WIND ENERGY AND WATER DESALINATION

In the conditions of growing demand for fresh water and the need to minimize the environmental impact, as well as reduce CO2 emissions, it is appropriate to use renewable energy sources for desalination of sea and brackish water. The application of wind energy systems for water desalination is being...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2024
Автор:	Рибальченко , В. А.
Формат:	Стаття
Мова:	Українська
Опубліковано:	Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2024
Теми:	wind energy water reverse osmosis membrane desalination recovery.
Онлайн доступ:	https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/475
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Vidnovluvana energetika
Завантажити файл:

Репозитарії

Vidnovluvana energetika

_version_	1871103802632830976
author	Рибальченко , В. А.
author_facet	Рибальченко , В. А.
author_institution_txt_mv	[ { "author": "В. А. Рибальченко ", "institution": "Institute of Renewable Energy of the NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine" } ]
author_sort	Рибальченко , В. А.
baseUrl_str	https://ve.org.ua/index.php/journal/oai
collection	OJS
datestamp_date	2026-07-18T06:32:20Z
description	In the conditions of growing demand for fresh water and the need to minimize the environmental impact, as well as reduce CO2 emissions, it is appropriate to use renewable energy sources for desalination of sea and brackish water. The application of wind energy systems for water desalination is being studied. The aim of the work is to assess the possibilities of integrating wind energy into technological schemes of desalination. The work provides an overview of various desalination methods, including thermal and membrane technologies. Special attention is paid to reverse osmosis, which is considered the most suitable technology for combining with wind energy. Aspects of energy saving and increasing the efficiency of desalination systems through the use of energy recovery devices are considered separately. Different configurations of autonomous wind power water desalination systems, their advantages and disadvantages, as well as the design and management features of these systems are analyzed. A key point is to consider energy and water storage options to ensure the stable operation of desalination plants due to the time variability of renewable energy. It is noted that the combination of wind and photovoltaic installations is a promising solution for desalination in the conditions of the appropriate climate. The importance of optimization of system components to achieve high efficiency and reliability of operation in conditions of wind energy fluctuations is emphasized, as well as the need for further research to overcome technical challenges.
doi_str_mv	10.36296/1819-8058.2024.3(78).92-109
first_indexed	2025-07-17T11:39:37Z
format	Article
fulltext	92 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика УДК 621.548:628.156 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2024.3(78)92-109 ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ТА ОПРІСНЕННЯ ВОДИ Отримано 13 сер. 2024 р.; рекомендовано до публікації 16 сер. 2024 р. Доступно онлайн 01 жов. 2024 р. Рибальченко В. А.1 Автор для кореспонденції: Рибальченко Владислав, e-mail: lemonua@gmail.com З огляду на зростання попиту на прісну воду та необхідність мінімізації екологічного впливу, а також зменшення викидів CO2 доцільним стає використання відновлюваних джерел енергії для опріснення мор- ської та солонуватої води. Досліджується застосування вітроенергетичних систем для опріснення води. Метою роботи є оцінка можливостей інтеграції вітрової енергії в технологічні схеми опріснення. У роботі наведено огляд різних методів опріснення, зокрема термічні та мембранні технології. Особ- ливу увагу приділено зворотному осмосу, який розглядається як найпридатніша технологія для поєд- нання з вітровою енергією. Окремо розглядаються аспекти енергозбереження та підвищення ефекти- вності опріснювальних систем завдяки використанню пристроїв рекуперації енергії. Проаналізовано різні конфігурації автономних вітроенергетичних систем опріснення води, їхні переваги й недоліки, а також особливості проєктування цих систем та управління ними. Ключовим моментом є розгляд можливостей зберігання енергії та води для забезпечення стабільної роботи установок опрі- снення, зумовленої мінливістю в часі відновлюваної енергії. Зазначено, що комбінація вітрових і фотое- лектричних установок є перспективним рішенням для опріснення в умовах відповідного клімату. Підкреслюється важливість оптимізації компонентів систем для досягнення високої ефективності та надійності роботи в умовах коливань вітрової енергії, а також необхідність подальших досліджень для подолання технічних викликів. Ключові слова: вітрова енергія, вода, зворотній осмос, мембрана, опріснення, рекуперація. WIND ENERGY AND WATER DESALINATION Received Aug. 13, 2024; accepted Sep. 16, 2024 Available online Oct. 01, 2024 Rybalchenko V. A.1 Author for correspondence: Rybalchenko Vladyslav, e-mail: lemonua@gmail.com In the conditions of growing demand for fresh water and the need to minimize the environmental impact, as well as reduce CO2 emissions, it is appropriate to use renewable energy sources for desalination of sea and brackish water. The application of wind energy systems for water desalination is being studied. The aim of the work is to assess the possibilities of integrating wind energy into technological schemes of desalination. The work provides an overview of various desalination methods, including thermal and membrane technologies. Special attention is paid to reverse osmosis, which is considered the most suitable technology for combining with wind energy. Aspects of energy saving and increasing the efficiency of desalination systems through the use of energy recovery devices are considered separately. Different configurations of autonomous wind power water desalination systems, their advantages and disad- vantages, as well as the design and management features of these systems are analyzed. A key point is to consider energy and water storage options to ensure the stable operation of desalination plants due to the time variability 1 аспірант https://orcid.org/0009-0009-3592-7897 1 Інститут відновлюваної енергетики НАН України, м. Київ, Україна 1 Ph.D. student https://orcid.org/0009-0009-3592-7897 1 Institute of Renewable Energy of the NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine 93 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика of renewable energy. It is noted that the combination of wind and photovoltaic installations is a promising solution for desalination in the conditions of the appropriate climate. The importance of optimization of system components to achieve high efficiency and reliability of operation in conditions of wind energy fluctuations is emphasized, as well as the need for further research to overcome tech- nical challenges. Key words: wind energy, water, reverse osmosis, membrane, desalination, recovery. Вступ. Участь України в реалізації європейської про- грами «2×40 GW Green Hydrogen Initiative» [1] засвід- чено у відповідному Меморандумі [2]. Зокрема, йде- ться про спорудження 10 ГВт потужностей електролізерів для виробництва зеленого водню з вико- ристанням енергії вітроелектричних станцій (ВЕС) в Азово-Чорноморському регіоні. ВЕС можуть розміщува- тись на морських акваторіях та узбережжі. Територіа- льні води України характеризуються значним потенціа- лом офшорної вітроенергетики, яка на сьогодні розвивається в світі стрімкими темпами [3]. Один з аль- тернативних варіантів постачання прісної води для фун- кціонування електролізерів з електроживленням від офшорних ВЕС полягає у використанні опрісненої мор- ської води. Спорудження в Україні 10 ГВт електролізерів для виробництва зеленого водню в обсязі 1,65 млн тонн на рік (зі споживанням підготовленої прісної води бли- зько 24 млн м3/рік [4]) потребуватиме, за оцінками роз- робників водневої стратегії, побудови 40 ГВт встановле- ної потужності відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) [5]. Вітрова енергія може задовольнити високі потреби в енергії для опріснення, одночасно знижуючи витрати та викиди CO2. Проте невідповідність між періодичною до- ступністю вітрових ресурсів і потребою в енергії для опріснення робить інтеграцію цих двох технологій кри- тично важливою. Мета роботи полягає у висвітленні поточного стану віт- роенергетичного опріснення та наголошенні на техніч- них викликах, які необхідно подолати для забезпечення сталого джерела прісної води. У статті наведено огляд вітроенергетичних систем опріснення води з аналізом переваг і недоліків на основі теоретичних і експеримен- тальних результатів, доступних у науковій літературі. Вітроенергетика як життєздатний варіант енергозабез- печення процесів опріснення води. Обсяги викорис- тання вітрової енергії постійно зростають як на суші, так і на морі. У 2017 році на вітроенергетику припадало 18 % (1134 ТВт·год) світового та 30 % європейського виробни- цтва електроенергії з ВДЕ [6]. Безпосереднє викорис- тання енергії вітру для опріснення води частково змен- шило б навантаження на енергосистему, одночасно сприяючи вирішенню проблеми дефіциту води. Крім того, використання вітрової енергії замість альтернатив на основі викопного палива може зменшити вплив опрі- снення на довкілля до 75 % [7]. Фактично вітроенерге- тика є другою за частотою використання технологією, пі- сля сонячних фотоелектричних панелей, для живлення опріснювальних установок [8]. Глобальний розподіл вітрових ресурсів робить вітрову енергію універсальним рішенням для різних потреб – від автономних систем енергозабезпечення у віддалених мі- сцях, до потужних багатомегаватних вітроелектростанцій (ВЕС). Крім того, вітроенергетика має найнижчий рівень споживання води протягом усього свого життєвого циклу та виділяє найменше парникових газів на 1 кВт·год виро- бленої енергії у порівнянні з іншими джерелами енергії [9]. У 2012 році завдяки вітроенергетиці було заоща- джено 387 млрд літрів води [10]. Отже, використання ві- тру для опріснення води є перспективним рішенням для сталого та довготривалого виробництва прісної води. Різні технології відновлюваної енергетики, зокрема вико- ристання енергії вітру для опріснення води, були докла- дно розглянуті й описані у науковій літературі [9, 11–17]. Дослідження показують, що процеси опріснення води з використанням вітрової та сонячної енергії є пошире- ними технологіями, проте їх ефективність істотно зале- жить від розташування, наявності ресурсів та вартості енергії. У дослідженнях [8, 18–20] розглядалася доцільність ви- користання вітроенергетики для опріснення води з ура- хуванням економічного аналізу, технічних аспектів та ключових проблем інтеграції. Особливу увагу приділено необхідності вирішення питання переривчастості вітру. Збірку та опис патентів, що стосуються опріснення води за допомогою відновлюваних джерел енергії (ВДЕ), мо- жна знайти у [21]. Попри значну кількість досліджень та розробок, однією з ключових проблем залишається узгодження режимів роботи вітроелектричних установок (ВЕУ) та установок з опріснення води. Інакше кажучи, необхідно вирішити питання адаптації мінливості та періодичності генерації вітрової електроенергії [22–26] до потреб систем опріс- нення в різних часових масштабах, від річних змін до ко- роткочасних секундних коливань, викликаних турбу- лентністю вітру. В цьому контексті особливо важливим стає використання резервних або проміжних накопичу- вачів води та електроенергії [24, 26], що забезпечують стабільність процесу опріснення. Технології опріснення води. Основні технології опріс- нення води, з урахуванням виду необхідної вхідної ене- ргії, представлено на рис. 1. Їх можна розділити на дві групи: термічні та мембранні [13]. Процеси опріснення, що потребують використання електричної або механіч- ної енергії, більше годяться для поєднання з вітровими турбінами (ВТ). Робочі параметри для кожної технології опріснення наведено в табл. 1 [27, 28]. 