Gerador magnetohidrodinâmico - Magnetohydrodynamic generator

Gerador MHD

Um gerador magnetohidrodinâmico ( gerador MHD ) é um conversor magnetohidrodinâmico que utiliza um ciclo de Brayton para transformar energia térmica e energia cinética diretamente em eletricidade . Os geradores MHD são diferentes dos geradores elétricos tradicionais porque operam sem peças móveis (por exemplo, sem turbina) para limitar a temperatura superior. Eles, portanto, têm a maior eficiência termodinâmica teórica conhecida de qualquer método de geração elétrica. O MHD foi amplamente desenvolvido como um ciclo de cobertura para aumentar a eficiência da geração elétrica , especialmente na queima de carvão ou gás natural . O gás de exaustão quente de um gerador MHD pode aquecer as caldeiras de uma usina a vapor , aumentando a eficiência geral.

Um gerador MHD, como um gerador convencional, depende do movimento de um condutor através de um campo magnético para gerar corrente elétrica. O gerador MHD usa gás ionizado condutor quente (um plasma ) como condutor móvel. O dínamo mecânico, em contraste, usa o movimento de dispositivos mecânicos para fazer isso.

Geradores MHD práticos foram desenvolvidos para combustíveis fósseis, mas foram superados por ciclos combinados menos caros, nos quais a exaustão de uma turbina a gás ou célula de combustível de carbonato fundido aquece o vapor para alimentar uma turbina a vapor .

Os dínamos MHD são o complemento dos aceleradores MHD , que foram aplicados para bombear metais líquidos , água do mar e plasmas.

Os dínamos naturais MHD são uma área ativa de pesquisa em física de plasma e são de grande interesse para as comunidades geofísicas e astrofísicas , uma vez que os campos magnéticos da terra e do sol são produzidos por esses dínamos naturais.

Princípio

A Lei da Força de Lorentz descreve os efeitos de uma partícula carregada movendo-se em um campo magnético constante. A forma mais simples desta lei é dada pela equação vetorial.

Onde

  • F é a força que atua sobre a partícula.
  • Q é a carga da partícula,
  • v é a velocidade da partícula, e
  • B é o campo magnético.

O vector M é perpendicular a ambos v e B de acordo com a regra da mão direita .

Geração de energia

Normalmente, para uma grande estação de energia se aproximar da eficiência operacional dos modelos de computador , devem ser tomadas medidas para aumentar a condutividade elétrica da substância condutora. O aquecimento de um gás ao seu estado de plasma ou a adição de outras substâncias facilmente ionizáveis, como os sais de metais alcalinos, podem realizar esse aumento. Na prática, uma série de questões deve ser considerada na implementação de um gerador MHD : eficiência do gerador, economia e subprodutos tóxicos. Esses problemas são afetados pela escolha de um dos três designs de gerador MHD: o gerador Faraday, o gerador Hall e o gerador de disco.

Gerador faraday

O gerador Faraday tem o nome do homem que primeiro procurou o efeito no rio Tamisa (veja a história ). Um gerador de Faraday simples consistiria em um cano ou tubo em forma de cunha de algum material não condutor . Quando um fluido eletricamente condutor flui através do tubo, na presença de um campo magnético perpendicular significativo, uma tensão é induzida no campo, que pode ser retirada como energia elétrica colocando os eletrodos nas laterais em ângulos de 90 graus em relação ao campo magnético campo.

Existem limitações quanto à densidade e tipo de campo usado. A quantidade de energia que pode ser extraída é proporcional à área da seção transversal do tubo e à velocidade do fluxo condutor. A substância condutora também é resfriada e retardada por esse processo. Os geradores MHD normalmente reduzem a temperatura da substância condutora das temperaturas do plasma para pouco mais de 1000 ° C.

O principal problema prático de um gerador de Faraday é que as tensões e correntes diferenciais no fluido entram em curto através dos eletrodos nas laterais do duto. O desperdício mais poderoso é proveniente da corrente de efeito Hall . Isso torna o duto de Faraday muito ineficiente. A maioria dos refinamentos posteriores dos geradores MHD tentaram resolver esse problema. O campo magnético ideal em geradores MHD em forma de duto é uma espécie de forma de sela. Para obter este campo, um grande gerador requer um ímã extremamente poderoso. Muitos grupos de pesquisa tentaram adaptar ímãs supercondutores para esse propósito, com sucesso variável. (Para referências, consulte a discussão sobre eficiência do gerador, abaixo.)

