Urządzenia produkujące energię elektryczną z niskotemperaturowych źródeł ciepła wykorzystują te same zjawiska fizyczne, co najczęściej stosowane w elektrociepłowniach w naszym kraju układy kogeneracyjne. Jednak w odróżnieniu od nich czynnikiem roboczym jest ciecz o temperaturze wrzenia dużo niższej niż temperatura wrzenia wody. Są to często czynniki używane w przemyśle chłodniczym.
Obieg porównawczy Rankine’a składa się z następujących przemian termodynamicznych:
1 – 2 – izentropowego(adiabatycznego) rozprężania pary w turbinie parowej,
2 – 3 – izobarycznego skroplenia rozprężonej pary (odprowadzenia ciepła w skraplaczu),
3 – 4 – izentropowego, pompowania kondensatu w pompie,
4 – 1 – izobarycznego podgrzewania cieczy (wody), jej odparowania oraz przegrzewania powstałej pary w kotle parowym lub wytwornicy pary.
Układy wykorzystując jako czynnik roboczy ciecz niskowrzącą, zyskują możliwość pracy przy niższych temperaturach zasilającego źródła ciepła. Dzięki temu możliwe jest wykorzystanie np. niskotemperaturowego ciepła odpadowego lub ciepła geotermalnego do produkcji energii elektrycznej.
Układy takie nazywamy Obiegami Rankine’a lub w skrócie układami ORC (Organic Rankine Cycle – Organiczny Obieg Rankine’a)
Pierwsza geotermalna elektrownia ORC została zbudowana w latach 60. XX w. w miejscowości Paratunka na Kamczatce.
GrnrG-XX
to typoszereg urządzeń wykorzystujących Obieg Rankine’a. W urządzeniach tych nośnikiem ciepła może być ciecz, gaz lub para. W zależności od rodzaju nośnika i temperatury źródła ciepła wymagane może być zastosowanie dodatkowego wymiennika ciepła w celu dostosowania temperatury dolotowej urządzenia do wymaganego zakresu. Urządzenia nie posiadają ani kotła ani silnika, nie wymagają żadnego paliwa, a jedynie doprowadzenia zewnętrznego źródła ciepła, jakie może pochodzić z kotła (biomasa, gaz, inne paliwa), spalin z silnika spalinowego (np. generatora na biogaz), obiegu ciepła bądź chłodzenia procesów technologicznych, spalin z komina (np. spalarni odpadów) i innych.
Podstawowe cechy GrnrG-XX
- Niska graniczna temperatura źródła ciepła
- Wykorzystanie różnorodnych nośników ciepła odpadowego (ciecz, gaz, para)
- Możliwość dostosowania do szerokiego zakresu mocy (już od kilku kW) oraz przystosowania do zmiennych warunków poprzez załączanie określonej ilości modułów.
- Produkty posiadające CE
- Technologie posiadające realne, pracujące implementacje
- Kompaktowość – niewielkie wymiary (już od 1.2 m2 / 2 m3)
- Szybki zwrot z inwestycji plasujący rozwiązanie w klasie A
- Praktycznie bezobsługowy
- Duża żywotność (ze względu na małą il. ruchomych części oraz zamkniętą konstrukcję)
- Niski poziom hałasu
- Możliwość uzyskania lub zwiększenia ilości
- Zielonych certyfikatów
- Żółtych certyfikatów
- Czerwonych certyfikatów
- Białych certyfikaty
- Zerowa emisja gazów cieplarnianych CO2, NOx, SOx a także pyłów,
- Niezależność od warunków atmosferycznych (takich, jak wiatr czy słońce)
- Nie wymaga inwestycji w nieruchomości
Zastosowanie
Najbardziej typowym i pożądanym zadaniem stawianym przed urządzeniami GrnrG jest przetwarzanie odpadu w postaci ciepła na energię elektryczną.
Źródła ciepła
(energii dotychczas bezpowrotnie traconej)
- z chłodzenia silników spalinowych, agregatów Kogeneracyjnych i innych urządzeń,
- odpadowe z procesów technologicznych,
- spalin z pieców, kotłów, turbin gazowych i silników spalinowych,
- ze źródeł geotermalnych,
- z wysokotemperaturowych kolektorów słonecznych,
- Inne
Kolejnym typem zastosowania układów typu ORC są miejsca, w których mamy dostęp do ciepła, które nie jest odpadem ale możemy jego część odebrać tak aby przekazując je dalej jednocześnie wytworzyć energię elektryczną. Przykładem takiej implementacji może być kompleks basenowy, gdzie produkujemy energię elektryczną podgrzewając w basenie wodę.
Źródła chłodu
- woda z naturalnego źródła (cieki i zbiorniki wodne),
- odbiorniki ciepła,
- chłodnie wentylatorowe.
Z ekonomicznego punktu widzenia oczywiście najlepsze rezultaty osiągniemy gdy zarówno obieg ciepły jak i obieg zimny będą wykonywać dla nas pracę. Tak, jak to się dzieje np. w typowych biogazowniach.