Kas ir Rankine cikls?

Pamatprincips ietver šķidrumu — parasti ūdeni, bet sauktu par “darba šķidrumu” —, kas plūst slēgtā kontūrā ar četrām galvenajām sastāvdaļām: sūkni, katlu, turbīnu un kondensatoru. Katlā ārējais siltuma avots pārvērš šķidro darba šķidrumu tvaikos, kas darbina turbīnu, un pēc tam tiek kondensēts šķidrumā, kas tiek iesūknēts atpakaļ katlā. Tvaiki iziet no katla augstā temperatūrā — līdz 1,000 °F (538 °C) — un spiedienā — līdz 4,500 psig (31,026.4 40 kPag) —, un tieši šīs karstās augstspiediena gāzes izplešanās virza turbīnu. vārpsta, radot rotāciju, kas var radīt elektrību vai darbināt dzinēju.

Šis process ir pamatā lielākajai daļai spēkstaciju, kur degvielu izmanto kā siltuma avotu elektroenerģijas ražošanai. Degviela var būt nafta, ogles, gāze, biomasa vai kodoldegviela; jo siltuma avots ir ārējs, var izmantot jebko, kas spēj radīt pietiekami daudz siltuma. Rankine cikla tehnoloģiju mazākā mērogā var izmantot arī, lai izmantotu siltuma pārpalikumu no tradicionālajām spēkstacijām. Piemēram, gāzes dedzināšanas spēkstacijās tiek izmantotas sadedzināšanas turbīnas, kas rada karstas izplūdes gāzes, jo atšķirībā no Rankine cikla turbīnām tās nedarbojas slēgtā kontūrā. Tos var apvienot ar Rankine cikla ģeneratoru, kas tvaika ražošanai izmanto karsto gāzi, tādējādi ievērojami uzlabojot energoefektivitāti.

Šķidrumus, kas nav ūdens, var izmantot Rankine ciklā, kur tie sniedz priekšrocības konkrētos lietojumos. Piemēram, spēkstacijām, kas darbojas ļoti aukstos apstākļos, var būt nepieciešams šķidrums ar zemāku sasalšanas punktu. Ir izmantoti vairāki organiskie šķidrumi, un pentāns ir veiksmīgi izmantots Rankine cikla ģeneratorā, kas izmanto karstās izplūdes gāzes no ar gāzi darbināmas spēkstacijas kā siltuma avotu, kā aprakstīts iepriekš. Procesu, kurā šādā veidā izmanto organisko šķidrumu, sauc par organisko Rankine ciklu (ORC).

Daudzos atjaunojamās enerģijas projektos enerģijas ražošanai tiek izmantota ORC tehnoloģija. To bieži izmanto ģeotermālās spēkstacijās, un šī sistēma ir pielāgota izmantošanai dažās saules elektrostacijās, kur saules gaisma ir koncentrēta, lai nodrošinātu siltumu cikla vadīšanai. Ir kļuvuši pieejami maza mēroga ģeneratori, kas izmanto šo tehnoloģiju, lai izmantotu siltuma pārpalikumu no dažādiem rūpnieciskiem procesiem.