Con il termine Organic Rankine Cycle o in sigla ORC (traducibile in italiano come: Ciclo Rankine (a fluido) Organico) si individuano impianti che convertono calore in energia elettrica mediante un ciclo Rankine che utilizza una sostanza organica ad alto peso molecolare come fluido di lavoro. Le caratteristiche del fluido di lavoro consentono di sfruttare piccoli salti entalpici a temperature medio-basse dove il ciclo Rankine a vapor d'acqua avrebbe limiti nella progettazione della turbina o nei costi di impianto e di esercizio. Dal punto di vista termodinamico hanno lo svantaggio di sfruttare calore a bassa temperatura, perciò i rendimenti tipici sono decisamente bassi (attorno al 10-12%) se comparati con altre macchine termiche perché limitati dal rendimento di Carnot.
Fasi operative del ciclo ORC
Il funzionamento di un impianto a Organic Rankine Cycle si basa su una sequenza chiusa di trasformazioni termodinamiche, analoghe a quelle del ciclo Rankine convenzionale, ma realizzate mediante un fluido organico come fluido di lavoro. Il ciclo si articola generalmente in quattro fasi principali, associate ai principali componenti dell’impianto.
Evaporatore: il fluido organico, inizialmente allo stato liquido, assorbe calore da una sorgente esterna a bassa o media temperatura all’interno dell’evaporatore, passando allo stato di vapore in condizioni di pressione pressoché costante.
Turbina (o espansore): il fluido in fase vapore viene fatto espandere attraverso una turbina o altro dispositivo di espansione, convertendo parte dell’energia termica in lavoro meccanico, con riduzione della pressione e della temperatura.
Condensatore: il fluido in uscita dalla turbina cede calore a un fluido di raffreddamento e ritorna allo stato liquido, completando la fase di condensazione a pressione quasi costante.
Pompa: il fluido liquido viene pressurizzato da una pompa e riportato alle condizioni di pressione necessarie per la successiva evaporazione, consentendo la chiusura del ciclo.
Le fonti di calore dove sono applicabili gli ORC sono: la geotermia, i recuperi di calore da processi industriali e gli impianti di cogenerazione a biomassa.
A partire dagli anni Settanta, gli ORC hanno conosciuto un crescente e continuo sviluppo con taglie di potenza elettrica da pochi kW sino a 10-20 MW.http://orc-world-map.org/analysis.html.
Esempi di fluidi CFC: Bandito dal Protocollo di Montreal a causa di deiezioni di ozono (esempio:R-11 R-12) HCFC: Phasing out a causa dell'emendamento di Copenhagen al Protocollo di Montreal (esempi: R-22 R-123) HFC (esempi: R134a, R245fa o i più moderni R1233zd e R1234yf) HC: infiammabili, comune a prodotti di strutture di processazione di gas (e.g. isobutano, pentano, propano, toluene) PFC
Modellazione di sistemi ORC
Note
Voci correlate Ciclo Rankine Termodinamica Centrale a biomasse
Altri progetti
Collegamenti esterni
Categoria:Trasformazioni cicliche Categoria:Produzione di energia elettrica Categoria:Energia da biomasse