Flera miljarder människor saknar tillgång till säkert vatten, och termisk avsaltning är en viktig lösning i varma kustklimat. Dess användning begränsas dock av dess höga energiförbrukning. Samtidigt har klimatförändringar och den akuta övergången till förnybara energikällor ökat behovet av energilagringslösningar. Därför kan en potentiell lösning bestå av en dubbelriktad synergi mellan båda systemen. 

Denna avhandling syftade till att designa ett värmeåtervinningssystem som utnyttjar spillvärmen från en elektrolysanläggning på 10 MWe för att täcka de termiska kraven hos ett hybridiserat avsaltningssystem baserat på multi-effekt-destillation och mekanisk ångkompression (MED MVC). En beslutsprocess med flera kriterier visade att alkalisk vattensönderdelning (AWE) ger de bästa möjligheterna för värmeåtervinning, och identifierade kylningen av lut som den mest lämpliga integrationspunkten för spillvärmeåtervinning (WHR). 

För att generera den mängd ånga som krävs för den första effekten analyserades åtta olika konfigurationer av värmepumpar för ånggenerering (SGHPs), inklusive en omfattande tekno ekonomisk analys i urvalet. Det valda WHR-systemet bestod av en lut-uppvärmd horisontell fallfilmsevaror och en enhet för mekanisk ångkompression, vilket kräver uppgradering av rörmaterialet i evaporatorn. 

Slutligen simulerades synergien ytterligare med hjälp av Aspen Plus, där ett batteribuffrat scenario antogs. Simuleringsresultaten visade ekonomiska fördelar i form av normaliserad investeringskostnad och energiförbrukning i hela elektrolysörens arbetstemperaturområde vid full belastning. Dessa vinster motverkades dock delvis av högre systemförbrukning vid minimibelastning på grund av minskad tillgänglig spillvärme. 

För basscenariot uppskattades minskningar av normaliserade kapitalkostnader med 1,97–6,6 % och energibehov med 25,5 %, medan energiförbrukningen vid dellast ökade med 9 % jämfört med ett fristående scenario. Dessa resultat ledde till en konservativ uppskattning av en elektrolysörutnyttjandefaktor på 56,6 % för att säkerställa ekonomisk attraktivitet för basscenariot jämfört med en soldriven MED-MVC-anläggning.

Several billion people lack access to safe water with thermal desalination being a key solution in hot coastal climates. However, its adoption is limited by its high energy intensity. Meanwhile, climate change and the urgent transition to renewable energy sources has increased the need for energy storage solutions. Therefore, one potential solution consists of a bi-directional synergy between both systems. 

This thesis aimed to design a waste heat recovery system that harnesses the heat generated by a 10 MWe electrolyser plant to meet the thermal requirements of a hybridized multi-effect distillation mechanical-vapor compression desalination system (MED-MVC). A multi-criteria decision making process shows that alkaline water electrolysis (AWE) provides the best opportunities for thermal recovery, also determining the lye cooling as the most viable integration point for waste heat recovery (WHR). 

To generate the amount of steam required for the first effect, 8 steam generation heat pump configurations (SGHPs) were analyzed, including in the selection a comprehensive techno economic analysis. The WHR system selected consisted of a lie-heated horizontal falling film evaporator and a mechanical vapor compression unit which requires upgrading the tube material for the evaporator. 

Finally, the synergy was further simulated by means of Aspen Plus, assuming a battery-buffered scenario. The simulation results concluded economic advantages in terms of normalized investment cost and power consumption in all the stack temperature range at full-load conditions of the electrolyser. However, these gains were partially offset by higher system power consumption at minimum load due to the reduction of the waste heat available. 

For the base case scenario, reductions of 1.97%–6.6% in normalized capital cost and 25.5% in power requirements were estimated, while part-load power consumption increased by 9% compared to the stand-alone scenario. These findings led to a conservative estimate of a 56.6% electrolyser utilization factor to ensure the economic attractiveness of the base case compared to the solar-driven MED-MVC plant.