Generiranje MHD ali magneto hidrodinamska proizvodnja električne energije

Generiranje z MHD ali tudi magneto hidrodinamično generiranje električne energije je sistem neposredne pretvorbe energije, ki toplinsko energijo neposredno pretvarja v električno energijo, brez nobene posredne mehanske pretvorbe, kot je primer pri vseh ostalih elektrarnah. Tako se lahko v tem procesu doseže velika uštevčenost goriva zaradi odpravljanja povezovalnega procesa proizvodnje mehanske energije in nato njene ponovne pretvorbe v električno energijo.

Zgodovina generiranja z MHD

Koncept generiranja z MHD je bil prvič predstavljen leta 1832 s strani Michaela Faradayja v njegovem Bakerianem predavanju za Kraljevo društvo. V resnici je izvedel poskus na Waterloo mostu v Veliki Britaniji, kjer je meril tok, ki ga povzroča tekočina reke Temze v Zemljini magnetno polje.

Ta poskus je na nek način opredelil osnovni koncept za generiranje z MHD skozi leta. Nato so bila izvedena številna raziskovalna dela na tem področju, in kasneje, 13. avgusta 1940, je ta koncept magneto hidrodinamičnega generiranja električne energije, postal najširše sprejeti postopek za pretvorbo toplinske energije neposredno v električno energijo brez mehanskega posrednika.

Načelo generiranja z MHD

Načelo generiranja z MHD je zelo preprosto in temelji na Faradayevem zakonu elektromagnetske indukcije, ki pravi, da, ko se vodilnik in magnetno polje gibljeta en do drugega, se v vodilniku inducira napetost, kar povzroči tok trenta med terminali.
Kot ime nakazuje, se magneto hidrodinamični generator, prikazan na spodnji sliki, nanaša na tekanje vodenega tekočina v prisotnosti magnetnega in električnega polja. V konvencionalnem generatorju ali alternatorju je vodilnik sestavljen iz bakrenih ovitev ali trakov, medtem ko v generatorju z MHD toplo jonizirani plin ali voden tekočina nadomeščata trd vodilnik.

Pod tlakom pretakan voden tekočina teče skozi poprečno magnetno polje v kanalu ali cevi. Para elektrod je nameščenih na stenah kanala pravokotno na magnetno polje in povezan preko zunanje krinke, da dostavlja energijo na optico, ki je povezan s generatorjem. Elektrode v generatorju z MHD opravljajo isto funkcijo kot štetice v konvencionalnem DC generatorju. Generator z MHD ustvarja DC energijo, pretvorba v AC pa se izvaja z uporabo inverterja.
Energijska poraba po enoti dolžine generatorja z MHD je približno dana z,

Kjer je u hitrost tekočine, B gostota magnetnega fluksa, σ električna prevodnost voden tekočine in P gostota tekočine.

Iz zgornje enačbe je očitno, da za višjo energetsko porabo generatorja z MHD mora biti močno magnetno polje 4-5 tesla in visoka hitrost tekanja voden tekočine ob zadostni prevodnosti.

MHD cikli in delovne tekočine

MHD cikli lahko obstajata v dveh vrstah, in sicer

1. Odprt cikel MHD.

2. Zaprt cikel MHD.

Podrobnejši opis vrst MHD ciklov in uporabljenih delovnih tekočin je podan spodaj.

Odprt cikel MHD sistema

V odprtih ciklih MHD sistema se atmosferski zrak na zelo visoki temperaturi in tlaku pelje skozi močno magnetno polje. Uglen je najprej obdelan in zapalen v kombustoru na visoki temperaturi okoli 2700oC in tlaku okoli 12 ATM s pretopljenim zrakom iz plazme. Nato se v plazmo vstrelja material, kot je kalijev karbonat, da se poveča električna prevodnost. Dobljena mešanica z električno prevodnostjo okoli 10 Siemens/m se razširi skozi ventil, da bi imela visoko hitrost, in potem se pelje skozi magnetno polje generatorja z MHD. Med razširjanjem plina na visoki temperaturi se pozitivni in negativni ioni premikata k elektrodama in tako tvorijo električni tok. Plin se nato izpušča skozi generator. Ker se isti zrak ne more ponovno uporabiti, tvori odprt cikel in je torej poimenovan kot odprt cikel MHD.

Zaprt cikel MHD sistema

Kot ime nakazuje, se delovna tekočina v zaprtih ciklih MHD cirkulira v zaprti zanki. Zato se v tem primeru uporablja inertni plin ali tekoči kovine kot delovna tekočina za prenos toplote. Tekoči kovini imajo tipično prednost visoke električne prevodnosti, zato toplota, ki jo zagotovi materijal za spaljanje, ne bo morala biti previsoka. Nasproti odprtemu sistemu ni vhoda in izhoda za atmosferski zrak. Torej se postopek veliko poenostavi, ker se ista tekočina cirkulira znova in znova za učinkovito prenos toplote.

Prednosti generiranja z MHD

Prednosti generiranja z MHD v primerjavi z drugimi konvencionalnimi metodami generiranja so podane spodaj.

1. Tu se cirkulira samo delovna tekočina, ni pa nobenih gibljivih mehanskih delov. To zmanjša mehanske izgube na nič in operacijo čini bolj odvisno.

2. Temperatura delovne tekočine je vzdrževala z zidovi MHD.

3. Ima sposobnost, da doseže celotno moč skoraj neposredno.

4. Cena generatorjev z MHD je veliko nižja kot cena konvencionalnih generatorjev.

5. MHD ima zelo visoko učinkovitost, ki je višja od večine drugih konvencionalnih ali nekonvencionalnih metod generiranja.

Izjava: Spoštujte original, dobre članke je vredno deliti, če gre za kršitev avtorskih pravic, se obvestite z brisanjem.