94 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика Рис. 1. Технології опріснення води та види необхідної вхідної енергії Fig. 1. Desalination technologies and input energy types Таблиця 1. Робочі параметри технологій опріснення Table 1. Operating parameters of desalination technologies Техноло- гія опріс- нення Вид енергії Діапазон продуктивності, м3/добу Температурний діапазон, ⁰C Коефіцієнт відновлен- ня, % Концентрація, ppm MED Теплова 2000–20 000 90–120 30–50 20 000–100 000 MSF Теплова 40 000–75 000 90–110 20–30 20 000–10 ,000 TVC Теплова 10 000–35 000 40–100 25–40 20 000–100 000 MVC Механічна 100–3000 40–100 25–40 20 000–100 000 SWRO Механічна <1000–320 000 Навколишнє середовище 40–50 10 000–46 000 BWRO Механічна <1000–320 000 Навколишнє середовище 85–90 50–10 000 ED Електрична до 14 500 Навколишнє середовище до 95 200–3000 Термічне опріснення, або дистиляція, передбачає зміну фаз фізичного стану води, коли відокремлення прісної води від солей здійснюється шляхом випаровування. Пара утворюється нагріванням солоної води, після чого вона конденсується для отримання прісної води. Осно- вними технологіями дистиляції є багатоступенева флеш- дистиляція (MSF), багатоефектна дистиляція (MED) та компресія пари (VC). Процеси термічного опріснення ві- дрізняються температурою і тиском, при яких досяга- ється випаровування води. Тепло для утворення пари може надходити від теплової або механічної енергії. У разі мембранного опріснення не відбувається фазових змін робочої рідини. Процес розділення базується на за- стосуванні напівпроникних мембран, які вибірково про- пускають одні речовини, затримуючи інші. Найпошире- нішими методами мембранного опріснення в поєднанні з вітровою енергією є електродіаліз (ED) та зворотний осмос (ЗО). Прямий осмос, зворотний елек- тродіаліз і мембранна ємнісна деіонізація все ще пере- бувають на стадії розробки [27, 16, 17]. При застосуванні електродіалізу енергія подається у вигляді електроене- ргії. Установка ED складається з комірок, оснащених анодом і катодом, що розділені напівпроникними мем- бранами. Аніонні мембрани затримують катіони, тоді як катіонні мембрани утримують аніони. Іони, що міс- тяться в солоній воді, притягуються до електродів з про- тилежним зарядом. Під час руху до електродів іони за- тримуються напівпроникними мембранами, що розташовані між ними, і в такий спосіб видаляються з живильної води, дозволяючи отримати прісну воду [28]. Однак ED обмежується опрісненням води з концентра- цією солей до 5000 ppm. Для вищих концентрацій солей зазвичай надають перевагу технології ЗО. Зворотний осмос заснований на використанні напівпро- никних мембран, які відокремлюють молекули води з низьким вмістом солей від основного об’єму солоної 95 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика води. Для проникнення води через мембрану необхідно створити тиск, який перевищує осмотичний бар’єр [29]. Величина осмотичного бар’єра залежить від концентра- ції солей у живильній воді. Потрібно щонайменше 7 кПа (1 psi) на кожні 100 мг/л розчинених у воді солей [30]. Це означає, що для типової морської води з концентрацією солей 35 000 ppm необхідно створити тиск у межах 50– 70 бар, що потребує значних витрат енергії. Обсяг отри- маної прісної води становить приблизно 25–30 % почат- кового об’єму морської води. Оскільки тиск соляного кон- центрату (ропи) на виході з модуля ЗО майже дорівнює тиску подачі на вході, його можна використати для відно- влення частини енергії завдяки використанню пристроїв рекуперації енергії (ПРЕ), як показано на рис. 2. Перші ПРЕ на заводах ЗО були турбінного типу, як-от турбіни Френціса, Пельтона та турбонагнітач [31]. Ці пристрої перетворювали гідравлічну енергію потоку ропи на електричну енергію та/або механічну для при- воду основного насоса високого тиску або допоміжного насоса, тим самим знижуючи енергоспоживання. В разі використання ПРЕ-турбонагнітача тиск створюють у два етапи: спочатку головним насосом високого тиску, а по- тім насосом, вал якого пускається в роботу турбіною тур- бонагнітача. Можлива також окрема комбінація насоса та гідромотора, де турбіна безпосередньо надає руху насосу високого тиску. З початку 2000 року застосовують ПРЕ з обмінником ти- ску [32], так звані ізобаричні камерні ПРЕ, які замінили турбінні пристрої у більшості сучасних заводів ЗО. Існу- ють ізобаричні камери з роторним і поршневим приво- дом. Рис. 2. Схема зворотного осмосу з пристроєм рекуперації енергії Fig. 2. Reverse osmosis system with energy recovery device У роторному ПРЕ концентрат з високим тиском на ви- ході подається на ротор та обертає його. Ротор передає тиск від концентрату назад до солоної води на вході, зменшуючи в такий спосіб необхідну потужність зовніш- нього джерела енергії для насосів. Переваги роторних ПРЕ – це компактніший розмір, довговічність і модуль- ний дизайн, що дає змогу з’єднувати кілька пристроїв у паралельному режимі [33]. У поршневих ПРЕ тиск від концентрату на виході пере- дається до подачі солоної води за допомогою поршне- вих механізмів. Поршневі ПРЕ мають менший відсоток витоку концентрату до подачі солоної води під час об- міну тиском, нижчий рівень шуму та вищу стабільність роботи обладнання. Серед недоліків – складніша конст- рукція та необхідність частішого обслуговування через більшу кількість рухомих частин. Енергетична ефективність пристроїв ПРЕ: для турбіни Френціса – на рівні 75 %, для турбонагнітача – 80 %, для турбіни Пельтона – 85 %. Ефективність ізобарич- них камер – близько 95–97 %. Рівень питомого енер- госпоживання для заводів ЗО, де встановлені різні ПРЕ, – на рівні 6 кВт·год/м³ при використанні турбін Франціса; 3,5–5,9 кВт·год/м³ – з турбінами Пельтона; 3,5–4,6 кВт·год/м³ – з поршневими ПРЕ та 3,0– 5,3 кВт·год/м³ – з роторними ПРЕ [34]. Енергозбере- ження при використанні ПРЕ може становити від 25 до 40 %. Технологія ЗО застосовується для очищення як солону- ватої, так і морської води. Багато експертів вважають, що ЗО є найпридатнішою технологією опріснення води для використання енергії вітру. Опріснення за допомо- гою ЗО потребує механічної енергії для нагнітання ти- ску морської води, що може бути забезпечено ВТ з пря- мим механіко-гідравлічним з’єднанням або за допомогою вітроелектричної установки та електрона- соса. Класифікація вітроенергетичних систем опріснення води наведена, згідно з [35], на рис. 3. 96 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика Рис. 3. Класифікація вітроенергетичних систем опріснення Fig. 3. Classification of wind-driven desalination systems Механіко-гідравлічні вітроенергетичні системи опріс- нення. У таких системах ВТ механічно та гідравлічно з’єднана із системою ЗО. Це забезпечує низку переваг: високу ефективність, міцність і надійність, що робить ці системи особливо привабливими для використання у віддалених місцевостях [36]. Зменшуються проміжні втрати енергії, оскільки виключається етап електрич- ного перетворення, а відмова від генератора значно знижує вагу гондоли вітроустановки. У таких системах можуть використовуватися акумуляторні або напірні баки для зберігання води (енергії), а насос високого ти- ску може бути розташований у гондолі та безпосеред- ньо підключений до ротора ВТ. Отже, швидкість роботи насоса, а відповідно й обсяг виробництва води, зале- жить від швидкості вітру. Хоча ці системи все ще пере- бувають на стадії розвитку та орієнтовані на нішевий ри- нок, тестування і симуляції показують, що існує кілька операційних стратегій для подолання проблем нестабі- льності вітрової енергії та підвищення коефіцієнта від- новлення. З розвитком цих технологій вони можуть стати багатонадійними та конкурентоспроможними у порівнянні з традиційними системами. Огляд прототипів та концептів вітроенергетичних сис- тем опріснення з механіко-гідравлічним з’єднанням представлено в табл. 2. Таблиця 2. Вітроенергетичні системи опріснення з прямим механіко-гідравлічним з’єднанням Table 2. Stand alone wind-driven desalination systems with direct mechanic–hydraulic connection Поси- лання Джере- ло енер- гії Потуж- ність, кВТ Техноло- гія опріс- нення Продук- тивність, м3/добу ПРЕ Носій збері- гання енергії Обсяг збе- ріган-ня енергії Рік Приміт- ки [36] ВТ BWRO 0,15– 0,291 - 2 Акумулятори 36 л при 1100 кПа 1990 Пілот 97 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика Поси- лання Джере- ло енер- гії Потуж- ність, кВТ Техноло- гія опріс- нення Продук- тивність, м3/добу ПРЕ Носій збері- гання енергії Обсяг збе- ріган-ня енергії Рік Приміт- ки [37] Плавуча ВТ 5000 SWRO 33 000 PX Гідропневма- тичний 6,5 МВт·год Концепт [38,39] ВТ 1,2 BWRO 4 Гідропневма- тичний 0,3 м3 2005 Пілот [40] ВТ 600 SWRO/ MVC 2730/ 1400 - Акумулятор - 2004 Пілот [41] ВТ 60 SWRO 5–10 PX - - 2008 Пілот [42] ВТ 500 SWRO 600 iSave - - - Пілот Вітроенергетична компенсація затрат електроенергії для опріснення води. Використання енергії вітру для виробництва електроенергії можна розділити на два ос- новні напрями. Перший – це виробництво електроенер- гії на ВЕС з підключенням до промислової електроме- режі для компенсації енергозатрат на опріснення води. Другий – автономне енергозабезпечення опріснюваль- ної установки безпосередньо від вітрової турбіни. Підключення до електромережі дає змогу збалансу- вати потужність, яка подається на опріснювальну сис- тему, з потужністю, необхідною для процесів опріс- нення. Електроенергія, що виробляється з мінливого вітрового ресурсу, надходить в промислову електро- мережу, а опріснювальна установка одержує стабільне постачання електроенергії від електромережі. Це справедливо як для великих вітрових електростанцій, так і для окремих вітрових турбін. Отже, процес виро- бництва води стає повністю незалежним від локальних умов виробництва вітрової електроенергії та її доступ- ності. Підключення до електромережі забезпечує ста- більне електропостачання для опріснювальної устано- вки, дозволяючи їй працювати в оптимальних умовах. Це особливо важливо для таких процесів, як ЗО, які є чутливішими до змін і коливань умов роботи. Крім того, оптимізація роботи вітрових турбін і опріснюва- льної установки може здійснюватися майже незале- жно одна від одної. У табл. 3 наведено короткий огляд систем вітроенерге- тичної компенсації затрат електроенергії для опріс- нення води. Таблиця 3. Приклади систем вітроенергетичної компенсації затрат електроенергії для опріснення води Table 3. Examples of wind energy compensation systems for electricity costs for water desalination Поси- лання Дже- рело енергії Потуж- ність Технологія опріснен- ня Продук- тивність, м3/добу ПРЕ Зберігання енергії Запуск в експлуа- тацію Примітка [43] ВТ + ме- режа 10 МВТ SWRO 5000 - - - Економічний ана- ліз [44] ВТ + ме- режа 2,64 МВТ SWRO 5000 ERI - 2002 Прототип [45] ВТ + ме- режа SWRO - Гідравлічне сховище - Оптимізаційний аналіз [46] ВТ + со- нячні па- нелі + мережа 50 кВт + 60 м2 MVC - Оптиміза- ційна модель - Оптимізаційний аналіз [47,48] ВТ + со- нячні па- нелі + мережа 275 кВт + 50 кВт SWRO 300 - - Прототип [49] ВТ + ме- режа 6–30 кВт SWRO 24 - - Порівняння мере- жевого та автоно- много живлення Як один з прикладів реалізації таких систем можна роз- глянути завод SWRO в Перті, Західна Австралія, який ро- зпочав роботу в листопаді 2006 року. Електроенергію для роботи заводу постачає вітроелектростанція Emu Downs потужністю 80 МВт, яка здатна виробляти 270 ГВт·год електроенергії на рік для місцевої електро- мережі. Це повністю компенсує річне споживання елек- троенергії опріснювальним заводом, яке становить 180 ГВт·год [50]. 