home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / sci / energy / 6550 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1993-01-01  |  30.2 KB  |  606 lines

  1. Path: sparky!uunet!think.com!ames!sgi!cdp!ei
  2. From: Essential Information <ei@igc.apc.org>
  3. Newsgroups: sci.energy
  4. Date: 31 Dec 92 12:38 PST
  5. Subject: Re: Energy Ideas -- Solar Power
  6. Sender: Notesfile to Usenet Gateway <notes@igc.apc.org>
  7. Message-ID: <1466300123@igc.apc.org>
  8. References: <1466300121@igc.apc.org>
  9. Nf-ID: #R:cdp:1466300121:cdp:1466300123:000:30473
  10. Nf-From: cdp.UUCP!ei    Dec 31 12:38:00 1992
  11. Lines: 593
  12.  
  13.  
  14. PHOTOVOLTAIC SYSTEMS
  15.  
  16. Today's cost-effective photovoltaic (PV) applications are
  17. decentralized.  They provide power at the point of application. 
  18. This is a shift from the common notion of "plugging" into an
  19. existing utility service, which provides power from a central
  20. plant.  Since solar power is produced at the site, it does not
  21. require the expensive above- or below-ground wires, substations and
  22. generators which accompany utility service.  In some locations, PVs
  23. provide power where utility service is inaccessible.
  24.  
  25. PV systems can also replace other decentralized power sources, such
  26. as diesel generators and disposable batteries.  PVs eliminate the
  27. fuel and maintenance costs of diesel generators while providing
  28. quieter and cleaner operation.  The rechargeable batteries in a
  29. solar system last longer, weigh less and cost less than disposable
  30. batteries.  
  31.  
  32. When considering the full life-cycle costs of diesel, disposable
  33. batteries or solar power in areas where an electric utility is not
  34. currently supplying power, solar power is the most cost- effective
  35. source of energy.
  36.  
  37. PV cells generate electricity when exposed to sunlight.  A PV cell
  38. is a sandwich of two types of semiconductors, one made with an
  39. excess of electrons and one made with a lack of electrons. 
  40. Electricity can only flow in one direction across the boundary
  41. between the two types.  When sunlight strikes the excess electrons,
  42. they travel across the boundary and return through an external
  43. circuit, generating a current.  This current may be used either to
  44. power equipment or charge a battery.
  45.  
  46. PV cells are made of pure silicon, the element predominant in sand.
  47.  
  48. There are four types.  Single-cell PVs are manufactured by melting
  49. silicon and crystallizing it into an ingot.  Cells are then made by
  50. slicing the ingot into thin wafers.  Each cell produces about
  51. one-half volt, but the larger the area of the cell, the greater the
  52. amount of current it produces.  These cells lose efficiency as
  53. their operating temperature rises.
  54.  
  55. Polycrystalline PV cells use lower-grade silicon than single-cell
  56. PVs, producing a sheet which has a random crystal pattern.  Ribbon
  57. silicon cells are manufactured by growing a ribbon from the silicon
  58. and cutting it into sheets.  Amorphous silicon cells, the most
  59. recent development, are sheets of silicon with no crystal
  60. structure.  These cells are less costly but less efficient.
  61.  
  62. PV panels are connected arrays of single cells or large pieces of
  63. ribbon or amorphous silicon.  Panels may be connected in series or
  64. in parallel to produce greater voltage or current.  
  65. Other components of a PV system depend upon the application.  If
  66. the system exists for daytime use only, the system will include a
  67. "power-point tracker," a device which monitors the system
  68. performance and makes electrical adjustments to keep the system
  69. operating as close as possible to the maximum output (i.e.,
  70. combination of current and voltage).  Nighttime applications also
  71. require a battery bank to store the energy and a charge controller
  72. to prevent overcharging or excessive discharging of the batteries.
  73.  
  74. Like any piece of equipment, successful PV systems require
  75. competent design.  Small PV packages, such as battery chargers, can
  76. be purchased in units.  Differences in application sites require
  77. the vendor to design larger systems, for outdoor lights, water
  78. pumps, or other applications, around each need and site.  Each
  79. system requires a certain amount of power.  - Each site has a
  80. particular insolation (incident solar radiation) level as well as
  81. an expected number of consecutive cloudy days.  The PV panels must
  82. not be shaded nor allowed to get too hot.  The vendor should
  83. explain the ways these factors relate to the product. 
