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Der organische Rankine Zyklus

Alle von Zuccato Energia hergestellten Systeme basieren auf dem organischen Rankine Zyklus, einem hocheffizienten thermodynamischen Zyklus. Dieser ist nach seinem Erfinder, dem schottischen Physiker W.J.Macquorn Rankine (1820-1872), einem der Väter der Thermodynamik, benannt.

Funktionsweise

Der Rankine-Zyklus hat Eigenschaften, welche sich ideal für die Wärmerückgewinnung aus Niedrigtemperaturquellen eignen. Das Funktionsprinzip ist einfach, aber besser ersichtlich wird es in einem Schema:

Eine Wärmequelle (Qin) erwärmt das sich im Wärmetauscher (2), Verdampfer genannt, spezielle Arbeitsmedium. Welches das eigentliche Ass im Ärmel, der von uns angebotenen LT-ORC-Technologie, ist. Diese organische Flüssigkeit ist zu 100 % biologisch abbaubar und ungiftig ist und besitzt einem viel niedrigeren Siedepunkt als Wasser. Durch die Wärmezufuhr dehnt sich diese aus und wird zu einem trockenen Hochdruckgas (3). Dieses Gas treibt eine Turbine an, welche die mechanische Energie (Wturbine) erzeugt. Diese mechanische Energie wird, dann mithilfe einens Generator in elektrische Energie umgewandelt. Bei den von uns angebotenen Systemen liegt der Generator auf derselben Achse wie die Turbine. Der so erzeugte Strom wird vor Ort genutzt oder ins Netz eingespeist.

Am Ausgang der Turbine wird das Arbeitsmedium – nun in gasförmiger Form – zu einem zweiten Wärmetauscher (4), dem sogenannten Kondensator, gebracht. Dort gibt es seine überschüssige Wärme ab und kondensiert, sodass das Arbeitsmedium wieder in flüssiger Form vorliegt. Dieses, sich in flüssiger Phase befindlichen, Arbeitsmedium wird dann durch eine spezielle Pumpe (1) in den Wärmetauscher-Verdampfer zurückgeführt und somit der Kreislauf geschlossen.

Die im Kondensator-Wärmetauscher (Qout) freigesetzte, überschüssige Wärme stellt selbst eine thermische Energiequelle dar. Diese kann direkt zur Kraft-Wärme-Kopplung genutzt werden, wie z.B. als Raumheizung, zur Vorwärmung des Brennstoffs oder zur Trocknung der Biomasse durch Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts und damit zur Erhöhung ihres Energiewerts.

Unsere Systeme können auch in Kombination mit Absorbern für den Bau von Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungsanlagen (Strom + Wärme + Kälte) eingesetzt werden.

Warum Zuccato Energia wählen?

Die ORC-Module von Zuccato Energia bieten viele Vorteile, die einen Kunden dazu motivieren sollten, sich für Zuccato, statt für einen anderen Anbieter zu entscheiden:

Technologische Vorteile

 

  • Hoher thermodynamischer Wirkungsgrad des Organic-Rankine-Kreislaufs
  • Turbine mit hohem Wirkungsgrad (bis zu 90%)
  • Hohe Performance auch bei Teillast – die Produktion kann entsprechend der verfügbaren Wärmeenergie geregelt werden
  • Minimaler Laufradverschleiß wegen die Keramiklagern
  • Generator direkt an der Turbine gekoppelt, um Getriebenverluste zu beseitigen;
  • Wasser als Trägerflüssigkeit anstelle von diathermischen Öl, daher maximale Betriebssicherheit.
  • Ungiftige und nicht entflammbare, umweltfreundliche Arbeitsmedium
  • Trockenes Arbeitsflüssigkeit – schützt die Turbine vor Kavitation und Erosion
  • Geschlossener und abgedichteter Kreislauf, der Veränderungen und Verschmutzung der Arbeitsmedium verhindert

 

 

Betriebliche Vorteile:

  • Niedrige Betriebsdrücke erfordern kein speziell geschultes Personal oder spezielle Berechtigungen
  • Minimale Umweltbelastung, die die Genehmigungsverfahren vereinfacht
  • Hohe Anwendbarkeit auf mehrere Industriesektoren