98 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика Автономне вітроенергетичне забезпечення устано- вок опріснення води. У багатьох випадках підключення системи опріснення води до промислової електроме- режі може бути недоступним, особливо у віддалених прибережних районах та острівних громадах. Через ге- ографічну ізоляцію або економічні обмеження будівни- цтво електромережі та її інфраструктури може вияви- тися недоцільним. Водночас вітрова енергія у таких місцях часто є доступним і багатим ресурсом, який мо- жна використовувати для автономного виробництва електроенергії. В автономних вітроенергетичних системах генерована потужність може змінюватися в процесі експлуатації у співвідношенні 1:10 або більше, залежно від умов на місці [51]. Такі коливання потужності є проблемою для ро- боти опріснювальних установок, які розраховані на ро- боту в стабільних і відносно постійних умовах. Коли- вання потужності негативно впливають на термін служби компонентів і продуктивність опріснювальної установки, що так само може спричинити порушення взаємодії з ВЕС, як зазначено в [43, 46]. Тому стійкість і надійність вітроенергетичного забезпечення опрісню- вальних установок стають критично важливими аспек- тами під час проєктування системи. Важливо ретельно підходити до вибору розмірів кожного компонента, щоб забезпечити потреби у виробництві води й елект- роенергії, мінімізувати перебої в роботі та зменшити ін- вестиційні й експлуатаційні витрати [52]. З метою запобігання перебоям і згладжування коливань потужності вітроенергетичних установок використову- ють накопичувачі енергії та резервні системи електро- постачання на базі дизельних генераторів. Детальні огляди систем зберігання енергії, інтегрованих з вітрое- нергетичними системами, наведені у [53, 54], а варіанти зберігання енергії для опріснення води за допомогою ВДЕ розглядаються у [55]. У [56] підсумовано основні ха- рактеристики систем зберігання енергії для вітроенер- гетики, зокрема з погляду енергетичної потужності, часу розрядки й вартості. Серед найважливіших переваг збе- рігання енергії для вітрової енергетики є зміщення нава- нтаження у часі, регулювання та контроль, а також зме- ншення нестабільності генерованої потужності. Окрім потенціалу вітрових ресурсів, слід ретельно аналізувати можливість та тривалість відключення електричного на- вантаження. Зберігання енергії відіграє важливу роль у визначенні продуктивності системи та впливає на капі- тальні й експлуатаційні витрати. Під час проєктування невеликої автономної системи ключовим завданням є пошук оптимального компромі- су між надійністю та складністю системи з урахуванням економічних обмежень. Інфілд [57] представив дослі- дження чутливості роботи автономної вітроенергетич- ної установки ЗО до таких параметрів, як швидкість ві- тру, ємність акумуляторної батареї та робочий тиск. У дослідженні опріснювальна установка працювала тіль- ки тоді, коли потужність, що забезпечувалася як вітроге- нератором, так і системою акумуляторів, була достат- ньою для задоволення її потреб в електроенергії і ро- бота у змінних умовах не допускалася. Обсяг виробленої води був пропорційний часу, протягом якого опріснювальна установка функціонувала. Час ро- боти залежав від середньої швидкості вітру, робочого тиску та ємності акумуляторів, які були налаштовані та- ким чином, щоб мінімізувати цикли ввімкнення та вим- кнення установки ЗО. Автор дійшов висновку, що для ав- тономних систем необхідні ретельні проєктні розрахунки, спрямовані на оптимальне узгодження компонентів системи, зокрема ВТ, опріснювача та ємно- сті для зберігання енергії. Місцеві вітрові умови та єм- ність акумулятора впливають на вибір номінального ро- бочого тиску опріснювача. Водночас оптимальна потужність опріснення залежить від середньої швидко- сті вітру на вибраній ділянці. Якщо система зберігання енергії недостатньо велика для повного згладжування коливань електричної потужності, опріснювальна уста- новка працює в змінних умовах, які можуть бути дале- кими від оптимальних. У цьому разі вітроенергетична система опріснення повинна бути спроєктована та керо- вана так, щоб забезпечити роботу кожного компонента в межах його експлуатаційних можливостей. Іноді для балансування попиту та пропозиції води вигі- дніше зберігати воду, ніж енергію. За наявності відпові- дних топографічних умов застосовуються гідроакумулю- вальні станції. У дослідженні [45] було запропоновано поєднання опріснення морської води з гідроакумулюва- льною станцією для острова Сан-Вісенте (Кабо-Верде) в Атлантичному океані. В цій системі надлишкова енергія, вироблена ВТ, частково використовується для виробни- цтва прісної води, яка зберігається в нижньому резерву- арі гідроакумулювальної станції, а решта надлишкової енергії використовується для перекачування прісної води з нижнього резервуара до верхнього. Гідроакуму- лювальна станція використовується для виробництва електроенергії в умовах слабкого вітру. У деяких випадках вітрова енергія є лише одним з компо- нентів системи енергозабезпечення опріснювальних ус- тановок на базі відновлюваних джерел енергії [58]. Зок- рема, поєднання вітрових і фотоелектричних установок вважається перспективною комбінацією для опріснення води за відповідних кліматичних умов [47, 48]. Одним з прикладів такої комбінації є гібридна вітро-фотоелектри- чна станція для опріснення води в селі Мерсінін на ост- рові Донукса, представлена в роботі Манолакоса та ін. [59]. Тут створена мікрогідравлічна станція, в якій прісна вода перекачується з нижнього резервуара до верхнього, коли є надлишок виробництва електроенергії, а турбоге- нератор Пелтона використовується для рекуперації енер- гії. Бен Алі та інші [60] запропонували модульну систему зберігання енергії для компенсації змінної вхідної потуж- ності, а також для управління коливаннями та перебоями 99 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика в роботі установок на ВДЕ. У своєму прототипі опрісню- вача BWRO, що живиться від гібридної вітро-фотоелект- ричної станції, вони застосували модульну гідроакумулю- вальну систему. Резервуари для солонуватої та прісної води виконують функції накопичувачів води й потенцій- ної енергії. Система перекачування солонуватої води складається з кількох насосів, які можна комутувати для оптимального використання наявної енергії. Простота й модульність цієї конфігурації робить її особливо приваб- ливою для використання в сільських регіонах. Проте ав- тори підкреслюють складність і важливість правильного вибору розміру, проєктування системи та управління нею. Використання комбінації ВДЕ підвищує складність системи, збільшує капітальні витрати і вартість питної води, тому проєктування таких систем іноді потребує компромісу. Для стабілізації умов енергозабезпечення технологіч- них схем опріснення від вітро-фотоелектричних устано- вок використовуються також резервні системи електро- живлення на основі дизель-генераторів. Як показано в роботі Хабалі та Салеха [61], така комбінація, у порів- нянні з живленням за допомогою виключно дизель-ге- нератора, сприяє зменшенню як викидів CO2, так і ви- трат на виробництво води. При цьому витрати зменшуються зі збільшенням потужності ВТ та серед- ньої річної швидкості вітру. До недоліків використання дизельних генераторів можна віднести: збільшення ви- кидів, прив’язку вартості виробленої води до цін на ди- зельне паливо, які зростають у віддалених районах, а та- кож необхідність регулярних поставок палива [62]. Короткий огляд автономних вітроенергетичних опріс- нювальних систем наведено в табл. 4, а схема можли- вих конфігурацій показана на рис. 4. Рис. 4. Універсальна схема конфігурації автономних вітроенергетичних систем опріснення води Fig. 4. Universal configuration scheme of autonomous wind energy water desalination system Вітроенергетичні системи опріснення зі змінною по- тужністю. Іншим варіантом досягнення майже стабіль- них умов роботи з мінімальним розміром накопичувача енергії є використання модульної опріснювальної устано- вки. Така установка може підвищити гнучкість системи, дозволяючи дискретно підлаштовувати навантаження до джерела живлення. Однак це вимагає частого ввімк- нення та вимкнення опріснювача, що може негативно впливати на його компоненти. Наприклад, для установки ЗО періодичні перебої в роботі можуть призвести до шви- дшого зниження ефективності мембрани через ущіль- нення, збільшення забруднення і концентраційної поля- ризації [78]. Пенате та ін. [66] провели моделювання ро- боти модульної опріснювальної установки, що працює від вітру, та порівняли її з установкою фіксованої потуж- ності. У модульній SWRO потужність регулюється підклю- ченням або відключенням частини блоків ЗО залежно від наявності вітру. Згідно з результатами моделювання, установка SWRO з поступовим нарощуванням потужності є більш універсальною, оскільки дає змогу підлаштовува- тися під доступну кількість енергії, що забезпечує трива- лішу роботу системи протягом року. 100 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика Таблиця 4. Приклади автономних вітроенергетичних опріснювальних систем Table 4. Examples of stand-alone wind energy desalination system Поси- лання Дже- рело енергії По- туж- ність, кВТ Технологія опріснення Про- дуктив- ність, м3/добу ПРЕ Зберігання енергії Обсяг збері- гання енергії Запуск в екс- плуа- тацію Примітки [63] ВТ + ме- режа + дизель 600– 2000 SWRO 180- 1400 Пор- шне- ві ERD Маховик + кілька варі- антів - 2007 Комерційна система [64] ВТ 100 SWRO 100 - - Пілотна уста- новка [65] ВТ + ди- зель 15– 22,5 SWRO/MVC 30 - - - Техніко-еконо- мічне обґрун- тування [59] ВТ + со- нячна енергія 10– 400 SWRO 8,4 Акумулятори + мікрогідро- станція 100 Ач + резер- вуар - Інструмент моделювання [57] ВТ 5 SWRO 6,2 - Батареї 125–1000 Ач Пілотна уста- новка [66] ВТ 100– 300 SWRO 1000 Маховик/ба- тареї 1200 Ач Пілотна уста- новка [67] ВТ 460 SWRO 72–192 Маховик/ба- тареї 125–1000 Ач Пілотна уста- новка [68] ВТ 460 SWRO/ MVC/EDR 200/50 /72–192 Маховик 1999 Пілотна уста- новка [69] ВТ 15 SWRO 18 Батареї + су- перконденса- тор Експеримента- льний тест [60] ВТ + со- нячна енергія 2 + 2 BWRO 7,2 Гідравлічне сховище 2,18– 4,36 m3 Експеримента- льний тест [70] ВТ 5400 BWRO 62 208 Батареї Аналіз оптимі- зації [71] ВТ + со- нячна енергія 0,9 + 3,96 SWRO 3,12 Батареї 1800 Ач 2001 Пілотна уста- новка [52] ВТ 15–50 SWRO 18–96 Батареї - Моделювання та масштабу- вання [72] ВТ + со- нячна енергія 800 + 200 SWRO 4320 Гідравлічне сховище 40 000 м3 (480 кВт) [73] ВТ 300 MVC 360 - - - 1993 [74] ВТ 26,43 SWRO <96 - - - 2001 