Ugrás a tartalomhoz

Megújuló energia

Dr. Horváth József (2011)

4.3. A geotermikus villamosenergia hasznosítás

4.3. A geotermikus villamosenergia hasznosítás

Ahhoz, hogy a geotermikus energiát villamosenergia-termelésre használjuk, előfeltétele hogy a primerenergia-forrásként szóba jöhető geotermikus energia megfelelő hőmérsékletű, entalpiájú fluidummal kerüljön felszínre, és kellően koncentráltan és kellő mennyiségben álljon rendelkezésre. Napjaink technikai fejlettsége szerint gazdaságosan kiaknázható geotermikus "hőforrások" általában 3000 méternél kisebb mélységben találhatók. Ilyen energiaforrások Izlandon, Új-Zélandon, az Amerikai Egyesült Államokban, Olaszországban, Oroszországban és Délkelet-Ázsiában találhatók, s mindenütt az ún. aktív lemezszegélyek magmatizmusával hozhatók összefüggésbe.

A geotermikus erőművek előnye, hogy képesek folyamatos energiatermelésre, egyes más megújuló erőforrást használó energiatermelési módoktól eltérően nincs a termelésnek napi, évszakos vagy időjárásfüggő ingadozása. Változhat azonban a rétegnyomás, a fluidum időegység alatt kitermelhető mennyisége, geokémiai jellege.

Villamosenergia-termelési célokra száraz gőz, nedves gőz, illetve forróvíz fluidummal felszínre jutó geotermikus energia egyaránt hasznosítható. A 150–180 oC-nál kisebb hőmérsékletű forróvíz illetve gőz nem kifejezetten erőművi forrás.

A geotermikus energia villamosenergia-termelési célú hasznosításának főbb technológiái a következők:

  • túlhevített (száraz) gőzzel működő, erőművi körfolyamattal,

  • közvetlen kigőzölögtetéssel, és egy illetve két nyomású közvetett gőztemeléssel működő körfolyamattal,

  • kettős ciklusú erőművi körfolyamattal megvalósított technológia.

Műszaki szempontból a legegyszerűbb megoldás akkor adódik, ha a geotermikus energia száraz gőz formájában áll rendelkezésre (4.19. ábra). A túlhevített gőz hőmérséklete jellemzően 180–185 oC, nyomása 0,8–0,9 MPa. Vannak azonban olyan geotermikus erőművek, amelyek esetében a gőz hőmérséklete nagyobb, 300–350 oC, s ennek megfelelően a nyomása is nagyobb. Ezekben az erőművekben a nagy telephőmérsékletnek köszönhetően az energiaátalakítás viszonylag nagy hatásfokú (elérheti a 60 %-ot), a szükséges berendezések egyszerűbbek a többi erőműhöz képest, így telepítésük fajlagos ára a legkedvezőbb az erőművek között. Ebben az esetben úgynevezett nyitott körfolyamatú gőzerőművi technológia alkalmazható, természetesen abban az esetben, ha a gőz nem tartalmaz olyan gázokat vagy sókat, amelyek ellehetetlenítik a közvetlen alkalmazást. A konvencionális gőzerőművi technológiához képest ebben az esetben a gőzkazán mint technológiai főberendezés elmarad. A kondenzátumot általában visszasajtolják a földkéregbe, annak érdekében, hogy az adott terület vízháztartása ne boruljon fel. Széleskörű telepítésének gátat szab, hogy a szükséges 240 oC-nál nagyobb hőmérsékletű rezervoárok elterjedése korlátozott, így ez a technológia csak nagyon kevés helyen alkalmazható. Izlandon, az Amerikai Egyesült Államokban, Olaszországban, Új-Zélandon, Délkelet-Ázsiában található példa ilyen technológia alkalmazására.

4.19. ábra - A szárazgőz erőmű blokksémája [4.2]>

4.19. ábra. A szárazgőz erőmű blokksémája [4.2]


