Generació MHD o Generació d'energia hidromagnètica
La generació MHD o, també coneguda com a generació d'energia magneto-hidrodinàmica, és un sistema de conversió directa d'energia que converteix l'energia tèrmica directament en energia elèctrica, sense cap conversió mecànica intermediària, en contrast amb el cas de totes les altres centrals generadores d'electricitat. Per tant, en aquest procés, es pot assolir una economia substancial de combustible degut a la eliminació del procés intermèdic de producció d'energia mecànica i la seva posterior conversió en energia elèctrica.
Història de la Generació MHD
El concepte de generació d'energia MHD va ser introduït per primera vegada per Michael Faraday el 1832 en la seva conferència Bakerian a la Royal Society. De fet, va realitzar un experiment al pont de Waterloo a Gran Bretanya per mesurar la corrent, a partir del flux del riu Tamesis en el camp magnètic terrestre.
Aquest experiment, en certa manera, va esbossar el concepte bàsic darrere la generació MHD. Després, s'han realitzat diverses recerques sobre aquest tema, i més tard, el 13 d'agost de 1940, aquest concepte de generació d'energia magneto-hidrodinàmica va ser acceptat com el procés més ampliament reconegut per la conversió directa d'energia tèrmica en energia elèctrica sense un subenllaç mecànic.
Principi de la Generació MHD
El principi de la generació d'energia MHD és molt simple i es basa en la Llei de Faraday de l'inducció electromagnètica, que estableix que quan un conductor i un camp magnètic es mouen relatiu a l'un altre, es genera una tensió en el conductor, que resulta en el flux d'una corrent entre els terminals.
Com indica el nom, el generador de magneto-hidrodinàmica mostrat a la figura següent, tracta del flux d'un fluid conductor en presència de camps magnètics i elèctrics. En un generador convencional o alternador, el conductor consta de bobines o llistons de cobre, mentre que en un generador MHD, un gas ionitzat calent o un fluid conductor substitueix el conductor sòlid.
Un fluid conductor pressionat flueix a través d'un camp magnètic transversal en un canal o ducte. Un parell d'electrodes estan situades en les parets del canal perpendicular al camp magnètic i connectades a través d'un circuit extern per lliurar energia a una càrrega connectada a ell. Les electrodes en el generador MHD desempenyen la mateixa funció que els escovins en un generador DC convencional. El generador MHD desenvolupa energia DC i la conversió a AC es fa utilitzant un inversor.
La potència generada per unitat de longitud pel generador MHD es dóna aproximadament per,
On u és la velocitat del fluid, B és la densitat de flux magnètic, σ és la conductivitat elèctrica del fluid conductor i P és la densitat del fluid.
Es dedueix de l'equació anterior que, per a una major densitat de potència en un generador MHD, ha d'haver-hi un fort camp magnètic de 4-5 tesla i una alta velocitat de flux del fluid conductor, a més d'una conductivitat adequada.
Cicles MHD i Fluids de Treball
Els cicles MHD poden ser de dos tipus, a saber
Cicle Obert MHD.
Cicle Tancat MHD.
S'explica detalladament a continuació els tipus de cicles MHD i els fluids de treball utilitzats.
Sistema de Cicle Obert MHD
En el sistema de cicle obert MHD, l'aire atmosfèric a una temperatura i pressió molt altes passa a través d'un fort camp magnètic. Primer, el carbó es processa i s'incinera en el combustor a una temperatura elevada d'aproximadament 2700oC i una pressió d'aproximadament 12 ATP amb aire prèviament escalfat del plasma. Després, es injecta un material de sembra com el carbonat de potassi per augmentar la conductivitat elèctrica. La barreja resultant, amb una conductivitat elèctrica d'aproximadament 10 Siemens/m, s'expandeix a través d'un bocal per aconseguir una alta velocitat i després passa a través del camp magnètic del generador MHD. Durant l'expansió del gas a alta temperatura, els ions positius i negatius es mouen cap als electrodes i constitueixen una corrent elèctrica. El gas es fa exhalar a través del generador. Com que el mateix aire no es pot reutilitzar, forma un cicle obert, i per això es diu cicle obert MHD.
Sistema de Cicle Tancat MHD
Com indica el nom, el fluid de treball en un cicle tancat MHD circula en un bucle tancat. Per tant, en aquest cas, s'utilitza un gas inerte o un metall líquid com a fluid de treball per transferir el calor. El metall líquid té típicament l'avantatge d'una alta conductivitat elèctrica, per tant, el calor proporcionat pel material de combustió no ha de ser massa elevat. En contraposició al sistema de cicle obert, no hi ha entrada ni sortida d'aire atmosfèric. Per tant, el procés es simplifica en gran manera, ja que el mateix fluid es circula repetidament per una transferència efectiva de calor.
Avantatges de la Generació MHD
Els avantatges de la generació MHD sobre altres mètodes convencionals de generació es detallen a continuació.
Aquí només circula el fluid de treball, i no hi ha parts mecàniques mòbils. Això reduix les pèrdues mecàniques a zero i fa l'operació més fiable.
La temperatura del fluid de treball es manté per les parets del MHD.
Té la capacitat d'arribar al nivell total de potència gairebé directament.
El preu dels generadors MHD és molt inferior al dels generadors convencionals.
El MHD té una eficiència molt alta, superior a la de la majoria d'altres mètodes convencionals o no convencionals de generació.
Declaració: Respecteu l'original, articles bons mereixen ser compartits, si hi ha infracció contacteu per eliminar.
