Wykorzystanie przemysłowej energii odpadowej do produkcji energii elektrycznej w układach ORC

• Autorzy: Musiał, Arkadiusz , Kalina, Jacek

Warianty tytułu

EN

Use of industrial waste energy electricity generation in ORC systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Technologia organicznego obiegu Rankine’a (ORC) od dwóch dekad zyskuje coraz większe zainteresowanie, któremu odpowiada rosnąca oferta komercyjna. Z drugiej strony jednakże rozproszone elektrownie i elektrociepłownie ORC są obecnie budowane głównie w krajach Europy zachodniej. Technologia ORC najczęściej znajduje zastosowanie w wykorzystaniu energii geotermalnej oraz przemysłowej energii odpadowej. W Polsce znalazła ona zastosowanie wyłączenie w układach elektrociepłowni opalanych biomasą. W niniejszej pracy podjęto próbę oceny możliwości i uwarunkowań wykorzystania technologii ORC do zagospodarowania przemysłowej energii odpadowej. Z uwagi na zakres omawianej problematyki pracę podzielono na trzy części poświęcone odpowiednio zagadnieniom technologicznym, ocenie potencjału przemysłowej energii odpadowej oraz opłacalności projektów. W niniejszym artykule przedstawiono podstawowe rozwiązania technologiczne do odzysku energii odpadowej, ze w szczególnym omówieniem technologii ORC. Przedstawiono uwarunkowania wynikające z charakterystyki procesu termodynamicznego. Dokonano przeglądu komercyjnej oferty producentów, dostępnych mocy urządzeń, rozwiązań technicznych oraz liczby zrealizowanych projektów.

EN

The Organic Rankine Cycle (ORC) technology has been gaining more and more interest for the last two decades. This has been corresponding with a growing commercial offer. However, on the other hand, distributed power and cogeneration ORC plants have been so far mainly built in Western European countries. ORC technology is most commonly used in the utilization of geothermal energy, biomass and industrial waste energy. In Poland, the technology has been implemented only in biomass-fired cogeneration plants. This paper attempts to evaluate the possibilities and conditions of using ORC technology for industrial waste energy recovery. This article presents basic technological solutions for waste energy recovery, with a special discussion of ORC technology. There have been presented and discussed conditions resulting from the characteristics of the thermodynamic process. There have been also reviewed commercial offer of manufacturers, characteristics of available equipment, technical solutions and the number of completed projects in the field of waste heat recovery.

Słowa kluczowe

PL

Organiczny Obieg Rankine’a; ORC; przemysłowa energia odpadowa; generacja rozproszona; efektywność energetyczna; niskotemperaturowe źródła ciepła

EN

Organic Rankine Cycle; ORC; industrial waste energy; distributed generation; energy efficiency; low-grade heat source

• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 5
• Strony: 9--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Musiał, Arkadiusz

• Marani Sp. z o.o., Zabrze,
• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Gliwice

autor

Kalina, Jacek

• Politechnika Śląska, Instytut Techniki Cieplnej, Gliwice,

Bibliografia

• [1] Forman CH., Muritala I. K., Pardemann R., Meyer B.: Estimating the global waste heat potential. Renewable and Sustainable Energy Reviews 57 (2016), str. 1568-1579.
• [2] Panayiotou G. P., Bianchi G., Georgiou G., Aresti L., Argyrou M., Agathokleous R., Tsamos K. M., Tassou S. A., Florides G., Kalogirou S., Christodoulides P.: Preliminary assessment of waste heat potential in major European industries. Energy Procedia 123 (2017) 335-345
• [3] Kubski P., Lewandowski W. M., Ryms M.: Zwiększanie sprawności procesów technologicznych poprzez zastosowanie układów ORC i systemów trigeneracyjnych. Nafta-Gaz, październik, 2010, strony 886-891
• [4] Szargut Jan, i inni. Przemysłowa energia odpadowa. Zasady wykorzystania, urządzenia. [red.] Kijonka Zofia. I. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1993. ISBN 83-204-1626-4.
• [5] Czaja D., Chmielniak T., Lepszy S.: Selection of Gas Turbine Air Bottoming Cycle for Polish compressor stations. Journal of Power Technologies 93 (2) (2013) 67-77.
• [6] HiETA Technologies: Inverted Brayton Cycle Waste Heat Recovery System. https://www.hieta.biz/systems/waste-heat-recovery/
• [7] Echogen: Echogen’s Heat Recovery System is an advanced power generation cycle for usable waste heat recovery. <https://www.echogen.com/our-solution/>
• [8] Rahimi M., Straub A. P., Zhang F., Zhu X., Elimelech M., Gorski Ch. A., Logan B. E.: Emerging electrochemical and membrane-based systems to convert low-grade heat to electricity. Energy & Environmental Science. 2018, 11, 276. DOI: 10.1039/c7ee03026f.
• [9] Kim K. H.: Performance Analysis of Absorption Power Cycle under Different Source Temperatures. International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering Vol: 9, No: 2, 2015.
• [10] Langan M., O’Toole K.: A new technology for cost effective low grade waste heat recovery. Energy Procedia 123 (2017) 188-195.
• [11] Alphabet Energy: E1TM. The World’s Most Powerful Thermoelectric Generator. <http://www.alphabetenergy.com/product/e1/>.
• [12] Heat Roadmap Europe. A low carbon heating & cooling strategy for Europe. <https://heatroadmap.eu/>.
• [13] Kalina J.: Wykorzystanie entalpii spalin gazu ziemnego do wytwarzania energii elektrycznej w elektrowni ORC – analiza technicznoekonomiczna. Instal 2, 2010, strony 66-71.
• [14] Tartiere T. ORC Market: A World Overview. Web project available at <http://orc-worldmap.org/analysis.html> [last access: 04.05.2018].
• [15] Tartiere T., Astolfi M. A World Overview of the Organic Rankine Cycle Market. Proceedings of the IV International Seminar on ORC Power Systems, ORC 2017, 13-15 September 2017, Milano, Italy. Energy Procedia 2017; 129: 2-9.
• [16] Macchi E., Astolfi M.: Organic Rankine Cycle (ORC) Power Systems: Technologies and Applications. Woodhead Publishing, 2016. ISBN 978-0-08-100511-8.
• [17] Papierowska E., Chaczykowski M.: Wykorzystanie technologii ORC w celu wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych. Przegląd Naukow-Inżynieria i Kształtowanie Środowiska 61, 2013, strony 336-347.
• [18] Nowak W., Borsukiewicz-Gozdur A.: Siłownie ORC sposobem na wykorzystanie energii z źródeł odnawialnych. Czysta Energia 2, 2011.

Uwagi

PL

1. Publikacja została opracowana w ramach projektu „Optymalizacja parametrów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych
siłowni ORC zasilanej ciepłem odpadowym z procesów przemysłowych” współfinansowanego z funduszy MNiSW w ramach w ramach programu „Doktorat wdrożeniowy”, II edycja.

PL

2. Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).