System ORC (Organic Rankine Cycle) jest odmianą klasycznego obiegu Rankine’a, znanego z elektrowni parowych. Podstawowa różnica polega na zastosowaniu organicznego czynnika roboczego zamiast pary wodnej. To właśnie dobór odpowiedniego medium roboczego decyduje o wysokiej sprawności, niezawodności i elastyczności technologii ORC, szczególnie w instalacjach opartych na biomasie oraz cieple odpadowym.

Dlaczego w technologii ORC nie stosuje się wody?

W klasycznych cyklach parowych woda wymaga:

• bardzo wysokich ciśnień,
• zaawansowanych systemów uzdatniania,
• skomplikowanych turbin,
• częstych przeglądów wynikających z korozji i erozji.

W instalacjach małej i średniej mocy, takich jak lokalne kotłownie czy ciepłownie komunalne, rozwiązania parowe są często zbyt kosztowne i złożone technologicznie. Dlatego w technologii ORC stosuje się organiczne czynniki robocze, które pozwalają na produkcję energii elektrycznej przy niższych ciśnieniach i prostszej konstrukcji całego układu.

CZYTAJ RÓWNIEŻ: Przełom w odnawialnych źródłach energii: Jak biomasa i technologia ORC odmieniają polskie kotłownie

Rola organicznego czynnika roboczego w cyklu ORC

Organiczny czynnik roboczy:

• łatwiej odparowuje niż woda,
• umożliwia pracę przy niższych ciśnieniach,
• lepiej dopasowuje się do źródeł ciepła o średnich temperaturach,
• zapewnia stabilną i bezpieczną pracę turbiny.

W praktyce przemysłowej jednym z najczęściej wybieranych mediów są oleje silikonowe, które doskonale spełniają wymagania nowoczesnych instalacji ORC.

Dlaczego oleje silikonowe są tak często stosowane w technologii ORC?

Oleje silikonowe wyróżniają się zestawem cech, które czynią je idealnym czynnikiem roboczym w systemach ORC:

• wysoka stabilność termiczna – możliwość pracy w temperaturach przekraczających 300°C bez degradacji chemicznej,
• niska podatność na starzenie – długi czas eksploatacji bez konieczności częstej wymiany medium,
• brak właściwości korozyjnych – ochrona elementów instalacji i turbiny,
• dobre właściwości smarne – ograniczenie zużycia elementów wirujących,
• bezpieczeństwo eksploatacyjne – stabilna praca w szerokim zakresie obciążeń.

Dzięki tym właściwościom oleje silikonowe pozwalają na budowę zamkniętych, szczelnych i bezobsługowych układów ORC, idealnie dopasowanych do pracy ciągłej w ciepłowniach i zakładach przemysłowych.

Jak przebiega praca instalacji ORC z olejem silikonowym?

W instalacji ORC ciepło z kotła na biomasę lub z systemu odzysku ciepła odpadowego przekazywane jest do parownika. Tam olej silikonowy odparowuje, osiągając parametry umożliwiające napęd turbiny ORC.

Powstałe pary:

• napędzają turbinę o prostej, trwałej konstrukcji,
• nie powodują erozji łopatek,
• nie wymagają skomplikowanych systemów zabezpieczeń.

Po oddaniu energii czynnik roboczy jest schładzany, często z wykorzystaniem instalacji centralnego ogrzewania lub sieci ciepłowniczej. Następnie ulega skropleniu i zostaje ponownie wtłoczony do parownika, zamykając cykl pracy.

Efekt końcowy: wysoka sprawność i niezawodność

Zastosowanie olejów silikonowych w technologii ORC przekłada się na:

• sprawność wytwarzania energii elektrycznej na poziomie 17–24%,
• stabilną pracę w zakresie 20–100% mocy nominalnej,
• czas pracy między przeglądami sięgający nawet 50 000 godzin,
• minimalne koszty serwisowe i przestoje.

To właśnie dlatego technologia ORC z olejem silikonowym stała się jednym z najbardziej efektywnych rozwiązań kogeneracyjnych dla kotłowni na biomasę.

CZYTAJ RÓWNIEŻ: Silikonowe rozwiązania w sektorze przemysłowym: Właściwości i praktyczne zastosowania olejów silikonowych