Rankine: Ηλεκτρική ενέργεια από τις χαμένες πηγές θερμότητας

Πλήρης εκµετάλλευση των χαµένων πηγών θερµότητας –ακόµα και των πιο χαµηλών σε ισχύ– µπορεί να επιτευχθεί µέσω της πρωτοποριακής τεχνολογίας του οργανικού κύκλου Rankine (ORC).

Μάλιστα, η χώρα µας, και συγκεκριµένα το Γεωπονικό Πανεπιστήµιο Αθηνών (ΓΠΑ), πρωτοστατεί στην έρευνα, καταφέρνοντας να αποσπάσει διεθνείς διακρίσεις για τις µελέτες του στο συγκεκριµένο πεδίο, δηµιουργώντας νέες προοπτικές στην πρωτογενή παραγωγή (π.χ. στις θερµοκηπιακές καλλιέργειες) και µειώνοντας σηµαντικά το κόστος χρήσης ενέργειας.

Ειδικότερα, µε βάση έναν µεγάλο αριθµό δηµοσιεύσεων (63 στον αριθµό), το ελληνικό εκπαιδευτικό ίδρυµα κατατάχθηκε, σε σχέση µε την πρωτοτυπία του, στην 11η θέση µεταξύ των 71 χωρών που συµµετείχαν σε ευρωπαϊκά και εθνικά ανταγωνιστικά έργα, ενώ από τη σκοπιά της ποιότητας των δηµοσιεύσεων κατέκτησαν την 4η θέση.

Τι είναι το ORC

Ο οργανικός κύκλος Rankine (ORC) αποτελεί ουσιαστικά µία τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από πηγές θερµότητας χαµηλών θερµοκρασιών, όπως η βιοµάζα, η ηλιακή ενέργεια, η γεωθερµία και η απορριπτόµενη θερµότητα από βιοµηχανικές διεργασίες. Με λίγα λόγια, η θερµότητα που χάνεται κατά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, µετατρέπεται και αυτή σε ηλεκτρική ενέργεια.

Το αποτέλεσµα όλης αυτής της διαδικασίας, σύµφωνα µε τον Δρ. Γεώργιο Παπαδάκη, καθηγητή στο ΓΠΑ, διευθυντή του Εργαστηρίου Γεωργικής Μηχανολογίας και συντονιστή της οµάδας έρευνας στα προγράµµατα, είναι η παραγωγή προστιθέµενης ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας στις µονάδες, της τάξεως του 6%-10%. «Αν και το ποσοστό αυτό φαντάζει µικρό, µιλάµε για µία πρώτη ύλη που πήγαινε χαµένη.

Η επιπλέον ενέργεια, λοιπόν, που παράγεται µπορεί και αυτή µε τη σειρά της να διοχετευτεί στο δίκτυο ή να χρησιµοποιηθεί για τις ανάγκες µιας µονάδας».

Ωστόσο, ο κύκλος της θερµότητας δεν σταµατά εδώ, αφού δεν θα πρέπει να παραβλέψουµε το γεγονός ότι ακόµα και από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας µέσω των µηχανών ORC εξάγεται, επίσης, ένα υπολειπόµενο ποσό θερµότητας περίπου 50 – 60 βαθµών Κελσίου, το οποίο µε τη σειρά του µπορεί να χρησιµοποιηθεί για τη θέρµανση χώρων όπως ένα θερµοκήπιο. «Η Γερµανία, ήδη, χρησιµοποιεί µία παρόµοια τεχνολογία σε µεγάλη κλίµακα από startup εταιρείες που παράγουν µηχανές ORC», συµπληρώνει.

Από τη θεωρία στην πράξη

Το ΓΠΑ δούλεψε πειραµατικά και ανέπτυξε µία σειρά από τέτοιους τύπους ORC µηχανών µέσω τεσσάρων ευρωπαϊκών και εθνικών προγραµµάτων, που έτρεξαν από το 2004 έως το 2016, µε αποτελέσµατα και δηµοσιεύσεις, οι οποίες διακρίθηκαν µέσω των υπόλοιπων συµµετεχόντων. «Οι εγκαταστάσεις που έχουν κατασκευαστεί στο ΓΠΑ λειτουργούν κανονικά για την εκπαίδευση των φοιτητών και για τα διδακτορικά προγράµµατα. Εµείς θέλουµε να εκµεταλλευτούµε αυτή την τεχνογνωσία και σε εµπορικό επίπεδο, ενηµερώνοντας υποψήφιους και ενδιαφερόµενους που θα ήθελαν να εγκαταστήσουν αυτή την τεχνολογία.

Μιλάµε βέβαια για µηχανές ORC µικρής κλίµακας ισχύος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (από 30 έως 60 kilowatt), καθώς για τις µεγάλης κλίµακας (από 200 έως 250 kilowatt) υπάρχουν ήδη δύο εταιρείες στην Ευρώπη που τις κατασκευάζουν. Μπορεί, ωστόσο, στο µέλλον να προχωρήσουµε και στη δηµιουργία µεγάλης κλίµακας µηχανών, αφού υπάρχουν αρκετές προτάσεις, για παράδειγµα, από την Κίνα. Η µικρής κλίµακας ORC εγκαθίστανται εύκολα σε πολλές µονάδες παραγωγής βιοενέργειας, καθώς έχουν µικρό κόστος εγκατάστασης.

Διαδικασία

Για να πραγµατοποιηθούν, όµως, τα παραπάνω, οι µηχανές ORC χρησιµοποιούν τον αέρα που βγάζουν οι µηχανές παραγωγής βιοαερίου από την καύση βιοµάζας, όπως αγροτικά υπολείµµατα (τυροκοµία και κτηνοτροφικές εκµεταλλεύσεις), ή από συλλέκτες ηλιακής ενέργειας, από γεωθερµικά ρευστά, όπως θερµές πηγές και γεωθερµικά πεδία, µε σκοπό την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

ypaithros.gr