From waste heat to value

Organiczny cykl Rankine’a (ORC)

Pierwsza w Polsce technologia konwersji
ciepła odpadowego na energię elektryczną (bez CO2).

Własne rozwiązanie będące wynikiem prac B+R we współpracy z Instytutem Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku w ramach zakończonych dwóch projektów:
POIR.01.01.01-00-0512/16 pt. „Opracowanie dwóch prototypów mikrosiłowni ORC wykorzystując ciepło odpadowe”
POIR.01.01.01-00-0414/17 pt. „Opracowanie pierwszego polskiego prototypu siłowni ORC średniej mocy do 300 kWel wykorzystującej ceiepło odpadowe z procesów przemysłowych”.

Technologia oparta o zgłoszony przez Marani patent
na wynalazek „Układ w technologii ORC”

Generatory energii elektrycznej projektu i produkcji Instytutu Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL – sieć Badawcza Łukasiewicza w Sosnowcu.

Własny system sterowania.

Konstrukcja turbiny oparta o zgłoszony przez Marani patent na wynalazek „Turbogenerator stosowany w ukłądach ORC”.

Turbiny produkowane przez Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Elementów i Układów Pneumatyki w Kielcach (spółka zależna Marani Sp. z o.o.).

Marani ORC 30 (prototyp)

Marani ORC 30 (realizacja)

Zastosowanie

Ciepło przemysłowe

W przypadku odzysku ciepła odpadowego nośnikiem mogą być spaliny z procesu, para technologiczna, gorąca woda technologiczna, gorące ścieki lub inne media które stanowią odpad w procesie lub są elementem samego procesu.

Ciepło odpadowe

Siłownie Marani ORC mogą współpracować z kotłem do termicznej utylizacji odpadów. Spaliny, które są nośnikiem energii cieplnej w tym procesie i zarazem odpadem mogą zostać wykorzystane jako źródło ciepła dla instalacji ORC.

Silniki gazowe

Siłownie Marani ORC mogą współpracować z silnikiem spalinowym zasilanym gazem ziemnym. Spaliny z silnika gazowego, które są nośnikiem energii cieplnej w tym procesie i zarazem odpadem mogą zostać wykorzystane jako źródło ciepła dla instalacji ORC.

Silniki diesel

Siłownie Marani ORC mogą współpracować z wysokoprężnym silnikiem Diesla, który pracuje np. jako napęd dla generatora elektrycznego lub napęd innych maszyn lub procesów technologicznych. Spaliny z silnika mogą zostać wykorzystane jako źródło ciepła dla instalacji ORC.

Gaz

Siłownie Marani ORC mogą współpracować z silnikiem spalinowym zasilanym gazem ziemnym kopalnianym pochodzącym odmetanowanie kopalń i wyrobisk korytarzowych, który pracuje jako silnik napędowy dla generatora elektrycznego lub sprężarki powietrza.

Sieci ciepłownicze

Siłownie Marani ORC oraz układy chłodnicze mogą współpracować z sieciami ciepłowniczymi na terenie zakładów wytwórczych takich jak ciepłownie i elektrociepłownie, zakłady przemysłowe.

Geotermia

Siłownie Marani ORC mogą współpracować ze źródłami geotermalnymi hydrotermicznymi. Gorąca woda lub para, lub mieszanina wody i pary są nośnikiem energii cieplnej w tym procesie i mogą zostać wykorzystane jako źródło ciepła dla instalacji ORC.

Biomasa

Siłownie Marani ORC mogą współpracować z kotłami i ciepłowniami wyposażonymi w kotły na biomasę. Spaliny z kotła biomasowego są nośnikiem energii cieplnej w tym procesie i zarazem odpadem mogą zostać wykorzystane jako źródło ciepła dla instalacji ORC.

Czym jest Organiczny cykl Rankine’a (ORC - Organic Rankine Cycle)?

Odmiana klasycznego obiegu Claussiusa-Rankine’a stosowanego powszechnie w elektrowniach węglowych, gazowo-parowych i jądrowych.

Zastosowanie organicznych czynników roboczych (zwanych także niskowrzącymi) zamiast wody

Możliwość zagospodarowania nisko- i średniotemperaturowych źródeł ciepła takich jak:
geotermia, energia słoneczna, biomasa, przemysłowe ciepło odpadowe.

Zazwyczaj sprawniejsze i bardziej opłacalne od klasycznego parowego obiegu Rankine’a dla źródeł ciepła
o temperaturze poniżej 400C oraz mocy cieplnej poniżej 20 MW.

Organiczny cykl Rankine’a ORC zapewnia pracę na niższych poziomach ciśnień niż w przypadku klasycznych obiegów
wykorzystujących wodę jako czynnik roboczy. 

