Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 80-85.

An integrated renewable energy powered reverse osmosis desalination system is becoming a potential solution to address global water scarcity in a clean, sustainable, and reliable approach. In this work, a proposed system constructed from a wind turbine that drives a reverse osmosis (RO) desalination unit through a hydromechanical drivetrain is presented and evaluated in a simulation environment. Principally, the adoption of a hydromechanical drivetrain ensures the mechanical decoupling of the RO unit from the power fluctuations imposed by the wind speed variations. Additionally, a control system is also proposed to ensure the availability of good water quality under different operating conditions. The control system is based on a real-time adaptive optimal control algorithm known as Extremum Seeking Control (ESC). The ESC algorithm controls the variable-displacement hydraulic pump of the hydromechanical drivetrain to maintain the highest efficiency of the RO process under different wind speed profiles. The simulation results, under various wind scenarios, showed the ability of the proposed system to desalinate seawater and produce output water with the required salinity level suitable for human consumption. As a result, the proposed system configuration represents a viable candidate to provide a clean and sustainable source of drinkable water in rural and off-grid locations.

تعتبر المنظومة المتكاملة لتحلية المياه باستخدام طاقة الرياح أحد الحلول لمواجهة ندرة المياه عالميا بطريقة نظيفة ومستدامة واعتمادية. في هذا العمل، تم دراسة وتقييم في بيئة محاكاة لمنظومة مقترحة مكونة من توربين رياح يقود وحدة تحلية مياه بتقنية الضغط الأسموزي المعاكس من خلال ناقل حركي هيدروميكانيكي. يضمن الناقل الهيدروميكانكي فصل وحدة تحلية المياه عن تقلبات الطاقة التي تحدث بسبب تغير سرعة الرياح. بالاضافة الي ذلك، تم استخدام منظومة تحكم تهدف للحفاظ على مواصفات خاصة للمياه المُـنـتـجة من وحدة التحـلية تحت ظروف التشغيل المختلفة. وتم بناء منظومة التحكم هذه على أساس نظرية التحكم الساعية للقيمة العظمى والتي تعتبر منظومة قادرة على التكيف والوصول لظروف التشغيل المثلى. وبالتالي يقوم نظام التحكم بالتحكم في مضخة الناقل الحركي الهيدروميكانكي وتكون المضخة متغيرة الحجم الهندسي للحفاظ على أعلى كفاءة ممكنة لوحدة تحلية المياه تحت مختلف ظروف التشغيل. اظهرت نتائج المحاكاة للمنظومة المقترحة قدرتها على تحلية مياه البحر وانتاج مياه ذات درجة ملوحة تتناسب مع الاستهلاك الادمي للشرب. وبذلك تكون المنظومة المقترحة مرشحًا قويًا لتكون مصدرًا نظيفًا ومستدامًا لإنتاج المياه الصالحة للشرب في المناطق النائية التي لا يتوافر بها اتصال بشبكة الكهرباء.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.