Das ORC-Verfahren

Das nach dem schottischen Physiker und Ingenieur William John Macquorn Rankine (1820–1872) benannte ORC-Verfahren ist ein Verfahren des Betriebs von Dampfturbinen mit einem anderen Arbeitsmittel als Wasserdampf. Oft ist das Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und Wärmesenke zu gering für den Einsatz einer durch Wasserdampf betriebenen Turbine. Daher kommen beim ORC-Verfahren organische Flüssigkeiten mit einer niedrigen Verdampfungstemperatur als Arbeitsmittel zum Einsatz. Dies ist beispielsweise bei der Stromerzeugung mit Hilfe der Geothermie (Erdwärme), der Kraft-Wärme-Kopplung sowie bei Solarthermieanlagen und Meereswärmekraftwerken der Fall.

Kreislaufprozess des ORC-Verfahrens

Zum Betrieb der Anlage wird keine direkte fossile Brennstoffheizung benötigt, vielmehr nutzt sie vorhandene Wärme in Form heißen Wassers oder Abgas. Die ORC-Anlage beginnt die Energiewandlung in einem Wärmetauscher (VD), dessen Aufgabe in der Aufnahme von Wärme aus dem Quellenkreislauf besteht, die dann an das Arbeitsmedium (hier: Rot) im Inneren der Anlage weiter gegeben wird. Das Arbeitsmedium verdampft unter der Wärmeeinwirkung und entwickelt Dampfdruck. Der entstehende Druck entspannt sich über einer getriebelosen Mikroturbine (hier: TD), die einen integrierten Generator (hier: G) antreibt, der wiederum den elektrischen Strom erzeugt. Die nach der Verstromung übrige Restwärme, die im nicht verstromungsgeeigneten Temperaturbereich unter 60°C liegt, kann für weitere Anwendungen genutzt werden.

Der Dampf gelangt nach der Entspannung in einen zweiten Wärmetauscher (KD), den Kondensator, welcher von außen mit Kühlwasser beschickt wird. Dadurch verflüssigt sich der im Inneren erzeugte Dampf restlos, und das Arbeitsmedium wird dem Kreislauf wieder zugeführt; der Verdampfungsprozess kann erneut beginnen. Durch diese sogenannte Kraft-Wärme-Kopplung wird der Gesamtwirkungsgrad des Kreislaufprozesseses erhöht: Einerseits wird durch den Turbinen-Generator Strom (Kraft) erzeugt, andererseits wird die Abwärme (Wärme) beispielsweise zur Hausversorgung und/oder Kälteerzeugung genutzt. Ökonomische und ökologische Vorteile werden somit durch das ORC-Verfahren äußerst effizient genutzt.

Da es sich um ein geschlossenes und einfaches System handelt, ist der Wartungs- und Instandhaltungsaufwand für die ORC-Anlage gering und die Haltbarkeit hoch, was schließlich zu geringen Instandhaltungskosten führt.