Możliwość budowy układów modułowych składających się z wielu jendostek.

Jednostki Marani ORC

Firma MARANI jest dostawcą kompletnych siłowni ORC, projektowanych, optymalizowanych i dopasowanych do indywidualnych warunków i potrzeb klienta. Oferujemy moduły w zakresie mocy elektrycznej od 10 kW do 500 kW. Oferowana technologia pozwala na zrównoleglenie pracy modułów lub instalację kilku turbogeneratorów w ramach jednej siłowni.

niskotemperaturowe

MARANI LT ORC

dla źródeł ciepła od 70 C do 120 C
sprawność do 8%

średniotemperaturowe

MARANI MT ORC

dla źródeł ciepła od 120 C do 300 C
sprawność do 15%

wysokotemperaturowe

MARANI HT ORC

dla źródeł ciepła od 300 C do 800 C
sprawność do 20%

Cechy charakterystyczne technologii MARANI ORC

Jedną z kluczowych cech wyróżniających moduły ORC Firmy MARANI jest elastyczność oferowanej technologii, jednostki ORC są każdorazowo dopasowywane i optymalizowane pod kątem charakterystyki źródła ciepła i specyficznych wymagań klienta. Oferta jest kompleksowa tzn. na życzenie klienta obejmuje również projekt i budowę niezbędnych obiegów pośrednich i instalacji towarzyszących. Budowa i eksploatacja siłowni ORC może się także odbywać w modelu outsourcingu.
Zaprojektowane i zbudowane zgodnie z przepisami i wymaganiami norm obowiązujących na terenie UE:
• Dyrektywa o urządzeniach ciśnieniowych (PED 2014/68/UE)
• Dyrektywa maszynowa (2006/42/WE)
• Dyrektywa kompatybilności elektromagnetycznej EMC (2014/30/UE)
• Dyrektywa niskonapięciowa LVD (2014/35/UE)
• Emisja hałasu (PN-EN ISO 3744:2011)
• Certyfikatu NC RfG dla przekształtników elektroenergetycznych
Posiadamy własne certyfikowane technologie wytwarzania konstrukcji a proces produkcji odbywa zgodnie z obowiązującymi normami i pod nadzorem jednostki notyfikowanej (UDT, TÜV Rheinland Polska).
Wysoka sprawność, elastyczność i niezawodność dzięki optymalizacji procesu na każdym etapie projektowania od modelu termodynamicznego po projekt mechaniczny urządzenia.
Nowoczesne czynniki z grupy HFO/HFC oraz czynników naturalnych takich jak węglowodory o minimalnym współczynniku oddziaływania na środowisko naturalne.
Płynna regulacja oraz gwarancja bezpieczeństwa pracy i parametrów energii elektrycznej dzięki zastosowaniu inwerterów wysokoczęstotliwościowych z certyfikatem NC RfG.
Wysokoobrotowe turbogeneratory – sercem układu jest jednostopniowa turbina osiowa, o wysokiej sprawności i wysokiej gęstości mocy.
Generator synchroniczny zamontowany na wspólnym wale z turbiną w konstrukcjach od 10 kWe do 500 kWe, chłodzony płaszczem wodnym.
Bezolejowa i hermetyczna konstrukcja turbogeneratora, która zapewnia barak wycieków medium roboczego dzięki wyeliminowaniu rozwiązań konstrukcyjnych znanych z klasycznych konstrukcji turbozespołów – przekładni redukcyjnej i sprzęgła mechanicznego, uszczelnień zewnętrznych.
Zastosowane technologii łożysk bezolejowych smarowanych cieczą czynnika roboczego pozwala na wyeliminowanie problemu zanieczyszczenia czynnika roboczego olejem smarnym co zapewnia stabilną charakterystykę termodynamiczną obiegu w całym okresie eksploatacji urządzenia, ogranicza potrzeby serwisowe i znacznie zmniejsza ilość odpadów w postaci zużytych płynów roboczych zmniejszając w ten sposób koszty eksploatacji długoterminowej.
Polska technologia opracowana przy współpracy z krajowymi ośrodkami badawczymi oraz dostawcami kluczowych podzespołów takich jak generator czy łożyska. Rozwiązanie stanowi pionierską technologię w skali kraju a zastosowane rozwiązania konstrukcyjne turbogeneratorów unikatowe na tle konkurencji w Europie i na świecie.
Pełna integracja i kontrola wdrożonych układów ORC z poziomu platformy Marani24 – systemu do zdalnej kontroli, monitoringu i archiwizacji parametrów pracy urządzenia, z wielopoziomowym dostępem przez przeglądarkę internetową za równo dla obsługi utrzymania ruchu, obsługi technicznej serwisu jaki i dla użytkownika końcowego.
Previous slide
Next slide