Експеримента- льний тест [62] ВТ 2,2 SWRO Насос Кла- рка - - 2002 Моделювання [75] ВТ 30 SWRO 5–20 - - [61] ВТ 14–20 BWRO 22–33 - - Концептуаль- ний та дизайн економічний аналіз 101 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика Вплив частих увімкнень та вимкнень є одним із факто- рів, які враховуються при виборі компонентів та їх роз- мірів, як показано в дослідженні Кокласа та Папатанасіу [52]. В аналізі автономної опріснювальної установки ЗО з вітровим приводом було змодельовано річну роботу системи з урахуванням змін таких параметрів, як розмір ВТ, опріснювальної установки, акумуляторної батареї та операційної стратегії. Щодо продуктивності, то порівню- ються річний обсяг виробництва води, кількість запусків і зупинок опріснювальної установки, а також відносні капітальні витрати й витрати на кубічний метр води. Збі- льшення потужності опріснювальної установки для під- вищення виробництва води та зменшення частоти запу- сків і зупинок системи виявляється ефективнішим, ніж збільшення потужності вітрової електростанції. Нато- мість розмір акумуляторів має бути мінімальним, щоб забезпечити короткочасну роботу і промивання сис- теми в умовах відсутності вітру. Автори припускають, що 2:1–3:1 є хорошим співвідношенням між потужністю ВТ і опріснювача, залежно від середньої швидкості вітру та кривої потужності турбіни. З двох запропонованих операційних стратегій, одна з яких спрямована на максимізацію виробництва води, а інша – на мінімізацію запусків і зупинок системи з обов’язковою промивкою опріснювальної установки при кожній зупинці, остання виявилася ефективнішою, навіть якщо це означає зменшення обсягу виробленої води. Подібне дослідження було проведено у роботі Спіру та Анагностопулос [72], де розглядалася оптима- льна конструкція і стратегія експлуатації автономної ві- тро-фотоелектричної опріснювальної установки. На від- міну від системи, представленої в роботі Кокласа і Папатанасіу, в цьому разі акумуляторні батареї були за- мінені гідравлічною системою зберігання енергії. У роботі [79] було змодельовано і порівняно три конфі- гурації енергоживлення на основі ВТ-акумуляторів, ВТ- фотоелектричних установок і ВТ-дизельних електроста- нцій. Результати були отримані для установки SWRO з продуктивністю 10 000 м3 на добу. Для кожної конфігу- рації електроживлення досліджувались режими роботи насосів SWRO зі змінним тиском та модульна установка в складі трьох ліній, що працюють незалежно одне від одного зі сталим значенням робочого тиску. В резуль- таті було показано, що модульна установка SWRO має більшу тривалість роботи, але при цьому виробляє менше або стільки ж води, скільки й установка зі змін- ною продуктивністю, а вартість води є вищою. Для провінції Арар в Саудівській Аравії розглядалось де- кілька операційних стратегій експлуатації вітроенерге- тичної системи BWRO [70]: змінний або постійний ре- жим роботи системи ЗО (змінний або фіксований робочий тиск), фіксована або змінна потужність системи ЗО (постійна або змінна кількість активних напірних ре- зервуарів у будь-який момент часу), тип накопичувача енергії (акумуляторні батареї та гідравлічні накопичува- льні резервуари). Було з’ясовано, що оптимізована уста- новка з використанням накопичувальних резервуарів може забезпечити меншу вартість води та менш скла- дну структуру установки. Крім того, використання змін- ного тиску подачі може допомогти в послабленні збу- рень, які виникають у вигляді переривчастості вітру, а використання фіксованого тиску живильної води на мембрану забезпечує передбачувану продуктивність. Однак це вимагає роботи установки на різних наборах мембран щогодини, що потребує додаткових систем ав- томатичного керування. Вартість води в разі викорис- тання накопичувальних резервуарів може становити лише 7,42 $/м3, а в разі використання акумуляторної ба- тареї – близько 19,7 $/м3. Висновки. Ефективність інтеграції вітрової енергії в тех- нологічні схеми опріснення води залежить від здатності вибраної конфігурації опріснювальної станції максима- льно використовувати нестабільне генерування потуж- ності вітроустановкою. Найпридатнішою технологією опріснення води для ви- користання енергії вітру є ЗО, який підходить для широ- кого діапазону зміни солоності води та продуктивності установок. Мембрани ЗО мають здатність функціону- вати зі змінними параметрами потоку живильної води в межах безпечного робочого діапазону, визначеного по- стачальниками. Проте існують проблеми, пов’язані з можливим погіршенням якості та скороченням терміну експлуатації мембран у довгостроковій перспективі, які потребують подальшого дослідження. Вітроенергетичні системи опріснення води, що безпосе- редньо підключені до промислової електромережі, за- безпечують незалежну роботу як вітроенергетичних, так і опріснювальних установок, причому останні працюють у стабільних умовах експлуатації. Вони залишаються на Поси- лання Дже- рело енергії По- туж- ність, кВТ Технологія опріснення Про- дуктив- ність, м3/добу ПРЕ Зберігання енергії Обсяг збері- гання енергії Запуск в екс- плуа- тацію Примітки [76] ВТ + со- нячна енергія 6/2,5 BWRO 9/1,5 - - Пілотна уста- новка [77] ВТ 4–19 ERD 92,4 - - Пілотна уста- новка 102 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика сьогодні найбільш сприятливою та економічно ефекти- вною конфігурацією. Для ефективного функціонування автономних вітроене- ргетичних систем опріснення води необхідно викорис- товувати резервуари для зберігання води та енергії, ре- зервні джерела електроживлення, а також впроваджувати змінну структуру технологічної схеми опріснення або мембрани зі змінними робочими пара- метрами. У деяких випадках вітрова енергія є лише одним з ком- понентів системи енергозабезпечення опріснювальних установок на основі відновлюваних джерел енергії. По- єднання вітрових і фотоелектричних установок вважа- ється перспективним рішенням для опріснення води за сприятливих кліматичних умов. Вітроенергетичне опріснення має значний потенціал для економічно ефективного виробництва прісної води з низькими викидами CO2. ПОСИЛАННЯ 1. Van Wijk A., Chatzimarkakis J. Green Hydrogen for a Eu- ropean Green Deal A 2x40 GW Initiative. Brussels: Hy- drogen Europe. 40 p. 2. Memorandum of understanding between the Euro- pean Union and Ukraine on a Strategic Partnership on Biomethane, Hydrogen and other Synthetic Gases. 02.02.2023. P. 8. https://energy.ec.europa.eu/memo- randum-understanding-between-european-union-and- ukraine-strategic-partnership-biomethane_en 3. Книш К., Кудря С., Галабала М. Біла Книга 2021. Офшорна вітроенергетика та “зелений” водень: відкриття нових меж енергетичної потужності України. C. 14. https://www.asterslaw.com/ua/press_ center/publications/white_paper_2021_off- shore_wind_energy 4. Philip Woods, Heriberto Bustamante, Kondo-Francois Aguey-Zinsou. The hydrogen economy Біла Книга 2021 Where is the water? Energy Nexus. Volume 7. 2022. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2022.100123 5. Підкоморна Ю. Міненерго завершило обговорення Водневої стратегії. 27 вересня 2022. – https://mev.gov.ua/novyna/minenerho-zavershylo-ob- hovorennya-vodnevoyi-stratehiyi-yuliya-pidkomorna 6. IRENA. Renewable Energy Statistics 2019; IRENA: Abu Dhabi, United Arab Emirates, 2019; Volume 1, p. 348. 7. Raluy R. G.; Serra L., Uche J. Life cycle assessment of desalination technologies integrated with renewable energies. Desalination. 2005, 183, 81–93. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2005.04.023 8. Tzen E. Wind-Powered Desalination—Principles, Config- urations, Design, and Implementation; Elsevier Inc.: Amsterdam, The Netherlands, 2018; pp. 91–139. http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-815244-7.00003-9 9. Panagopoulos A. Water-energy nexus: Desalination technologies and renewable energy sources. Environ. Sci. Pollut. Res. 2021, 28, 21009–21022. http://dx.doi.org/10.1007/s11356-021-13332-8 10. Koulouri A., Moccia J. Saving Water with Wind Energy; Technical Report; European Wind Energy Association: Brussels, Belgium, 2014. 11. García-Rodríguez L. Renewable energy applications in de- salination: State of the art. Sol. Energy. 2003, 75, 381–393. http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2003.08.005 12. Kalogirou S. A. Seawater desalination using renewable energy sources. Prog. Energy Combust. Sci. 2005, 31, 242–281. http://dx.doi.org/10.1016/j.pecs.2005.03.001 13. Kondili E. Hybrid Wind Energy Systems for Desalination; Woodhead Publishing Limited: Sawston, UK. 2010, pp. 506–535. https://doi.org/10.1533/9781845699628.3.506 14. Eltawil M. A., Zhengming Z., Yuan L. A review of renew- able energy technologies integrated with desalination systems. Renew. Sustain. Energy Rev. 2009, 13, 2245– 2262. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2009.06.011 15. Abdelkareem M. A., El Haj Assad M., Sayed E. T. Sou- dan B. Recent progress in the use of renewable energy sources to power water desalination plants. Desalina- tion. 2018, 435, 97–113. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2017.11.018 16. Nassrullah H., Anis S. F., Hashaikeh R., Hilal N. Energy for desalination: A state-of-the-art review. Desalina- tion. 2020, 491, 114569. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2020.114569 17. Okampo E. J., Nwulu N. Optimisation of renewable en- ergy powered reverse osmosis desalination systems: A state-of-the-art review. Renew. Sustain. Energy Rev. 2021, 140, 110712. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2021.110712 18. García-Rodríguez L. Desalination by wind power. Wind Eng. 2004, 28, 453–463. http://dx.doi.org/10.1260/0309524042886405 19. Ma Q., Lu H. Wind energy technologies integrated with desalination systems: Review and state-of-the-art. De- salination. 2011, 277, 274–280. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2011.04.041 20. Kondili E., Kaldellis J. K. Wind Energy Based Desalination Processes and Plants. Technical Report Infrastructure. 2009. http://ikaros.teipir.gr/OPS/Archimedes/WRECX_ wind_desal_Kondili.pdf 21. Al-Rawajfeh A., Jaber S., Etawi H. Desalination by re- newable energy: A mini review of the recent patents. Hem. Ind. 2017, 71, 451–460. http://dx.doi.org/10.2298/HEMIND160308008A http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2005.04.023 http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-815244-7.00003-9 http://dx.doi.org/10.1007/s11356-021-13332-8 http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2003.08.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.pecs.2005.03.001 https://doi.org/10.1533/9781845699628.3.506 http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2009.06.011 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2017.11.018 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2020.114569 http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2021.110712 http://dx.doi.org/10.1260/0309524042886405 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2011.04.041 http://ikaros.teipir.gr/OPS/Archimedes/WRECX_%20wind_desal_Kondili.pdf http://ikaros.teipir.gr/OPS/Archimedes/WRECX_%20wind_desal_Kondili.pdf http://dx.doi.org/10.2298/HEMIND160308008A 103 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика 22. Васько П. Ф., Васько В. П. Динамика нагрузочных ре- жимов работы ветроэлектрической установки, обус- ловленная порывами скорости ветра. Вісник Донба- ської державної академії будівництва і архітектури. Будівельні конструкції, будівлі та споруди. 