As global warming intensifies and population increases, the need and importance of efficient and sustainable desalination technologies are increasing day by day. This thesis investigates the development of an energy efficient reverse osmosis (RO) desalination system enhanced with programmable logic controller (PLC) based monitoring and photovoltaic (PV) integration. System factors were investigated in this research process. The main objective of this thesis is to optimize the desalination process by reducing energy consumption and operating costs while maintaining high water quality and system reliability The proposed system optimizes water recovery and uses less energy using a two-stage multi-stage RO approach. PLCs can predict and control systems in various ways. TIA Portal program was used to run a monitoring system driven by PLC, providing real-time observation of critical operating parameters such as conductivity, pH, temperature, pressure and flow rate. PLCSIM is frequently used in research to evaluate design choices and simulate system behavior in various scenarios.Automation increases overall efficiency by providing precise control and rapid response to system changes, contributing to increased sustainability and energy savings. The system includes photovoltaic panels to provide a renewable energy source, along with PLC-based control. The photovoltaic integration addresses the high energy demands of traditional RO systems by providing a sustainable power solution, thus reducing reliance on non-renewable energy sources and reducing operating costs. This thesis examines the desalination technology and presents a viable solution to enhance the ways by which renewable energy can be harnessed then integrated into a feasible system design to boost the sustainability of the desalination systems. It must also be noted that cost was considered during its design. Concerning the choice of product, the advantages and limitations of the chosen approach as well as the possible challenges of the study were taken into account. Also discussed was the role of the values of the parameters on the system’s behavior. What the results depict is how the use of automation and renewable energy sources can work cohesively to solving the global water shortage problem as well as laying down future prospects for development in desalination technologies. This thesis was developed on the basic project developed by the engineer Ernesto Granelli C.F. GRNRST44T08B817C and by the prof Stefano Farné C.F. FRNSFN66E26F205I. Therefore the industrial and intellectual property remains exclusive of the engineer Granelli and Prof Farné. Any other claim is henceforth to be considered inapplicable.
Con l'intensificarsi del riscaldamento globale e l'aumento della popolazione, la necessità e l'importanza di tecnologie di desalinizzazione efficienti e sostenibili aumentano di giorno in giorno. Questa tesi esamina lo sviluppo di un sistema di desalinizzazione a osmosi inversa (RO) efficiente dal punto di vista energetico, potenziato con monitoraggio basato su controllore logico programmabile (PLC) e integrazione fotovoltaica (PV). In questo processo di ricerca sono stati esaminati i fattori del sistema. L'obiettivo principale di questa tesi è ottimizzare il processo di desalinizzazione riducendo il consumo energetico e i costi operativi, mantenendo al contempo un'elevata qualità dell'acqua e l'affidabilità del sistema Il sistema proposto ottimizza il recupero dell'acqua e utilizza meno energia utilizzando un approccio RO multistadio a due stadi. I PLC possono prevedere e controllare i sistemi in vari modi. Il programma TIA Portal è stato utilizzato per eseguire un sistema di monitoraggio guidato da PLC, fornendo un'osservazione in tempo reale di parametri operativi critici come conduttività, pH, temperatura, pressione e portata. PLCSIM è spesso utilizzato nella ricerca per valutare le scelte di progettazione e simulare il comportamento del sistema in vari scenari. L'automazione aumenta l'efficienza complessiva fornendo un controllo preciso e una risposta rapida alle modifiche del sistema, contribuendo ad aumentare la sostenibilità e il risparmio energetico. Il sistema include pannelli fotovoltaici per fornire una fonte di energia rinnovabile, insieme al controllo basato su PLC. L'integrazione fotovoltaica affronta le elevate richieste di energia dei tradizionali sistemi RO fornendo una soluzione di alimentazione sostenibile, riducendo così la dipendenza da fonti di energia non rinnovabili e riducendo i costi operativi. Questa tesi esamina la tecnologia di desalinizzazione e presenta una soluzione praticabile per migliorare i modi in cui l'energia rinnovabile può essere sfruttata e poi integrata in un progetto di sistema fattibile per aumentare la sostenibilità dei sistemi di desalinizzazione. Va anche notato che il costo è stato considerato durante la sua progettazione. Per quanto riguarda la scelta del prodotto, sono stati presi in considerazione i vantaggi e i limiti dell'approccio scelto, nonché le possibili sfide dello studio. È stato anche discusso il ruolo dei valori dei parametri sul comportamento del sistema. Ciò che i risultati descrivono è come l'uso dell'automazione e delle fonti di energia rinnovabile possa funzionare in modo coeso per risolvere il problema della carenza idrica globale e stabilire prospettive future per lo sviluppo delle tecnologie di desalinizzazione. Questa tesi è stata sviluppata sul progetto di base sviluppato dall'ingegnere Ernesto Granelli C.F. GRNRST44T08B817C e dal prof. Stefano Farné C.F. FRNSFN66E26F205I. Pertanto la proprietà industriale ed intellettuale resta esclusiva dell'ing. Granelli e del prof. Farné. Ogni altra rivendicazione è da considerarsi fin d'ora inapplicabile.
Sistema di desalinizzazione ad osmosi inversa ad alta efficienza energetica con monitoraggio basato su PLC e integrazione fotovoltaica
ONAT, FATIH
2023/2024
Abstract
As global warming intensifies and population increases, the need and importance of efficient and sustainable desalination technologies are increasing day by day. This thesis investigates the development of an energy efficient reverse osmosis (RO) desalination system enhanced with programmable logic controller (PLC) based monitoring and photovoltaic (PV) integration. System factors were investigated in this research process. The main objective of this thesis is to optimize the desalination process by reducing energy consumption and operating costs while maintaining high water quality and system reliability The proposed system optimizes water recovery and uses less energy using a two-stage multi-stage RO approach. PLCs can predict and control systems in various ways. TIA Portal program was used to run a monitoring system driven by PLC, providing real-time observation of critical operating parameters such as conductivity, pH, temperature, pressure and flow rate. PLCSIM is frequently used in research to evaluate design choices and simulate system behavior in various scenarios.Automation increases overall efficiency by providing precise control and rapid response to system changes, contributing to increased sustainability and energy savings. The system includes photovoltaic panels to provide a renewable energy source, along with PLC-based control. The photovoltaic integration addresses the high energy demands of traditional RO systems by providing a sustainable power solution, thus reducing reliance on non-renewable energy sources and reducing operating costs. This thesis examines the desalination technology and presents a viable solution to enhance the ways by which renewable energy can be harnessed then integrated into a feasible system design to boost the sustainability of the desalination systems. It must also be noted that cost was considered during its design. Concerning the choice of product, the advantages and limitations of the chosen approach as well as the possible challenges of the study were taken into account. Also discussed was the role of the values of the parameters on the system’s behavior. What the results depict is how the use of automation and renewable energy sources can work cohesively to solving the global water shortage problem as well as laying down future prospects for development in desalination technologies. This thesis was developed on the basic project developed by the engineer Ernesto Granelli C.F. GRNRST44T08B817C and by the prof Stefano Farné C.F. FRNSFN66E26F205I. Therefore the industrial and intellectual property remains exclusive of the engineer Granelli and Prof Farné. Any other claim is henceforth to be considered inapplicable.| File | Dimensione | Formato | |
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