Articolo a cura di Marco Roncelli

Nella prima parte del nostro percorso abbiamo introdotto le potenzialità dei sistemi ORC, in particolare per WHR.

Il potenziale della tecnologia ORC è oggi riconosciuto sia sul fronte della ricerca, ove si svolge una fervida attività di sperimentazione e modellazione di nuove configurazioni d’impianto e fluidi tali da incrementare l’efficienza energetica ( e limitare gli effetti dannosi sull’ambiente), sia osservando le reali installazioni, favorite negli ultimi anni da un crescente costo dell’energia, in particolare dei costi “accessori” quali gli oneri di sistema, e da meccanismi di incentivazione o esternalità quali il meccanismo dell’Emission Trading System.

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Marco Roncelli

Attualmente la ricerca è particolarmente impegnata in merito alle seguenti questioni:

  • possibilità di introdurre opportune miscele di fluidi, con la difficoltà di mantenere monitorata la composizione molare della miscela nei diversi punti del ciclo per via delle possibili fughe, al fine di ottenere una evaporazione non isoterma
  • studio di geometrie innovative per alcuni componenti, come gli espansori radiali.
  • nuovi fluidi per lo sfruttamento di sorgenti ad alta temperatura, oltre i 500°C, disponibili soprattutto nelle centrali elettriche a combustione di biomassa (dove gli ORC sono spesso utilizzati) o motori a combustione interna, ma anche in applicazioni WHR industriali, seppur non particolarmente diffuse. Uno dei problemi, in questi casi, riguarda la stabilità chimica e la sicurezza del fluido.

Forse non è l’aspetto più evidente di tutta la questione, ma sfruttare il calore di scarto con la più alta efficienza possibile significa poter installare il sistema anche in  zone con limitato accesso all’acqua (solitamente è il fluido di raffreddamento utilizzato), riducendone la quantità al condensatore e limitando dunque l’impatto sull’ecosistema.

Un altro importante aspetto impiantistico riguarda alcune curiose configurazioni di cicli indagati in letteratura. Sebbene oggi si adotti normalmente un classico ciclo Rankine subcritico, sono state messe a confronto in diversi studi alcune alternative valide in termini di efficienza raggiungibile, ma con complicazioni impiantistiche e/o espansione in campo bifase a basso titolo, come mostrato in figura.

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Comparison study of Trilateral Rankine Cycle, Organic Flash Cycle and basic Organic Rankine Cycle for low grade heat recovery

Questa seconda parte di articolo, di carattere per lo più accademico, è ancora distante da quelle che sono le soluzioni oggi sostenibili e proposte dalle principali aziende che si occupano di fornire sistemi ORC.

La terza parte di questa avventura la dedicheremo alla descrizione del mercato di queste soluzioni.