Οργανικός Κύκλος Rankine: Ηλεκτρική Ενέργεια από τις Χαμένες Πηγές Θερμότητας

Οργανικός Κύκλος Rankine: Ηλεκτρική Ενέργεια από τις Χαμένες Πηγές Θερμότητας
του Κυριάκου Λάμπρου
Δευ, 8 Ιανουαρίου 2018 - 10:58
Πλήρης εκμετάλλευση των χαμένων πηγών θερμότητας –ακόμα και των πιο χαμηλών σε ισχύ– μπορεί να επιτευχθεί μέσω της πρωτοποριακής τεχνολογίας του οργανικού κύκλου Rankine (ORC).

Πλήρης εκμετάλλευση των χαμένων πηγών θερμότητας –ακόμα και των πιο χαμηλών σε ισχύ– μπορεί να επιτευχθεί μέσω της πρωτοποριακής τεχνολογίας του οργανικού κύκλου Rankine (ORC).

Μάλιστα, η χώρα μας, και συγκεκριμένα το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών (ΓΠΑ), πρωτοστατεί στην έρευνα, καταφέρνοντας να αποσπάσει διεθνείς διακρίσεις για τις μελέτες του στο συγκεκριμένο πεδίο, δημιουργώντας νέες προοπτικές στην πρωτογενή παραγωγή (π.χ. στις θερμοκηπιακές καλλιέργειες) και μειώνοντας σημαντικά το κόστος χρήσης ενέργειας.

Ειδικότερα, με βάση έναν μεγάλο αριθμό δημοσιεύσεων (63 στον αριθμό), το ελληνικό εκπαιδευτικό ίδρυμα κατατάχθηκε, σε σχέση με την πρωτοτυπία του, στην 11η θέση μεταξύ των 71 χωρών που συμμετείχαν σε ευρωπαϊκά και εθνικά ανταγωνιστικά έργα, ενώ από τη σκοπιά της ποιότητας των δημοσιεύσεων κατέκτησαν την 4η θέση.

 

Τι είναι το ORC

Ο οργανικός κύκλος Rankine (ORC) αποτελεί ουσιαστικά μία τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από πηγές θερμότητας χαμηλών θερμοκρασιών, όπως η βιομάζα, η ηλιακή ενέργεια, η γεωθερμία και η απορριπτόμενη θερμότητα από βιομηχανικές διεργασίες. Με λίγα λόγια, η θερμότητα που χάνεται κατά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, μετατρέπεται και αυτή σε ηλεκτρική ενέργεια.

Το αποτέλεσμα όλης αυτής της διαδικασίας, σύμφωνα με τον Δρ. Γεώργιο Παπαδάκη, καθηγητή στο ΓΠΑ, διευθυντή του Εργαστηρίου Γεωργικής Μηχανολογίας και συντονιστή της ομάδας έρευνας στα προγράμματα, είναι η παραγωγή προστιθέμενης ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας στις μονάδες, της τάξεως του 6%-10%. «Αν και το ποσοστό αυτό φαντάζει μικρό, μιλάμε για μία πρώτη ύλη που πήγαινε χαμένη.

Η επιπλέον ενέργεια, λοιπόν, που παράγεται μπορεί και αυτή με τη σειρά της να διοχετευτεί στο δίκτυο ή να χρησιμοποιηθεί για τις ανάγκες μιας μονάδας».

Ωστόσο, ο κύκλος της θερμότητας δεν σταματά εδώ, αφού δεν θα πρέπει να παραβλέψουμε το γεγονός ότι ακόμα και από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω των μηχανών ORC εξάγεται, επίσης, ένα υπολειπόμενο ποσό θερμότητας περίπου 50 – 60 βαθμών Κελσίου, το οποίο με τη σειρά του μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση χώρων όπως ένα θερμοκήπιο. «Η Γερμανία, ήδη, χρησιμοποιεί μία παρόμοια τεχνολογία σε μεγάλη κλίμακα από startup εταιρείες που παράγουν μηχανές ORC», συμπληρώνει.

 

Από τη θεωρία στην πράξη

Το ΓΠΑ δούλεψε πειραματικά και ανέπτυξε μία σειρά από τέτοιους τύπους ORC μηχανών μέσω τεσσάρων ευρωπαϊκών και εθνικών προγραμμάτων, που έτρεξαν από το 2004 έως το 2016, με αποτελέσματα και δημοσιεύσεις, οι οποίες διακρίθηκαν μέσω των υπόλοιπων συμμετεχόντων. «Οι εγκαταστάσεις που έχουν κατασκευαστεί στο ΓΠΑ λειτουργούν κανονικά για την εκπαίδευση των φοιτητών και για τα διδακτορικά προγράμματα. Εμείς θέλουμε να εκμεταλλευτούμε αυτή την τεχνογνωσία και σε εμπορικό επίπεδο, ενημερώνοντας υποψήφιους και ενδιαφερόμενους που θα ήθελαν να εγκαταστήσουν αυτή την τεχνολογία.

Μιλάμε βέβαια για μηχανές ORC μικρής κλίμακας ισχύος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (από 30 έως 60 kilowatt), καθώς για τις μεγάλης κλίμακας (από 200 έως 250 kilowatt) υπάρχουν ήδη δύο εταιρείες στην Ευρώπη που τις κατασκευάζουν. Μπορεί, ωστόσο, στο μέλλον να προχωρήσουμε και στη δημιουργία μεγάλης κλίμακας μηχανών, αφού υπάρχουν αρκετές προτάσεις, για παράδειγμα, από την Κίνα. Η μικρής κλίμακας ORC εγκαθίστανται εύκολα σε πολλές μονάδες παραγωγής βιοενέργειας, καθώς έχουν μικρό κόστος εγκατάστασης.

 

Διαδικασία

Για να πραγματοποιηθούν, όμως, τα παραπάνω, οι μηχανές ORC χρησιμοποιούν τον αέρα που βγάζουν οι μηχανές παραγωγής βιοαερίου από την καύση βιομάζας, όπως αγροτικά υπολείμματα (τυροκομία και κτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις), ή από συλλέκτες ηλιακής ενέργειας, από γεωθερμικά ρευστά, όπως θερμές πηγές και γεωθερμικά πεδία, με σκοπό την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

 

(Πηγή: ypaithros.gr)