Magnetohydrodynamisk generator. Varm, ionisert gass under høyt trykk strømmer med hastighet v inn i magnetfeltet, B, og avbøyes på tvers av dette, positive ioner nedover, negative oppover. Derved oppstår en elektromotorisk spenning, E, og (hvis elektrodene forbindes utvendig) en elektrisk strøm.
Magnetohydrodynamisk generator er en elektrisitetsgenerator hvor de strømførende viklingene er erstattet av en strømmende, elektrisk ledende gass eller væske, og hvor den kinetiske energien i det strømmende mediet omsettes til elektrisk energi.
MHD-generator
Gass under høyt trykk strømmer fra et forbrenningskammer eller oppvarmingskammer inn i den hydrodynamiske seksjonen, et kammer hvor et sterkt magnetfelt er rettet loddrett på strømningsretningen. Temperaturen i gassen er så høy (noen tusen kelvin) at gassen delvis er ionisert. På grunn av lorentzkraften avbøyes positive og negative ioner til hver sin side loddrett på magnetfeltets retning og fanges opp av to elektroder som opplades og kan levere elektrisk strøm. Når ionene avbøyes, avtar deres hastighet i strømningsretningen. De hindrer derfor gassens frie bevegelse og reduserer dens utstrømningshastighet. Strømmen produseres altså på bekostning av energien til den utstrømmende gassen.
Kammerveggene i den hydrodynamiske seksjonen må være elektrisk isolerende; elektrodene må være ledende. Begge deler kommer i kontakt med den varme gassen, og bare få stoffer tåler så høye temperaturer. Dessuten synes den karakteristiske forskjellen mellom metaller og ledere å opphøre når temperaturen blir for høy. Alle stoffer oppfører seg da som dårlige ledere. Ved sterk kjøling av kammerveggene kan man likevel holde konduktansen så lav at generatoren ikke kortsluttes innvendig.
Sterke magnetfelter er også meget viktige for høy virkningsgrad og for å redusere dimensjonene av kammeret. Det er derfor lønnsomt å bruke superledende magneter med magnetfelt av størrelsen 10 tesla, det vil si 5–10 ganger så sterkt felt som i vanlige elektromagneter.
Magnetohydrodynamiske generatorer produserer likestrøm ved en spenning på noen få hundre volt. Skal strømmen distribueres på vanlig måte, må den gjøres om til vekselstrøm og transformeres til høyere spenning. Dette gjøres effektivt ved hjelp av halvlederomformere, slik at man også unngår roterende maskineri.
De viktigste fordelene ved den magnetohydrodynamiske generatoren er den enkle virkemåten med et apparat uten noen bevegelige deler, og den høye virkningsgraden, teoretisk opptil 90 prosent og i praksis antatt å kunne bli opptil 60 prosent. Generatoren vil imidlertid bare være lønnsom ved store effekter.
Lukkede generatorer arbeider som regel med en edelgass, som for eksempel kan oppvarmes i en kjernereaktor, og etter ekspansjon og avkjøling i den hydrodynamiske seksjonen ledes tilbake til oppvarmingskammeret. I åpne generatorer arbeides det med forbrenningsgasser som ledes rett fra forbrenningskammeret og inn i generatoren. De tekniske problemene ved konstruksjonen er stort sett forbundet med de høye temperaturene som må til for å ionisere gassen.
Prinsippene for MHD-generatorer ble demonstrert på prøveanlegg av størrelsesorden 25 MW både i Sovjetunionen og USA i midten av 1970-årene. Men økonomisk lønnsomme anlegg forutsetter stort utviklingsarbeid. Sett i forhold til vanlige elektrisitetsverk som drives med fossilt brensel, vil verk drevet med MHD-generatorer være mer effektive og gi mindre forurensninger. Men i prinsippet har man de samme miljø- og ressursproblemene som med andre forbrenningssystemer. Arbeidet med utviklingen av MHD-drevne energiverk er derfor blitt nedprioritert i forhold til blant annet utviklingen av fusjonsreaktorer.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.