2001. 1(4). С. 140–144. 23. Васько П. Ф., Васько В. П., Даниленко О. І., Долюк В. В. Експериментальні дослідження режимів генеру- вання та споживання реактивної потужності серій- ною вітроелектричною установкою з асинхронним генератором. Відновлювана енергетика. 2008. № 1. С. 34–38. 24. Васько П. Ф., Мазуренко І. Л. Аналіз імовірнісних ха- рактеристик вітроелектричних станцій як джерела енергії для опріснення морської води в Азово-Чор- номорському регіоні України. Енерготехнології та ре- сурсозбереження (Energy Technologies & Resource Saving, ISSN 2413-7723, eISSN 2664-3561). 2023. № 4. С. 42–56. DOI: 10.33070/etars.4.2023.04 25. Васько П. Ф., Вербовий А. П., Пазич С. Т. Реалізація стохастичної моделі поздовжньої складової швидко- сті вітру для задач вітроенергетики. Відновлювана енергетика. 2017. № 3. С. 54–61. 26. Vasko P., Verbovij A., Moroz A., Pazych S, Ibra- gimova M., Sahno L. Concept of Accumulation of Energy from Photovoltaic and Wind Power Plants by Means of Seawater Pumped Hydroelectric Energy Storage. 2019 IEEE 6th International Conference on Energy Smart Sys- tems (2019 IEEE ESS), pp. 188–191. DOI: 10.1109/ESS.2019.8764167 27. Curto D., Franzitta V., Guercio A. A review of the water desalination technologies. Appl. Sci. 2021, 11, 670. http://doi.org/10.3390/app11020670 28. Voutchkov N. Desalination Engineering: Planning and Design; McGraw Hill Professional: New York, NY, USA, 2012. 29. Qasim M., Badrelzaman M., Darwish N. N., Dar- wish N. A., Hilal N. Reverse osmosis desalination: A state-of-the-art review. Desalination 2019, 459, 59– 104. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2019.02.008 30. Guirguis M. J. Energy Recovery Devices in Seawater Re- verse Osmosis Desalination Plants with Emphasis On Ef- ficiency and Economical Analysis of Isobaric Versus Cen- trifugal Devices. Ph.D. Thesis, University of South Florida, Tampa, FL, USA, 2011. 31. Farooque A. M., Jamaluddin A. T. M., Al- Mobayed A. S. A., Qasim A. H. (2004). Comparative study of various energy recovery devices use in SWRO process. TR.3807/EVP 02005. doi: 10.1016/j.de- sal.2007.06.004 32. Urrea S. A., Reyes F. D., Suárez B. P., de la Fuente Ben- como J. A. Technical review,evaluation and efficiency of energy recovery devices installed in the Canary Islands desalinationplants. Desalination. 2019. 450, 54–63. https://www.sciencedirect.com/science/arti- cle/abs/pii/S0011916417314510 33. Kim J., Park K., Yang D. R., Hong S. A comprehensive re- view of energy consumption of seawater reverse osmo- sis desalination plants. Appl. Energy. 2019, 254:113652. doi: 10.1016/j.apenergy.2019.113652 34. Peñate B., García-Rodríguez L. (Energy optimisation of existing SWRO (seawater reverse osmosis) plants with ERT (energy recovery turbines): technical and ther- moeconomic assessment. Energy. 2011, 36, 613–626. doi: 10.1016/j.energy.2010.09.056 35. Gonzalez J., Cabera P., Carta J. Wind energy powered desalination systems, in: J. Kucera (Ed.), Desalination Water From Water. Wiley, Beverly, 2019, pp. 567–646. https://doi.org/10.1002/9781119407874.ch14 36. Robinson R., Ho G., Mathew K. Development of a relia- ble low-cost reverse osmosis desalination unit for re- mote communities. Desalination. 1992, 86, 9–26. https://doi.org/10.1016/0011-9164(92)80020-A 37. Cutajar C., Sant T., Buhagiar D., Farrugia R. N. Modelling of a hybrid floating wind, energy storage and desalina- tion unit. In Proceedings of the 2019 Offshore Energy and Storage Summit, OSES. 2019, Brest, France, 10–12 July 2019, pp. 1–11. https://doi.org/10.1109/OSES.2019.8867170 38. Liu C. C. K., Park J. W., Migita R., Qin G. Experiments of a prototype wind-driven reverse osmosis desalination system with feedback control. Desalination. 2002, 150, 277–287. https://doi.org/10.1016/S0011- 9164(02)00984-0 39. Liu C. C. Wind-Powered Reverse Osmosis Water Desali- nation for Pacific Islands and Remote Coastal Commu- nities; Technical Report 128, Desalination and Water Purification Research and Development Program; US Department of the Interior, Bureau of Reclamation: Washington, DC, USA, 2009. 40. Witte T., Siegfriedsen S., El-Allawy M. WindDeSalter® Technology: Direct use of wind energy for seawater desalination by vapour compression or re- verse osmosis. Desalination. 2003, 156, 275–279. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(03)00358-8 41. Heijman S. G. J., Rabinovitch E., Bos F., Olthof N., van Dijk J. C. Sustainable seawater desalination: Stand- alone small scale windmill and reverse osmosis system. Desalination. 2009, 248, 114–117. https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.05.045 42. Greco F., De Bruycker D., Velez-Isaza A., Diepeveen N., Jarquin-Laguna A. Preliminary design of a hydraulic wind turbine drive train for integrated electricity pro- duction and seawater desalination. J. Phys. Conf. Ser. 2020, 1618, 032015. https://doi.org/10.1088/1742- 6596/1618/3/032015 http://doi.org/10.3390/app11020670 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2019.02.008 https://doi.org/10.1016/0011-9164(92)80020-A https://doi.org/10.1109/OSES.2019.8867170 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00984-0 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00984-0 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(03)00358-8 https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.05.045 https://doi.org/10.1088/1742-6596/1618/3/032015 https://doi.org/10.1088/1742-6596/1618/3/032015 104 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика 43. Dehmas D. A., Kherba N., Hacene F. B., Merzouk N. K., Merzouk M., Mahmoudi H., Goosen M. F. On the use of wind energy to power reverse osmosis desalination plant: A case study from Ténès (Algeria). Renew. Sus- tain. Energy Rev. 2011, 15, 956–963. 44. Rybar A. S., Vodnar M., Vartolomei F. L., Rybar P. S. Ex- perience with Renewable Energy Source and SWRO De- salination in Gran Canaria. In Proceedings of the Inter- national Desalination Association World Congress, SP05-100, Singapore, 11–16 September 2005, pp. 1–11. 45. Segurado R., Costa M., Duic´ N., Carvalho M. G. Inte- grated analysis of energy and water supply in islands. Case study of S. Vicente, Cape Verde. Energy. 2015, 92, 639–648. http://dx.doi.org/10.1016/j.en- ergy.2015.02.013 46. Zejli D., Ouammi A., Sacile R., Dagdougui H., Elmidaoui A. An optimization model for a mechanical vapour compression desalination plant driven by a wind/PV hybrid system. Appl. Energy. 2011, 88, 4042– 4054. http://dx.doi.org/10.1016/j.apen- ergy.2011.04.031 47. Kershman S. A., Rheinländer J., Gabler H. Seawater re- verse osmosis powered from renewable energy sources-Hybrid wind/photovoltaic/grid power supply for small-scale desalination in Libya. Desalination. 2002, 153, 17–23. http://dx.doi.org/10.1016/S0011- 9164(02)01089-5 48. Kershman S. A. Hybrid wind/PV and conventional power for desalination in Libya—GECOL’s facility for medium and small scale research at Ras Ejder. Desali- nation. 2005, 183, 1–12. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2005.04.021 49. Gökçek M., Gökçek Ö. B. Technical and economic eval- uation of freshwater production from a wind-powered small-scale seawater reverse osmosis system (WP- SWRO). Desalination. 2016, 381, 47–57. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2015.12.004 50. Goosen M., Mahmoudi H., Ghaffour N., Sablani S. S. Ap- plication of Renewable Energies for Water Desalination. In Desalination, Trends and Technologies; IntechOpen: London, UK, 2011. http://dx.doi.org/10.5772/14011 51. Plantikow U. Wind-powered MVC seawater desalination- operational results. Desalination. 1999, 122, 291–299. http://dx.doi.org/10.1016/S0011-9164(99)00049-1 52. Koklas P. A., Papathanassiou S. A. Component sizing for an autonomous wind-driven desalination plant. Renew. Energy. 2006, 31, 2122–2139. http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2005.09.027 53. Zhao H., Wu Q.,Hu S., Xu H., Rasmussen C. N. Review of energy storage system for wind power integration sup- port. Appl. Energy/ 2015, 137, 545–553. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.04.103 54. Sundararagavan S., Baker E. Evaluating energy storage technologies for wind power integration. Sol. Energy. 2012, 86, 2707–2717. http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2012.06.013 55. Gude V. G. Energy storage for desalination processes powered by renewable energy and waste heat sources. Appl. Energy. 2015, 137, 877–898. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.06.061 56. Subiela V. J., Peñate B., García-Rodríguez L. Configura- tions of reverse osmosis plants with variable energy consumption for off-grid wind-powered seawater de- salination: System modeling and water cost. Desalin. Water Treat. 2020, 180, 1–15. http://dx.doi.org/10.5004/dwt.2020.24991 57. Infield D. Performance analysis of a small wind-powered reverse osmosis plant. Sol. Energy. 1997, 61, 415–421. http://dx.doi.org/10.1016/S0038-092X(97)00082-0 58. Okampo E. J., Nwulu N. Optimisation of renewable en- ergy powered reverse osmosis desalination systems: A state-of-the-art review. Renew. Sustain. Energy Rev. 2021, 140, 110712. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2021.110712 59. Manolakos D., Papadakis G., Papantonis D., Kyritsis S. A simulation-optimisation programme for designing hy- brid energy systems for supplying electricity and fresh water through desalination to remote areas Case study: The Merssini village, Donoussa island, Aegean Sea, Greece. Energy. 2001, 26, 679–704. http://dx.doi.org/10.1016/S0360-5442(01)00026-3 60. Ben Ali I., Turki M., Belhadj J., Roboam X. Systemic de- sign and energy management of a standalone battery- less PV/Wind driven brackish water reverse osmosis de- salination system. Sustain. Energy Technol. Assess. 2020, 42, 100884. http://dx.doi.org/10.1016/j.seta.2020.100884 61. Habali S. M., Saleh I. A. Design of stand-alone brackish water desalination wind energy system for Jordan. Sol. Energy. 1994, 52, 525–532. http://dx.doi.org/10.1016/0038-092X(94)90660-2 62. Miranda M. S., Infield D. A wind-powered seawater re- verse-osmosis system without batteries. Desalination. 2002, 153, 9–16. http://dx.doi.org/10.1016/S0011- 9164(02)01088-3 63. Paulsen K., Hensel F. Design of an autarkic water and energy supply driven by renewable energy using com- mercially available components. Desalination. 2007, 203, 455–462. https://doi.org/10.1016/j.de- sal.2006.04.021 64. Vujčić R., Krneta M. Wind-driven seawater desalina- tion plant for agricultural development on the islands of the County of Split and Dalmatia. Renew. Energy. 2000, 19, 173–183. https://doi.org/10.1016/S0960- 1481(99)00029-4 http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2015.02.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2015.02.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.04.031 http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.04.031 http://dx.doi.org/10.1016/S0011-9164(02)01089-5 http://dx.doi.org/10.1016/S0011-9164(02)01089-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2005.04.021 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2015.12.004 http://dx.doi.org/10.5772/14011 http://dx.doi.org/10.1016/S0011-9164(99)00049-1 http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2005.09.027 http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.04.103 http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2012.06.