Органический цикл Ренкина (ORC) и его интеграция с ГПУ

Что такое ORC:

Органический цикл Ренкина (ORC, Organic Rankine Cycle) — это термодинамический цикл, аналогичный классическому циклу Ренкина, но использующий в качестве рабочего тела органические жидкости вместо воды. ORC позволяет эффективно преобразовывать тепловую энергию низкого и среднего потенциала (80-350°C) в электрическую энергию.

Принцип работы ORC:

1. Испарение: органическая жидкость нагревается и испаряется за счет подвода тепла от внешнего источника
2. Расширение: пар органического вещества расширяется в турбине, производя механическую работу
3. Конденсация: отработанный пар конденсируется, отдавая тепло в окружающую среду
4. Сжатие: конденсат сжимается в насосе и снова подается в испаритель

Интеграция ORC с газопоршневыми установками:

Газопоршневые установки в процессе работы выделяют значительное количество тепла, которое может быть утилизировано с помощью технологии ORC:

Источники тепла ГПУ для ORC-установки:

• Выхлопные газы (температура 400-500°C)
• Охлаждающая жидкость двигателя (температура 80-95°C)
• Смазочное масло (температура 70-80°C)
• Наддувочный воздух (температура 150-200°C)

Преимущества комбинации ГПУ+ORC:

• Повышение общего электрического КПД на 3-5% (в зависимости от типа и температуры утилизируемого тепла)
• Снижение тепловой нагрузки на окружающую среду
• Уменьшение потребности в охлаждающем оборудовании
• Возможность производства дополнительной электроэнергии без затрат на топливо

Экономические аспекты:

• Стоимость ORC-установки составляет примерно 1500-2500 евро за кВт установленной мощности
• Срок окупаемости ORC-модуля при работе с ГПУ составляет 3-5 лет
• Увеличение выработки электроэнергии на 7-10% без дополнительного расхода топлива