Компания ElectraTherm, США (www.elctratherm.com), входящая c 2016 года в группу предприятий BITZER, предлагает блочно-модульные ОЦР установки небольшой мощности, работающие на горячей перегретой воде с температурой до 150 °С, под маркой Power+ Generators™.

Компания BITZER является крупнейшим производителем холодильных компрессоров. Сотни тысяч винтовых компрессоров BITZER надежно и эффективно работают во всем мире, в том числе и в России. Именно так называемую "винтовую пару" разработки Bitzer и взяла за основу для своих ОЦР агрегатов компания ElectraTherm. Дело в том, что лопаточные турбины, которые применяют в своих ORC системах большинство компаний, оказываются относительно дорогостоящими на небольших - порядка десятков, сотен кило-Ватт мощностях. Эффективным решением в этом случае является применение винтовых экспандеров/детандеров. Подобные разработки для парового цикла проводились и в нашей стране. Первые разработки паровинтовых машин начинались в СССР ЦКБ ПО «Компрессор» ещё в 1959 году.

В винтовом экспандере рабочее тело (пар или НРТ), попадая в полость винтов и воздействуя на их поверхности, создает на роторах механический крутящий момент, передаваемый электрогенератору. Пар или НРТ при дальнейшем вращении винтов расширяется по мере увеличения объема рабочей полости и совершает механическую работу.

Главной отличительной особенностью агрегатов Power+Generators™ является применение двухвинтового герметичного детандера BITZER HSE.85. Компания называет его полу-герметичным, имея в виду, то что он разборный. Винтовая пара экспандера и генератор находятся в одном герметичном корпусе. Такая конструкция позволила уйти от уплотнителей рабочего тела на валах, практически сведя его утечки на нет. Такое решение не требует в ОЦР-контуре подпиточных ёмкостей для пополнения объёма рабочего вещества. Кроме того, в его конструкции применён ряд запатентованных решений, в частности, организа-ция масляной системы позволяет обходиться без маслоотделителя, маслоохладителя и мас-ляного насоса, повышая эффективность и надежность работы, агрегатов Power+.

На рисунках ниже приведены разрезы экспандера с генератором.

В качестве рабочего вещества применяется фреон R245fa - не горючее, не токсичное вещество в отличие от пентана и циклопентана, которое имеет хорошие характеристики цикла для низкотемпературных источников тепла. Сегодня компания ElectraTherm выпускает две модели агрегатов Power+: 4400В+ мощностью до 75 кВт и 6500В+ мощностью до 125 кВт.

4400B+

Электрическая мощность, кВт	75
Т горячей воды на входе, °С	77-150
Т охлаждающей воды, °С	4-65
Размеры, м	2,0х2,4х2,3
Масса, кг	3290

6500B+

Электрическая мощность, кВт	125
Т горячей воды на входе, °С	77-150
Т охлаждающей воды, °С	4-65
Размеры, м	3,3х2,0х2,5
Масса, кг	4853

КПД цикла зависит от ряда характеристик: температуры и расхода горячей воды на входе в установку, температуры и расхода охлаждающей воды. Своего максимального значения - порядка 11 % КПД достигает при температурах горячей воды от 140 до 150 °С. Для каждого конкретного случая необходимо подобрать оптимальные параметры установки. На рисунке ниже показан пример фрагмента экрана расчётной программы EletraTherm со схемой. В качестве устройства охлаждения показана "сухая" градирня для температуры окружающей среды 10 °С. Возможно применение вентиляторной испарительной градирни, что потребует небольшого расхода технической воды на унос и испарение, но уменьшит потребление электродвигателей вентиляторов градирни. Градирня в комплект поставки компании ElectraTherm не входит. При наличии на предприятии холодной технической воды, её можно напраямую подать в установку.

Следует отметить, что изначально ОЦР установки Power+ разрабатывались для газопоршневых установок, причём для решения двух задач - утилизация тепла выхлопных газов и охлаждение двигателя. (см. схему ниже).

Модель 4400В+ хорошо подходит к газопоршневым двигателям мощностью порядка 800 кВт, а модель 6500В+ для двигателей мощностью 1,5 – 2 МВт. На действующих объектах установки агрегатов ElectraTherm встречаются сочетания Power+ с такими двигателями, как, например, Jenbacher, Deutz и MWM в Европе, а также Cummins, CAT и Waukesha в Северной Америке. Кроме этого в активе компании реализованные проекты на биомассе, геотермальные, на тепле от сжигания попутного нефтяного газа. Сегодня ElectraTherm разместила более 80 агрегатов Power+ в десяти странах мира с суммарным количеством часов наработки, приближающимся к 1,5 млн. часов. Примеры показаны на рисунках ниже.