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.06.061 http://dx.doi.org/10.5004/dwt.2020.24991 http://dx.doi.org/10.1016/S0038-092X(97)00082-0 http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2021.110712 http://dx.doi.org/10.1016/S0360-5442(01)00026-3 http://dx.doi.org/10.1016/j.seta.2020.100884 http://dx.doi.org/10.1016/0038-092X(94)90660-2 http://dx.doi.org/10.1016/S0011-9164(02)01088-3 http://dx.doi.org/10.1016/S0011-9164(02)01088-3 https://doi.org/10.1016/j.desal.2006.04.021 https://doi.org/10.1016/j.desal.2006.04.021 https://doi.org/10.1016/S0960-1481(99)00029-4 https://doi.org/10.1016/S0960-1481(99)00029-4 105 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика 65. Henderson C. R., Manwell J. F., McGowan J. G. A wind/diesel hybrid system with desalination for Star Is- land, NH: Feasibility study results. Desalination. 2009, 237, 318–329. https://doi.org/10.1016/j.de- sal.2005.07.054 66. Peñate B., Castellano F., Bello A., García-Rodríguez L. Assessment of a stand-alone gradual capacity reverse osmosis desalination plant to adapt to wind power availability: A case study. Energy. 2011, 36, 4372–4384. https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.04.005 67. Carta J. A., González J., Subiela V. Operational analysis of an innovative wind-powered reverse osmosis sys- tem installed in the Canary Islands. Sol. Energy. 2003, 75, 153–168. https://doi.org/10.1016/S0038- 092X(03)00247-0 68. Carta J. A., González J., Subiela V. The SDAWES project: An ambitious R and D prototype for wind-powered de- salination. Desalination. 2004, 161, 33–48. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(04)90038-0 69. Carta J. A., González J., Cabrera P.; Subiela V. J. Prelimi- nary experimental analysis of a small-scale prototype SWRO desalination plant, designed for continuous ad- justment of its energy conumption to the widely varying power generated by a stand-alone wind turbine. Appl. Energy. 2015, 137, 222–239. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.09.093 70. Ali E., Bumazza M., Eltamaly A., Mulyono S., Yasin M. Optimization of wind driven ro plant for brackish water desalination during wind speed fluctuation with and without battery. Membranes. 2021, 11, 77. https://doi.org/10.3390/membranes11020077 71. Tzen E., Theofilloyianako, D., Kologios Z. Autonomous reverse osmosis units driven by RE sources experiences and lessons learned. Desalination. 2008, 221, 29–36. https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.02.048 72. Spyrou I. D., Anagnostopoulos J. S. Design study of a stand-alone desalination system powered by renewable energy sources and a pumped storage unit. Desalina- tion. 2010, 257, 137–149. https://doi.org/10.1016/j.de- sal.2010.02.033 73. Plantikow U. Wind-powered MVC seawater desalina- tion- operational results. Desalination. 1999, 122, 291– 299. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(99)00049-1 74. de la Nuez Pestana I., Latorre F. J. G., Espinoza C. A., Gotor A. G. Optimization of RO desalination systems powered by renewable energies. Part I: Wind energy. Desalination. 2004, 160, 293–299. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(04)90031-8 75. Neris A. S., Giannakopoulo, G. B., Vovos N. A. Autono- mous wind turbine supplying a reverse osmosis desali- nation unit. Wind Eng. 1995, 19, 325–346. 76. Peterse, G., Fries S., Mohn J., Müller A. Wind and solar- powered reverse osmosis desalination units—Descrip- tion of two demonstration projects. Desalination. 1979, 31, 501–509. https://doi.org/10.1016/S0011- 9164(00)88553-7 77. Veza J. M., Peat B., Castellano F. Electrodialysis desali- nation designed for wind energy (on-grid tests). Desali- nation. 2001, 141, 53–61. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00388-5 78. Dimitriou E., Boutikos P., Mohamed E. S., Koziel S., Pa- padakis G. Theoretical performance prediction of a re- verse osmosis desalination membrane element under variable operating conditions. Desalination. 2017, 419, 70–78. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.06.001 79. Subiela V. J., Peñate B., García-Rodríguez L. Design rec- ommendations and cost assess ent for off-grid wind- powered-seawater reverse osmosis desalination with medium-size capacity. Desalin. Water Treat. 2020, 180, 16–36. https://doi.org/10.5004/dwt.2020.25013 REFERENCE 1. Van Wijk A., Chatzimarkakis J. Green Hydrogen for a Eu- ropean Green Deal A 2x40 GW Initiative. Brussels: Hy- drogen Europe, 40 p. 2. Memorandum of understanding between the Euro- pean Union and Ukraine on a Strategic Partnership on Biomethane, Hydrogen and other Synthetic Gases. 02.02.2023. P. 8. https://energy.ec.europa.eu/memo- randum-understanding-between-european-union- and-ukraine-strategic-partnership-biomethane_en 3. Knysh K., Kudria S., Halabala M. Bila Knyha 2021. Of- shorna vitroenerhetyka ta “zelenyj” voden': vidkryttia novykh mezh enerhetychnoi potuzhnosti Ukrainy. C. 14. https://www.asterslaw.com/ua/press_center/pub lications/white_paper_2021_offshore_wind_energy [Offshore wind energy and 'green' hydrogen: opening new frontiers of Ukraine's energy capacity]. 4. Philip Woods, Heriberto Bustamante, Kondo-Francois Aguey-Zinsou. The hydrogen economy – Where is the water? Energy Nexus. Volume 7. 2022. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2022.100123 5. Pidkomorna Yu. Minenerho zavershylo obhovorennia Vodnevoi stratehii. 27 veresnia 2022. https://mev.gov.ua/novyna/minenerho-zavershylo- obhovorennya-vodnevoyi-stratehiyi-yuliya-pidko- morna [Ministry of Energy completed the discussion of the Hydrogen Strategy]. 6. IRENA. Renewable Energy Statistics 2019; IRENA: Abu Dhabi, United Arab Emirates, 2019; Volume 1, p. 348. 7. Raluy R. G.; Serra L., Uche J. Life cycle assessment of desalination technologies integrated with renewable energies. Desalination. 2005, 183, 81–93. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2005.04.023 8. Tzen, E. Wind-Powered Desalination—Principles, Con- figurations, Design, and Implementation; Elsevier Inc.: https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.07.054 https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.07.054 https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.04.005 https://doi.org/10.1016/S0038-092X(03)00247-0 https://doi.org/10.1016/S0038-092X(03)00247-0 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(04)90038-0 https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.09.093 https://doi.org/10.3390/membranes11020077 https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.02.048 https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.02.033 https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.02.033 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(99)00049-1 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(04)90031-8 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(00)88553-7 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(00)88553-7 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00388-5 https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.06.001 https://doi.org/10.5004/dwt.2020.25013 https://www.asterslaw.com/ua/press_center/publications/white_paper_2021_offshore_wind_energy https://www.asterslaw.com/ua/press_center/publications/white_paper_2021_offshore_wind_energy https://mev.gov.ua/novyna/minenerho-zavershylo-obhovorennya-vodnevoyi-stratehiyi-yuliya-pidkomorna https://mev.gov.ua/novyna/minenerho-zavershylo-obhovorennya-vodnevoyi-stratehiyi-yuliya-pidkomorna https://mev.gov.ua/novyna/minenerho-zavershylo-obhovorennya-vodnevoyi-stratehiyi-yuliya-pidkomorna http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2005.04.023 106 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика Amsterdam, The Netherlands, 2018, pp. 91–139. http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-815244- 7.00003-9 9. Panagopoulos A. Water-energy nexus: Desalination technologies and renewable energy sources. Environ. Sci. Pollut. Res. 2021, 28, 21009–21022. http://dx.doi.org/10.1007/s11356-021-13332-8 10. Koulouri A., Moccia J. Saving Water with Wind Energy; Technical Report; European Wind Energy Association: Brussels, Belgium, 2014. 11. García-Rodríguez L. Renewable energy applications in desalination: State of the art. Sol. Energy. 2003, 75, 381–393. http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2003.08.005 12. Kalogirou S. A. Seawater desalination using renewable energy sources. Prog. Energy Combust. Sci. 2005, 31, 242–281. http://dx.doi.org/10.1016/j.pecs.2005.03.001 13. Kondili, E. Hybrid Wind Energy Systems for Desalina- tion; Woodhead Publishing Limited: Sawston, UK, 2010; pp. 506–535. https://doi.org/10.1533/9781845699628.3.506 14. Eltawil M. A., Zhengming Z., Yuan L. A review of renew- able energy technologies integrated with desalination systems. Renew. Sustain. Energy Rev. 2009, 13, 2245– 2262. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2009.06.011 15. Abdelkareem M. A., El Haj Assad M., Saye E. T., Sou- dan B. Recent progress in the use of renewable energy sources to power water desalination plants. Desalina- tion. 2018, 435, 97–113. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2017.11.018 16. Nassrullah H., Anis S. F., Hashaikeh R., Hilal N. Energy for desalination: A state-of-the-art review. Desalina- tion. 2020, 491, 114569. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2020.114569 17. Okampo E. J., Nwulu N. Optimisation of renewable en- ergy powered reverse osmosis desalination systems: A state-of-the-art review. Renew. Sustain. Energy Rev. 2021, 140, 110712. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2021.110712 18. García-Rodríguez L. Desalination by wind power. Wind Eng. 2004, 28, 453–463. http://dx.doi.org/10.1260/0309524042886405 19. Ma Q., Lu H. Wind energy technologies integrated with desalination systems: Review and state-of-the-art. De- salination. 2011, 277, 274–280. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2011.04.041 20. Kondili E., Kaldellis J. K. Wind Energy Based Desalina- tion Processes and Plants. Technical Report Infra- structure. 2009. http://ikaros.teipir.gr/OPS/Archime- des/WRECX_wind_desal_Kondili.pdf 21. Al-Rawajfeh A., Jaber S., Etawi H. Desalination by re- newable energy: A mini review of the recent patents. Hem. Ind. 2017, 71, 451–460. http://dx.doi.org/10.2298/HEMIND160308008A 22. Vas'ko P. F., Vas'ko V. P. Dynamyka nahruzochnykh rezhymov raboty vetroelektrycheskoj ustanovky, obuslovlennaia poryvamy skorosty vetra. Visnyk Don- bas'koi derzhavnoi akademii budivnytstva i arkhitektury. Budivel'ni konstruktsii, budivli ta sporudy. 2001. 1(4). S. 140–144 [Dynamics of load re- gimes of wind power plants caused by wind speed gusts]. 23. Vas'ko P. F., Vas'ko V. P., Danylenko O. I., Doliuk V. V. Eksperymental'ni doslidzhennia rezhymiv heneruvan- nia ta spozhyvannia reaktyvnoi potuzhnosti serijnoiu vitroelektrychnoiu ustanovkoiu z asynkhronnym hen- eratorom. Vidnovliuvana enerhetyka. 2008. № 1. S. 34–38. [Experimental studies of the generation and consumption modes of reactive power by a series wind turbine with an asynchronous generator]. 