Der Organic Rankine Cycle (Abkürzung ORC) ist ein Verfahren des Betriebs von Dampfturbinen mit einem anderen Arbeitsmedium als Wasserdampf. Der Name des Verfahrens geht auf William John Macquorn Rankine zurück, einen schottisch-britischen Physiker und Ingenieur im 19. Jahrhundert. Als Arbeitsmedium werden organische Flüssigkeiten mit einer niedrigen Verdampfungstemperatur verwendet.
Das Verfahren kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn das zur Verfügung stehende Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und -senke zu niedrig ist für den Betrieb einer von Wasserdampf angetriebenen Turbine. Das ist vor allem bei der Stromerzeugung mit Nutzung der industriellen Abwärme, der Geothermie, der Kraft-Wärme-Kopplung sowie bei Solar- und Meereswärmekraftwerken der Fall. Die Entspannungsmaschinen (Turbine, Schraubenexpander, Dampfmotor/Hubkolbenexpander) werden idealer Weise mit „trockenen“- und isotropenorganischen Fluiden betrieben.
Der Organic Rankine Cycle gleicht – bezogen auf die einzelnen Komponenten – dem klassischen Clausius-Rankine- Kreisprozess. Die wesentlichen Unterschiede liegen in den Prozessparametern Druck und Temperatur – beide liegen weit unter den Werten, wie sie in Wasserdampfkraftwerken herrschen – und in der Abweichung der Verdampfung und der Kondensation vom isothermen Verlauf. Das Anwendungsspektrum des ORC-Prozesses erstreckt sich über einen weiten Temperaturbereich der Wärmequelle. Dieser reicht von etwa 80 °C bei BHKW bis bis hin zu 1000 °C bei der Biomasse-Feuerung. Zu den besonders interessanten Einsatzmöglichkeiten zählen die Verstromung der Abwärme von Blockheizkraftwerken sowie die Nutzung industrieller Abwärme. Wir projektieren ORC-Anlagen in einem Leistungsbereich von 25 kWele bis 5 MW elektrischer Leistung. Entsprechend der Temperatur der Wärmequelle können elektrische Wirkungsgrade in Höhe von 6 % – 25 % generiert werden. Außerdem kann unter Umständen die Kühlwasserenergie von ORC-Anlagen wiederum als Heizwärme genutz werden. Im Ergebnis können Gesamtwirkungsgrade von ca. 97 % erzielt werden.
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