  84.  
  85. It is important to point out that, to date, PVs are not a
  86. cost-effective means of replacing existing utility electric
  87. service.  The payback times for the installation of solar-powered
  88. parking lot lights to replace a current system or installing PVs to
  89. replace the power generation of a building would be decades, given
  90. the current cost of these systems.  However, when con- sidering the
  91. electricity requirements for new buildings and systems, such as the
  92. ones described in this report, solar systems are a viable
  93. alternative.  They should be given the strongest possible
  94. consideration, given their environmental and economic benefits.
  95.  
  96. AND NOW, A LITTLE ILLUMINATION    
  97.  
  98. Lighting, particularly with high-efficiency lights, does not
  99. require a substantial power supply for each individual light.  PV
  100. panels can charge a battery all day and then the batteries will
  101. power lights for a parking lot, a bus shelter, a billboard, or
  102. other areas all night.  Timers and light sensors are important
  103. components of these systems to limit the discharging time of the
  104. battery.  Just the avoided cost of a utility extension can pay for
  105. these systems.
  106. CASE STUDIES
  107.  
  108. In 1987, the Florida Solar Energy Center, in cooperation with the
  109. Florida Department of Transportation and Florida Governor's Energy
  110. Office, initiated a project to design, install and monitor the
  111. performance of a PV lighting system for an overhead highway sign. 
  112. The system was installed in 1988, consisting of twenty solar panels
  113. (totaling 1032 watts), batteries, and six 40 watt lamps.  The lamps
  114. have a lifetime of 30,000 hours, as compared to conventional lamps
  115. which have a shorter life.  The solar panels have impact shields to
  116. reduce the potential for damage from gunshots or other projectiles.
  117.  
  118.  
  119. Extension of service from the utility to the sign would have cost
  120. $2/foot for an overhead line and more than $5/foot for underground
  121. extension. Florida Power & Light would have provided an overhead
  122. 7,260 volt service at $9,000 per mile, and the distance was more
  123. than five miles.  The capital costs for the PV system amounted to
  124. $20,000, including the array, batteries, system controller,
  125. mechanical components and labor.  The system has operated reliably
  126. since 1988 with no down-time.  (Contact: Jim Dunlop, P.E., Florida 
  127. Solar Energy Center, 300 State Road 401, Cape Canaveral, FL, 32920,
  128. (407) 783-  0300.)
  129.  
  130.        The Pinetop, Arizona, planning department installed six
  131. PV-powered lights in the  parking lot of the Pinetop high school. 
  132. The lights were needed to illuminate the  entrances of the school. 
  133. The project was funded through oil overcharge monies (see 
  134. FINANCING, p.10).  The school system installed the system as an
  135. educational tool for  the students.
  136.  
  137.  Each light system, including pole, panels, batteries, and charge
  138. controller, cost $1,000.   The lights remain lit from 7:00 pm until
  139. 4:00 am.  The only maintenance requirement  has been checking the
  140. charge levels on the batteries.  The lights have been in  operation
  141. for four years without requiring replacement of any parts. 
  142. (Contact: Tom  Thomas, Pinetop Town Offices, Planning and Zoning
  143. Department, 1360 N. Niels  Hansen, Lakeside, AZ, 85929, (602)
  144. 368-8696.)
  145.  
  146.        The Illinois Department of Energy and Natural Resources
  147. (ENR) has sponsored a  number of projects to demonstrate the
  148. applicability of solar energy.  One such project,  completed
  149. between 1985 and 1989, involved the installation of 13 PV-powered,
  150. 135 W  high-pressure sodium outdoor lights at recreational parks. 
  151. Though the first set of light  poles cost almost $3,600 per system,
  152. by the end of the project poles cost less than  $2,000 due to
  153. improvements in production.  It would have cost between $7,000 - 
  154. $8,000 per light to connect to the utility grid.  Initially the
  155. lights were subject to  vandalism because the poles were only 14
  156. feet high.  In addition, PV-thieves could use  the systems on their
  157. boats.  Subsequent designs have made the poles higher and the 
  158. batteries unusable for any application except the lights. 
