Tecnologie per la generazione elettrica da fonti termiche a medio-bassa temperatura: impianti ORC e prospettive dei cicli a CO2

Fonti termiche a medio-bassa temperatura nel range 5-50 MWth sono disponibili da applicazioni energetiche di biomasse, fonti geotermiche e solari. Negli ultimi vent’anni gli impianti ORC sono stati proposti come un’affidabile soluzione per lo sfruttamento di queste fonti di energia per via della scarsa efficienza a basse potenze dell’unica alternativa rappresentata dai cicli a vapore. Tuttavia, l’utilizzo di fluidi organici comporta una serie di problemi ambientali e di sicurezza legati sia alla loro infiammabilità (per gli idrocarburi) sia per l’elevato Global Warming Potential (per fluidi alogenati), e alle limitazioni sulla massima temperatura di ciclo raggiungibile legata alla decomposizione dei fluidi. Per superare queste limitazioni negli ultimi anni sono stati proposti cicli transcritici e supercritici basati sulla CO2. Con questo lavoro si vuole presentare un confronto tra quattro configurazioni di cicli a CO2 e quattro layout di impianti ORC che operano con un fluido di lavoro scelto tra 47 candidati. Il risultato finale è una mappa delle performance per la migliore soluzione ad ogni tipo di applicazione. Il risultato conferma il ciclo ORC come la soluzione da preferire per fonti di calore a bassa temperatura (< 350 °C), delineando le possibilità di sviluppo dei cicli supercritici e transcritici a CO2 in un range di temperature tra 350 °C fino a 800 °C. La ricerca si basa su uno studio dettagliato pubblicato da Marco Astolfi et al. (2018).