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ORC-Technik

Zur Wandlung von Wärme zu elektrischem Strom wir üblicherweise Wasser in einem Wasser-Dampfkreislauf betrieben. Dabei wird das Wasser mit einer Kreislaufpumpe im Kreis gepumpt. Dabei wird das Wasser in einem Wärmetauscher erhitzt und verdampft. In der dahinter geschalteten Turbine oder einem Schraubenexpander wird der heiße, kompromierte Wasserdampf entspannt und abgekühlt. Die dabei entzogene Wärme wird zunächst in mechanische Energie und dann in einem Generator zu elektrischer Energie gewandelt. Im Anschluss wird das immernoch teilweise gasförmige Wasser in einem Kondensator oder Kühlturm vollständig verfüssigt und abgekühlt. Danach wird das Wasser wieder der Pumpe zugeführt und wiederum komprimiert.

Ist die Temperatur der Wärmequelle zu niedrig, so wird der klassische Wasserdampf-Kreislauf ineffizient. Durch den Austausch des Arbeitsmediums zu einem Fluid mit niedrigerem Siedepunkt kann analog ein thermodynamischer Kreislauf aufgebaut werden. Durch die Wahl eines geeigneten Fluids können so zusätzliche Wärmequellen zur Stromerzeugung erschlossen werden. Diese Kresiprozesse werden als Organic Rankine Cycle (ORC) bezeichnet.

Heute kommt das Verfahren vor allem bei der Stromerzeugung mit Hilfe der Geothermie, der Kraft-Wärme-Kopplung sowie bei der Nutzung von Rest- und Abfallwärme zum Einsatz. Die Entspannungsmaschinen (Turbine, Schraubenexpander, Dampfmotor/Hubkolbenexpander) werden typischerweise mit Silikonöl, Kältemittel oder brennbarem Gas wie z. B. Propan betrieben.

Der Name des Verfahrens geht auf William John Macquorn Rankine zurück, einen schottisch-britischen Physiker und Ingenieur.