A geotermikus energiaforrások többségében a geotermikus energia forró víz formájában áll rendelkezésre. A mélyben uralkodó nagy nyomás miatt ugyanis a munkaközeg elsődlegesen mindig folyadék halmazállapotú. A rendelkezésre álló forró vízből többféle módon állítható elő gőz. Lehetséges hőcserélő segítségével zárt körfolyamatú, egynyomású gőzerőművi technológia alkalmazásával. Van példa hőcserélő nélküli egynyomásos kigőzölögtetésre is (4.20. ábra), de létezik kétnyomásos közvetlen kigőzölögtetéses technológia is. Ez utóbbi két esetben értelemszerűen nyitott gőzerőművi körfolyamatról van szó. A forróvíz, ha hőmérsékletéhez tartozó telítési nyomástól kisebb nyomású térbe jut kigőzölög. A közvetlen kigőzölögtetés hátránya, hogy telített gőzöket eredményez, azaz nincs lehetőség túlhevítésre. A másik hátrány, hogy a nyitott gőzerőművi körfolyamat esetében nincs lehetőség a tápvíz előmelegítésére. Összességében azonban a nyitott körfolyamatú geotermikus gőzerőművek hatásfoka magasabb, mint a hőcserélős, zárt körfolyamatú geotermikus erőműveké, mert a gőztermelés termodinamikai átlaghőmérséklete nagyobb.

4.20. ábra - Egyszeres kigőzölögtetős erőmű blokksémája [4.2]>

4.20. ábra. Egyszeres kigőzölögtetős erőmű blokksémája [4.2]


Abban az esetben, ha a rendelkezésre álló gőz, vagy a forró termálvíz 150 oC-nál alacsonyabb hőmérsékletű, a villamosenergia-termelés a bináris Rankine-ciklusú vagy Kalina körfolyamat alkalmazásával lehetséges. A bináris körfolyamatok alkalmazása jelentősen kiterjeszti a geotermikus energia villamosenergia-termelési célokra való alkalmazásának lehetőségeit, az esetek túlnyomó többségében ugyanis az adott geológiai, technikai vagy gazdasági feltételek nem teszik lehetővé 150 oC-nál magasabb hőmérsékletű gőz előállítását. Ezekben az erőművi blokkokban a kitermelt fluidum energiáját hőcserélőn keresztül egy a víznél alacsonyabb forráspontú fluidumnak adják át, így hozva létre a turbinahajtáshoz szükséges gáz halmazállapotot (4.21. ábra). Azonos tömegáram mellett a kisebb hőmérsékletű, folyékony halmazállapotú víz belső energiája jóval kisebb, mint a fent említett technológiákban szereplő gőznek, melynek következtében az erőművek hatásfoka 10 % körüli, így ezek az erőművek általában csak néhány MW (1–50 MW) elektromos teljesítményre képesek a jelenlegi ismereteink szerint. A geotermikus energiát hasznosító bináris körfolyamatot megvalósító rendszerek fajlagos beruházási költségei azonban jelentősen meghaladják az előzőekben említett technológiák beruházási költségeit.

4.21. ábra - Segédközeges erőmű blokksémája [4.2]>

4.21. ábra. Segédközeges erőmű blokksémája [4.2]


4.4. táblázat - Geotermikus alapú elektromosáram-termelés teljesítménymutatói a világ országaiban [4.2]

országbeépített kapacitás (MWe)éves energiatermelés (2003) (TWh/év)
Ausztrália0,20,5
Ausztria1,23,2
Costa Rica1631145
El Salvador151967
Franciaország15102
Fülöp-szigetek19309253
Guatemala33212
Izland2021483
Indonézia7976085
Japán5353467
Kenya1291088
Kína2896
Mexikó9536282
Németország0,21,5
Nicaragua77271
Olaszország7915340
Oroszország7985
Pápua Új-Guinea617
Portugália1690
Thaiföld0,31,8
Törökország20105
Újzéland4352774
USA256417917

Összesen: 

893356786

A világ geotermikus eredetű áramtermelése 2003-ban kb. 57 PWh/év volt (4.4. táblázat), mely a teljes áramtermelésnek 0,3 %-a. A geotermikus erőművek – más erőművekhez képest – csekély fajlagos üvegház-hatású gáz kibocsátásukkal, a nagy üzemóraszámukkal, a segédközeges erőművek széles telepíthetőségével versenyképes társai lehetnek a helyi igényeket ellátó, kis teljesítményű szénhidrogén-bázisú erőműveknek.

Jelenleg a geotermikus eredetű elektromosáram-előállítás az EU-belül csupán Olaszországra, Németországra, Ausztriára, Franciaországra és Portugáliára korlátozódik. Német és osztrák területen csupán egy-egy kis teljesítményű segédközeges erőmű épült, míg Franciaország és Portugália esetében a jobb adottságú Európán kívüli megyéikben találhatóak az erőművek. A nem EU-tag Izland esetében mind az áramtermelés, mind a közvetlen hasznosítás jelentős értékű (lásd 4.4. fejezet-ben leírt esettanulmányt).

