ORC

ORC = Organický Rankinův Cyklus

Z biomasy vyráběná elektrická energie a teplo

Popis ORC

Zařízení pomocí kogeneračního procesu vyrábí z biomasy (např. dřevěná štěpka) elektrickou energii a teplo. Biomasa je spalována v kotli. Horké plyny předávají ve výměníku teplo do olejového oběhu (termoolej). Zbývající teplo je dále redukováno ve vodním výměníku (ekonomizér), odpadní plyny jsou po vyčištění ve filtru odváděny do okolního prostředí komínem. Okruh termooleje tvoří zdroj energie pro výrobu elektrické energie v zařízení ORC. Je jím zásobován uzavřený oběh, ve kterém je odpařováním silikonového oleje poháněn blok turbogenerátoru. Poté pára kondenzuje, uvolněná tepelná energie je formou teplé vody odváděna zpět do tepelné sítě. Ve vodním výměníku (ekonomizéru) kotle na biomasu je vodní okruh dále ohříván na požadovanou hodnotu.

 

Proces ORC

V tzv. ORC (Organický Rankinův Cyklus) parním procesu s organickým médiem je transformována tepelná energie na energii elektrickou. Pracovní médium vykazuje vhodné termodynamické vlastnosti pro malá, necentrální zařízení. Také při nízkých teplotách lze dosáhnout vysokých účinností. ORC zařízení pracuje v principu jako konvenční parní elektrárna. Namísto vody je využívána pracovní tekutina v uzavřeném systému, kdy dochází k odpařování ve výměníku (výparník) a pohonu parní turbíny s generátorem. Tekutina je v dalším výměníku (kondenzátor) ochlazována až ke kondenzaci a čerpadlem čerpána zpět do výměníku. Přitom odvedené teplo lze využít pro technologické účely, popř. vytápění budov.

 

Princip systému

Zařízení ORC přeměňuje tepelnou energii v elektrickou energii. Topným a chladícím okruhem je v zařízení vytvářen rozdíl tlaků. Tento rozdíl tlaků je využíván k pohonu turbíny prostřednictvím páry. Tepelná energie je do zařízení přiváděna okruhem termooleje, který je ohříván v kotli. Horký olej ve výměníku způsobuje odpařování silikonové sloučeniny – pracovní kapaliny. Pára je vedena přes turbínu, v jejíž trysce dochází ke snížení napětí. Přitom dochází k expanzi a značnému zrychlení. Tento proud páry nyní pohání lopatkové kolo turbíny, jejíž pohybová energie je prostřednictvím generátoru přeměňována v elektrickou energii. Podtlak nutný pro snížení napětí v turbíně je vytvářen pomocí kondenzátoru. Získané teplo je vodním okruhem odváděno a dle potřeby využíváno pro vytápění. Odpadní pára je v kondenzátoru zkapalňována, kondenzát je opět čerpán do výměníku poté, co je odpadní párou turbíny v dalším výměníku zahříván. Principiálně ORC zařízení pracuje jako konvenční parní elektrárna. Namísto vody je jako pracovní médium využita silikonová sloučenina. Díky zvláštním vlastnostem však není nutný ohřev páry (přehřívání) po odpaření. Proces se stává jednodušším a účinnějším.