Thermo-economic assessment of small-scale organic Rankine cycle for low-grade industrial waste heat recovery based on an experimental application

Abstract

This thesis focuses on the use of small-scale Organic Rankine Cycles (ORC) to produce electricity from low-grade waste heat recovery of industrial processes. In particular, a thermo-economic (combination of thermodynamic and economic) optimization is conducted to achieve more cost-effective systems and, thus, to contribute to the ORC adoption in practical applications. As a novelty, this investigation is based on an experimental application case, which allows developing a comprehensive model of the system and its subsequent validation from actual data. Thereby, more realistic results are reached, which underline the most relevant topics to pay attention to improve the economic feasibility of new projects.

Esta tesis se centra en el uso de sistemas de pequeña escala basados en el ciclo Rankine orgánico (ORC por las siglas en ingles) para la producción de electricidad a partir de la recuperación de calor residual de baja temperatura en procesos industriales. En concreto, se lleva a cabo una optimización termoeconómica (combinación entre termodinámica y económica) como método para mejorar la rentabilidad de los proyectos y, de esta forma, favorecer el uso de los sistemas ORC en aplicaciones prácticas. Como novedad, la investigación se lleva a cabo en torno a un caso experimental de aplicación, lo que permite desarrollar un modelo íntegro del sistema y posteriormente validarlo con datos reales. De este modo, se alcanzan resultados más realistas que ponen de relieve los aspectos clave para mejorar la viabilidad económica de nuevos proyectos.