Gerador de salão

Diagrama de um gerador Hall MHD
Diagrama de um gerador Hall MHD mostrando fluxos de corrente

A solução típica, historicamente, tem sido usar o efeito Hall para criar uma corrente que flui com o fluido. (Veja a ilustração.) Este projeto tem arranjos de eletrodos curtos e segmentados nas laterais do duto. O primeiro e o último eletrodos no duto alimentam a carga. Cada outro eletrodo está em curto com um eletrodo no lado oposto do duto. Esses shorts da corrente Faraday induzem um poderoso campo magnético dentro do fluido, mas em uma corda de um círculo perpendicular à corrente Faraday. Este campo secundário induzido faz com que a corrente flua em forma de arco-íris entre o primeiro e o último eletrodo.

As perdas são menores do que em um gerador de Faraday, e as tensões são maiores porque há menos curto da corrente induzida final.

No entanto, este projeto tem problemas porque a velocidade do fluxo de material requer que os eletrodos do meio sejam deslocados para "capturar" as correntes de Faraday. Conforme a carga varia, a velocidade do fluxo de fluido varia, desalinhando a corrente de Faraday com seus eletrodos pretendidos e tornando a eficiência do gerador muito sensível à sua carga.

Gerador de disco

Diagrama de um gerador de disco MHD
Diagrama de um gerador MHD de disco mostrando fluxos de corrente

O terceiro e, atualmente, o mais eficiente design é o gerador de discos de efeito Hall. Este projeto atualmente detém os recordes de eficiência e densidade de energia para geração de MHD. Um gerador de disco tem fluido fluindo entre o centro de um disco e um duto enrolado em torno da borda. (Os dutos não são mostrados.) O campo de excitação magnética é formado por um par de bobinas circulares de Helmholtz acima e abaixo do disco. (As bobinas não são mostradas.)

As correntes de Faraday fluem em um curto circuito perfeito em torno da periferia do disco.

As correntes de efeito Hall fluem entre os eletrodos do anel perto do duto central e os eletrodos do anel perto do duto periférico.

O amplo fluxo de gás plano reduziu a distância, daí a resistência do fluido em movimento. Isso aumenta a eficiência.

Outra vantagem significativa desse design é que os ímãs são mais eficientes. Primeiro, eles causam linhas de campo paralelas simples. Em segundo lugar, como o fluido é processado em um disco, o ímã pode estar mais próximo do fluido e, nesta geometria magnética, as intensidades do campo magnético aumentam como a 7ª potência da distância. Finalmente, o gerador é compacto para sua potência, então o ímã também é menor. O ímã resultante usa uma porcentagem muito menor da energia gerada.

Eficiência do gerador

A eficiência da conversão direta de energia na geração de energia MHD aumenta com a intensidade do campo magnético e a condutividade do plasma , que depende diretamente da temperatura do plasma , e mais precisamente da temperatura do elétron. Como os plasmas muito quentes só podem ser usados ​​em geradores MHD pulsados ​​(por exemplo, usando tubos de choque ) devido à rápida erosão do material térmico, foi previsto o uso de plasmas não térmicos como fluidos de trabalho em geradores MHD estáveis, onde apenas elétrons livres são muito aquecidos (10.000-20.000 kelvins ), enquanto o gás principal (átomos e íons neutros) permanece em uma temperatura muito mais baixa, normalmente 2500 kelvins. O objetivo era preservar os materiais do gerador (paredes e eletrodos) e, ao mesmo tempo, melhorar a condutividade limitada de tais condutores pobres para o mesmo nível de um plasma em equilíbrio termodinâmico ; isto é, completamente aquecido a mais de 10.000 kelvins, uma temperatura que nenhum material poderia suportar.

Mas Evgeny Velikhov descobriu teoricamente em 1962 e experimentalmente em 1963 que uma instabilidade de ionização, mais tarde chamada de instabilidade de Velikhov ou instabilidade eletrotérmica , surge rapidamente em qualquer conversor MHD usando plasmas não-térmicos magnetizados com elétrons quentes, quando um parâmetro Hall crítico é atingido, dependendo, portanto, no grau de ionização e no campo magnético. Essa instabilidade degrada bastante o desempenho de geradores MHD sem equilíbrio. As perspectivas dessa tecnologia, que inicialmente previam eficiências impressionantes, paralisaram os programas MHD em todo o mundo, visto que nenhuma solução para mitigar a instabilidade foi encontrada naquele momento.

