Rankineov ciklus je pojam koji opisuje proces koji koristi toplinu za obavljanje posla. Ime je dobio po škotskom inženjeru i fizičaru Williamu Johnu Macquornu Rankineu. Općenito, toplina proizvodi paru koja pokreće turbinu. Prvenstveno se koristi za proizvodnju električne energije, a od 2011. godine čini oko 80% električne energije koja se koristi u cijelom svijetu.
Osnovni princip uključuje tekućinu – obično vodu, ali se naziva “radna tekućina” – koja teče u zatvorenoj petlji s četiri glavne komponente: pumpom, bojlerom, turbinom i kondenzatorom. U kotlu, vanjski izvor topline pretvara tekući radni fluid u paru koja pokreće turbinu i zatim se kondenzira u tekućinu, koja se pumpa natrag u kotao. Para napušta kotao na visokoj temperaturi — do 1,000°F (538°C) — i tlaku — do 4,500 psig (31,026.4 kPag) — i ekspanzija ovog vrućeg plina pod visokim tlakom pokreće turbinu osovina, koja proizvodi rotaciju koja može proizvesti električnu energiju ili pokretati motor. Učinkovitost Rankineovog ciklusa može doseći oko 40%.
Ovaj proces je osnova za većinu elektrana u kojima se gorivo koristi kao izvor topline za proizvodnju električne energije. Gorivo može biti nafta, ugljen, plin, biomasa ili nuklearna; budući da je izvor topline vanjski može se koristiti sve što može proizvesti dovoljno topline. Tehnologija Rankineovog ciklusa u manjem obimu također se može koristiti za iskorištavanje otpadne topline iz tradicionalnih elektrana. Na primjer, elektrane na plin koriste turbine s izgaranjem koje stvaraju vrući ispušni plin jer, za razliku od turbina s Rankineovim ciklusom, ne rade u zatvorenoj petlji. Moguće ih je kombinirati s Rankineovim ciklusnim generatorom koji koristi vrući plin za proizvodnju pare, čime se uvelike poboljšava energetska učinkovitost.
Tekućine osim vode mogu se koristiti u Rankineovom ciklusu gdje nude prednosti u određenim primjenama. Na primjer, elektrane koje rade u vrlo hladnim uvjetima mogu zahtijevati tekućinu s nižom točkom smrzavanja. Korišten je niz organskih tekućina, a pentan je uspješno upotrijebljen u Rankineovom ciklusnom generatoru koji iskorištava vrući ispušni plin iz elektrane na plin kao izvor topline, kao što je gore opisano. Proces koji koristi organsku tekućinu na ovaj način poznat je kao organski Rankineov ciklus (ORC).
Mnogi projekti obnovljive energije koriste ORC tehnologiju za proizvodnju energije. Često se koristi u geotermalnim elektranama, a ovaj je sustav prilagođen za korištenje u nekim solarnim elektranama, gdje je sunčeva svjetlost fokusirana kako bi osigurala toplinu za pokretanje ciklusa. Mali generatori koji koriste ovu tehnologiju postali su dostupni za iskorištavanje otpadne topline iz raznih industrijskih procesa.