Magyarországon jelenleg a geotermikus energiát az energiaellátásban kizárólag hőhasznosításra fordítják, villamosenergia-termelés nincs, ez utóbbira jelenleg még csak egy kisérleti projekt született (MOL Rt. Iklódbördöce), miközben a világon már 2006 végén mintegy 440 geotermikus erőművi blokk működött, közel 9 ezer MW összkapacitással.

A kapcsolt energiatermelés a megújuló forrásokra támaszkodó villamosenergia-termelés növelése elengedhetetlen.

A kis hőmérsékletszintű hő hasznosítása a villamosenergia-termelésben. 

A kis hőmérsékletű hőforrások (hulladékhő, földhő) hasznosítása a koncentrált energiatermelésben és az olcsó tüzelőanyagú erőművekben eddig nem bizonyult gazdaságosnak. A környezetvédelmi meggondolások fokozódásán túl a decentralizált energiatermelés és a drágább tüzelőanyagok újra felvetik, hogy lehetséges-e, és indokolt-e a kis hőmérsékletszinten rendelkezésre álló hőt helyben, mikroegységekben hasznosítani. Az is kérdés, hogy a hasznosításban a hőellátás mellett hogyan alakulnak a kizárólagos villamosenergia-termelés és a kapcsolt energiatermelés lehetőségei.

4.22. ábra - Kis hőmérsékletű termálvíz reverzibilis energiaátalakításának változatai [4.20]: a) kondenzációs villamosenergia-termelés; b) kondenzációs villamosenergia-termelés hőellátásra; c) ellennyomású villamosenergia-termelés hőellátással

4.22. ábra. Kis hőmérsékletű termálvíz reverzibilis energiaátalakításának változatai [4.20]: a) kondenzációs villamosenergia-termelés; b) kondenzációs villamosenergia-termelés hőellátásra; c) ellennyomású villamosenergia-termelés hőellátással


A kis hőmérsékletű termálvíz hasznosítási lehetőségét villamosenergia-termelésre és hőellátásra három változatban vizsgáljuk [4.2], [4.20] (4.22. ábra), a rendelkezésre álló termálvíz hőmérséklete T1, a környezeti hőmérséklet T0 a termálvíz hőtartalma Q0. A termálvizet a hasznosításkor T0-tól nagyobb Th hőmérsékletig hűtjük le . Azt feltételezzük, hogy a közvetlen és a kapcsolt villamosenergia-termelés folyamatai veszteségmentesen valósulnak meg a megjelölt hőmérséklethatárok között [4.2], [4.20].

  1. Abban az esetben, ha a termálvízből kizárólag villamos energiát termelünk, az eszményi hatásfok különböző hőmérséklet értékek mellett is igen alacsony

    A villamosenergia hatásfoka:

    (4.4)

    4.4. egyenlet -


    Abban az esetben, ha t1=120 oC t0=10 oC és th=30 oC a termálvíz hasznosítás elméleti, eszményi hatásfoka közvetlen villamosenergia-termelés esetén: 15,4 %.

    Természetesen az eszményi hatásfok érzékenyen nő a T1 termálvíz növekedése esetén, a T0 környezeti/kondenzációs hőmérséklet csökkentésével számottevően nő, vagyis fontos az alacsony (mínusz) környezeti hőfokszint kihasználása, a hasznosítás Th hőmérsékletétől eltérően függ, befolyása a nagyobb hőmérsékletű termálvizeknél mérséklődik.

  2. Abban az esetben, ha a termálvizet T1 és Tf hőmérséklet között közvetlen villamos-energia-termelésre, Tf és Thh között fűtésre hasznosítjuk, a kvázi kapcsolt energiatermelés eszményi villamos részhatásfoka:

    (4.5)

    4.5. egyenlet -


    és eszményi termikus hatásfoka:

    (4.6)

    4.6. egyenlet -


    A Q0 hőtartalomra vetített mennyiségi hatásfok:

    (4.7)

    4.7. egyenlet -


    A termikus részhatásfok értéke t1=120 oC, tf =80 oC, t0=10 oC hőmérsékleteknél 44,4 %, míg a villamos részhatásfok 9,7 %-ra adódik és a rendszer Q0 hőtartalomra vetített mennyiségi hatásfoka 54 %. A mennyiségi hatásfok kis értékét részben a nem teljes hőhasznosítás, részben a kondenzációs villamosenergia-termelés nagy disszipációs vesztesége okozza

  3. Abban az esetben, ha kapcsolt (ellennyomású) energiatermelést hajtunk végre, a T1 és Tf hőmérséklet között a termálvizet villamosenergia-termelésre, Tf és Th között közvetlen fűtésre fordítjuk, az eszményi villamos részhatásfok a fenti példában alkalmazott hőmérsékletek figyelembe vételével 2,13 %-ra, míg az eszményi termikus részhatásfok 69 %. Ebben az esetben a legkedvezőbb a mennyiségi hatásfok 71,13 %, az energiaarány viszont kedvezőtlenebbül alakul.

