ORC körfolyamatok hatásfokának vizsgálata alacsony hőmérsékletű hőforrások esetén
Az energiatermelés egyik legelterjedtebb módja, hogy egy közeg fázisváltozását kihasználva alakítjuk a hőenergiát mechanikai, majd villamos energiává. Mindezidáig a leggyakrabban előforduló munkaközeg a víz, mely olcsó, könnyen elérhető és jó hatásfokú körfolyamatot biztosít. Ez a konvencionális erőművi energiatermelés számára tökéletesen elegendő, hiszen a víz(gőz) magas kritikus hőmérséklete miatt jól alkalmazható nagy energiafelszabadulással járó folyamatokhoz.
Ezzel szemben léteznek olyan alacsony hőmérsékletű hőforrások is, például a naphő- és geotermikus energia, illetve biomassza égetésével vagy hulladékhő hasznosítással nyert energia, melyek szinte ingyen rendelkezésre állnak. Ezek kihasználásához azonban az alacsony maximum-hőmérséklet miatt - ami nem, vagy éppen csak elég vízgőz előállításához - nem alkalmazhatóak a hagyományos Rankine-körfolyamatok.
Az ORC (Organic Rankine Cycle) olyan Rankine-ciklus, mely munkaközege nem a jól ismert víz/vízgőz, hanem szerves anyag, például az alkánok csoportjába tartozó izobután. Utóbbi, és az általam vizsgált többi alkán kritikus hőmérséklete és így az adott nyomáson vett forráspontja jóval alacsonyabb, mint a vízé, így ezek a közegek a fent említett hőforrások esetén is képesek fázisváltásra. Mivel a hatásfokok az alacsony hőmérsékletek és kis hőmérséklet-különbségek miatt mindig 10-20 % környékén lesznek, a folyamatokat optimalizálni kell az elérhető legnagyobb hatásfok megvalósításához. Az optimalizáció egyik útja a lehető legjobb munkaközeg megválasztása; kutatásomban ezzel szeretnék foglalkozni.
Magyar viszonylatban az egyik potenciális energiaforrás a geotermikus energia, melynek kiaknázásához olyan szerves Rankine-ciklus alkalmazására van szükség, amely munkaközege az adott körülményekhez illeszkedve a legmagasabb hatásfokot adja. Dolgozatomban több hőmérsékletkülönbség esetén vizsgálok hatféle alkán munkaközeget, azt keresve, hogy melyik a legnagyobb hatásfokú az adott körülmények között. Emellett környezetvédelmi, biztonságtechnikai és egyéb szempontokat is figyelembe véve is értékelem a kapott eredményeket, hiszen ezen nézőpontok is rendkívül fontosak a megvalósítás során.