  159. Vandalism has not been  reported since these changes, and ENR has
  160. reported the project to be extremely  successful.  (Contact: R.
  161. Forrest Lupu, Illinois Department of Energy and Natural Re- 
  162. sources, 325 W. Adams St., Springfield, IL, 62704, (217) 785-3484.)
  163.  
  164.        The Queens Borough Department of Parks in New York City
  165. recently agreed to install  six solar-powered light poles at its
  166. Ally Pond Environmental Center. People were  illegally dumping
  167. waste on the Center's grounds, and the staff wanted to install 
  168. security lighting.  The New York Power Authority (NYPA) donated the
  169. equipment to  test the solar technology in a demand-side management
  170. effort.  The six light poles cost  $18,594, and installation labor
  171. cost $2,700.  Installation of utility-connected lights  would have
  172. cost roughly $18,000.
  173.  Three poles are testing low-pressure sodium lights and the other
  174. three are testing  fluorescent fixtures.  The batteries are
  175. gel-cell batteries and are contained in a vented  box at the top of
  176. the 20' tall poles.  The ventilation prevents buildup of hydrogen
  177. gas  in the battery box and the location prevents vandalism.  
  178. These batteries usually last  three years, but due to protection
  179. from deep discharging, they should last up to five  years.  The
  180. system was designed to operate for five days without sunlight.  The
  181.  
  182. systems have performed without a problem. (Contact: Mark Kapner,
  183. New York Power  Authority, 1633 Broadway Ave., New York, NY, 10019,
  184. (212) 468-6725.)
  185.  
  186.        In 1986, Tallahassee Transit installed PV lighting systems
  187. on 10 of 100 new bus  shelters.  The systems consist of solar
  188. panels, lights, batteries, photocells and timers;  the photocells
  189. activate the lights at dusk and the timers turn off the system
  190. after the  last bus arrives.  Each system cost $1,500. Connecting
  191. the lights to the utility would  have cost $300-$400.  The payback
  192. time for this system is roughly 10 years.   Tallahassee Transit
  193. commented that their lack of expertise in maintaining the systems 
  194. proved to be a problem; the systems were occasionally hampered by
  195. minor difficulties  and needed to be temporarily disconnected
  196. because the staff did not know how to  repair them.  Though the PV
  197. panels were mounted horizontally on top of the shelter,  keeping
  198. them out of sight, to prevent vandalism, a few have been stolen. 
  199. (Contact:  Larry Carter, Tallahassee Transit, 555 Apple Yard Drive,
  200. Tallahassee, FL, 32304,  (904) 574-5200.)
  201.  
  202. WIRELESS COMMUNICATION VIA RADIOS AND TELEPHONES
  203.  
  204. While radio broadcasting allows people to communicate with one
  205. another over great distances without wires, the systems themselves
  206. still require power supplies to drive the electronics.  The use of
  207. PVs creates wireless systems, providing both generating and
  208. broadcasting capabili- ties in one unit.  These systems have been
  209. used for both radio broadcasting and cellular highway emergency
  210. phones.
  211.  
  212. CASE STUDIES
  213.  
  214.        The Illinois Department of Transportation installed AM radio
  215. transmitters at highway  rest stations to broadcast weather
  216. conditions for travelers.  Each cost $3,280 and has  been
  217. operating, without difficulty, since April 1988. (Contact: ENR
  218. Information  Clearinghouse, Illinois Department of Energy and
  219. Natural Resources, 1-800-252-8955.)
  220.  