24. Vas'ko P. F., Mazurenko I. L. Analiz imovirnisnykh kha- rakterystyk vitroelektrychnykh stantsij iak dzherela en- erhii dlia oprisnennia mors'koi vody v Azovo-Chorno- mors'komu rehioni Ukrainy. Enerhotekhnolohii ta resursozberezhennia (Energy Technologies & Resource Saving, ISSN 2413-7723, eISSN 2664-3561). 2023. № 4. S. 42–56. DOI: 10.33070/etars.4.2023.04 [Analysis of the probabilistic characteristics of wind power plants as a source of energy for seawater desalination in the Azov-Black Sea region of Ukraine]. 25. Vas'ko P. F., Verbovyj A .P., Pazych S. T. Realizatsiia sto- khastychnoi modeli pozdovzhn'oi skladovoi shvydkosti vitru dlia zadach vitroenerhetyky. Vidnovliuvana ener- hetyka. 2017. № 3. S. 54–61. [Implementation of a sto- chastic model of the longitudinal component of wind speed for wind energy tasks]. 26. Vasko P., Verbovij A., Moroz A., Pazych S., Ibra- gimova M., Sahno L. Concept of Accumulation of En- ergy from Photovoltaic and Wind Power Plants by Means of Seawater Pumped Hydroelectric Energy Storage. 2019 IEEE 6th International Conference on Energy Smart Systems (2019 IEEE ESS), pp. 188–191. DOI: 10.1109/ESS.2019.8764167 27. Curto D., Franzitta V., Guercio A. A review of the water desalination technologies. Appl. Sci. 2021, 11, 670. http://doi.org/10.3390/app11020670 28. Voutchkov N. Desalination Engineering: Planning and Design; McGraw Hill Professional: New York, NY, USA, 2012. 29. Qasim M., Badrelzaman M., Darwish N .N., Dar- wish N. A., Hilal N. Reverse osmosis desalination: A state-of-the-art review. Desalination. 2019, 459, 59– 104. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2019.02.008 http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-815244-7.00003-9 http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-815244-7.00003-9 http://dx.doi.org/10.1007/s11356-021-13332-8 http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2003.08.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.pecs.2005.03.001 https://doi.org/10.1533/9781845699628.3.506 http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2009.06.011 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2017.11.018 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2020.114569 http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2021.110712 http://dx.doi.org/10.1260/0309524042886405 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2011.04.041 http://ikaros.teipir.gr/OPS/Archimedes/WRECX_wind_desal_Kondili.pdf http://ikaros.teipir.gr/OPS/Archimedes/WRECX_wind_desal_Kondili.pdf http://dx.doi.org/10.2298/HEMIND160308008A http://doi.org/10.3390/app11020670 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2019.02.008 107 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика 30. Guirguis M. J. Energy Recovery Devices in Seawater Re- verse Osmosis Desalination Plants with Emphasis On Efficiency and Economical Analysis of Isobaric Versus Centrifugal Devices. Ph.D. Thesis, University of South Florida, Tampa, FL, USA, 2011. 31. Farooque A. M., Jamaluddin A. T. M., Al-Mobayed A. S. A., Qasim A. H. (2004). Comparative study of various energy recovery devices use in SWRO process. TR.3807/EVP 02005. doi: 10.1016/j.desal.2007.06.004 32. Urrea S. A., Reyes F. D., Suárez B. P., de la Fuente Ben- como J. A. Technical review, evaluation and efficiency of energy recovery devices installed in the Canary Islands desalination plants. Desalination. 2019, 450, 54–63. https://www.sciencedirect.com/science/arti- cle/abs/pii/S0011916417314510 33. Kim J., Park K., Yang, D. R., Hong S. A comprehensive review of energy consumption of seawater reverse os- mosis desalination plants. Appl. Energy. 2019, 254:113652. doi: 10.1016/j.apenergy.2019.113652 34. Peñate B., García-Rodríguez L. Energy optimisation of existing SWRO (seawater reverse osmosis) plants with ERT (energy recovery turbines): technical and ther- moeconomic assessment. Energy. 2011, 36, 613–626. doi: 10.1016/j.energy.2010.09.056 35. Gonzalez J., Cabera P., Carta J. Wind energy powered desalination systems, in: J. Kucera (Ed.), Desalination Water From Water, Wiley, Beverly, 2019, pp. 567–646. https://doi.org/10.1002/9781119407874.ch14 36. Robinson R., Ho G., Mathew K. Development of a reli- able low-cost reverse osmosis desalination unit for re- mote communities. Desalination. 1992, 86, 9–26. https://doi.org/10.1016/0011-9164(92)80020-A 37. Cutajar C., Sant T., Buhagiar D., Farrugia R. N. Model- ling of a hybrid floating wind, energy storage and de- salination unit. In Proceedings of the 2019 Offshore En- ergy and Storage Summit, OSES. 2019, Brest, France, 10–12 July 2019, pp. 1–11. https://doi.org/10.1109/OSES.2019.8867170 38. Liu C. C. K., Park J. W., Migita R., Qin G. Experiments of a prototype wind-driven reverse osmosis desalination sys- tem with feedback control. Desalination. 2002, 150, 277– 287. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00984-0 39. Liu C. C. Wind-Powered Reverse Osmosis Water Desal- ination for Pacific Islands and Remote Coastal Commu- nities; Technical Report 128, Desalination and Water Purification Research and Development Program; US Department of the Interior, Bureau of Reclamation: Washington, DC, USA, 2009. 40. Witte T., Siegfriedsen S., El-Allawy M. WindDeSalter® Technology: Direct use of wind energy for seawater desalination by vapour compression or reverse osmosis. Desalination. 2003, 156, 275–279. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(03)00358-8 41. Heijman S. G. J., Rabinovitc E., Bos F., Olthof N. van Dijk J. C. Sustainable seawater desalination: Stand- alone small scale windmill and reverse osmosis sys- tem. Desalination. 2009, 248, 114–117. https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.05.045 42. Greco F., De Bruycker D., Velez-Isaz, A. Diepeveen N., Jarquin-Laguna A. Preliminary design of a hydraulic wind turbine drive train for integrated electricity pro- duction and seawater desalination. J. Phys. Conf. Ser. 2020, 1618, 032015. https://doi.org/10.1088/1742- 6596/1618/3/032015 43. Dehma D. A., Kherb N., Hacene F. B., Merzouk N. K., Merzouk M., Mahmoudi H., Goose M. F. On the use of wind energy to power reverse osmosis desalination plant: A case study from Ténès (Algeria). Renew. Sus- tain. Energy Rev. 2011, 15, 956–963. 44. Rybar A. S., Vodna, M., Vartolomei F. L., Rybar P. S. Ex- perience with Renewable Energy Source and SWRO De- salination in Gran Canaria. In Proceedings of the Inter- national Desalination Association World Congress, SP05-100, Singapore, 11–16 September 2005, pp. 1–11. 45. Segurado R., Costa M., Duic´ N., Carvalho M. G. Integrated analysis of energy and water supply in islands. Case study of S. Vicente, Cape Verde. Energy. 2015, 92, 639–648. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2015.02.013 46. Zejli D., Ouammi A., Sacile R., Dagdougui H., Elmidaou, A. An optimization model for a mechanical vapour compression desalination plant driven by a wind/PV hybrid system. Appl. Energy. 2011, 88, 4042–4054. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.04.031 47. Kershman S. A., Rheinländer J., Gabler H. Seawater re- verse osmosis powered from renewable energy sources- Hybrid wind/photovoltaic/grid power supply for small- scale desalination in Libya. Desalination. 2002, 153, 17– 23. http://dx.doi.org/10.1016/S0011-9164(02)01089-5 48. Kershman S. A. Hybrid wind/PV and conventional power for desalination in Libya—GECOL’s facility for medium and small scale research at Ras Ejder. Desali- nation. 2005, 183, 1–12. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2005.04.021 49. Gökçek M., Gökçek Ö. B. Technical and economic eval- uation of freshwater production from a wind-powered small-scale seawater reverse osmosis system (WP- SWRO). Desalination. 2016, 381, 47–57. http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2015.12.004 50. Goosen M., Mahmoudi H., Ghaffour N., Sablani S. S. Application of Renewable Energies for Water Desalina- tion. In Desalination, Trends and Technologies. IntechOpen: London, UK, 2011. http://dx.doi.org/10.5772/14011 51. Plantikow U. Wind-powered MVC seawater desalination – operational results. Desalination. 1999, 122, 291–299. http://dx.doi.org/10.1016/S0011-9164(99)00049-1 https://doi.org/10.1016/0011-9164(92)80020-A https://doi.org/10.1109/OSES.2019.8867170 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00984-0 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(03)00358-8 https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.05.045 https://doi.org/10.1088/1742-6596/1618/3/032015 https://doi.org/10.1088/1742-6596/1618/3/032015 http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2015.02.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.04.031 http://dx.doi.org/10.1016/S0011-9164(02)01089-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2005.04.021 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2015.12.004 http://dx.doi.org/10.5772/14011 http://dx.doi.org/10.1016/S0011-9164(99)00049-1 108 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика 52. Koklas P. A., Papathanassiou S. A. Component sizing for an autonomous wind-driven desalination plant. Re- new. Energy. 2006, 31, 2122–2139. http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2005.09.027 53. Zhao H., Wu Q., Hu S., Xu, H., Rasmussen C. N. Review of energy storage system for wind power integration support. Appl. Energy. 2015, 137, 545–553. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.04.103 54. Sundararagavan S., Baker E. Evaluating energy storage technologies for wind power integration. Sol. Energy. 2012, 86, 2707–2717. http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2012.06.013 55. Gude V. G. Energy storage for desalination processes powered by renewable energy and waste heat sources. Appl. Energy. 2015, 137, 877–898. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.06.061 56. Subiela V. J., Peñate B., García-Rodríguez L. Configura- tions of reverse osmosis plants with variable energy consumption for off-grid wind-powered seawater de- salination: System modeling and water cost. Desalin. Water Treat. 2020, 180, 1–15. http://dx.doi.org/10.5004/dwt.2020.24991 57. Infield D. Performance analysis of a small wind-powered reverse osmosis plant. Sol. Energy. 1997, 61, 415–421. http://dx.doi.org/10.1016/S0038-092X(97)00082-0 58. Okampo E. J., Nwulu N. Optimisation of renewable en- ergy powered reverse osmosis desalination systems: A state-of-the-art review. Renew. Sustain. Energy Rev. 2021, 140, 110712. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2021.110712 59. Manolakos D., Papadakis G., Papantonis D., Kyritsis S. A simulation-optimisation programme for designing hybrid energy systems for supplying electricity and fresh water through desalination to remote areas Case study: The Merssini village, Donoussa island, Aegean Sea, Greece. Energy. 2001, 26, 679–704. http://dx.doi.org/10.1016/S0360-5442(01)00026-3 60. Ben Ali I., Turki M., Belhadj J., Roboam X. Systemic de- sign and energy management of a standalone battery- less PV/Wind driven brackish water reverse osmosis desalination system. Sustain. Energy Technol. Assess. 2020, 42, 100884. http://dx.doi.org/10.1016/j.seta.2020.100884 61. Habali S. M., Saleh I. A. Design of stand-alone brackish water desalination wind energy system for Jordan. Sol. Energy. 1994, 52, 525–532. http://dx.doi.org/10.1016/0038-092X(94)90660-2 62. Miranda M. S., Infield D. A wind-powered seawater re- verse-osmosis system without batteries. Desalination. 