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太阳能在美国污水处理厂的应用案例

北极星环保网来源:IWA国际水协会2018/7/19 10:00:40我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:污水处理 污水厂 再生水

Camden郡市政公用事业管理局, 新泽西

2010年,Camden郡市政公用事业管理局(Camden County Municipal Utilities Authority, CCMUA), 给自己制定了大胆的目标,即使用100%可再生的且比当地电力便宜的能源处理每天产生的6000万加仑(约22万m3)污水。CCMUA意识到太阳能光伏系统具备这样的潜力,然而CCMUA污水厂主要由开放式反应池组成,而传统的屋顶太阳能电池阵列无法形成一定的规模来供电。

尽管如此,CCMUA还是公开招标。参与招标的Helio Sage先生表示他相信通过一些额外工程,将类似于太阳能车库形式的光伏系统部署在开放式沉淀池上方。由于该项目只有在CCMUA能够实现即时节能的情况下才有意义,因此方案设计不仅必须稳健,而且必须具有成本效益。

2012年7月,CCMUA太阳能中心启用了一个1.8兆瓦的太阳能光伏发电系统,该系统由7200多块太阳能电池板组成,覆盖7英亩大小的开放池。设计的创新之处在于8-9英尺高的天篷系统的安装,不会干扰其他设备池的使用,操作或维护。

太阳能光伏结构是防腐(盐水、碳酸和硫化氢)设计,由Schletter(一家知名的光电托架系统供应商,包括车棚)制造的改装车棚天篷。根据PPA,CCMUA无资本支出,也不负责任何运营和维护成本。 CCMUA唯一的财务责任是每月支付固定价格且为期15年的太阳能电费。 CCMUA估计将节省数百万美元的能源成本。

据估计,太阳能光伏系统每年将产生大约220万千瓦时(度)的电力,并且基于CCMUA互动网站的预测表现会更好。该网站显示当前和累积的能源产量以及环境属性,并实时反映当前的能源生产情况,如下图所示。

太阳能污水厂

CCMUA太阳能互动网

太阳能污水厂

CCMUA的底座安装型太阳能逆变器

太阳能污水厂

CCMUA开放池上方太阳能光伏系统

West Basin市政水务区, 加州EI Segundo

West Basin市政水务区(West Basin Municipal Water District)是自1947年以来致力于创新的公共机构,为洛杉矶西部186平方英里的区域提供饮用水和再生水。West Basin是加州第六大水域,服务近一百万人口。

2006年,West Basin决定在其再生水设施上安装太阳能光伏发电系统,期望获得长期的财务和环境效益。2006年11月,Sun Power公司帮助West Basin安装完成光伏电池阵列,由2848个模块组成,发电功率为564千瓦直流电。系统安装在所在地区的地下混凝土处理储罐的顶部。West Basin的太阳能光伏发电系统每年可产生约78.3万千瓦时的清洁可再生能源,同时将公共设施成本降低10%以上。自2006年光伏系统安装以来,截止至2014年1月累计能源产量为5.97千兆瓦(GWh)。下图显示了West Basin的光伏系统。

太阳能污水厂

West Basin再生水厂564千瓦直流电太阳能光伏系统

Rancho California水务区, Santa Rosa再生水厂,加州Murrieta

自1965年建立以来,Rancho California水务区(Rancho California Water District , RCWD)向方圆150平方英里范围内的地区提供饮用水、污水处理以及中水回用处理等服务。服务地区为Temecula/RanchoCalifornia,包括Temecula (特曼库拉)市,Murrieta (穆里亚塔)市部分地区,以及Riverside (里弗赛德)县的其他地区。

RCWD具有前瞻性眼光,对环境和战略成本高度敏感。面对日渐提高的公共设施费用以及超过500万美元的年能源费,他们考虑到太阳能光伏发电作为备选方案。在考虑太阳能光伏系统之前,RCWD董事会对一系列可再生能源方案进行了评估,其中包括风力发电,抽水蓄能水库等。

2007年1月,在加州太阳能计划的驱使下,RCWD拿到了一笔绩效奖励——在当地公共事业单位管辖的五年内每度电仅需支付0.34美元。RCWD通过SunPower公司行使PPA,无需资本支出。RCWD仅需要为光伏系统产生的电量买单。光伏系统由SunPower公司筹资,拥有并运营的。

自2009年RCWD的1.1兆瓦直流电光伏系统安装后,该地区一直享受着多方福利。例如Santa Rosa再生水厂(Santa Rosa Water Reclamation Facility)一年可以节省15.2万美元的成本,约抵消该厂30%的能源需求。此外,随着RCWD选择了与其光伏系统相关的可再生能源信用(RECs),能减少未来30年内7300多万磅的有害碳排放,对环境做出了积极的市场影响。

太阳能光伏系统预计在未来20年内为该地区节省高达680万美元的电力成本。RCWD Santa Rosa厂安装的太阳能光伏系统是一种倾斜式追踪系统,与传统的固定式倾斜系统相比,其能源生产收益率高出约25%,因此与南加类似的单轴光伏系统和固定倾斜系统相比,成本效益也明显提高。另外,倾斜式追踪系统需要更大的面积以避免逐行遮蔽阴影,并且必须以直线定向。倾斜的跟踪系统有其局限性,与单轴跟踪系统类似,必须建立在开放的不受限制的矩形区域。

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