Συνδυασμός παραγωγής ηλεκτρισμού και πόσιμου νερού με αφαλάτωση από αιολική ενέργεια: εφαρμογή στη Νίσυρο

Abstract

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η τεχνοοικονομική μελέτη της συμβολής της αιολικής ενέργειας στην αφαλάτωση του θαλασσινού νερού. Η διεργασία της αφαλάτωσης καθίσταται ζωτικής σημασίας ιδιαίτερα για περιοχές της λεγόμενης άγονης γραμμής και για τα νησιά που αντιμετωπίζουν έντονα το πρόβλημα της λειψυδρίας. Με το φαινόμενο του θερμοκηπίου και την υπερθέρμανση του πλανήτη να καθιστούν ιδιαίτερα δυσοίωνο και ζοφερό το μέλλον για τις επόμενες γενεές η εκτεταμένη αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας προβάλει επιτακτική ανάγκη. Η φύση έχει προικίσει τα ελληνικά νησιά του Αιγαίου με πληθώρα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην οποία συμπεριλαμβάνεται και η αιολική. Γι'αυτό το λόγο η αφαλάτωση αντίστροφης ώσμωσης με τροφοδότηση από συστοιχία ανεμογεννητριών δύναται να συνεισφέρει στην ολοκληρωμένη προσέγγιση της διαχείρισης των υδατικών πόρων και να ανακουφίσει τις νησιώτικες τοπικές οικονομίες εξασφαλίζοντας ένα βαθμό ενεργειακής αυτοτέλειας. Στη συγκεκριμένη μελέτη επιχειρείται να εξεταστεί η ενεργειακή απόδοση ενός συστήματος αφαλάτωσης αντίστροφης ώσμωσης με αποκλειστική αξιοποίηση του διαθέσιμου αιολικού δυναμικού στο νησί της Νισύρου. Ελέγχονται ορισμένες βασικές παράμετροι του τιθέμενου προβλήματος όπως είναι η παροχή του παραγόμενου νερού και η περιεκτικότητά του σε TDS, η πίεση του υποπροϊόντος ύδατος, η καταναλισκόμενη ισχύς και η ειδική καταναλισκόμενη ενέργεια της κάθε μεμβράνης αντίστροφης ώσμωσης και ο συντελεστής ανάκτησης. Ακόλουθα, με τη χρήση τριών κριτηρίων αξιολόγησης της καθαρής παρούσας αξίας, του εσωτερικού βαθμού απόδοσης και της περιόδου ανάκτησης κεφαλαίου πραγματοποιείται μελέτη ευαισθησίας του επενδυτικού σχεδίου εγκατάστασης της εν λόγω μονάδας. Η μελέτη αυτή έδειξε ότι η συμπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε συνδυασμό με μία ετήσια αύξηση της τάξεως του 1% στην τιμή διάθεσης του νερού καθιστά ιδιαίτερα ελκυστική την αγορά του από τους κατοίκους του νησιού. Επιπρόσθετα, εκτός από την προνομιακή τιμή διάθεσης του νερού το νησί απολαμβάνει σημαντικά περιβαλλοντικά και κοινωνικά οφέλη όπως είναι η εξοικονόμηση καυσίμου, η αποφυγή εκπομπών αέριων ρύπων, η αναβάθμιση της ποιότητας ζωής και καλυτέρευση των συνθηκών διαβίωσης των κατοίκων του.

The aim of the current study is the techno-economical contemplation of the contribution of wind energy in the desalination of seawater. The process is of vital significance especially for the so called arid areas as well as for those islands where scarcity of water is a major problem. Having to deal with issues like the greenhouse effect and global warming the future appears to be rather dim and unpromising for the generations to come. Thus, extensive utilization renewable resources of energy is a matter of the utmost importance. Such sources can be found in abundance in the Aegean islands. It is for this reason that the desalination of revese osmosis being supplied by a wind farm contributes to an integrated approach of the water resources management and therefore comes to the relief of the island's local economy, ensuring a degree of energy autonomy. An attempt is being made to study the energy efficiency of a reverse osmosis desalination system with the exclusive utilization of the available wind potential at the island of Nisiros. Certain basic parameters of the problem in question are being closely examined, namely, the flow rate of water production and its concentration in TDS, the concentration pressure, the consumed power, the specific consumed energy of each reverse osmosis membrane and the recovery ratio. Furthermore, with the use of three assessment criteria that of net present value, internal rate of return and payback period, a sensitivity analysis of the investment is being conducted. The study has shown that the electrical energy co-production combined with an annual water price increase of approximately 1% makes its purchase by the island's residents even more appealing to them. Last but not least, except for considerably low prices in water sales, there are major environmental and social benefits for the island, such as reduction in fuel consumption, avoidance of greenhouse gases emission and most important of all more advanced living conditions for the inhabitants of Nisiros.