  221.        After a woman was attacked on a California freeway while she
  222. walked from her  stranded car to get help, citizens demanded that
  223. emergency phones be posted along the  freeway at no greater than
  224. ,-mile intervals.  The Service Authority for Freeway  Emergency
  225. (SAFE) decided to install 300 phones along 1,200 miles of freeway
  226. in Or-  ange County, California.  The project would have cost a few
  227. million dollars had SAFE  dug a trench along the freeway for
  228. utility and phone lines.  Instead, SAFE purchased  PV-powered
  229. cellular phones at a cost of $3,250 per phone (a total of
  230. $975,000).  The battery on each phone stores enough  energy to last
  231. six days.  SAFE reports a total of 3,000 calls a week.  The phones
  232. have  greatly improved response time to emergencies along the
  233. freeway.  The State of  California has installed a total of 8,000
  234. of the phones.  (Contact:  Todd Murphy, Or-  ange County
  235. Transportation Commission, 11222 Acacia Parkway, Garden Grove, CA, 
  236. 92460, (714) 638-3868.)     Corrosion Prevention Through the Use of
  237. Solar Power
  238.  
  239. Corrosion is caused by the exposure of metal to electrolytes or
  240. oxygen, which take electrons and weaken the metal.  Cathodic
  241. protection systems reverse the flow of electrons by running an
  242. electric current from a sheet of metal close to the structure, the
  243. anode, into the structure, which acts as the cathode.  Cathodic
  244. protection systems are widely used by the oil industry to protect
  245. wells and pipelines.  PV systems can also prevent the weakening of
  246. docks, bridges and buildings.
  247.  
  248. CASE STUDY
  249.  
  250.        The U.S. Navy installed a 1440 W cathodic protection system
  251. to prevent corrosion of  a 775 ft.-long dock at the Naval Coastal
  252. Systems Training Center in Panama City,  Florida.  The solar panels
  253. provide the DC current to the anode, which runs through the  water
  254. to the dock.  The panels only operate during the day.  Using this
  255. system elimi-  nates the need for expensive rectifiers, which
  256. change AC current to DC current, as  well as batteries to store the
  257. electricity from the panels.  The system has been  operating for 2+
  258. years without any problems.  (Contact: Dick Miller, Technology 
  259. Transfer, or Wally Muehl, Public Works Engineer, Naval Coastal
  260. Systems, 3610 WM,  West U.S. Highway 98, Panama City, FL, 32407,
  261. (904) 234-4742.)
  262.  
  263. A DEAD BATTERY CAN BE A THING OF THE PAST
  264.  
  265. To remain fully charged, vehicle batteries require periodic
  266. operation of the vehicle.  Allowing the vehicle to sit for extended
  267. periods of time, or running equipment on the battery while not
  268. operating the vehicle, will eventually drain the battery of its
  269. charge.  PV "trickle-chargers" can maintain a constant charge in
  270. the battery to ensure a reliable startup.
  271.  
  272. CASE STUDIES
  273.  
  274.        The Metropolitan District Commission (MDC) in Stoneham,
  275. Massachusetts installed  trickle-chargers on 32 intermittently-used
  276. emergency vehicles (plows, earth-movers and  other heavy-duty
  277. vehicles).  The PV arrays were themselves mounted onto a metal 
  278. plate on top of the cab.  Unfortunately, this shorted the circuit
  279. from the PV panel to  the battery by allowing the electricity to
  280. pass into the roof of the cab rather than along  the wires into the
  281. battery.  Although a newer design has improved upon this problem, 
  282. the array is also covered by a glass plate, making it very fragile.
  283.  
  284. A number of the  systems broke while in use because the trucks pass
  285. over rocky areas and under branch-  es.  
  286.  
  287. The MDC stated that the system could be very effective if a PV
  288. charging "station"  were built and the vehicles were connected to
  289. the station during periods of non-use.   Then the PV system would
  290. not be damaged during operation.  The on-vehicle system  may be
  291. more appropriate for lighter-duty vehicles or boats, where the
  292. bilge pump may  operate and drain the battery while the boat
  293. remains docked.  (Contact: Marty Glavin,  Metropolitan District
  294. Commission, Central Services, 1 O'Brien Highway, Cambridge,  MA,
  295. (617) 727-7663.)
  296.  
  297.        The Army National Guard uses vehicles intermittently
  298. year-round.  The guard  purchased 128 battery chargers in 1988.  At
  299. Camp Edwards, Massachusetts, rather  than being attached to the
  300. vehicles, these chargers are attached to permanent  structures, and
  301. the vehicles are "plugged" into the chargers when not in use.  This
  302.  
