Aby układ mógł poprawnie pracować niezbędne jest źródło energii, które po doprowadzeniu do wytwornicy pary przekazuje energię organicznemu czynnikowi roboczemu, powodując jego podgrzanie i odparowanie. Czynnik organiczny o odpowiednich parametrach kierowany jest do turbiny parowej, w której energia kinetyczna czynnika, poprzez generator prądu elektrycznego umieszczonego na wspólnym wale, przetwarzana jest na prąd elektryczny. Czynnik organiczny po rozprężeniu kierowany jest do kolejnego wymiennika ciepła, w którym następuje jego skroplenie. Skropliny przetłaczane są pompą obiegową do odpowiedniego ciśnienia, przy którym po podgrzaniu i odparowaniu powstaje para nasycona sucha i cykl zamyka się.

Parametry źródła ciepła
W celu określenia mocy i sprawności elektrowni ORC niezbędna jest znajomość parametrów źródła ciepła (dane wejściowe), które będzie zasilać układ ORC, to znaczy:
• rodzaj nośnika ciepła (woda, spaliny, gorące powietrze, inne);
• temperatura początkowa nośnika ciepła oraz minimalna temperatura końcowa tego nośnika;
• strumień (masowy lub objętościowy) nośnika ciepła.

Istotne są także parametry płynu wykorzystywanego do chłodzenia skraplacza. W przypadku elektrowni, ciepło ze skraplacza odprowadzane jest do otoczenia. Najczęściej stosowanym medium chłodzącym jest powietrze. W sytuacji gdy lokalizacja inwestycji na to pozwala, może być stosowane chłodzenie wodą z rzeki lub jeziora. Kwestię chłodzenia zarówno powietrzem, jak i wodą należy zawsze rozpatrywać indywidualnie, w zależności od dostępnych zasobów (woda lub ściek oczyszczony) i warunków klimatycznych (woda, powietrze).

Jedną z zalet obiegów ORC jest możliwość zastosowania różnych mediów roboczych, dopasowanych do parametrów pracy elektrowni ORC. Organiczne czynniki robocze stosowane w ORC mają zazwyczaj inny kształt krzywych nasycenia (rys. 2) niż woda, co wpływa na rozwiązania konstrukcyjne elementów składowych w szczególności turbiny i pompy.

Wykonano wiele analiz teoretycznych na temat jaki czynnik wybrać i jakimi kryteriami kierować się przy wyborze [Borsikiewicz i in 2007, Mikielewicz i in. 2010]. Zasadniczą wadą technologii ORC jest natomiast jej nowość technologiczna. W chwili obecnej oferta rynkowa układów ORC jest bardzo ograniczona i sprowadza się do układów kilku zaledwie firm.

Cały artykuł opublikowany został w magazynie Kierunek Wod-Kan nr 3/2014.

Fot.: photogenica.pl

Literatura
[1] Borsukiewicz-Gozdur A., Nowicki M., Zagospodarowanie ciepła odpadowego pochodzącego ze spalin gazogeneratorów i suszarni osadu na terenie COŚ, Poznań 2011, Aquanet S.A. materiały własne, niepublikowane.
[2] Ministerstwo Rozwoju Regionalnego, Program Operacyjny Infrastruktura i Środowisko, Narodowa Strategia Spójności 2007-2013 Projekt Zaakceptowany przez Radę Ministrów w dniu 1 sierpnia 2006 r., Warszawa, 1 sierpnia 2006 r.
[3] Ustawa o odpadach z dnia 27 kwietnia 2001 r.
[4] Zhang G., Zhang P., Yang J., Liu H.: Energy – efficient sludge sonication: Power and sludge characteristic. Bioresource Technology 99: 9029 – 9031, 2008.
[5] Bień J.: Osady ściekowe. Teoria i praktyka. Częstochowa, 2008.
[6] Cywiński B., Gdula S., Kempa E.: Oczyszczanie ścieków miejskich. Podstawy technologiczne i zasady projektowania
oczyszczalni. Wyd. Arkady, Warszawa, 1972.
[7] Sadecka Z., Myszograj S.: Biogaz – niekonwencjonalne źródło energii w oczyszczalniach ścieków. EkoTechnika 43: 35 – 39, 2007.
[8] Borsukiewicz-Gozdur A., Nowak W. Comparative analysis of natural and synthetic refrigerants in application to low temperature Clausius-Rankine Cycle, Energy 32:344-352, 2007.
[9] Mikielewicz D., Mikielewicz J. A thermodynamic criterion for selection of working fluid for subcritical and supercritical domestic micro CHP. Applied Thermal Engineering, 30:2357–2362, 2010.