Ein Organic Rankine Cycle (ORC) verwendet ein organisches Arbeitsmedium mit einem Siedepunkt unterhalb von Wasser, um Wärme mit niedriger Temperatur in mechanische Arbeit umzuwandeln. Die dabei erzeugte mechanische Arbeit kann dann in Elektrizität umgewandelt werden.

Wärmekraftmaschine 

Eine Wärmekraftmaschine ist eine einfache Maschine, die thermale Wärme in mechanische Arbeit umwandelt. Eine Wärmekraftmaschine funktioniert so, dass einem Wärmereservoir Wärme entzogen und einem Kältereservoir zugeführt wird, wobei Arbeit gewonnen wird. Nachfolgendes Schaubild zeigt eine einfache Wärmekraftmaschine.

Heat Engine

Um ein Maximum an Arbeit zu gewinnen, muss die Temperatur des Wärmereservoirs so weit wie möglich erhöht, die Temperatur des Kältereservoirs dagegen gesenkt werden.

Carnot-Wirkungsgrad

Eine ideale (theoretische) Wärmekraftmaschine arbeitet mit Carnot-Wirkungsgrad. Der Carnot-Wirkungsgrad ist der höchstmögliche Wirkungsgrad, den eine Maschine, egal welcher Größe, Komplexität, Preisklasse oder zur Verfügung stehender Betriebszeit, theoretisch erreichen kann. Der Carnot-Wirkungsgrad lässt sich nach folgender Gleichung berechnen:

Equation

Dabei steht:

W für die Energie, die das System als Arbeit oder, in unserem Fall, als Elektrizität verlässt.

QH für die Wärme, die dem System zugeführt wird.

TC für die absolute Temperatur des Kältereservoirs (Temperatur der Kältequelle).

TH für die absolute Temperatur der Wärmequelle (Temperatur des zugeführten Heißwassers).

Bei der Berechnung des Carnot-Wirkungsgrads beziehen sich alle Temperaturangaben auf den absoluten Nullpunkt, d.h. für die Umrechnung in Kelvin muss zum Zahlenwert der Celsius-Skala 273,15 addiert werden.

Beim Carnot-Wirkungsgrad handelt es sich um einen theoretischen, in der Wirklichkeit nicht erreichbaren Wert. In der Wirklichkeit wird der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine durch verschiedene Faktoren, wie Wärmeverlust, Druckabfall und Reibungsverluste, erheblich reduziert.