Korzyści wynikające z zagospodarowania
ciepła odpadowego do produkcji energii elektrycznej

Wykorzystanie ciepła odpadowego do produkcji energii elektrycznej niesie ze sobą szereg korzyści zarówno dla środowiska, jak i dla gospodarki::

Ustawa o efektywności energetycznej z dnia 20 maja 2016 r. (Dz.U. poz. 831) nakłada na firmy zakwalifikowane jako duże przedsiębiorstwo obowiązek badania poziomu efektywności energetycznej przez cykliczne – co cztery lata – wykonanie audytu energetycznego. Zagospodarowanie ciepła odpadowego w celu produkcji energii elektrycznej ma kluczowe znaczenie przy ocenie współczynnika efektywności energetycznej dla procesu oraz całej jednostki jako zakładu.  Każdy konsument energii pod postacią energii elektrycznej lub energii chemicznej zawartej w np. w paliwie spalanym w procesie może być scharakteryzowany pod kątem efektywności procesu, do którego ta energia jest zużywana. Wytwarzanie dodatkowej energii elektrycznej z energii cieplnej odpadowej z własnego procesu technologicznego jest jedną z metod zwiększenia efektywności energetycznej przy jednoczesnym zmniejszeniu tzw. śladu węglowego procesu.

Ponadto produkcja energii elektrycznej z ciepła odpadowego ma szereg dodatkowych aspektów pozytywnie wpływających nie tylko na ocenę energochłonności procesu technologicznego, ale także na samą kosztochłonność procesu, na system elektroenergetyczny, a także na środowisko naturalne i wizerunek w biznesie.

Energia elektryczna jest medium, które jest zużywane przez cały rok, własna produkcja energii elektrycznej pozwala na wprowadzenie dodatkowych oszczędności wynikających z zakupu tej energii na rynku. Wytworzona energia elektryczna może zostać wprowadzona do sieci, co stanowi podstawię do obniżenia kosztów zakupu energii od lokalnej sieci dystrybucyjnej. W wyjątkowych przypadkach możliwa jest praca wyspowa, w której wyprodukowana energia elektryczna zostanie ponownie zużyta na terenie zakładu. W tym wypadku również możliwa jest redukcja kosztów związanych z zakupem energii elektrycznej.

Wykorzystanie ciepła odpadowego oprócz aspektów ekonomicznych ma pozytywny wpływ na krajowy system elektroenergetyczny, decentralizacja i rozproszenie generacji energii elektrycznej przyczynia się do zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego i lokalnego odciążenia sieci lub systemu.

Produkcja energii elektrycznej z ciepła odpadowego, które normalnie było tracone do atmosfery na drodze emisji, ma pozytywny wpływ na środowisko, ponieważ odbywa się bez spalania dodatkowego paliwa, a więc jest to energia elektryczna wprowadzona do obiegu bez dodatkowego śladu węglowego powstającego w momencie jej wytworzenia.

Wykorzystanie ciepła odpadowego lub technologicznego w procesie gdzie konieczne jest obniżenie temperatury jakiegoś nośnika przyczynia się także do optymalizacji samego procesu poprzez eliminowanie dodatkowych systemów pracujących jedynie na rzecz obniżenia temperatury. W takim przypadku mamy dodatkową korzyść procesowa i ekonomiczną w postaci jednoczesnej realizacji części procesu jakim jest chłodzenie nośnika lub medium roboczego oraz wytwarzanie energii elektrycznej.

Możliwa jest także kogeneracje, w której oprócz energii elektrycznej będziemy część energii cieplnej z dolnego poziomu temperatur (ciepło ze skraplacza) wykorzystywać do dalszych procesów wewnętrznych i celów grzewczych lub jak napęd dla układów produkcji chłodu.

Efektywność energetyczna, odzysk ciepła odpadowego i samodzielna produkcja energii elektrycznej ma również pozytywny wpływ na samą ocenę atrakcyjności, dojrzałości i świadomości technologicznej i energetycznej przedsiębiorcy. Stanowi wartość dodaną do oceny przedsiębiorstwa przez potencjalnych inwestorów, jednostki finansujące inwestycje i dystrybuujące środki na modernizacje w ramach programów wsparcia lub przez samych klientów końcowych. Realizacja działalności w myśl zasad zrównoważonego rozwoju przyczynia się do budowania wartości marki i rozpoznawalności na rynku, stanowi także element konkurencji wizerunkowej.

Skontaktuj się z nami!

Chciałbyś rozpocząć nowy projekt we współpracy z nami a może potrzebujesz pomocy? Zapraszamy do kontaktu.
Aby wypełnić ten formularz, włącz obsługę JavaScript w przeglądarce.
Scroll to Top