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Ciclo Rankine orgánico
El ciclo Rankine es un ciclo termodinámico ampliamente utilizado por las centrales eléctricas para convertir el agua en vapor y luego expandir ese vapor a través de una turbina para producir trabajo mecánico. El ciclo Rankine orgánico (ORC) es un perfeccionamiento de esta tecnología que utiliza un fluido de trabajo orgánico en lugar de agua. Este fluido de trabajo, en nuestro caso el pentafluoropropano, tiene un punto de ebullición inferior al del agua para utilizar fuentes de calor de menor temperatura en comparación con los ciclos Rankine más grandes.
ElectraTherm utiliza un ORC con tecnologías propias para generar hasta 125 kW (con una unidad de 250 kW en desarrollo) de electricidad limpia a partir de fuentes de calor de tan sólo 70°C. Estos rangos más bajos abren oportunidades en sectores que antes carecían de calor suficiente para generar electricidad. Los operadores aprovechan su exceso de calor para generar energía sostenible, aumentando la eficiencia, reduciendo los costes de energía/combustible y disminuyendo su huella de carbono.
Nuestra tecnología
La pieza central de los sistemas ORC de ElectraTherm es un expansor de doble husillo especialmente diseñado por la empresa matriz, BITZER. La implantación de esta tecnología representa un cambio radical con respecto a las anteriores tecnologías ORC que utilizaban turbinas radiales o axiales, ya que proporciona un diseño más rentable y robusto que mejora enormemente la fiabilidad.
Como nuestros sistemas utilizan un expansor con calor a baja temperatura, hay menos presión en la bomba y velocidades de funcionamiento más bajas en comparación con las tecnologías de turbina, lo que facilita el funcionamiento y reduce el mantenimiento. El expansor también tolera el flujo bifásico "húmedo", lo que le permite generar energía de forma fiable mientras acepta variaciones tanto en la temperatura como en el flujo, al tiempo que permite el peor temor de una turbina: la humedad.
Los sistemas ORC de ElectraTherm son flexibles y escalables, lo que significa una fácil integración y la capacidad de escalar desde 75 - 125 kilovatios (o menos) hasta aplicaciones de varios megavatios.
Nuestro proceso
- El fluido de trabajo se bombea a mayor presión y se transfiere al precalentador.
- La temperatura del fluido de trabajo aumenta en el precalentador y se envía al evaporador.
- El calor captado por el evaporador hierve el fluido de trabajo hasta convertirlo en vapor a alta presión.
- El vapor fluye a través del expansor de doble tornillo, haciendo girar un generador eléctrico para producir energía.
- El vapor se enfría y se condensa de nuevo en un líquido y el ciclo se repite.
Ventajas de la recuperación de calor ORC
Aunque las aplicaciones pueden no ser 100% energía limpia, la generación de energía ORC es en sí misma una solución 100% limpia, sin emisiones ni subproductos nocivos: el agua caliente es el combustible. En comparación con otras fuentes de energía renovables, el coste nivelado de la electricidad es extremadamente bajo, lo que la convierte en un gran valor para las organizaciones que buscan mejorar su cuenta de resultados al tiempo que alcanzan hitos de sostenibilidad.
Aumentar la eficiencia
Al utilizar el exceso de calor para generar electricidad, se mejora notablemente la eficiencia energética -. hasta 10% en algunas aplicaciones - y la carga de refrigeración se compensa 70-100%. Esto supone una reducción sustancial del consumo de combustibles fósiles, de las emisiones asociadas y de los costes de funcionamiento.
Incentivos medioambientales
Nuestros operadores se benefician con frecuencia de una serie de incentivos medioambientales que promueven la eficiencia, la energía limpia, el calor renovable, etc. Dependiendo de dónde se ponga en marcha el sistema ORC, puede optar a atractivos incentivos. Para los proyectos aplicables, esto puede mejorar significativamente la economía.
Promueve la ESG
Tecnologías innovadoras, como calor a energía y refrigeración neta cero a energía - que mejoran tanto las operaciones como el medio ambiente son el complemento perfecto para cualquier empresa. En un momento en que el mundo está buscando formas de alcanzar la neutralidad neta de carbono, las organizaciones que tomen medidas para lograr ese objetivo se distinguirán de la competencia.
