Pembangkitan MHD atau Pembangkitan Tenaga Hidrodinamik Magnetik

Pembangkitan MHD atau juga dikenali sebagai pembangkitan tenaga hidrodinamik magnetik adalah sistem pengubahsuaian tenaga terus yang menukar tenaga haba secara langsung kepada tenaga elektrik, tanpa sebarang pengubahsuaian tenaga mekanikal perantara, berbeza daripada kes di semua pembangkit tenaga lain. Oleh itu, dalam proses ini, ekonomi bahan api yang signifikan boleh dicapai kerana penghapusan proses menghasilkan tenaga mekanikal dan kemudian menukarnya menjadi tenaga elektrik.

Sejarah Pembangkitan MHD

Konsep pembangkitan tenaga MHD diperkenalkan untuk pertama kali oleh Michael Faraday pada tahun 1832 dalam ceramah Bakerian beliau kepada Royal Society. Beliau sebenarnya menjalankan eksperimen di Jambatan Waterloo di Great Britain untuk mengukur arus, dari aliran Sungai Thames dalam medan magnetik Bumi.

Eksperimen ini secara tidak langsung menerangkan konsep asas di sebalik pembangkitan MHD. Selama bertahun-tahun, beberapa kajian telah dijalankan mengenai topik ini, dan kemudian pada 13 Ogos 1940, konsep pembangkitan tenaga hidrodinamik magnetik, diterima sebagai proses yang paling meluas untuk menukar tenaga haba secara langsung menjadi tenaga elektrik tanpa sub-link mekanikal.

Prinsip Pembangkitan MHD

Prinsip pembangkitan tenaga MHD sangat mudah dan berdasarkan Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday, yang menyatakan bahawa apabila konduktor dan medan magnet bergerak relatif satu sama lain, maka voltan akan diinduksi dalam konduktor, yang menghasilkan aliran arus di seluruh terminal. Seperti namanya, penjana hidrodinamik magnetik yang ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah, berkaitan dengan aliran cecair konduktor dalam kehadiran medan magnet dan elektrik. Dalam penjana konvensional atau alternator, konduktor terdiri daripada kitaran tembaga atau jalur sementara dalam penjana MHD, gas ionized panas atau cecair konduktor menggantikan konduktor pepejal.

Cecair konduktor elektrik yang ditekan mengalir melalui medan magnet transversal dalam saluran atau salur. Pasangan elektroda terletak pada dinding saluran pada sudut kanan dengan medan magnet dan disambungkan melalui litar luaran untuk menghantar kuasa kepada beban yang disambungkan dengannya. Elektroda dalam penjana MHD memainkan fungsi yang sama seperti sikat dalam penjana DC konvensional. Penjana MHD menghasilkan kuasa DC dan pengubahsuaian ke AC dilakukan menggunakan inverter. Kuasa yang dihasilkan setiap unit panjang oleh penjana MHD kira-kira diberikan oleh,

Di mana, u adalah halaju bendalir, B adalah ketumpatan fluks magnet, σ adalah kekonduksian elektrik cecair konduktor dan P adalah ketumpatan bendalir.

Jelas dari persamaan di atas, bahawa untuk ketumpatan kuasa yang lebih tinggi bagi penjana MHD, medan magnet yang kuat antara 4-5 tesla dan halaju aliran bendalir yang tinggi serta kekonduksian yang mencukupi diperlukan.

Siklus MHD dan Bendalir Kerja

Siklus MHD boleh dibahagikan kepada dua jenis, iaitu

1. Siklus MHD Terbuka.

2. Siklus MHD Tertutup.

Perincian mengenai jenis-jenis siklus MHD dan bendalir kerja yang digunakan, diberikan di bawah.

Sistem Siklus MHD Terbuka

Dalam sistem siklus MHD terbuka, udara atmosfera pada suhu dan tekanan yang sangat tinggi dialirkan melalui medan magnet yang kuat. Arang batu diproses dan dibakar di dalam pembakar pada suhu yang tinggi sekitar 2700oC dan tekanan sekitar 12 ATP dengan udara yang telah dipanaskan dari plasma. Kemudian, bahan penabur seperti karbonat kalium disuntikkan ke dalam plasma untuk meningkatkan kekonduksian elektrik. Campuran yang dihasilkan dengan kekonduksian elektrik sekitar 10 Siemens/m diperluas melalui nozzle, sehingga memiliki halaju yang tinggi dan kemudian dialirkan melalui medan magnet penjana MHD. Semasa pengekspanan gas pada suhu yang tinggi, ion positif dan negatif bergerak ke elektroda dan membentuk arus elektrik. Gas kemudian dibuang melalui penjana. Oleh kerana udara yang sama tidak dapat digunakan semula, ia membentuk siklus terbuka dan dinamakan siklus MHD terbuka.

Sistem Siklus MHD Tertutup

Seperti namanya, bendalir kerja dalam siklus MHD tertutup dikitar dalam gelung tertutup. Oleh itu, dalam kes ini, gas inert atau logam cair digunakan sebagai bendalir kerja untuk memindahkan haba. Logam cair biasanya mempunyai kelebihan kekonduksian elektrik yang tinggi, oleh itu, haba yang diberikan oleh bahan pembakaran tidak perlu terlalu tinggi. Berbeza dengan sistem gelung terbuka, tiada inlet dan outlet untuk udara atmosfera. Oleh itu, proses ini disederhanakan secara besar-besaran, kerana bendalir yang sama dikitar berulang kali untuk pemindahan haba yang efektif.

Kelebihan Pembangkitan MHD

Kelebihan pembangkitan MHD berbanding kaedah-kaedah konvensional lain adalah seperti berikut.

1. Di sini hanya bendalir kerja yang dikitar, dan tiada bahagian mekanikal bergerak. Ini mengurangkan kerugian mekanikal kepada sifar dan membuat operasi lebih boleh dipercayai.

2. Suhu bendalir kerja dikekalkan oleh dinding MHD.

3. Ia mempunyai keupayaan untuk mencapai tahap kuasa penuh hampir secara terus.

4. Harga penjana MHD jauh lebih rendah daripada penjana konvensional.

5. MHD mempunyai kecekapan yang sangat tinggi, yang lebih tinggi daripada kebanyakan kaedah konvensional atau bukan konvensional lain.

Kenyataan: Hormati asal, artikel yang baik patut kongsi, jika terdapat pelanggaran silakan hubungi untuk padam.