معرفی ژنراتور MHD

معرفی ژنراتور MHD:
مولد یا ژنراتور برق مغناهیدرودینامیک یا مگنتوهیدرودینامیک (Magnetohydrodynamic Power Generator) که به آن مولد یا ژنراتور MHD می گویند، به هر نوع دستگاهی گفته می شود که با استفاده از برهمکنش سیال (شاره) در حال حرکت (معمولاً گاز یونیزه یا پلاسما) و یک میدان مغناطیسی، برق تولید می کند.

ژنراتور MHD پتانسیل تولید انرژی الکتریکی در مقیاس بزرگ را با کاهش تأثیرات مخرب محیط زیستی دارد.

از سال 1970 چندین کشور برنامه های تحقیقاتی استفاده از ژنراتور MHD را با تأکید ویژه بر استفاده از زغال سنگ به عنوان سوخت انجام داده اند.

ژنراتور MHD برای تولید پالس های الکتریکی بزرگ نیز جذاب است.

اصل اساسی تولید برق توسط ژنراتور MHD بسیار ساده است. معمولاً با احتراق یک سوخت فسیلی یک گاز رسانای الکتریسیته با فشار زیاد تولید می شود.

سپس گاز از طریق یک میدان مغناطیسی هدایت می شود و در نتیجه، طبق قانون القای فارادی (مایکل فارادی فیزیکدان و شیمیدان انگلیسی قرن نوزدهم است) یک نیروی الکتریکی در آن ایجاد می شود.

ژنراتور MHD از یک موتور حرارتی شامل انبساط گاز از فشار بالا به فشار کم به روشی مشابه روش استفاده شده در توربوژنراتور گازی معمولی تشکیل شده است (شکل 1 را ببینید).

در توربو ژنراتور، گاز با سطوح پره برهم کنش می کند تا توربین و ژنراتور الکتریکی متصل به آن را هدایت کند. در سیستم MHD، انرژی جنبشی گاز با توجه به قابلیت انبساط مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

علاقه به تولید برق MHD زمانی مورد توجه قرار گرفت که مشاهده شد اثر متقابل یک پلاسما با یک میدان مغناطیسی می تواند در دماهای بسیار بالاتر از یک توربین مکانیکی چرخان ممکن باشد. بازده محدود موتورهای گرمایی در اوایل قرن نوزدهم توسط مهندس فرانسوی، سدی کارنو، بیان شد.

چرخه کارنو، که حداکثر بازده نظری یک موتور گرمایی را بیان می کند، از اختلاف بین دمای «منبع» (Source) گرم و دمای «چاهک» (Sink) سرد، تقسیم بر دمای منبع به دست می آید.

به عنوان مثال، اگر دمای منبع 3000 کلوین (حدود 2700 درجه سانتی گراد یا 4900 درجه فارنهایت) و دمای چاهک 300 کلوین (حدود 30 درجه سانتی گراد یا 85 درجه فارنهایت) باشد، حداکثر بازده نظری 90 درصد است.

با توجه به بازده کم ناشی از نرخ انتقال حرارت محدود و بازده کم اجزا در موتورهای حرارتی واقعی، سیستمی که از یک ژنراتور MHD استفاده می کند، پتانسیل ارائه بازده نهایی را در محدوده 60 تا 65 درصد خواهد داشت.

این عدد بسیار بهتر از بازده 35 تا 40 درصدی است که می توان در یک نیروگاه رایج مدرن به دست آورد. علاوه بر این، ژنراتورهای MHD آلاینده های کمتری نسبت به نیروگاه های معمولی تولید می کنند.

با این حال، هزینه های بالاتر ساخت سیستم های MHD، اقبال به آن ها را محدود کرده است.