Consequentemente, sem implementar soluções para dominar a instabilidade eletrotérmica, os geradores MHD práticos tiveram que limitar o parâmetro Hall ou usar plasmas térmicos moderadamente aquecidos em vez de plasmas frios com elétrons quentes, o que reduz drasticamente a eficiência.

Em 1994, o recorde de eficiência de 22% para geradores MHD de disco de ciclo fechado era mantido pelo Instituto Técnico de Tóquio. O pico de extração de entalpia nesses experimentos atingiu 30,2%. Os geradores MHD de carvão Hall e duto de ciclo aberto típicos são mais baixos, perto de 17%. Essas eficiências tornam o MHD pouco atraente, por si só, para a geração de energia elétrica, uma vez que as usinas convencionais de ciclo Rankine alcançam facilmente 40%.

No entanto, o escapamento de um gerador MHD queimando combustível fóssil é quase tão quente quanto uma chama. Ao encaminhar seus gases de exaustão para um trocador de calor para um ciclo de Brayton de turbina ou ciclo de Rankine de gerador de vapor , MHD pode converter combustíveis fósseis em eletricidade com uma eficiência estimada de até 60 por cento, em comparação com os 40 por cento de uma usina de carvão típica.

Um gerador magneto-hidrodinâmico também pode ser o primeiro estágio de um reator nuclear resfriado a gás .

Problemas de material e design

Os geradores MHD têm problemas difíceis em relação aos materiais, tanto para as paredes quanto para os eletrodos. Os materiais não devem derreter ou corroer em temperaturas muito altas. Cerâmicas exóticas foram desenvolvidas para esse fim, e devem ser selecionadas para serem compatíveis com o combustível e a semente de ionização. Os materiais exóticos e os difíceis métodos de fabricação contribuem para o alto custo dos geradores MHD.

Além disso, os MHDs funcionam melhor com campos magnéticos mais fortes. Os ímãs mais bem-sucedidos têm sido supercondutores e muito próximos do canal. Uma grande dificuldade era refrigerar esses ímãs e, ao mesmo tempo, isolá-los do canal. O problema é pior porque os ímãs funcionam melhor quando estão mais próximos do canal. Existem também riscos graves de danos às cerâmicas frágeis e quentes devido ao craqueamento térmico diferencial. Os ímãs geralmente estão próximos do zero absoluto, enquanto o canal tem vários milhares de graus.

Para MHDs, tanto alumina (Al 2 O 3 ) quanto peróxido de magnésio (MgO 2 ) foram relatados para trabalhar para as paredes isolantes. O peróxido de magnésio degrada perto da umidade. A alumina é resistente à água e pode ser fabricada para ser bastante forte, portanto, na prática, a maioria dos MHDs usa alumina para as paredes isolantes.

Para os eletrodos de MHDs limpos (ou seja, queima de gás natural), um bom material foi uma mistura de 80% CeO 2 , 18% ZrO 2 e 2% Ta 2 O 5 .

Os MHDs com queima de carvão têm ambientes intensamente corrosivos com escória. A escória protege e corrói os materiais MHD. Em particular, a migração de oxigênio através da escória acelera a corrosão de ânodos metálicos. No entanto, resultados muito bons foram relatados com eletrodos de aço inoxidável a 900   K. Outra opção, talvez superior, é uma cerâmica espinélica, FeAl 2 O 4 - Fe 3 O 4 . Foi relatado que o espinélio tem condutividade eletrônica, ausência de uma camada de reação resistiva, mas com alguma difusão de ferro na alumina. A difusão do ferro pode ser controlada com uma fina camada de alumina muito densa e resfriamento com água tanto nos eletrodos quanto nos isoladores de alumina.

Conectar os eletrodos de alta temperatura a barramentos de cobre convencionais também é um desafio. Os métodos usuais estabelecem uma camada de passivação química e resfriam o barramento com água.

Economia

Os geradores MHD não foram empregados para conversão de energia em massa em grande escala porque outras técnicas com eficiência comparável têm um custo de investimento de ciclo de vida mais baixo. Os avanços nas turbinas a gás natural alcançaram eficiências térmicas semelhantes a custos mais baixos, fazendo com que o escapamento da turbina acionasse uma usina a vapor de ciclo Rankine . Para obter mais eletricidade do carvão, é mais barato simplesmente adicionar mais capacidade de geração de vapor em baixa temperatura.