    A bemutatott számértékek mindegyik változatban azt jelzik, hogy a kishőmérsékletű termálvíz hasznosítása közvetlen villamosenergia- és kapcsolt energiatermelésre még eszményi viszonyokat feltételezve sem hatékony. Úgy tűnik, hogy előnyösebb a termálvizet közvetlenül hőellátásra felhasználni, hiszen hőmérsékletszintje nem nagyobb, mint távhőrendszereink szokásos (egyébként magas) hőmérséklete.

    A valóságos energiaátalakítás jellemzői természetesen még kedvezőtlenebbek a körfolyamat és a berendezések veszteségei miatt.

Geotermikus vízgőz-körfolyamatok. 

A kis hőmérsékletű termálvizet – ahogy az előzőekben ezt már említettük – hasznosíthatjuk kondenzációs vízgőzerőműben. A gőztermelés történhet közvetlenül kigőzölögtetéssel vagy közvetve gőzfejlesztőben, egy vagy több nyomásfokozatban. A kis hőmérsékletszint miatt a gőz túlhevítését elhagyjuk.

A 4.23. ábra a termálvíz egyfokozatú közvetlen kigőzölögtetését mutatja. Kigőzölögtetéssel p1 nyomású, Ts1 hőmérsékletű, mg tömegáramú telített gőzt termelünk, amit a gőzturbinába vezetünk. A kigőzölögtetéssel és a tápvíz-előmelegítéssel a termálvizet T1 hőmérsékletről Tf -re hűtjük le. A villamosenergia-termelésre fordított hőteljesítmény:

(4.8)

4.8. egyenlet -


a kinyert villamos teljesítmény Pk. A reverzibilis hőkörfolyamathoz képest a hatásfokot rontja a kigőzölögtetés és a tápvíz-előmelegítés irreverzibilitása. A fűtésre fordítható hőteljesítmény:

(4.9)

4.9. egyenlet -


4.23. ábra - Termálvíz hasznosítása egynyomású közvetlen kigőzölögtetéssel [4.20]

4.23. ábra. Termálvíz hasznosítása egynyomású közvetlen kigőzölögtetéssel [4.20]


Közvetlen kigőzölögtetésnél a termálvíz sótartalmának bizonyos része a gőzbe, illetve a nyitott körfolyamatú gőzerőműbe kerül. Emiatt nagy sótartalmú termálvíznél a kigőzölögtetés nem engedhető meg

A gőz elsózódása elkerülhető, ha a gőzt egy fokozatban, a termálvíz-fűtésű gőzfejlesztőben termeljük (4.24. ábra). Itt figyelembe kell venni a hőcserélőben fellépő hőmérséklet-különbséget. Ennek hatására a zárt körfolyamatú gőzerőmű gőzparaméterei csökkenek, nő a hőközlés irreverzibilitása, esetleg kisebb hőteljesítmény szolgálja a villamosenergia-termelést (Tf*> Tf) és csökken a villamos teljesítmény (Pk* < Pk). Ugyanakkor nő a fűtésre fordított hőteljesítmény (Q* > Q).

4.24. ábra - Termálvíz hasznosítása egynyomású közvetett gőztermeléssel [4.20]

4.24. ábra. Termálvíz hasznosítása egynyomású közvetett gőztermeléssel [4.20]


Az egyfokozatú közvetlen kigőzölögtetés és közvetett gőztermelés hátránya, hogy a hőátadás során a termelt gőz hőmérséklete nem követi a termálvíz folyamatosan változó hőmérsékletét, és ez számottevő irreverzibilitást okoz. Termálvíz esetén a kétnyomású közvetett gőztermelés kapcsolását és jellemzőit a 4.25. ábra szemlélteti. A kétnyomású gőztermelés hatására csökken a hőközlés irreverzibilitása, növelhető a villamosenergia-termelésre fordított hő (Tf” < Tf*), s ezek következtében nő a villamos teljesítmény (Pk” > Pk*), illetve csökken a fűtési hőteljesítmény (Q” < Q*).