  303. avoids the potential for damage experienced by the Metropolitan
  304. District Commission  in Massachusetts.
  305.  
  306.  
  307.  
  308. PHOTOVOLTAICS CAN POWER "SATELLITES" HERE ON EARTH
  309.  
  310. Photovoltaics provide the power to space satellites for data
  311. collection and transmission.  They can also power monitors on earth
  312. for data collection and transmission.  Either permanent or mobile
  313. stations monitoring atmospheric conditions, radiation levels,
  314. contaminant levels in water or other conditions for extended
  315. periods can be powered by PVs.
  316.  
  317. CASE STUDIES
  318.  
  319.        The Weather Project Management Office at the John F. Kennedy
  320. Space Center  installed six weather-monitoring devices within a six
  321. mile radius of the Center.  The  devices measure lightning and
  322. transmit the data back to a central station.  Since the  equipment,
  323. placed atop 50' tall telephone poles, needs to be operational at
  324. all times,  particularly during electric storms, conventional power
  325. is not sufficiently reliable.   Photovoltaic systems were chosen
  326. over disposable batteries due to the longer life of  the
  327. PV-rechargeable batteries.  The transmitters require roughly 30
  328. watts of power.   The systems have worked flawlessly for 1+ years
  329. and have even survived two light-  ning strikes while the
  330. transmitters did not.  
  331.  
  332.        The Illinois Department of Nuclear Safety (DNS) developed a
  333. mobile radiation  monitoring unit.  All of the instrumentation and
  334. radio transmitters are powered by  three 42 watt panels and a 12
  335. volt, 210 amp-hour battery.  The cost for each of the  radiation
  336. monitoring units was $4,378.  Three units have been purchased and
  337. are being  used to monitor low-level radioactive waste sites.  The
  338. systems have operated without  difficulty.  (Contact: ENR
  339. Information Clearinghouse, Illinois Department of Energy  and
  340. Natural Resources, 1-800-252-8955.)
  341.  
  342. A RESPONSIBLE AND RELIABLE SOURCE OF POWER FOR SAFETY
  343.  
  344. Boating
  345.  
  346. On the water, photovoltaics can provide an alternative source of
  347. power for towers and buoys where only one has existed - disposable
  348. batteries.  
  349.  
  350. According to a U.S. Coast Guard report, disposable batteries have
  351. a number of unattractive attributes, including high replacement
  352. costs, restricted availability, and increasing disposal costs
  353. resulting from environmental hazards.  Zinc-air disposable
  354. batteries have a highly alkaline solution (pH of 14) and also
  355. contain mercury.  On-site disposal or deep ocean dumping disrupts
  356. the pH of the water, making it uninhabitable for some species of
  357. fish and releases mercury into the food chain where it poses a
  358. human health hazard.  Thus, depleted batteries must now be returned
  359. to shore for disposal in hazardous waste sites.
  360.  
  361. PV systems prevent these hazards while costing less.  According to
  362. the U.S. Coast Guard, the lead-acid batteries in the PV systems can
  363. be recycled. These batteries are also much smaller, allowing the
  364. entire system to be transported by one person rather than an entire
  365. team.   
  366.  
  367. CASE STUDIES
  368.  
  369.        Six towers housing flash flood warning sirens stand along
  370. the three-mile stretch of  riverbank at Pedernales Falls State Park
  371. 50 miles west of Austin, Texas.  Installed in  1983, the PV systems
  372. consist of a 20-watt PV panel and a storage battery.  The cost  of
  373. each PV system was $1,000; extension of utility service to the
  374. towers was  impossible.  According to the Texas Parks Department,
  375. the solar system has been very  reliable.  (Contact: Bill
  376. McDaniels, Texas Parks and Wildlife, Route 1, Box 450,  Johnson
  377. City, TX, 78636, (512) 868-7304.)
  378.        The U.S. Coast Guard has installed between 12,000 and 14,000
  379. PV systems to power  navigational aides.  These replaced systems
  380. powered by disposable batteries which  required replacement every
  381. two years.  Replacement of these batteries cost nearly  $500/hour
  382. at remote buoys.  The PV systems power batteries which require 
  383. replacement every five years.  The Coast Guard is also considering
  384. switching three  lighthouses along the East coast, damaged in a
  385. storm last year, from diesel to PV.   (Contact: John Grasson, U.S.