Um gerador MHD movido a carvão é um tipo de ciclo de energia Brayton , semelhante ao ciclo de energia de uma turbina de combustão. No entanto, ao contrário da turbina de combustão, não existem peças mecânicas móveis; o plasma eletricamente condutor fornece o condutor elétrico móvel. As paredes laterais e os eletrodos apenas suportam a pressão interna, enquanto os condutores anódicos e catódicos coletam a eletricidade gerada. Todos os ciclos de Brayton são motores térmicos. Os ciclos Brayton ideais também têm uma eficiência ideal igual à eficiência do ciclo Carnot ideal . Assim, o potencial para alta eficiência energética de um gerador MHD. Todos os ciclos de Brayton têm maior potencial de eficiência quanto mais alta for a temperatura de queima. Enquanto uma turbina de combustão é limitada em temperatura máxima pela força de seus aerofólios giratórios resfriados a vapor ou ar / água; não há peças giratórias em um gerador MHD de ciclo aberto. Este limite superior de temperatura limita a eficiência energética em turbinas de combustão. O limite superior na temperatura do ciclo de Brayton para um gerador MHD não é limitado, portanto, inerentemente, um gerador MHD tem uma capacidade potencial maior para eficiência energética.

As temperaturas nas quais os geradores MHD alimentados a carvão lineares podem operar são limitadas por fatores que incluem: (a) a temperatura de pré-aquecimento do combustível de combustão, do oxidante e do oxidante que limita a temperatura máxima do ciclo; (b) a capacidade de proteger as paredes laterais e os eletrodos da fusão; (c) a capacidade de proteger os eletrodos do ataque eletroquímico da escória quente que reveste as paredes, combinada com a alta corrente ou arcos que incidem sobre os eletrodos à medida que carregam a corrente contínua do plasma; e (d) pela capacidade dos isoladores elétricos entre cada eletrodo. Plantas MHD a carvão com pré-aquecimento de oxigênio / ar e alto oxidante provavelmente forneceriam plasmas semeados de potássio de cerca de 4.200   ° F, pressão de 10 atmosferas e iniciariam a expansão em Mach   1,2. Essas plantas recuperariam o calor de exaustão MHD para o pré-aquecimento do oxidante e para a geração de vapor de ciclo combinado. Com suposições agressivas, um estudo de viabilidade financiado pelo DOE de onde a tecnologia poderia ir, projeto conceitual de usina elétrica de ciclo binário MHD / vapor avançado movida a carvão de 1000 MWe , publicado em junho de 1989, mostrou que uma grande usina de ciclo combinado MHD movida a carvão poderia atingir uma eficiência energética HHV próxima de 60 por cento - bem acima de outras tecnologias movidas a carvão, portanto, existe o potencial para baixos custos operacionais.

No entanto, nenhum teste nessas condições agressivas ou tamanho ainda ocorreu, e não há grandes geradores MHD agora em teste. Há simplesmente um histórico inadequado de confiabilidade para fornecer confiança em um projeto MHD alimentado a carvão comercial.

O teste U25B MHD na Rússia usando gás natural como combustível usou um ímã supercondutor e teve uma potência de 1,4 megawatts. Uma série de testes de gerador MHD alimentado a carvão financiado pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE) em 1992 produziu energia MHD de um ímã supercondutor maior no Component Development and Integration Facility (CDIF) em Butte , Montana . Nenhum desses testes foi conduzido por períodos longos o suficiente para verificar a durabilidade comercial da tecnologia. Nenhuma das instalações de teste estava em escala grande o suficiente para uma unidade comercial.

Ímãs supercondutores são usados ​​nos geradores MHD maiores para eliminar uma das grandes perdas parasitas: a energia necessária para energizar o eletroímã. Os ímãs supercondutores, uma vez carregados, não consomem energia e podem desenvolver campos magnéticos intensos de 4 teslas ou mais. A única carga parasita para os ímãs é para manter a refrigeração e compensar as pequenas perdas para as conexões não supercríticas.

Por causa das altas temperaturas, as paredes não condutoras do canal devem ser construídas com uma substância extremamente resistente ao calor, como óxido de ítrio ou dióxido de zircônio, para retardar a oxidação. Da mesma forma, os eletrodos devem ser condutores e resistentes ao calor em altas temperaturas. O gerador MHD movido a carvão AVCO no CDIF foi testado com eletrodos de cobre resfriados a água cobertos com platina, tungstênio, aço inoxidável e cerâmica eletricamente condutora.

