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Ciclo Rankine Organico
Il Ciclo Rankine Organico (ORC) rappresenta la soluzione più efficace per la produzione di energia da fonti di calore a bassa e media temperatura e per applicazioni di piccola taglia. Grazie alla sua capacità di convertire energia termica in elettricità in modo efficiente, il sistema ORC è ideale per applicazioni geotermiche, da biomasse e per il recupero di calore di scarto in svariati processi industriali.
Con oltre 500 MWe installati nel mondo, Exergy è tra i principali attori del settore ORC. Grazie alla tecnologia della Turbina Radiale Outflow (ROT), le soluzioni su misura e i moduli standard di Exergy offrono prestazioni superiori e massima flessibilità operativa in varie applicazioni.
i sistemi ORC rappresentano la soluzione tecnica più vantaggiosa per la generazione elettrica da fonti termiche a bassa e media temperatura E PICCOLA TAGLIA.
Cos’è un impianto ORC e come funziona?
Un impianto ORC (Organic Rankine Cycle) è un ciclo termodinamico chiuso, analogo al ciclo Rankine tradizionale, che utilizza fluidi organici al posto dell’acqua (vapore) come fluido di lavoro. Il fluido organico ha un punto di ebollizione più basso e una pressione di vapore più alta rispetto all’acqua.
Questo consente di sfruttare fonti di calore a bassa e media temperatura (90°c-400°C) ottimizzando il rendimento rispetto ai cicli a vapore tradizionali.
Il fluido organico viene scelto in base alle proprietà termodinamiche più adatte alla fonte termica, massimizzando l’efficienza del ciclo e della turbina.
I principali componenti
di un ciclo Rankine a fluido
organico:
Applicazioni del Ciclo Rankine Organico:
Geotermia: sfruttamento di risorse geotermiche a partire da 90°C
Biomasse: produzione di elettricità e calore da diverse tipi di biomassa
Solare termodinamico (CSP): conversione dell’energia solare in elettricità
Industria: recupero di calore da cementifici, acciaierie, vetrerie e altri processi industriali
Recupero di calore da motori e turbine: efficientamento energetico in vari tipi di impianti
Perché scegliere il ciclo ORC?
Rispetto ai sistemi a vapore tradizionali, il ciclo ORC offre numerosi vantaggi:
1
ADATTI PER APPLICAZIONI A TEMPERATURE PIÙ BASSE
Maggiori possibilità di applicazione in tutto il mondo
2
ASSENZA FASE LIQUIDA DURANTE L’ESPANSIONE
Turbina più affidabile e durevole
Costi di manutenzione inferiori
3
COMPATTO E AUTOMATIZZATO
Nessuna necessità di operatori per il funzionamento
4
COMPATTO E CONFIGURAZIONE MODULARE
Facilità di trasporto ed installazione
Ridotta impronta ambientale
Ridotta occupazione di suolo
Minori costi per fondazioni e assemblaggio
5
FLESSIBILITÀ DI DESIGN PER L’UTILIZZO DEI FLUIDI DI LAVORO PIÙ EFFICIENTI
Efficienza ottimale
Soluzione personalizzata sulla caratteristica della risorsa
6
FLESSIBILITÀ OPERATIVA
Prestazioni superiori in condizioni di off-design
7
POSSIBILITÀ DI FUNZIONAMENTO SENZA CONSUMO D’ACQUA
Ridotto impatto ambientale
Nessun trattamento delle acque necessario
Possibilità di applicazione in aree remote
8
MANUTENZIONE SEMPLICE, VELOCE E AFFIDABILE
Lungo ciclo di vita dell’impianto
Ideale per cicli di produzione dove sono richiesti spegnimenti ed avviamenti rapidi degli impianti
9
FACILE REPERIBILITÀ DEI FLUIDI DI LAVORO CON RIEMPIMENTI RARAMENTE NECESSARI
Costi di funzionamento più bassi
Storia dell'ORC
Nelle ultime due decadi il mercato degli ORC è cresciuto sensibilmente, diventando la tecnologia preferita per gli impianti geotermici. L’urgenza di incrementare l’efficienza energetica e gli investimenti in tecnologie per la decarbonizzazione continuerà a guidare la crescita del settore per l’applicazione del recupero di calore in varie industrie.
L’utilizzo dei sistemi ORC si espande rapidamente soprattutto per le applicazioni nel geotermico e nelle biomasse, lasciando ancora un ampio margine di crescita nel recupero di calore e nel solare termodinamico.
In Finlandia, il Prof. J. Larjola guida lo sviluppo di turbogeneratori ermetici ad alta velocità nella taglia delle centinaia di kW. In questa configurazione il generatore e la pompa sono montati sullo stesso albero. Questo nuovo turbogeneratore ORC è stato usato per la prima volta per caricare le batterie di un sommergibile nel 1987.
In Italia, il Prof. G. Angelino, assieme a Ennio Macchi e Mario Gaia iniziano l’attività di ricerca sugli ORC al Politecnico di Milano. Cominciano a studiare la possibilità di usare i fluidi organici in sostituizione all’acqua per alimentare i cicli Rankine, nelle applicazioni solari, spaziali e nel settore automotive.
Collaborando con il Prof. d’Amelio che per primo disegnò un impianto che utilizzava etil cloride per muovere una turbina e generare elettricità, la Società Anonima Forze Endogene Napoletane (SAFEN) installa un impianto geotermico da 300 kW sull’isola di Ischia. L’impianto entra in funzione nel 1955 e diventa un precursore, il primo nel mondo, di un moderno impianto geotermico binario.
Il Prof. Luigi D’Amelio utilizza un fluido organico in un impianto con una turbina. E’ anche il primo a considerare i vantaggi dell’elevata massa molecolare dei fluidi per ridurre la velocità e gli stadi della turbina
Frank Ofeldt sviluppa un motore elettrico che usa la nafta al posto dell’acqua.
ll Prof William John Macquorn Rankine sviluppa una teoria completa sulle macchine a vapore descrivendo come sia possibile produrre elettricità per differenza di temperatura tra una fonte di calore e una fonte fredda e concependo un ciclo termodinamico che poi prese il suo nome: Rankine Cycle.
Nicolas Léonard Sadi Carnot publblica Reflections on the Motive Power of Fire, nel quale illustra la prima teoria sulla massima efficienza nei motori basati su energia termica. Questo trattato metterà le fondamenta per una nuova disciplina: la termodinamica.
