A study on a photovoltaic powered reverse osmosis water desalination facility with an integrated concentrate reuse system for remote applications

Water scarcity is a pressing issue in many regions around the world, especially in remote areas where traditional water sources are limited or rapidly depleting. This thesis addresses the pressing issue of water scarcity in remote regions by exploring the integration of photovoltaic (PV) power and reverse osmosis (RO) desalination technology. It investigates a sustainable approach to desalination through a case study of a photovoltaic-powered reverse osmosis (PV-RO) water desalination facility with an integrated concentrate reuse system in Ainabo, Somalia. The PV-RO system provides a renewable energy source for desalination, reducing reliance on fossil fuels and promoting energy independence in off-grid areas. The integrated concentrate reuse system addresses the environmental challenge of brine disposal by repurposing it, minimizing waste and enhancing sustainability. The thesis examines the technical, economic, and environmental aspects of PV-RO systems, demonstrating their potential to meet freshwater demand in remote and off-grid locations. It discusses the challenges of concentrate disposal and presents solutions through innovative reuse systems. The study's findings suggest that PV-RO technology offers a reliable, cost-effective, and environmentally friendly solution to water scarcity, with broader implications for sustainable water management.

La scarsità d’acqua è un problema urgente in molte regioni del mondo, soprattutto nelle aree remote dove le fonti idriche tradizionali sono limitate o si stanno rapidamente esaurendo. Questa tesi affronta il problema urgente della scarsità d'acqua nelle regioni remote esplorando l'integrazione dell'energia fotovoltaica (PV) e della tecnologia di desalinizzazione a osmosi inversa (RO). Indaga un approccio sostenibile alla desalinizzazione attraverso un caso di studio di un impianto di desalinizzazione dell'acqua ad osmosi inversa alimentato da fotovoltaico (PV-RO) con un sistema integrato di riutilizzo dei concentrati ad Ainabo, in Somalia. Il sistema PV-RO fornisce una fonte di energia rinnovabile per la desalinizzazione, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili e promuovendo l’indipendenza energetica nelle aree off-grid. Il sistema integrato di riutilizzo dei concentrati affronta la sfida ambientale dello smaltimento della salamoia riutilizzandola, riducendo al minimo gli sprechi e migliorando la sostenibilità. La tesi esamina gli aspetti tecnici, economici e ambientali dei sistemi fotovoltaici, dimostrando il loro potenziale per soddisfare la domanda di acqua dolce in luoghi remoti e off-grid. Discute le sfide legate allo smaltimento dei concentrati e presenta soluzioni attraverso sistemi di riutilizzo innovativi. I risultati dello studio suggeriscono che la tecnologia PV-RO offre una soluzione affidabile, economica e rispettosa dell'ambiente alla scarsità d'acqua, con implicazioni più ampie per la gestione sostenibile dell'acqua.