Design of a multi-effect distillation system using solar energy for fresh water production in the coastal region of Nigeria

Abstract

The world is facing a serious freshwater shortage due to increasing population. Oftentimes, this freshwater problem is even worse in many rural coastal regions around the world . While rural coastal areas are surrounded by abundant water resources, much of this water contains high levels of salt, making it unsafe for common use. To solve this problem, s olar assisted multi - effect distillation is proposed a s sustainable solution to the water shortage in these areas. I n this work , a solar m ulti - e ffect d istillat ion (MED) design incorporating two alternating thermal storages is studied for the purpose of obtaining fresh water from brackish and seawater in Ngo town, N iger - delta region of Nigeria. The proposed MED system consists of four effects and 2000 𝑚 2 of solar field to supply the needed thermal energy. T he results from simulation s showed it achieved average daily production of 24 𝑚 3 freshwater, and annual production of 8969 𝑚 3 . The average monthly performance ratio is 2.4 . Th is configuration of MED system offers better thermal efficiency and has a production capacity that meets the daily freshwater demand of the community; Projeto de um sistema de destilação multi-efeito utilizando energia solar para a produção de água potável na região costeira da Nigéria - Resumo: O mundo enfrenta uma grave escassez de água doce devido ao aumento da população. Muitas vezes, este problema é ainda mais grave nas regiões costeiras rurais de todo o mundo. Embora estas áreas estejam rodeadas por abundantes recursos hídricos, grande parte desta água contém elevados níveis de salinidade, tornando-a imprópria para consumo humano. Para resolver este problema, a destilação multi-efeito assistida por energia solar é proposta como uma solução sustentável para a escassez de água nestas regiões. Neste estudo é apresentado um novo projeto de destilação multi-efeito (MED) solar, incorporando dois sistemas de armazenamento térmico alternados, com o objetivo de obter água potável a partir de água salobra e água do mar na cidade de Ngo, região do delta do Níger, na Nigéria. O sistema MED proposto é constituído por quatro (4) efeitos e foi mapeado um campo solar de 2000 m² para fornecer a energia térmica necessária. Os resultados das simulações dinâmicas deste sistema MED assistido por energia solar mostraram que este atingiu uma produção média diária de 24 m³ de água doce e uma produção anual de 8969 m³. A taxa média de desempenho mensal foi de 2,4. O aumento da irradiação solar resultou num aumento correspondente da produção de água doce. Esta configuração do sistema MED oferece uma melhor eficiência térmica e tem uma capacidade de produção que satisfaz a procura diária de água doce da comunidade.