Recupero del calore ed efficienza energetica: i microcicli Rankine

i INTRODUZIONE Negli ultimi anni, a causa di fattori ambientali, la ricerca di fonti di energia alternative e rinnovabili (solare, biomassa, geotermico, eolico) è aumentata, soprattutto a livello di piccole e medie potenze. Crescente importanza hanno acquisito le fonti di energia a bassa temperatura come il recupero del calore di scarto proveniente da lavorazioni industriali, quali industrie chimiche, cementifici, forni, ecc.; fonti che hanno il pregio di essere economicamente vantaggiose, perché sono di facile utilizzo, perché non richiedono costi elevati per lo sfruttamento e nella maggior parte dei casi, sono fumi di scarico o acqua ad elevata temperatura. Un numero considerevole di soluzioni innovative sono state proposte per generare elettricità sfruttando tale calore, giacché in molti casi i cicli a vapore convenzionali mal si adattano a tale applicazione, soprattutto laddove le potenza termiche e le temperature sono molto contenute. La ricerca e lo studio hanno portato alla diffusione in maniera preponderante di alternative più efficienti come i cicli Rankine, costituiti dagli stessi componenti di un impianto a vapore convenzionale (un evaporatore, un espansore che trasferisce all’esterno lavoro, un condensatore, una pompa); il fluido operativo può essere tuttavia di natura organica, ed è per questo motivo caratterizzato da una temperatura di vaporizzazione generalmente inferiore a quella dell’acqua, cosa che rende possibile che il processo di evaporazione avvenga a temperature più basse: si parla in questo caso di Cicli Rankine Organici (ORC – Organic Rankine Cycle). Il successo della tecnologia ORC, può essere in parte spiegato con la sua caratteristica modulare: un sistema ORC può essere utilizzato, con piccole modifiche, su varie fonti di calore. Questo successo è stato rafforzato dalla elevata maturità tecnologica della maggior parte dei suoi componenti, grazie al loro ampio utilizzo in applicazioni di refrigerazione. Inoltre, a differenza dei cicli convenzionali, questa tecnologia consente una generazione di energia di piccola scala e in loco, nonché un funzionamento di tipo cogenerativo.