4.25. ábra - Termálvíz hasznosítása kétnyomású közvetett gőztermeléssel [4.20]

4.25. ábra. Termálvíz hasznosítása kétnyomású közvetett gőztermeléssel [4.20]


A kis hőmérsékletszintű termálvíz hasznosítására alkalmas vízgőz-körfolyamatok több hátránnyal rendelkeznek. A hőközlés oldalán hátrány, hogy még többnyomású gőztermelés esetén is nagy átlagos hőmérsékletkülönbség lép fel a termálvíz és a gőz között, továbbá a termelt gőz nyomása többnyire az atmoszférikusnál kisebb, emiatt a teljes hőkörfolyamat „vákuumban” üzemel. A hőelvonás oldalán a vízgőznél a fagyveszély miatt nem tudjuk kihasználni a téli hidegebb környezetet, noha erre a kis hőmérsékletszintű hő hasznosítása nagyon érzékeny.

ORC és Kalina körfolyamatok. 

A Szerves Rankine Körfolyamat (Organic Rankine Cycle - ORC) (4.26. ábra) hasonló a hagyományos gőzkörfolyamathoz, egyedül a turbinát meghajtó közeg eltérő, ami ammónia, vagy nagy molekuláris tömegű szerves fluidum (freon, propán, bután, vagy más, környezetbarát hűtőközeg). Az alkalmazott folyadékok lehetővé teszik, hogy már az alacsonyabb hőmérsékletű hőforrásokat is hatékonyan kihasználjuk, és segítségükkel eltérő teljesítményű (néhány kW-tól több MW-ig) elektromos energiát állítsunk elő. A termálvízzel fűtött hőcserélőben termelt pl. freon-gőzzel turbinát hajtanak, az expandált gőzt hűtővízzel kondenzáltatják, és a freon kondenzátumot visszatáplálják a hőcserélőbe. Ezeknek az ORC rendszereknek a hatásfoka alapvetően a geotermikus forrás és a hűtővíz hőmérsékletétől függ. A működő egységek hatásfoka 8–20 % között van.

Az OECD / IEA statisztikák, ha nincs specifikus adatuk, geotermikus erőműveknél átlagban 10 % hatásfokkal számolnak.

4.26. ábra - ORC körfolyamat [4.20] 1 előfűtő, 2 termálvíz fűtésű gőzhevítő, 3 turbina, 4 generátor, 5 kondenzátor

4.26. ábra. ORC körfolyamat [4.20] 1 előfűtő, 2 termálvíz fűtésű gőzhevítő, 3 turbina, 4 generátor, 5 kondenzátor


Kapcsolt ellennyomású energiatermelő ORC körfolyamatot mutat a 4.27. jelű ábra is, a hozzá tartozó T-s diagrammal. A kis hőmérsékletű hőközlésnél (Q1) előny, hogy az alacsony elgőzölögtetési hőmérséklethez (Ts1) is az atmoszferikus nyomásnál nagyobb telítési nyomás (pt) tartozik. A hőközlés okozta irreverzibilitás viszonylag mérsékelt lehet, ezt csökkenti a túlhevítés és az expandált gőzzel végzett folyadék előmelegítés (2-6 vonal alatti terület megegyezik a 4-5 vonal alatti területtel), illetve még tovább csökkenthető, ha a gőztermelést több fokozatban valósítjuk meg.

4.27. ábra - Kapcsolt energiatermelő ORC körfolyamat és T-s diagramja [4.20]

4.27. ábra. Kapcsolt energiatermelő ORC körfolyamat és T-s diagramja [4.20]


Az ORC körfolyamatok másik lényeges előnye, hogy a rendelkezésre álló környezeti vagy fűtési hőmérsékletekhez (Tv és Te), illetve a hőelvonáshoz (Qf) jobban illeszkedik, mint a vízgőz-körfolyamat (kisebb lehet az entrópianövekedés).

A kondenzációs energiatermelés esetén lényeges előny, hogy ezeknek a körfolyamatoknak a véghőmérséklete (a p2 nyomáshoz tartozó Ts2 telítési hőmérséklet) a fagyhatár alatt is lehet, ha a hőelvonást pl. léghűtéssel tudjuk biztosítani. A kondenzátor hőmérséklet csökkentése a kis hőmérsékletszintű termálvíznél különösen e1őnyös. Vegyes kondenzációs-fűtési üzem is lehetséges, ha a túlhevítési hőt az R hőcserélőből fűtésre adjuk ki, a telítési hőt pedig hűtővízzel vonjuk el.

