Génération MHD ou Génération d'énergie hydrodynamique magnétique
La génération MHD, également connue sous le nom de génération d'énergie magnétohydrodynamique, est un système de conversion directe d'énergie qui transforme l'énergie thermique en énergie électrique sans aucune conversion mécanique intermédiaire, contrairement à tous les autres types de centrales électriques. Ainsi, dans ce processus, une économie substantielle de carburant peut être réalisée grâce à l'élimination du processus de production d'énergie mécanique et sa reconversion en énergie électrique.
Histoire de la génération MHD
Le concept de la génération d'énergie MHD a été introduit pour la première fois par Michael Faraday en 1832 lors de son discours Bakerian à la Royal Society. Il a en fait mené une expérience sur le pont de Waterloo en Grande-Bretagne pour mesurer le courant, à partir de l'écoulement de la rivière Tamise dans le champ magnétique terrestre.
Cette expérience a, d'une certaine manière, esquissé le concept de base derrière la génération MHD. Au fil des ans, de nombreuses recherches ont été menées sur ce sujet, et plus tard, le 13 août 1940, ce concept de génération d'énergie magnétohydrodynamique a été adopté comme le processus le plus largement accepté pour la conversion directe de l'énergie thermique en énergie électrique sans un lien mécanique intermédiaire.
Principe de la génération MHD
Le principe de la génération d'énergie MHD est très simple et repose sur la loi de Faraday de l'induction électromagnétique, qui stipule que lorsque un conducteur et un champ magnétique se déplacent l'un par rapport à l'autre, une tension est induite dans le conducteur, ce qui entraîne un flux de courant entre les bornes.
Comme son nom l'indique, le générateur magnétohydrodynamique illustré ci-dessous concerne l'écoulement d'un fluide conducteur en présence de champs magnétiques et électriques. Dans un générateur conventionnel ou un alternateur, le conducteur est constitué de bobinages ou de bandes de cuivre, tandis que dans un générateur MHD, un gaz ionisé chaud ou un fluide conducteur remplace le conducteur solide.
Un fluide conducteur sous pression s'écoule à travers un champ magnétique transversal dans un canal ou un conduit. Une paire d'électrodes est placée sur les parois du canal à angle droit avec le champ magnétique et connectée à travers un circuit externe pour fournir de l'énergie à une charge connectée. Les électrodes dans le générateur MHD remplissent la même fonction que les balais dans un générateur CC conventionnel. Le générateur MHD développe de l'énergie CC et la conversion en CA est effectuée à l'aide d'un onduleur.
La puissance générée par unité de longueur par le générateur MHD est approximativement donnée par,
Où, u est la vitesse du fluide, B est la densité de flux magnétique, σ est la conductivité électrique du fluide conducteur et P est la densité du fluide.
Il est évident, d'après l'équation ci-dessus, qu'une densité de puissance élevée d'un générateur MHD nécessite un champ magnétique fort de 4-5 teslas et une vitesse d'écoulement élevée du fluide conducteur, ainsi qu'une conductivité adéquate.
Cycles MHD et fluides de travail
Les cycles MHD peuvent être de deux types, à savoir
Cycle MHD ouvert.
Cycle MHD fermé.
Le détail des types de cycles MHD et des fluides de travail utilisés est donné ci-dessous.
Système MHD à cycle ouvert
Dans un système MHD à cycle ouvert, l'air atmosphérique à très haute température et pression est passé à travers un champ magnétique intense. Le charbon est d'abord traité et brûlé dans le combusteur à une température d'environ 2700oC et à une pression d'environ 12 ATP avec de l'air préchauffé provenant du plasma. Ensuite, un matériau de semence tel que le carbonate de potassium est injecté dans le plasma pour augmenter la conductivité électrique. Le mélange résultant, ayant une conductivité électrique d'environ 10 Siemens/m, est ensuite expulsé à travers une buse pour avoir une vitesse élevée, puis passé à travers le champ magnétique du générateur MHD. Lors de l'expansion du gaz à haute température, les ions positifs et négatifs se déplacent vers les électrodes, constituant ainsi un courant électrique. Le gaz est ensuite évacué à travers le générateur. Comme le même air ne peut pas être réutilisé, cela forme un cycle ouvert, d'où le nom de cycle MHD ouvert.
Système MHD à cycle fermé
Comme son nom l'indique, le fluide de travail dans un système MHD à cycle fermé est circulé en boucle fermée. Par conséquent, dans ce cas, un gaz inerte ou un métal liquide est utilisé comme fluide de travail pour transférer la chaleur. Le métal liquide a l'avantage d'une conductivité électrique élevée, de sorte que la chaleur fournie par le matériau de combustion n'a pas besoin d'être trop élevée. Contrairement au système à cycle ouvert, il n'y a ni entrée ni sortie pour l'air atmosphérique. Ainsi, le processus est grandement simplifié, car le même fluide est circulé de manière répétée pour un transfert de chaleur efficace.
Avantages de la génération MHD
Les avantages de la génération MHD par rapport aux autres méthodes de génération conventionnelles sont les suivants.
Ici, seul le fluide de travail est circulé, et il n'y a pas de parties mécaniques mobiles. Cela réduit les pertes mécaniques à zéro et rend l'opération plus fiable.
La température du fluide de travail est maintenue par les parois du générateur MHD.
Il a la capacité d'atteindre presque directement le niveau de puissance maximale.
Le prix des générateurs MHD est beaucoup plus bas que celui des générateurs conventionnels.
La génération MHD a une très haute efficacité, supérieure à celle de la plupart des autres méthodes de génération conventionnelles ou non conventionnelles.
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