Název:
Design of an autonomous desalination unit
Překlad názvu:
Design of an autonomous desalination unit
Autoři:
Kijanica, Michael ; Máša, Vítězslav (oponent) ; Fan, Yee Van (vedoucí práce) Typ dokumentu: Diplomové práce
Rok:
2023
Jazyk:
eng
Nakladatel: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstrakt: [eng][cze]
Nedostatek vody se rozvinul v globální problém, který se již netýká jen pouštních a suchých oblastí. Odsolování mořské vody se rozvinulo jakožto způsob výroby pitné vody v přímořských oblastech, které se zároveň potýkají s dlouhodobým nedostatkem vody. Ale odsolování mořské vody je známé svou technickou komplexností, energetickou náročností a nutnými investičními náklady. Provoz odsolovacích zařízení vzbudil obavy ohledně jejich dopadu na životní prostředí, konkrétně kvůli vysoké spotřebě energie a produkce vysoce koncentrované odpadní solanky. Tato diplomová práce se zaměřuje na návrh malé autonomní odsolovací jednotky, která k provozu využívá solární energii a vyhodnocením její ekonomické proveditelnosti a dopadů na životní prostředí. Dvě odsolovací jednotky (Varianta A: reverzní osmóza, Varianta B: mechanická parní komprese) a jejich fotovoltaické systémy byly navrženy na základě rešerše literatury. Jednotka s reverzní osmózou byla zvolena na základě technických a ekonomických parametrů – konkrétně kvůli nižší spotřebě energie a nižším investičním nákladům. Navržená varianta A má denní kapacitu produkce 22,14 m3 a jednotkovou spotřebu elektřiny 5,6 kWh/m3, což je srovnatelné s jinými jednotkami obdobné kapacity. Fotovoltaický systém má výkon 209 kWp a skládá se z 36 panelů, které zaujímají plochu 95 m2. Investiční náklady systému s reverzní osmózou činí 146 550 dolarů a prostá doba návratnosti je 5,6 let, oproti variant B, která má prostou dobu návratnosti 18,8 let. Z celkem 11 posuzovaných environmentálních vlivů, potenciál globálního oteplení varianty A byl vyhodnocen na 335 kg CO2eq/1000 m3, kde celkem 42 % zaujímal vliv výroby a zpracování materiálů a 58 % zaujímá vliv výroby energie. Environmentální profil této solární odsolovací jednotky s reverzní osmózou byl hodnocen v porovnání s environmentálními vlivy dodávky elektřiny z evropských a českých energetických mixů. Další výzkum by se měl zaměřit na prozkoumání environmentálních vlivů této odsolovací jednotky a zahrnout management zpracování po konci životnosti a transport. Potenciál zlepšení byl shledán v optimalizaci fotovoltaického systému a porovnání této jednotky s nově se rozvíjejícími jednotkami, které jsou momentálně ve fázi výzkumu.
Water scarcity has evolved into a global issue beyond the concern of deserts and arid areas. Seawater desalination gained prominence as a means of producing drinking water in coastal areas facing long-term water scarcity. However, desalination is known for its technical complexity, energy intensive and incurring economic cost. The operation of desalination plants raised concerns about their environmental impact, particularly regarding energy consumption and the generation of high concentration brine waste. This master’s thesis focuses on designing an autonomous desalination unit that operates using solar energy with the economic feasibility and environmental impact assessment being evaluated. Two desalination units (Variant A: reverse osmosis, Variant B: Mechanical vapor compression) and their photovoltaic systems were designed based on insights from a thorough literature review. The reverse osmosis unit was selected for environmental evaluation based on technical and economic parameters – specifically because of lower energy intensity and lower investment cost. The designed Variant A has a daily production capacity of 22.1 m3 with a specific electricity consumption is 5.6 kWh/m3, which is comparable to units of similar capacity. The photovoltaic system has an electrical output of 209 kWp and consists of 36 panels covering a surface area of 95 m2. The investment cost for this reverses osmosis system amount to $146,550 with a calculated payback period of 5.6 years compared to Variant B, which has a payback period of 18.8 years. Out of the 11 assessed environmental impacts, the global warming potential impact of Variant A is identified as 335 kgCO2eq/1000m3, with 42 % contributed by material manufacturing and 58 % contributed by energy consumption. The environmental performance of solar-powered reverse osmosis desalination unit was assessed in comparison to the environmental impact of electricity supplied by the European and Czech grid mixes. Further research should focus on investigating the environmental impact of the autonomous desalination unit by expanding the scope to include the end-of-life management and transportation activities. Potential improvement could also be identified by optimizing the photovoltaic system and comparing this unit with emerging desalination technologies that are being researched.
Klíčová slova:
desalination; LCA; mechanical vapor compression; photovoltaic panels; reverse osmosis; fotovoltaické panely; LCA; mechanická parní komprese; odsolování; reverzní osmóza
Instituce: Vysoké učení technické v Brně
(web)
Informace o dostupnosti dokumentu:
Plný text je dostupný v Digitální knihovně VUT. Původní záznam: http://hdl.handle.net/11012/213476
host ::
