La storia

Il ciclo Rankine

Il ciclo Rankine è un ciclo termodinamico che converte il calore in lavoro. Il calore viene fornito esternamente a un circuito chiuso, che di solito usa l'acqua come fluido di lavoro. Il ciclo Rankine basato su acqua fornisce circa l'85% della produzione mondiale di energia elettrica.

William Rankine

Il ciclo Rankine deve il suo nome a William John Macquorn Rankine (5 luglio 1820 - 24 dicembre 1872), un ingegnere e fisico scozzese. Uno dei padri fondatori della scienza della termodinamica, Rankine ha sviluppato una teoria completa della macchina a vapore e di tutti i motori termici. I suoi manuali di ingegneria teorica e pratica sono stati utilizzati per molti decenni dopo la loro pubblicazione negli anni 1850 e 1860. Dal 1840 in poi ha pubblicato diverse centinaia di articoli e documenti in materia di scienza e ingegneria, e i suoi interessi in gioventù erano estremamente vari: botanica, teoria musicale, teoria dei numeri, oltre ai principali rami della scienza, della matematica e dell'ingegneria. Era un appassionato cantante, pianista e violoncellista dilettante e compose numerose canzoni umoristiche.

Il primo Ciclo Rankine a fluido organico: le lance a nafta

Il ciclo Rankine è solitamente basato sull'acqua come fluido di lavoro. Applicazioni del ciclo con fluidi diversi dall'acqua cominciarono ad apparire ben presto, come le lance a nafta. Nel 1883 Frank Ofeldt sviluppò un sistema ad alimentazione unica che sperava avrebbe sostituito il vapore. I suoi motori a nafta sono motori a vapore nei quali i pistoni sono mossi dalla nafta bollente (una forma di benzina) invece che dall' acqua. All'epoca il governo richiedeva una licenza per bollire l'acqua nei motori a vapore, cosa che invece non era necessaria per bollire la benzina. Per la prima volta quindi un "gentiluomo" poteva condurre la sua barca a vapore senza l'assistenza di un ingegnere. Solo un "gentiluomo" infatti poteva permettersi una di queste imbarcazioni: nel 1880, una barca di 21 piedi con un motore a nafta costava 750 dollari - una volta e mezza il salario annuale degli artigiani che le costruivano (dal sito del Mystic Seaport Museum).

La scuola italiana

La tecnologia Rankine a fluido organico è stata sviluppata seriamente solo nel corso del XX secolo. In Italia è stato realizzato un esperimento negli anni Trenta sull'isola d'Ischia, e successivamente importanti studi sono stati condotti dopo la seconda guerra mondiale in Russia, Stati Uniti d'America e Israele. Tornando all'Italia, nel corso degli anni Settanta è nata la Scuola italiana dell'ORC (Organic Rankine Cycle) presso il Politecnico di Milano, la più importante Università tecnica in Italia. Il suo fondatore è stato il Prof. Gianfranco Angelino, con i suoi colleghi Prof. Ennio Macchi e Prof. Mario Gaia, a sua volta fondatore di Turboden.

Il Ciclo Rankine Organico oggi

Il Ciclo Rankine Organico è oggi una ben nota e diffusa forma di produzione di energia, soprattutto nei campi della biomassa e della geotermia, ma ci si attende un vasto impiego anche negli ambiti dell'energia solare e del recupero di calore. Le preoccupazioni ambientali per i cambiamenti climatici e l'aumento dei prezzi del petrolio sono forti ragioni a sostegno della crescita esponenziale di questo metodo efficiente, pulito e affidabile di produrre energia.

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