Wszędzie tam, gdzie występują procesy produkcyjne materiałów i towarów, istnieją jednostki, które podczas pracy wytwarzają ciepło odpadowe uwalniane przez promieniowanie, płyny chłodzące, spaliny lub powietrze. Źródłem ciepła odpadowego w przemyśle mogą być piece, ścieki z procesów mycia, suszenia czy chłodzenia, ale także systemy chłodnicze czy powietrze wywiewane z zakładów produkcyjnych. Rynek przemysłowy jest rynkiem o największym udziale ciepła odzyskiwalnego, choć nie jest to rynek charakteryzujący się największą dostępnością ciepła odpadowego.

Każdy rynek przemysłowy charakteryzuje się różnymi procesami produkcyjnymi, które determinują określone ilości i sposoby wytwarzania ciepła odpadowego, w związku z czym również potencjał ciepła odpadowego jest zawsze odnoszony do konkretnego sektora przemysłowego. Najwięcej ciepła odpadowego generuje przemysł spożywczy i tytoniowy, w dalszej kolejności: przetwórstwo celulozowo-papiernicze, metali nieszlachetnych, przemysł chemiczny oraz surowców niemetalicznych.

Temperatura jest jednym z najważniejszych kryteriów przy rozważaniu, czy proces przemysłowy może wytwarzać cenne ciepło odpadowe, które można by przekształcić w energię. Ogólnie rzecz biorąc, ciepło odpadowe o wysokiej temperaturze wytwarzane w procesach o temperaturze powyżej 400 °C ma większą szansę na ponowne wykorzystanie. Zastosowania średniotemperaturowe mieszczą się w zakresie od 100 do 400 °C, podczas gdy niskie temperatury są poniżej 100 °C.

Oprócz zwiększonej produkcji energii fotowoltaicznej i wiatrowej, wykorzystanie niezawodnych źródeł ciepła w niskich i średnich temperaturach jest podstawowym elementem w realizacji aktualnych celów klimatycznych realizowanych na całym świecie.

Aby działać na środowisko na poziomie przemysłowym, istnieją dwa możliwe rozwiązania, które pozwalają na zwiększenie wydajności systemów chłodzenia:

1. Rozwój bardziej wydajnych technologii
2. Wdrażanie istniejących technologii poprzez rozwój narzędzi i metodyk optymalizacji i
   efektywności

Kluczową technologią w tym zakresie jest organiczny obieg Rankine’a (ORC), który za pomocą systemu opartego na zamkniętym obiegu termodynamicznym pozwala odzyskać część ciepła odpadowego wytworzonego w procesach przemysłowych poprzez przekształcenie wysokich temperatur w energię elektryczną, co jest następnie ponownie wykorzystywane w tym samym zakładzie produkcyjnym.

Proces ten przekłada się na korzyść polegającą na wytwarzaniu energii elektrycznej lokalnie na odległość poprzez przetwarzanie ciepła odpadowego również na obszarach niedostępnych dla sieci elektroenergetycznych (np. zakłady petrochemiczne, kopalnie itp.).

Korzyści ekonomiczne dla firm, które zainwestowały w elektrownie ORC, wynikają ze zmniejszenia zużycia energii elektrycznej, bez dodatkowego wykorzystania energii pierwotnej.

Na koniec 2020 roku łączna moc elektrowni ORC wynosiła 4,07 GW. Od 2016 r. całkowity rynek ORC wzrósł o 40% (+1,18 GW) pod względem mocy i o 46% (+851) pod względem zainstalowanych instalacji. Na poziomie europejskim przeprowadzono ocenę potencjalnego wytwarzania energii elektrycznej za pomocą tej technologii. Rozważane procesy przemysłowe to: produkcja klinkieru w przemyśle cementowym, elektryczne piece łukowe (EAF) i piece dogrzewające dla walcowni gorących w przemyśle stalowym, piece do szkła płaskiego i turbiny gazowe w sektorze przesyłu i magazynowania gazu.

Oszacowano teoretyczny potencjał około 2,5 GW mocy brutto ORC. Źródłem ciepła jest proces przemysłowy, którego godziny pracy zależą od wahań rynkowych. Biorąc pod uwagę 8000 godzin pracy rocznie, elektrownie ORC mogą wytwarzać prawie 20 TWh energii elektrycznej. Wartość ta stanowi 4,8% całkowitego zużycia energii elektrycznej przez przemysł UE w 2009 roku i oznacza, że uniknięto prawie 7,5 mln ton emisji dwutlenku węgla.

Ewolucją tej technologii jest ORC z kondensacją powietrzną, która przewiduje zintegrowanie zdalnego skraplacza na końcu cyklu ORC, co umożliwi rozpraszanie ciepła.

ThermoKey pracuje dokładnie nad tą konkretną technologią, opracowując nowe zintegrowane rozwiązania z jednostkami mikrokanałowymi, które są bardziej wydajne niż tradycyjne ORC. Przeprowadzone dotychczas instalacje tych systemów wykazały, że rozwiązania ThermoKey, oprócz tego, że są modułowe i skalowalne, są tańsze niż tradycyjne suche chłodnice cieczy i ORC, a także mają niższe koszty instalacji.

1) Источник: A. Firth, B. Zhang e A. Yang;  Quantification of global waste heat and its environmental effects ; Applied Energy, vol. 235; pp. 1314-1334; 2019.

2) https://www.vivienergia.it/casa/vivipedia/guida-energia/consumo-medio-energia-elettrica