Subprodutos tóxicos

O MHD reduz a produção geral de resíduos perigosos de combustíveis fósseis porque aumenta a eficiência da planta. Em usinas de carvão MHD, o processo comercial patenteado "Econoseed" desenvolvido pelos EUA (veja abaixo) recicla a semente de ionização de potássio da cinza volante capturada pelo purificador de gás de chaminé. No entanto, este equipamento é uma despesa adicional. Se o metal fundido for o fluido da armadura de um gerador MHD, deve-se tomar cuidado com o refrigerante do eletromagnético e do canal. Os metais alcalinos comumente usados ​​como fluidos MHD reagem violentamente com a água. Além disso, os subprodutos químicos de metais alcalinos eletrificados e aquecidos e cerâmicas de canal podem ser venenosos e ambientalmente persistentes.

História

A primeira pesquisa prática de energia MHD foi financiada em 1938 nos Estados Unidos pela Westinghouse em seus laboratórios em Pittsburgh, Pensilvânia , chefiados pelo húngaro Bela Karlovitz . A patente inicial sobre MHD é de B. Karlovitz, Patente US No. 2.210.918, "Process for the Conversion of Energy", 13 de agosto de 1940.

A Segunda Guerra Mundial interrompeu o desenvolvimento. Em 1962, a Primeira Conferência Internacional sobre MHD Power foi realizada em Newcastle upon Tyne, Reino Unido, pelo Dr. Brian C. Lindley da International Research and Development Company Ltd. O grupo criou um comitê diretor para estabelecer outras conferências e disseminar ideias. Em 1964, o grupo organizou uma segunda conferência em Paris, França, em consulta com a Agência Europeia de Energia Nuclear .

Como a afiliação à ENEA era limitada, o grupo persuadiu a Agência Internacional de Energia Atômica a patrocinar uma terceira conferência, em Salzburg, Áustria, em julho de 1966. As negociações nesta reunião converteram o comitê diretor em um grupo de relatórios periódicos, o ILG-MHD (internacional liaison group, MHD), sob a ENEA, e mais tarde em 1967, também sob a Agência Internacional de Energia Atômica. Outras pesquisas na década de 1960 por R. Rosa estabeleceram a praticidade do MHD para sistemas movidos a combustível fóssil.

Na década de 1960, a AVCO Everett Aeronautical Research iniciou uma série de experimentos, terminando com o Mk. Gerador de V de 1965. Isso gerou 35   MW, mas usou cerca de 8 MW para acionar seu ímã. Em 1966, o ILG-MHD teve sua primeira reunião formal em Paris, França. Ela começou a publicar um relatório de status periódico em 1967. Esse padrão persistiu, nessa forma institucional, até 1976. No final da década de 1960, o interesse pela MHD diminuiu porque a energia nuclear estava se tornando mais amplamente disponível.

No final dos anos 1970, à medida que o interesse pela energia nuclear diminuía, o interesse pelo MHD aumentou. Em 1975, a UNESCO se convenceu de que o MHD poderia ser a maneira mais eficiente de utilizar as reservas mundiais de carvão e, em 1976, patrocinou o ILG-MHD. Em 1976, ficou claro que nenhum reator nuclear nos próximos 25 anos usaria MHD, então a Agência Internacional de Energia Atômica e a ENEA (ambas as agências nucleares) retiraram o apoio do ILG-MHD, deixando a UNESCO como o principal patrocinador do ILG- MHD.

Desenvolvimento da ex-Iugoslávia

Em mais de um período de dez anos, engenheiros do antigo Instituto Iugoslavo de Tecnologia Térmica e Nuclear (ITEN), Energoinvest Co., Sarajevo, construíram o primeiro gerador de energia experimental magneto-hidrodinâmica em 1989. Foi aqui que foi patenteado pela primeira vez .

Desenvolvimento dos EUA

Na década de 1980, o Departamento de Energia dos Estados Unidos iniciou um vigoroso programa de vários anos, culminando em um combustor de carvão de demonstração de 50 MW em 1992 no Component Development and Integration Facility (CDIF) em Butte, Montana . Este programa também teve um trabalho significativo no Coal-Fired-In-Flow-Facility (CFIFF) no University of Tennessee Space Institute .