  386. Coast Guard, Civil Engineering Division, 2100 Second  Street SW,
  387. Washington, DC, 20593, (202) 267-1892.)
  388.  
  389.        The New York Department of Environmental Conservation (DEC)
  390. installed PV-  powered battery chargers on Lake George and Schroon
  391. Lake to replace disposable  batteries on warning buoys.  The
  392. previous system used 18 batteries annually at a cost  of $40 per
  393. buoy.  Now, two six-volt PV panels and a six-volt, 120-milliamp
  394. battery,  costing $15, have been installed and will last for five
  395. years.  Replacing the battery  costs $8.50.  The DEC installed 120
  396. systems on Lake George and 20 at Schroon Lake.   Photocells turn
  397. the lights on and off.  (Contact: Dean Meyers, New York State
  398. Depart-  ment of Environmental Conservation, RR3 Box 3489, Ft.
  399. George Road, Lake George,  NY, 12845, (518) 668-4125.)
  400.  
  401. Traffic Control
  402.  
  403. Warning signs are a necessary part of road and highway construction
  404. to inform drivers of construction and to redirect traffic.  These
  405. warning signals, such as flashing arrow boards or warning strobes,
  406. are usually powered by diesel generators or disposable batteries. 
  407. Diesel generators emit particulates and carbon dioxide, and they
  408. are also very noisy.  Batteries release hazardous materials into
  409. the environment.  Solar systems eliminate pollutant emissions and
  410. provide quieter operation.
  411.  
  412. CASE STUDIES
  413.  
  414.        The City of Austin, Texas, purchased three PV-powered
  415. flashing arrow boards to  direct traffic around construction crews.
  416.  
  417. The older systems used diesel generators.   The PV systems have
  418. panels placed above the arrow and a battery bank which can  operate
  419. for 30 days without sunlight.  Each system cost $5,300.  Though the
  420. money  saved in fuel costs would pay back the project cost in 13
  421. years, fuel savings are not  the only savings.  Labor and
  422. maintenance savings reduce this payback time to five  years.  The
  423. workers prefer the PV systems because they do not need to be
  424. refueled  and they are quieter.  (Contact: John Hoffner, City of
  425. Austin Electricity Department,  721 Barton Springs Road, Austin,
  426. TX, 78704, (512) 322-6284.)
  427.  
  428.        The Illinois Department of Transportation (IDOT) also bought
  429. flashing arrow boards,  but were not  happy with the results.  The
  430. solar panels on the system could not  sufficiently charge the
  431. batteries to keep the boards running 24 hours a day.  IDOT 
  432. attributes the difficulties with the systems to vendor
  433. irresponsibility.  The vendor did  not properly instruct IDOT
  434. employees to care for the system, and the system was not  capable
  435. of operating under the sunlight conditions experienced on the road.
  436.  
  437. The vendor bid a lower price but the  equipment was inappropriate
  438. for the application.  IDOT suspects that the system  vendor was not
  439. capable of assembling a high-quality system.  
  440.  
  441.  Each arrow board cost $4,600, as opposed to $2,750 for a diesel
  442. generator and $2,800  for a primary battery system.  Next, IDOT
  443. rented a few solar arrowboard systems  from a distributor in Texas,
  444. using them from June to August and had no problems  with them. 
  445. (Contact:  Brandon Long, Illinois Department of Transportation,
  446. 2300 S.  Dirkson Parkway, Springfield, IL, 62764, (217)
  447. 782-7234.)        
  448.  
  449. PHOTOVOLTAIC PUMPS: MAINTENANCE-FREE WATER AND AIR
  450.  
  451. Photovoltaic systems can provide the power required by water and
  452. air pumps.  In remote locations, these systems will prevent long
  453. trips for refueling diesel generators or replacing disposable
  454. batteries.  For more central locations, PV systems will prevent the
  455. extension of a utility line which ruins the aesthetics of a
  456. location.
