 Потеря тепла является одной из главных проблем в производство энергии – будь то из обычных или возобновляемых источников энергии. Беда в том, что утерянная впустую энергия часто исходит из ограничений в процессе преобразования энергии. В типичной газовой или угольной электростанции, около 40-50% входной энергии из топлива теряется в виде тепла. В типичном двигателе внутреннего сгорания потери еще больше: почти 65% теряется в выхлопных газах и в цепи охлаждения двигателя. В промышленных процессах много тепла уходит впустую в форме горячих газов или жидкостей.
Теперь, часть решения может лежать в восстановлении отходов тепла. Это дешевый способ увеличения общей эффективности выработки энергии и производственных процессов и, в конечном счете, снижения спроса на топливо. Промышленные процессы часто производят достаточно отработанного тепла для выработки электроэнергии. Если отработанное тепло имеет является относительно низкую температуру, то технология под название органическим цикл Ранкина входит в картину.
Низкотемпературное тепло (ниже 100 градусов по Цельсию) массово производится, например, в промышленных процессах, двигателях внутреннего сгорания, геотермальных источниках и солнечных прудах. Низкотемпературное тепло преобразуется в полезную работу, которая сама по себе может быть преобразована в электричество.
Органический цикл Ранкина основан на том же принципе, что и обычный паровой цикл: рабочую жидкость накачивают, она испаряется, проходит через детандер и, наконец, ре-конденсируется. Он, как правило, опирается на органическую жидкость с высокой молекулярной массой, что означает, что переход жидкости в пар к происходит при более низкой температуре, чем переход вода-пар (более или менее 100 градусов). В данном случае используемой рабочей средой является свободное от хлора вещество, которое не является чувствительным к истощению озонового слоя.
Один блок органического цикла Ранкина способен генерировать выходную мощность в диапазоне от нескольких киловатт до более чем 90 мегаватт. Отработанное тепло с температурой выше 100° С является достаточным, чтобы управлять процессом цикла. Процесс рекуперации тепла также добавит увлечение эффективности процесса в целом. Это в свою очередь уменьшит затраты на потребление топлива или энергии, необходимой для этого процесса. Кроме утилизации тепла, подобные блоки, как правило, используется в геотермальных электростанциях.
Как правило, когенерационные установки в зданиях являются экономически выгодными при условии, что они находятся в эксплуатации более 4000-5000 часов в год. Это количество часов является функцией соотношения цен на электроэнергию и газ или биомассу, и электрического КПД блока когенерации. Соответствие этому критерию, с точки зрения количества часов, зависит от годовой кривой спроса на отопление здания и на размер блока.
Экономическая рентабельность такой системы по сравнению с обычной теплоцентралью, несомненно, является большой проблемой. Это рентабельности будут затронуты производительностью самого блока когенерации, интегрированного в здание. Кроме конструкции самого устройства, соответствующие стратегии управления также должны быть реализованы.
|
