Il principio di funzionamento dei turbogeneratori ORC
( Organic Rankine Cycle ) è simile a quello delle turbine a vapore, in cui appunto il vapore generato da una caldaia che scalda acqua, si espande all’ interno di condotti opportunamente sagomati, acquista energia cinetica e spinge le palette di una girante.
A differenza di una turbina a vapore, però, per far muovere la girante, i turbogeneratori utilizzano un fluido organico a ciclo chiuso.
Il fluido organico viene fatto evaporare utilizzando il calore proveniente da una caldaia, mediante uno scambiatore ad olio diatermico; il fluido organico vaporizzato alimenta quindi la turbina che produce energia elettrica.
Dopo essere transitato per la turbina, il fluido vaporizzato viene fatto raffreddare e condensare, cedendo così calore alla rete di teleriscaldamento (o agli altri utilizzi del calore), per poi essere di nuovo inviato all’evaporatore. In questo modo si chiude il ciclo termodinamico.
Ma come generare il calore necessario a vaporizzare il fluido di lavoro?
La tecnologia ORC permette di produrre energia elettrica da cascami termici di scarto in maniera economicamente conveniente e sostenibile per l’ambiente, contribuendo all’approvvigionamento energetico senza incrementare le emissioni di CO2. Grazie allo sfruttamento di calore di scarto di processi industriali oppure alla combustione di biomasse altrimenti difficilmente (ed onerosamente) smaltibili, si riesce ad ottenere un guadagno extra dall’energia elettrica prodotta e venduta in rete.
Come prodotti di processo abbiamo, oltre all’energia elettrica, anche calore (dal condensatore) che può essere riutilizzato, ad esempio, per alimentazione di piccole utenze.
Come funziona l’impianto?
Circuito ‘’lato caldo’’
È costituito da un sistema di tubazioni a circuito chiuso contenenti un liquido che permette di estrarre il calore attraverso un apposito scambiatore installato sulla fonte di energia termica (es. camino caldaia o scarico motore). Il calore viene portato attraverso una pompa all’evaporatore che trasmetterà l’energia al fluido di lavoro.
Circuito ORC
Si tratta del circuito chiuso contenente il fluido di lavoro. Questo particolare fluido, mediante ciclo Rankine, viene fatto evaporare, passare attraverso il turbogeneratore ed in fine condensare per poi iniziare il ciclo da capo.
Circuito ‘’lato freddo’’
E’ un sistema di tubazioni a circuito aperto (torre di raffreddamento) oppure a circuito chiuso (dry cooler) che permette, attraverso un apposito scambiatore, di estrarre calore dal fluido di lavoro facendolo condensare. In molti casi è possibile anche dimensionare un impianto a condensa diretta, che non necessita quindi di un circuito a parte per l’estrazione del calore.
Circuito elettrico
Il generatore, messo in moto grazie all’azione del fluido sulla girante della turbina, produce energia elettrica che viene poi regolata da un inverter ed immessa in rete.
Alcuni vantaggi del Ciclo Rankine Organico
Gli impianti a Ciclo Rankine Organico (ORC), presentano i seguenti vantaggi rispetto agli impianti a vapore:
Elevata efficienza termodinamica del Ciclo Rankine Organico (ORC);
Ridotta usura del rotore;
Eliminazione dell’erosione delle pale della turbina, grazie al fluido di lavoro secco;
Efficienza elevata degli impianti a Ciclo Rankine Organico (ORC) anche sotto carico parziale;
Per l’esercizio degli impianti a Ciclo Rankine Organico (ORC) non è richiesto personale specializzato o autorizzazioni/certificazioni;
Gli impianti a Ciclo Rankine Organico (ORC) non inquinano (non vi sono emissioni di alcun tipo).