  457.  
  458. CASE STUDIES
  459.  
  460.        A drip-irrigation system powered by PVs provides water for
  461. a belt of Russian olives,  Ponderosa pines, and Rocky Mountain
  462. Junipers that serve as a wind shelter for cattle.   The system is
  463. just south of Cheyenne, Wyoming, on Interstate 25.  The Wyoming 
  464. State Highway Department installed it in April 1983 at a cost of
  465. $12,000 and has not  had any problems with its operation. 
  466. (Contact: Kevin Powell, Wyoming State High-  way Department, Box
  467. 1708, Cheyenne, WY, 82003-1708, (307) 777-4156.)
  468.  
  469.        The State of Utah sought to eliminate riparian water damage.
  470.  
  471. Cattle were drinking  from streams and rivers, trampling and
  472. destroying the vegetation which prevents  erosion along the
  473. streambeds.  In addition, their manure ran from these streams into 
  474. major rivers and lakes, causing algal blooms which 
  475.  
  476. killed fish and prevented spawning.  Water pumps deliver drinking
  477. water away from  the streams and encourage cattle to graze and
  478. water in the same areas.  Utah's Depart-  ment of Natural Resources
  479. purchased 15 PV-powered water pumps to replace diesel  pumps. 
  480. Workers no longer drive long distances every morning to start and
  481. refuel the  diesel systems.  The PV systems had some difficulty
  482. with power control for positive-  displacement pumps but these were
  483. solved. (Contact: Britt Reed, Utah Department of  Natural
  484. Resources, Division of Energy, 3 Triad Center Suite 450, Salt Lake
  485. City, UT,  84180, (801) 538-5428.)
  486.  
  487.        A pond aeration system at the Walter Heller Nature Center,
  488. Highland Park, Illinois is  powered by a PV system.  The pond had
  489. poor water quality due to problems with very  low dissolved oxygen
  490. levels.  The PV system pumps air through the water during the 
  491. daylight hours when dissolved oxygen is at its lowest.  The system
  492. was installed for  $3,500.  The utility would have needed to step
  493. down power from a main transmission  line and then feed a line
  494. through the park to the pump, costing over $100,000.  (Con-  tact:
  495. R. Forrest Lupu, Illinois Department of Natural Resources, 325 W.
  496. Adams St.,  Springfield, IL, 62704, (217) 785-3484.)
  497. PHOTOVOLTAICS PROVIDE FULL POWER TO REMOTE FACILITIES
  498.  
  499. PV systems are ideal for providing power to restroom facilities,
  500. either in remote locations or along highways.  The power
  501. requirements vary from tens of watts to run a small air circulation
  502. fan to hundreds of watts for interior and exterior lights and water
  503. pumps for sinks and showers.
  504.  
  505. Solar electric systems can also provide all the electricity needed
  506. for facility operation.  A PV- charged battery bank can power
  507. pumps, fans, lights, office equipment, telephones and other
  508. appliances necessary for day-to-day operation.  Using highly
  509. energy-efficient appliances and lights will reduce the cost of the
  510. PV system since the power requirements will be lower. 
  511.  
  512. According to Sandia National Laboratory, well over 17,000 such
  513. systems, many of which are for residences in out-of-the-way
  514. locations, have been installed around the world.  These systems
  515. generally provide less than 3.0 kilowatts of array power and may
  516. include a diesel or propane generator for back-up power during
  517. periods of bad weather.
  518.  
  519. CASE STUDIES
  520.  
  521.        The State of New York Department of Environmental
  522. Conservation (DEC) wanted a  "cost-effective, low-maintenance,
  523. quality restroom" at Prospect Mountain, an area  without plumbing,
  524. a sewage system, or utility access.  The DEC installed a zero-dis- 
  525. charge, composting toilet which evaporates all liquids and composts
  526. the solids.  PVs  power pumps to circulate liquids, fans to dry the
  527. solids, and lights.  The only  maintenance is dumping sawdust into
  528. the system each day to facilitate composting.   The unit on
  529. Prospect Mountain, containing eight toilets, cost $80,000. 
  530. Bringing  electricity and plumbing to the area in any other way
  531. would have been economically  impossible and environmentally
  532. damaging. Single units cost $8,000 (including the  building).  The
  533. older toilets cost $60 per week for a sewer pumper to service them,
  534.  
