Санта-Роза, Муррієта, Каліфорнія

З моменту свого заснування в 1965 році, Rancho California Water District (Rancho California Water District, RCWD) надає питну воду, очищення стічних вод і послуги з повторного використання води в районах в радіусі 150 квадратних миль. Територією обслуговування є Темекула/Ранчо Каліфорнія, включаючи Темекула-Сіті, частини Муррієта-Сіті та інші райони округу Ріверсайд.

RCWD має перспективне бачення і дуже чутливий до навколишнього середовища та стратегічних витрат. Зіткнувшись із зростанням витрат на комунальні підприємства та щорічних витрат на енергію понад 5 мільйонів доларів США, вони розглядали сонячне фотоелектричне виробництво як альтернативу. Перш ніж розглядати сонячні фотоелектричні системи, рада директорів RCWD оцінила ряд варіантів відновлюваної енергії, включаючи енергію вітру, гідроакумулятори тощо.

У січні 2007 року, керуючись Каліфорнійською програмою сонячної енергії, RCWD отримав винагороду за продуктивність лише 0.34 долара за кіловат-годину електроенергії протягом п’яти років під юрисдикцією місцевого комунального підприємства. RCWD здійснює PPA через SunPower без капітальних витрат. RCWD потрібно платити лише за електроенергію, вироблену фотоелектричною системою. Фотоелектрична система фінансується, належить і керується SunPower.

З моменту встановлення фотоелектричної системи постійного струму потужністю 1.1 МВт RCWD у 2009 році цей район отримав багато переваг. Наприклад, установка рекультивації води Санта-Роза (Santa Rosa Water Reclamation Facility) може заощадити 152,000 30 доларів США на рік, компенсуючи приблизно 73% потреб заводу в енергії. Крім того, оскільки RCWD обирає кредити на відновлювані джерела енергії (REC), пов’язані з його фотоелектричною системою, вона може скоротити більш ніж 30 мільйони фунтів шкідливих викидів вуглецю протягом наступних XNUMX років і матиме позитивний вплив на ринок на навколишнє середовище.

Очікується, що сонячна фотоелектрична система заощадить до 6.8 мільйонів доларів США на електроенергії для регіону в найближчі 20 років. Сонячна фотоелектрична система, встановлена ​​на заводі RCWD Santa Rosa, є системою відстеження нахилу. У порівнянні з традиційною системою фіксованого нахилу, її віддача від виробництва енергії приблизно на 25% вище. Таким чином, він схожий на одноосьову фотоелектричну систему та фіксований У порівнянні з системою нахилу, економічна ефективність також значно покращена. Крім того, система косого стеження вимагає більшої площі, щоб уникнути перекриття тіні по рядку, і вона повинна бути орієнтована по прямій. Система косого стеження має свої обмеження. Подібно до одновісної системи стеження, вона повинна бути побудована на відкритій прямокутній зоні без обмежень.