Wirkungsgrad
Für einen Außenstehenden mag sich die Frage stellen „Warum den TLC-Prozess benutzen, es gibt doch mit dem ORC- und dem Kalina-Prozess erprobte thermodynamische Prozesse für Niedertemperatur“.
Vergleicht man den TLC-Prozess mit dem allgemein bekannten und genutzten Organic-Rankine-Cycle (ORC-Prozess) rein anhand des Wirkungsgrades ergibt sich das folgende Bild.

Der ORC-Prozess (obere Kurvenschar) hat für alle Temperaturbereiche einen höheren Wirkungsgrad und scheint damit dem TLC-Prozess (untere Kurvenschar) klar überlegen.
Dies ist jedoch ein Trugschluss wie der nachfolgende Vergleich zeigt.

Kraftwerksstruktur
Vergleicht man den Aufbau eines ORC-Kraftwerkes mit dem eines TLC-Kraftwerkes sind zunächst nur geringe Unterschiede erkennbar.

Das ORC-Kraftwerk arbeitet mit heißem Trockendampf, das TLC-Kraftwerk mit einem heißen flüssigen Arbeitsmittel.
Eigentlich kein großer Unterschied.
Jedoch ist dieser kleine Unterschied der Grund, warum mit dem TLC-Prozess wesentlich mehr elektrische Energie erzeugt werden kann als mit dem ORC-Prozess.

Detailbetrachtung der Prozesse
Die Unterschiede im Detail werden deutlich bei einer prozessinternen und prozessexternen Betrachtung. Die prozessinterne Sicht ist die der Thermodynamik des Prozesses, die prozessexterne Sicht betrachtet die Abkühlung der Wärmequelle.

In der prozessinternen Sicht des ORC-Prozesses wird deutlich, dass der Teil der Wärmeenergie, der für das Verdampfen des Arbeitsmittels benötigt wird, von einer höheren Temperatur auf die Verdampfungstemperatur abgekühlt und damit thermisch entwertet wird. Es kommt zu sogenannten Exergieverlusten.
Weitere Verluste des ORC-Prozesses treten bei der Erwärmung auf.

Der Grund dafür wird in der prozessexternen Sicht deutlich:
Das unter Druck stehende flüssige Arbeitsmittel wird zunächst von der Kondensationstemperatur T_Kond auf die Verdampfungstemperatur T_Dampf erwärmt.
Im zweiten Schritt wird das Arbeitsmittel verdampft und überhitzt.
Zum Verdampfen und Überhitzen kann jedoch nur Wärmeenergie mit einer Temperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur genutzt werden. Dabei wird zum Verdampfen für jedes Kilogramm Arbeitsmittel die mehrfache Menge an Wärmeenergie benötigt, die zum Erwärmen des flüssigen Arbeitsmittels je Kilogramm erforderlich ist.
Es verbleibt ein großer Teil Wärmeenergie unterhalb der Verdampfungstemperatur ungenutzt.
D.h. es kommt beim ORC-Prozess in zwei Bereichen zu Verlusten:
1. – exergetischen Verluste durch „Abkühlen“ der externen Wärmeenergie mit einer höheren Temperatur auf die niedrigere Verdampfungstemperatur
2. – unvollständige Aufnahme der Wärmeenergie unterhalb der Verdampfungstemperatur

Beim TLC-Prozess erfolgt dagegen nur eine Erwärmung des flüssigen, unter Druck stehenden Arbeitsmittels ohne Verdampfung. Daher kann das Arbeitsmittel die gesamte thermische Energie von der Kondensationstemperatur T_Kond bis T_Max aufnehmen.
Dies zeigt sich sowohl in der prozessinternen wie der prozessexternen Sicht.

Berechnungen
Die Bedeutung der Unterschiede in der Wärmeaufnahme und damit der Verluste beim ORC-Prozess, kann auch mathematisch nachgewiesen werden.

Folgendes Szenario wurde für einen direkten Prozessvergleich gewählt:
Es soll die Wärme von 100m³ Rauchgas (z.B. Abgas eines Motors) mit einer Temperatur T_Max von 300°C in einem ORC- bzw. in einem TLC-Prozess in mechanische Energie umgewandelt werden.
Als Arbeitsmittel soll in beiden Prozessen einfacher Alkohol (Ethanol) verwendet werden.
Die Kondensation des entstehenden Alkoholdampfes erfolgt bei einer Temperatur T_Kond von 50°C.

Zum Vergleich beider Prozesse wird zunächst die aufgenommene Wärmemenge vor der Umwandlung der Wärmeenergie in mechanische und nachfolgend elektrische Energie berechnet. Für den ORC-Prozess werden zudem verschiedene Verdampfungstemperaturen betrachtet um den Einfluss der Verdampfungstemperatur sichtbar zu machen.
Zum leichteren Nachvollziehen der Berechnungen sind in der ersten Spalte die verwendeten Formeln angegeben.
Die Berechnungen basieren dabei auf der Annahme eines vollständig verlustfreien (unrealistischen) Umwandlungsprozesses.

Fazit

Dadurch, dass beim TLC-Prozess das flüssige Arbeitsmittel nur erwärmt wird:
1. – findet keine „Entwertung“ der Wärmeenergie durch Verdampfung wie beim ORC-Prozess statt
2. – es wird mehr Wärmeenergie bei höheren Temperaturen durch das Arbeitsmittel aufgenommen
3. – mit dem TLC-Prozeß wird mindestens 50% mehr Energie umgewandelt als mit dem ORC-Prozess

Die größere Menge an aufgenommener Wärmeenergie bei höheren Temperaturen ermöglicht es dem TLC-Prozess, trotz eines nur mittleren Wirkungsgrades, theoretisch mehr elektrische Energie zu erzeugen als der ORC-Prozess mit höheren Wirkungsgraden.
Wieviel der aufgenommenen Wärmeenergie real in elektrische Energie umgewandelt wird, bestimmt der technische Wirkungsgrad der verwendeten Wärmekraftmaschine und des Generators.