Le cycle de Rankine organique (ORC) est un cycle thermodynamique - comme le cycle de Carnot ou de Stirling - parcouru par un fluide et constitué de quatre processus réversibles. Le cycle est réalisé soit dans le sens moteur soit dans le sens pompe.

Les quatre phases du cycle de Rankine idéal dans le sens moteur sont les suivantes:

1) compression adiabatique réversible
2) échauffement isobare (détente)
3) détente adiabatique réversible
4) refroidissement isotherme (compression)

La spécificité du cycle de Rankine (par rapport au cycle de Carnot) est la transition du fluide entre une phase liquide et gazeuse, c'est exactement ce qui se passe dans le moteur à vapeur. Dans le cas d'une turbine à cycle de Rankine organique le fluide de travail est un composé organique (et non l'eau comme dans le cycle de Rankine traditionnel). L'utilisation d'un fluide organique est plus approprié pour des sources de chaleur à température modeste (<200°C). De plus, la masse moléculaire des composés organiques utilisés est plus élevée que celle de l'eau d'où un meilleur rendement.

Le cycle de Rankine réel se retrouve dans de nombreuses machines thermiques actuellement commercialisées, en particulier dans le sens pompe: c'est le cas des réfrigérateurs, pompes à chaleur et climatiseurs.

Cette technologie commence étalement à être utilisée en mode moteur puisqu'elle permet par exemple de générer une puissance électrique à partir d'énergie de source géothermique, solaire et même de résidus de chaleur industrielle. Plusieurs fabricants proposent leurs turbines ORC et certains disposent également de petites turbines pour des applications domestiques.

Les rendements électriques de ce type de cogénérateur à turbines ORC est de l'ordre de 10% dans des conditions favorables. Voici encore les avantages/inconvénients de cette technologie tels que présentés par les fabricants:

- Grande inertie (peu sensible au fluctuations de la source chaude)
- Silencieux
- Robuste, faible maintenance
- Amélioration du bilan énergétique (pour autant que la chaleur rejetée soit exploitée)

- Les produits inflammables présents nécessitent un détecteur de fuite
- Rendement électrique modeste
- Volume important

Cette technologie est en phase de développement et si elle est utilisée à bon escient elle offre des possibilités très intéressantes pour une meilleure utilisation des ressources énergétiques.