A Kalina-körfolyamat munkaközege nem homogén, hanem kettős közeg, pl. ammónia és víz keveréke. A különböző koncentrációjú keverék forrási hőmérséklete képes követni a termálvíz hőmérsékletének változását, ezzel csökkentve a hőközlés irreverzibilitását, és növelve a hőközlés termodinamikai átlaghőmérsékletét (4.28. ábra.).

4.28. ábra - Kalina körfolyamat [4.2] 1 elpárologtató, 2 szeparátor, 3 turbina, 4 generátor, 5 kondenzátor, 6 előfűtő hőcserélő, 7 és 8 szivattyú

4.28. ábra. Kalina körfolyamat [4.2] 1 elpárologtató, 2 szeparátor, 3 turbina, 4 generátor, 5 kondenzátor, 6 előfűtő hőcserélő, 7 és 8 szivattyú


A forró termálvíz az elpárologtatóban az ammónia-víz elegyet részben elgőzölögteti. A nedves gőz a szeparátorba jut, ahol elválik a telített gőztől a folyadék. Az ammóniában feldúsult telített gőz tovább áramlik a gőzturbina felé, a leválasztott melegvíz pedig a hőcserélőben (rekuperátorban) előmelegíti a hideg folyadékelegyet. A turbinába beömlő gőz, miközben expandál a gépben, hőenergiáját leadja, ami mozgási energiává alakul, amit a generátor elektromosáram-termelésre fordít. A rekuperátorból kilépő vizet a turbinából kilépő nedves gőzbe vezetik, ekkor a keveredés mellett az ammónia abszorpciója is végbemegy, a nedves gőz pedig az ellenáramú kondenzátorban lecsapódik. A kondenzátorban a hűtővíz, a gőz rejtett hőjét átvéve és így felmelegedve további célokra (pl. fűtés) használható fel. A rendszerből kilépő termálvíz maradék hője is hasznosítható. Egy adott nyomáson a folyadék elgőzölgése nem állandó hőmérsékleten megy végbe, mint az például a víznél vagy más egynemű folyadéknál történik, hanem minden relatív nedvességtartalomhoz más-más hőmérséklet tartozik. (A nedves gőz állandó nyomású - izobár - állapotváltozásának diagramja nem vízszintes egyenes, mint a vízgőznél, hanem ferde egyenes.) Ez a tény azért jelent előnyt, mert a gőzfejlesztés veszteségei úgy csökkenthetők, ha a mindenkori hőmérsékletkülönbséget a fűtő közeg (például forró víz) és az elgőzölgő közeg között mindenütt a lehető legkisebb értéken tartják.

A Kalina-körfolyamat kapcsolt energiatermelésre alkalmas kialakítását mutatja a 4.29. ábra is.

4.29. ábra - Kalina körfolyamat felépítése kapcsolt energiatermelés esetén [4.20]

4.29. ábra. Kalina körfolyamat felépítése kapcsolt energiatermelés esetén [4.20]


Az ORC és a Kalina-körfolyamatok hőmérsékletváltozását a hőközlés folyamán a 4.30. ábra szemlélteti. A termálvíz hőmérsékletváltozásához történő jó illeszkedésen kívül a Kalina körfolyamat további előnye, hogy a termálvíz kisebb hőmérsékletre hűtését is lehetővé teszi.

4.30. ábra - Az ORC és Kalina körfolyamat hőközlési hőmérséklete [4.20]

4.30. ábra. Az ORC és Kalina körfolyamat hőközlési hőmérséklete [4.20]


Azonos hőmérsékletszintnél a Kalina ciklus 15–20 %-kal hatékonyabb, mint az ORC körfolyamat. Az erőművekben szokásos munkaközegek jellemzőit a 4.5. táblázat mutatja.

4.5. táblázat - Energiatermelésben használt munkaközegek kritikus értékei [4.2]

A közeg megnevezése Kritikus hőmérséklet oCMegjegyzés
Propán/etán0,9 /0,190,7Két komponensű zeotropic keverék (tömeghányad)
0,8 /0,284,6
0,7 /0,378,4
0,6 /0,472,1
0,5 /0,565,7
propilén92,4Egy komponensű természetes folyadék
R227ae101,7Egy komponensű szintetikus folyadék
RC318115,23Egy komponensű szintetikus folyadék
R236fa124,92Egy komponensű szintetikus folyadék
isobutan134,7Egy komponensű szintetikus folyadék
R245fa154,05Egy komponensű szintetikus folyadék