Valutazione tecno-economica di un sistema di dissalazione a osmosi inversa alimentato da energia fotovoltaica con integrazione parziale della rete elettrica

This thesis presents the analysis and techno-economic assessment of a reverse osmosis (RO) desalination system powered primarily by photovoltaic (PV) energy with partial integration of the national electricity grid. The study focuses on a medium-scale plant with a production capacity of approximately 1000 m³/day, aiming to evaluate the feasibility of combining renewable energy with partial grid support. The system is analyzed considering an average power demand of 150 kW, with 85% of the energy supplied by a photovoltaic installation and the remaining 15% provided by the national grid. Based on these assumptions, the annual energy consumption is estimated at approximately 1.3 GWh, corresponding to a specific energy consumption of about 3.6 kWh/m³. The required photovoltaic capacity is calculated to be around 800 kW under typical Italian operating conditions. A comprehensive economic analysis is conducted, including capital expenditure (CAPEX), operational expenditure (OPEX), and key performance indicators such as net profit and payback period. The analysis incorporates representative assumptions for water pricing, electricity tariffs, and system operation. The results indicate a total annual operating cost in the range of €0.32–0.33 million and an annual revenue of approximately €0.73 million, leading to a net annual profit of about €0.40 million. The estimated payback period is approximately 14 years, which falls within the typical range for infrastructure projects integrating renewable energy systems. The findings highlight the importance of energy consumption, membrane selection, and system configuration in determining overall project feasibility. Overall, the study demonstrates that the integration of photovoltaic energy with limited grid support represents a technically robust and economically viable approach for desalination systems.

Questa tesi presenta l’analisi e la valutazione tecno-economica di un sistema di dissalazione a osmosi inversa (RO) alimentato principalmente da energia fotovoltaica (PV) con integrazione parziale della rete elettrica nazionale. Lo studio si concentra su un impianto di scala media con una capacità produttiva di circa 1000 m³/giorno, con l’obiettivo di valutare la fattibilità dell’integrazione tra energia rinnovabile e supporto parziale della rete. Il sistema è analizzato considerando una potenza media assorbita di 150 kW, di cui l’85% fornita da un impianto fotovoltaico e il restante 15% dalla rete elettrica nazionale. Sulla base di queste ipotesi, il consumo energetico annuo è stimato in circa 1.3 GWh, corrispondente a un consumo specifico di circa 3.6 kWh/m³. La capacità fotovoltaica richiesta è pari a circa 800 kW in condizioni operative tipiche del contesto italiano. È stata condotta un’analisi economica completa, includendo il capitale iniziale (CAPEX), i costi operativi (OPEX) e gli indicatori principali di performance, quali profitto netto e tempo di ritorno dell’investimento. L’analisi si basa su ipotesi rappresentative relative al prezzo dell’acqua, alle tariffe elettriche e alle condizioni operative del sistema. I risultati indicano un costo operativo annuo compreso tra €0.32 e €0.33 milioni e un ricavo annuo di circa €0.73 milioni, con un profitto netto di circa €0.40 milioni. Il tempo di ritorno dell’investimento è stimato in circa 14 anni, valore che rientra nell’intervallo tipico per progetti infrastrutturali che integrano sistemi di energia rinnovabile. I risultati evidenziano l’importanza del consumo energetico, della selezione della membrana e della configurazione del sistema nella determinazione della fattibilità complessiva del progetto. Nel complesso, lo studio dimostra che l’integrazione dell’energia fotovoltaica con un supporto limitato della rete rappresenta una soluzione tecnicamente robusta ed economicamente sostenibile per sistemi di dissalazione.