Fuentes de calor
Las fuentes de calor de fluidos aplicables están entre 70°C y 150°C.
También pueden utilizarse fuentes de calor gaseosas de más de 150 °C con la instalación de un circuito secundario de intercambio de calor.
Nuestras soluciones ORC de baja temperatura utilizan agua caliente como combustible para generar hasta 125 kWe de electricidad limpia, sin coste adicional para el operador. El agua puede llegarnos de muchas maneras, siempre que tengamos suficiente y a una temperatura suficientemente alta. La potencia de salida está directamente relacionada con el caudal y la temperatura de la fuente, aunque una aplicación puede funcionar con un caudal menor si el agua tiene una temperatura lo suficientemente alta.
Aplicaciones comunes
// Agua utilizada para los circuitos de refrigeración (motores y compresores)
// Fuentes microgeotérmicas (salmuera, fluidos coproducidos)
// Calor residual industrial, como gases calientes de hornos, calderas, etc.
// Gases de escape y combustión (requiere un intercambiador de calor adicional)
// Aceite térmico u otras fuentes de alta temperatura (requiere un intercambiador de calor adicional)
// Sistemas de calderas como los que se encuentran en los procesos de digestión anaerobia y biomasa.
// Refrigeración neta cero a potencia (alternativa de radiador generador de potencia)
Cualquier aplicación que trate con calor que pueda ser transferido a un fluido puede integrar las soluciones de ElectraTherm para la generación de energía ORC. Para obtener especificaciones detalladas, referencias o información general, póngase en contacto con uno de nuestros representantes visitando nuestra página Contáctenos.
Variables de rendimiento
Calor disponible / Potencia térmica
La potencia térmica disponible es la cantidad de BTU/hora o kWth que produce continuamente la fuente de calor residual y que está disponible para ser consumida por los sistemas de generación de energía ORC de ElectraTherm. Cuanto mayor sea el calor disponible, mayor será la producción eléctrica.
Caudal
Mientras que el calor generado disponible para la conversión juega un papel importante en el rendimiento del sistema, el caudal de la fuente de calor juega un papel igualmente importante. Un mayor caudal aumenta la energía térmica suministrada al ORC. Una fuente de calor de baja temperatura con un caudal alto puede alcanzar el máximo rendimiento y viceversa para fuentes de calor con caudales más bajos.
Sistema Delta T
Las condiciones del emplazamiento, como el delta T del sistema (que se ve afectado por la temperatura ambiente del aire y la diferencia de temperatura entre el agua de calefacción y refrigeración), también afectan al rendimiento de los ORC.
El delta T del sistema es el diferencial de temperatura ΔT entre la fuente caliente y la fuente de condensación, y es también la principal fuerza impulsora del aumento de la eficiencia en los sistemas ORC. Los rangos de temperatura para TH y TC en los que suelen funcionar los sistemas ORC de calor de bajo grado dictarán eficiencias más bajas que los sistemas ORC de calor de alto grado debido a la mayor temperatura TH de la fuente de calor. El sistema Power+ está limitado por la temperatura delta T debido a las propiedades físicas del agua líquida.
La ubicación del sistema ORC influye en las condiciones de temperatura del aire ambiente. En lugares con climas cálidos, como África y el Ecuador, la producción neta de energía será inferior a la producida por máquinas instaladas en lugares con climas fríos, como el norte de Europa, incluso a la misma temperatura de entrada del agua caliente. Esta discrepancia se debe a que el delta T del sistema (diferencia entre la temperatura de entrada del agua caliente y la temperatura de condensación) es menor en los climas cálidos que en los climas fríos.
Ejemplo de motor térmico
Un motor térmico es un motor simple que convierte el calor térmico en trabajo mecánico. Un motor térmico funciona extrayendo calor de un depósito caliente y trasladándolo a un depósito frío, generando trabajo en el proceso.
Para maximizar la cantidad de trabajo que puede producir un motor térmico, es necesario aumentar al máximo la temperatura del depósito caliente y reducir la del depósito frío.
¿Preguntas?
Póngase en contacto con nosotros y estaremos encantados de ayudarle.
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