سوف نتعرف في هذا المقال على أبرز النقاط الرئيسية :

• تَـعرف على دورة رانكين العضوية ORC
• تَـعرف على إستعادة الحرارة المهدرة WHR
• كفاءة الطاقة وتقنية ORC
• أبرز التطبيقات العملية

• أولاً : دورة رانكين العضوية – Organic Rankine Cycle

دورة رانكين هي دورة ديناميكية حرارية تحول الحرارة إلى عمل ، توفر دورة رانكين القائمة على الماء حوالي 85٪ من إنتاج الكهرباء في جميع أنحاء العالم.

يعتمد مبدأ دورة رانكين العضوية على مولد توربيني يعمل كتوربينات بخارية تقليدية لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية وأخيراً إلى طاقة كهربائية من خلال مولد كهربائي ، بدلاً من توليد البخار من الماء ، يقوم نظام ( ORC ) بتبخير سائل عضوي يتميز بكتلة جزيئية أعلى من كتلة الماء ، مما يؤدي إلى دوران أبطأ للتوربين ، وضغط أقل وعدم تآكل الأجزاء المعدنية والشفرات.

صورة توضيحية لمبدأ عمل ( ORC ) :

الشكل 1 : مبدأ عمل ORC

الشكل 2 : نظام ORC

• ثانياً : إستعادة الحرارة المهدرة – Waste Heat Recovery

تحويل الحرارة المهدرة ( WHR ) إلى طاقة مفيدة ، تعمل وحدات دورة رانكين العضوية التوربينية ( ORC ) على تمكين إنتاج الطاقة عن طريق تحويل الحرارة المتبقية منخفضة الدرجة إلى طاقة مفيدة في العمليات الصناعية وفي الدورات المركبة عند اقترانها بمحركات ترددية وتوربينات غازية ، يمكن للمولدات التوربينية في هذا المجال أن تولد ما يصل إلى 20 ميجاوات من الكهرباء لكل عمود واحد.

تعمل الطاقة الحرارية المستعادة من الحرارة المهدورة على تبخير سائل عضوي مناسب ، والذي يتمدد بعد ذلك عبر التوربين ، وينتج طاقة كهربائية نظيفة وموثوقة من خلال المولد ، يتم إسترداد الحرارة الداخلية لتحسين كفاءة الدورة في اتجاه مجرى التيار ، يتم تكثيف البخارالعضوي وضخه مرة أخرى لبدء الدورة مرة أخرى.

في تطبيقات استعادة الحرارة يمكن أن تكون وحدات دورة رانكين العضوية ( ORC ) من الطرق القيمة لتحويل الحرارة المتبقية منخفضة الدرجة إلى طاقة مفيدة في عمليات الإنتاج مثل :

1. صناعة الأسمنت
2. صناعة الزجاج الصلب
3. التعدين
4. حرق النفايات

• ثالثاً : لماذا تختار ( ORC ) لكفاءة الطاقة ؟

1. حقق ربحاً من الإستفادة من مصدر حرارة النفايات
2. تقليل تكلفة الإنتاج المحدد من خلال تقليل الطلب على الطاقة
3. تحسين استدامة الصناعة كثيفة الطاقة
4. تقليل إنبعاثات ثاني أكسيد الكربون
5. كفاءة دورة عالية تصل إلى 25٪

• رابعاً : من تطبيقات شركة ( Turboden ) في صناعة الأسمنت :

حصلت الشركة على طلب لوحدة ( ORC ) بقدرة 4 ميجاوات لإستعادة الحرارة في صناعة الأسمنت في سلوفاكيا ، كما ينتج المصنع 4 ميجاوات عن طريق إستعادة الحرارة المهدورة ( WHR ) من الغاز في الفرن ومبرد الكلنكر.

يتم نقل الحرارة المستعادة إلى ( ORC ) بواسطة حلقتين مختلفتين بإستخدام الزيت الحراري والماء.

هنا فديو مترجم على تقنية ( ORC ) في قطاع الأسمنت :

WHR & ORC

المصادر والمراجع : 

[1] : https://www.exergy-orc.com/technology/orc/

[2] : https://www.turboden.com/