วงจร Rankine เป็นคำที่อธิบายถึงกระบวนการที่ใช้ความร้อนในการทำงาน มันถูกตั้งชื่อตามวิศวกรชาวสก๊อตและนักฟิสิกส์วิลเลียมจอห์นแมคควอร์นแรนคิน โดยทั่วไปความร้อนจะผลิตไอน้ำเพื่อขับกังหัน โดยส่วนใหญ่จะใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าและในปี 2011 มีสัดส่วนประมาณ 80% ของการใช้ไฟฟ้าทั่วโลก
หลักการพื้นฐานเกี่ยวข้องกับของเหลว - โดยปกติแล้วน้ำ แต่เรียกว่า "ของเหลวทำงาน" - ไหลในวงปิดที่มีสี่องค์ประกอบหลัก: ปั๊ม, หม้อไอน้ำ, กังหันและคอนเดนเซอร์ ในหม้อไอน้ำแหล่งความร้อนภายนอกแปลงของเหลวทำงานเป็นไอที่ขับกังหันและควบแน่นเป็นของเหลวซึ่งถูกสูบกลับเข้าไปในหม้อไอน้ำ ไอระเหยจะออกจากหม้อไอน้ำที่อุณหภูมิสูง - สูงถึง 1,000 ° F (538 ° C) - และความดัน - สูงถึง 4,500 psig (31,026.4 kPag) - และเป็นการขยายตัวของก๊าซร้อนแรงดันสูงที่ขับเคลื่อนกังหัน เพลาผลิตการหมุนที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าหรือขับเครื่องยนต์ ประสิทธิภาพของวงจร Rankine สามารถเข้าถึงได้ประมาณ 40%
กระบวนการนี้เป็นพื้นฐานสำหรับโรงไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่ใช้เชื้อเพลิงเป็นแหล่งความร้อนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า เชื้อเพลิงสามารถเป็นน้ำมันถ่านหินก๊าซชีวมวลหรือนิวเคลียร์ เนื่องจากแหล่งความร้อนเป็นสิ่งภายนอกที่สามารถสร้างความร้อนได้อย่างเพียงพอ เทคโนโลยี Rankine cycle ที่มีขนาดเล็กลงสามารถนำไปใช้ประโยชน์จากความร้อนทิ้งจากโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิม ตัวอย่างเช่นสถานีพลังงานการเผาไหม้ก๊าซใช้กังหันเผาไหม้ที่สร้างก๊าซไอเสียร้อนซึ่งแตกต่างจากกังหันวัฏจักร Rankine พวกเขาไม่ทำงานในวงปิด เป็นไปได้ที่จะรวมสิ่งเหล่านี้เข้ากับเครื่องปั่นไฟ Rankine ซึ่งใช้ก๊าซร้อนในการผลิตไอน้ำซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานอย่างมาก
ของเหลวชนิดอื่นที่ไม่ใช่น้ำสามารถใช้ในวัฏจักร Rankine ซึ่งมีข้อดีในการใช้งานเฉพาะด้าน ตัวอย่างเช่นโรงไฟฟ้าที่ทำงานในสภาวะที่เย็นจัดอาจต้องการของเหลวที่มีจุดเยือกแข็งต่ำกว่า มีการใช้ของเหลวอินทรีย์จำนวนหนึ่งและเพนเทนได้รับการใช้งานอย่างประสบความสำเร็จในเครื่องปั่นไฟ Rankine ซึ่งใช้ก๊าซไอเสียร้อนจากโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงเป็นแหล่งความร้อนตามที่อธิบายไว้ข้างต้น กระบวนการที่ใช้ของเหลวอินทรีย์ด้วยวิธีนี้เรียกว่าวัฏจักรอินทรีย์อันดับ (ORC)
โครงการพลังงานหมุนเวียนหลายโครงการใช้เทคโนโลยี ORC เพื่อสร้างพลังงาน มันมักจะใช้ในสถานีพลังงานความร้อนใต้พิภพและระบบนี้ได้รับการปรับให้ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บางแห่งซึ่งแสงอาทิตย์มุ่งเน้นที่จะให้ความร้อนในการขับเคลื่อนวัฏจักร เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กที่ใช้เทคโนโลยีนี้สามารถใช้ประโยชน์จากความร้อนทิ้งจากกระบวนการอุตสาหกรรมที่หลากหลาย