  535. totaling $3,000 each year.  Savings from the elimination of sewer
  536. service pay back the  purchase of a single unit in under three
  537. years.  (Contact: Dean Meyers, New York  State Department of
  538. Environmental Conservation, RR3 Box 3489, Ft. George Road,  Lake
  539. George, NY, 12845,  (518) 668-4125.)
  540.  
  541.        Another PV-powered "recycling" comfort station was installed
  542. at the Hart Miller State  Park at Chesapeake Bay, Maryland.   The
  543. system worked well for four years.  During  that operation period,
  544. the Maryland Boating Administration constructed an office  building
  545. on the island and powered the building from the local utility. 
  546. When the  battery bank for the solar system at the comfort station
  547. needed to be replaced, the park  service compared the cost of
  548. replacing the batteries to connecting to the utility service  now
  549. on the island.  Utility service proved to be far less expensive,
  550. and the PV system  was dismantled.    Solar power could have been
  551. maintained if the office building had  been powered by PVs as well.
  552.  
  553.        The Ranger's Residence in Wrangell St. Elias National Park
  554. in Alaska runs on an  integrated system of diesel generators and
  555. photovoltaics.  The residence, a 900 sq. ft.  log cabin, requires
  556. electricity for the lights, washing machine, refrigerator and other
  557.  
  558. amenities necessary for year-round living.  The generators, PV
  559. panels, batteries and  other electrical equipment are located in a
  560. shed outside of the house, eliminating fire  hazards and noise
  561. problems posed by the diesel generators.
  562.  
  563.  The eight-panel array provides all of the electricity in the
  564. summer months and  supplements the supply in winter.  In winter the
  565. diesel generators operate for two  hours per day both to charge the
  566. battery bank and to heat the shed.  The shed must  remain warm to
  567. allow the generators to start and the batteries to operate at an
  568. efficient  temperature.  The electricity is converted from DC to AC
  569. for operation in the house.   According to the residents, the PVs
  570. are better than the generators because they do not  require
  571. constant attention; the residents can leave for a few days and
  572. return to fully-  charged batteries.  Everyone who lives in the
  573. residence is pleased with the system.   (For non-technical
  574. information, contact: Will Tipton, Wrangell St. Elias National
  575. Park,  Box 29, Glennallen, AK, 99588, (907) 822-5234.) 
  576.  
  577. PHOTOVOLTAIC DEMONSTRATION PROJECTS POWER THE UTILITY GRID
  578.  
  579. Although not yet cost-effective, some utilities are installing PV
  580. systems to provide a substantial portion of a building's energy
  581. demand.  These demonstration projects provide lessons in
  582. large-scale solar power generation and yield information which will
  583. make the next demonstration project, and ultimately commercial
  584. projects, less expensive and more reliable.  
  585.  
  586. CASE STUDIES
  587.  
  588.        Niagara-Mohawk, a utility in central New York State,
  589. installed 15 kilowatts of power  on the roof of the Naval Building
  590. in Latham, New York, as a demand-side  management demonstration
  591. project.  The system has been working without any problems.  The
  592. utility will test a battery system this Fall.  (Contact: Jim
  593. Donogan, Niagara-  Mohawk Research and Development Department, A-2,
  594. 300 Erie Blvd. West, Syracuse,  NY, 13202, (315) 428-6970.)
  595.  
  596.        Eight kilowatts of PV power were installed at Nantucket,
  597. Massachusetts, Elementary  School for $80,000. The PV arrays,
  598. connected to the local utility grid, provide supple-  mentary power
  599. to the school and have worked extremely well.  The panels cover one
  600.  
  601. portion of the roof over the cafeteria. (Contact: Virginia Faria,
  602. Nantucket Elementary  School, 30 Surfside Road, Nantucket, MA,
  603. 02554, (508) 228-7208.)        
  604.  
  605.  
  606.