2002, 153, 9–16. http://dx.doi.org/10.1016/S0011- 9164(02)01088-3 63. Paulsen K., Hensel F. Design of an autarkic water and energy supply driven by renewable energy using commercially available components. Desalination. 2007, 203, 455–462. https://doi.org/10.1016/j.de- sal.2006.04.021 64. Vujčić R., Krneta M. Wind-driven seawater desalina- tion plant for agricultural development on the islands of the County of Split and Dalmatia. Renew. Energy. 2000, 19, 173–183. https://doi.org/10.1016/S0960- 1481(99)00029-4 65. Henderson, C.R.; Manwell, J.F.; McGowan, J.G. A wind/diesel hybrid system with desalination for Star Is- land, NH: Feasibility study results. Desalina- tion 2009, 237, 318–329. https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.07.054 66. Peñate B., Castellano F., Bello. A., García-Rodríguez L. Assessment of a stand-alone gradual capacity reverse osmosis desalination plant to adapt to wind power availability: A case study. Energy. 2011, 36, 4372– 4384. https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.04.005 67. Carta J. A., González J., Subiela V. Operational analysis of an innovative wind-powered reverse osmosis system in- stalled in the Canary Islands. Sol. Energy. 2003, 75, 153– 168. https://doi.org/10.1016/S0038-092X(03)00247-0 68. Carta J. A., González J., Subiela V. The SDAWES project: An ambitious R and D prototype for wind-powered de- salination. Desalination. 2004, 161, 33–48. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(04)90038-0 69. Carta J. A., González J., Cabrera P., Subiela V. J. Prelim- inary experimental analysis of a small-scale prototype SWRO desalination plant, designed for continuous ad- justment of its energy consumption to the widely var- ying power generated by a stand-alone wind turbine. Appl. Energy. 2015, 137, 222–239. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.09.093 70. Ali E., Bumazza M., Eltamaly A., Mulyono S., Yasin M. Optimization of wind driven ro plant for brackish water desalination during wind speed fluctuation with and without battery. Membranes. 2021, 11, 77. https://doi.org/10.3390/membranes11020077 71. Tzen E., Theofilloyianako, D., Kologios Z. Autonomous reverse osmosis units driven by RE sources experi- ences and lessons learned. Desalination. 2008, 221, 29–36. https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.02.048 72. Spyrou I. D., Anagnostopoulos J. S. Design study of a stand-alone desalination system powered by renewa- ble energy sources and a pumped storage unit. Desali- nation. 2010, 257, 137–149. https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.02.033 73. Plantikow U. Wind-powered MVC seawater desalina- tion – operational results. Desalination. 1999, 122, 291– 299. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(99)00049-1 74. de la Nuez Pestana I., Latorre F. J. G., Espinoza C. A., Gotor A. G. Optimization of RO desalination systems powered by renewable energies. Part I: Wind energy. http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2005.09.027 http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.04.103 http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2012.06.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.06.061 http://dx.doi.org/10.5004/dwt.2020.24991 http://dx.doi.org/10.1016/S0038-092X(97)00082-0 http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2021.110712 http://dx.doi.org/10.1016/S0360-5442(01)00026-3 http://dx.doi.org/10.1016/j.seta.2020.100884 http://dx.doi.org/10.1016/0038-092X(94)90660-2 http://dx.doi.org/10.1016/S0011-9164(02)01088-3 http://dx.doi.org/10.1016/S0011-9164(02)01088-3 https://doi.org/10.1016/j.desal.2006.04.021 https://doi.org/10.1016/j.desal.2006.04.021 https://doi.org/10.1016/S0960-1481(99)00029-4 https://doi.org/10.1016/S0960-1481(99)00029-4 https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.07.054 https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.04.005 https://doi.org/10.1016/S0038-092X(03)00247-0 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(04)90038-0 https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.09.093 https://doi.org/10.3390/membranes11020077 https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.02.048 https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.02.033 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(99)00049-1 109 Відновлювана енергетика. №3/2024 \| Вітроенергетика Desalination. 2004, 160, 293–299. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(04)90031-8 75. Neris A. S., Giannakopoulos G. B., Vovos N. A. Autono- mous wind turbine supplying a reverse osmosis desali- nation unit. Wind Eng. 1995, 19, 325–346. 76. Petersen G., Frie S., Mohn J., Müller A. Wind and solar- powered reverse osmosis desalination units—Descrip- tion of two demonstration projects. Desalination. 1979, 31, 501–509. https://doi.org/10.1016/S0011- 9164(00)88553-7 77. Veza, J.M.; Peate B.; Castellano, F. Electrodialysis de- salination designed for wind energy (on-grid tests). Desalination 2001, 141, 53–61. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00388-5 78. Dimitriou E., Boutikos P., Mohamed E. S., Koziel S., Pa- padakis G. Theoretical performance prediction of a re- verse osmosis desalination membrane element under variable operating conditions. Desalination. 2017, 419, 70–78. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.06.001 79. Subiela V. J., Peñate, B., García-Rodríguez L. Design rec- ommendations and cost assessment for off-grid wind- powered-seawater reverse osmosis desalination with medium-size capacity. Desalin. Water Treat. 2020, 180, 16–36. https://doi.org/10.5004/dwt.2020.25013 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(04)90031-8 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(00)88553-7 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(00)88553-7 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00388-5 https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.06.001 https://doi.org/10.5004/dwt.2020.25013
id	veorgua-article-475
institution	Vidnovluvana energetika
keywords_txt_mv	keywords
language	Ukrainian
last_indexed	2026-07-19T01:13:59Z
publishDate	2024
publisher	Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
record_format	ojs
resource_txt_mv	veorgua/0d/77df7d1b41a6f034ccc22e3697488a0d.pdf
spelling	veorgua-article-4752026-07-18T06:32:20Z WIND ENERGY AND WATER DESALINATION ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ТА ОПРІСНЕННЯ ВОДИ Рибальченко , В. А. wind energy, water, reverse osmosis, membrane, desalination, recovery. вітрова енергія, вода, зворотній осмос, мембрана, опріснення, рекуперація. In the conditions of growing demand for fresh water and the need to minimize the environmental impact, as well as reduce CO2 emissions, it is appropriate to use renewable energy sources for desalination of sea and brackish water. The application of wind energy systems for water desalination is being studied. The aim of the work is to assess the possibilities of integrating wind energy into technological schemes of desalination. The work provides an overview of various desalination methods, including thermal and membrane technologies. Special attention is paid to reverse osmosis, which is considered the most suitable technology for combining with wind energy. Aspects of energy saving and increasing the efficiency of desalination systems through the use of energy recovery devices are considered separately. Different configurations of autonomous wind power water desalination systems, their advantages and disadvantages, as well as the design and management features of these systems are analyzed. A key point is to consider energy and water storage options to ensure the stable operation of desalination plants due to the time variability of renewable energy. It is noted that the combination of wind and photovoltaic installations is a promising solution for desalination in the conditions of the appropriate climate. The importance of optimization of system components to achieve high efficiency and reliability of operation in conditions of wind energy fluctuations is emphasized, as well as the need for further research to overcome technical challenges. З огляду на зростання попиту на прісну воду та необхідність мінімізації екологічного впливу, а також зменшення викидів CO2 доцільним стає використання відновлюваних джерел енергії для опріснення морської та солонуватої води. Досліджується застосування вітроенергетичних систем для опріснення води. Метою роботи є оцінка можливостей інтеграції вітрової енергії в технологічні схеми опріснення. У роботі наведено огляд різних методів опріснення, зокрема термічні та мембранні технології. Особливу увагу приділено зворотному осмосу, який розглядається як найпридатніша технологія для поєднання з вітровою енергією. Окремо розглядаються аспекти енергозбереження та підвищення ефективності опріснювальних систем завдяки використанню пристроїв рекуперації енергії. Проаналізовано різні конфігурації автономних вітроенергетичних систем опріснення води, їхні переваги й недоліки, а також особливості проєктування цих систем та управління ними. Ключовим моментом є розгляд можливостей зберігання енергії та води для забезпечення стабільної роботи установок опріснення, зумовленої мінливістю в часі відновлюваної енергії. Зазначено, що комбінація вітрових і фотоелектричних установок є перспективним рішенням для опріснення в умовах відповідного клімату. Підкреслюється важливість оптимізації компонентів систем для досягнення високої ефективності та надійності роботи в умовах коливань вітрової енергії, а також необхідність подальших досліджень для подолання технічних викликів. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2024-09-29 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/475 10.36296/1819-8058.2024.3(78).92-109 Vidnovluvana energetika ; No. 3(78) (2024): Scientific and applied Journal renewable energy ; 92-109 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 3(78) (2024): Scientific and applied Journal renewable energy ; 92-109 Відновлювана енергетика; № 3(78) (2024): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 92-109 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2024.3(78) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/475/384 Copyright (c) 2024 В. А. Рибальченко https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
spellingShingle	wind energy water reverse osmosis membrane desalination recovery. Рибальченко , В. А. WIND ENERGY AND WATER DESALINATION
title	WIND ENERGY AND WATER DESALINATION
title_alt	ВІТРОЕНЕРГЕТИКА ТА ОПРІСНЕННЯ ВОДИ
title_full	WIND ENERGY AND WATER DESALINATION
title_fullStr	WIND ENERGY AND WATER DESALINATION
title_full_unstemmed	WIND ENERGY AND WATER DESALINATION
title_short	WIND ENERGY AND WATER DESALINATION
title_sort	wind energy and water desalination
topic	wind energy water reverse osmosis membrane desalination recovery.
topic_facet	wind energy water reverse osmosis membrane desalination recovery. вітрова енергія вода зворотній осмос мембрана опріснення рекуперація.
url	https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/475
work_keys_str_mv	AT ribalʹčenkova windenergyandwaterdesalination AT ribalʹčenkova vítroenergetikataoprísnennâvodi

WIND ENERGY AND WATER DESALINATION

Репозитарії

Схожі ресурси