Este programa combinou quatro partes:

  1. Um ciclo de cobertura MHD integrado, com canal, eletrodos e unidades de controle de corrente desenvolvido pela AVCO, mais tarde conhecido como Textron Defense of Boston. Este sistema era um gerador de duto de efeito Hall aquecido por carvão pulverizado, com uma semente de ionização de potássio. AVCO desenvolveu o famoso Mk. Gerador V, e tinha experiência significativa.
  2. Um ciclo de fundo integrado, desenvolvido no CDIF.
  3. Uma facilidade para regenerar a semente de ionização foi desenvolvida pela TRW. O carbonato de potássio é separado do sulfato nas cinzas volantes dos depuradores. O carbonato é removido, para recuperar o potássio.
  4. Um método para integrar MHD em usinas de carvão preexistentes. O Departamento de Energia encomendou dois estudos. A Westinghouse Electric realizou um estudo com base na Usina Scholtz da Gulf Power em Sneads, Flórida . A MHD Development Corporation também produziu um estudo baseado na fábrica JE Corrette da Montana Power Company of Billings, Montana .

Os protótipos iniciais no CDIF foram operados por curtos períodos, com vários carvões: Montana Rosebud e um carvão corrosivo com alto teor de enxofre, Illinois nº 6. Uma grande quantidade de engenharia, química e ciência de materiais foi concluída. Depois que os componentes finais foram desenvolvidos, os testes operacionais foram concluídos com 4.000 horas de operação contínua, 2.000 em Montana Rosebud, 2.000 em Illinois No. 6. Os testes terminaram em 1993.

Desenvolvimento japonês

O programa japonês no final da década de 1980 concentrou-se no MHD de ciclo fechado. A crença era de que teria maior eficiência e equipamentos menores, especialmente em usinas limpas, pequenas e com capacidade econômica de cerca de 100 megawatts (elétricos), adequados às condições japonesas. As usinas movidas a carvão de ciclo aberto são geralmente consideradas econômicas acima de 200 megawatts.

A primeira grande série de experimentos foi o FUJI-1, um sistema de purga alimentado por um tubo de choque no Instituto de Tecnologia de Tóquio . Esses experimentos extraíram até 30,2% da entalpia e alcançaram densidades de potência próximas a 100 megawatts por metro cúbico. Essa instalação foi financiada pela Tokyo Electric Power, outras empresas japonesas e pelo Departamento de Educação. Algumas autoridades acreditam que esse sistema era um gerador de disco com gás carreador de hélio e argônio e semente de ionização de potássio.

Em 1994, havia planos detalhados para a FUJI-2, uma instalação de ciclo fechado contínuo de 5  MWe , movida a gás natural, a ser construída usando a experiência da FUJI-1. O projeto básico do MHD era para ser um sistema com gases inertes usando um gerador de disco. O objetivo era uma extração de entalpia de 30% e uma eficiência térmica MHD de 60%. O FUJI-2 seria seguido por um retrofit para uma   planta de gás natural de 300 MWe.

Desenvolvimento australiano

Em 1986, o professor Hugo Karl Messerle, da Universidade de Sydney, pesquisou o MHD movido a carvão. Isso resultou em uma   instalação de cobertura de 28 MWe que foi operada fora de Sydney. Messerle também escreveu uma das obras de referência mais recentes (veja abaixo), como parte de um programa de educação da UNESCO.

Um obituário detalhado para Hugo está localizado no site da Academia Australiana de Ciências Tecnológicas e Engenharia (ATSE).

Desenvolvimento italiano

O programa italiano começou em 1989 com um orçamento de cerca de US $ 20 milhões e tinha três áreas principais de desenvolvimento:

  1. Modelagem MHD.
  2. Desenvolvimento de ímã supercondutor. A meta em 1994 era um protótipo de 2   m de comprimento, armazenando 66 MJ , para uma demonstração de MHD de 8 m de comprimento. O campo deveria ser de 5 teslas , com um taper de 0,15 T / m. A geometria deveria se assemelhar a uma forma de sela, com enrolamentos cilíndricos e retangulares de cobre de nióbio-titânio.     
  3. Retrofits para centrais de gás natural. Um era para estar no Fator Enichem-Anic em Ravenna. Nesta planta, os gases de combustão do MHD passariam para a caldeira. A outra era uma instalação de 230   MW (térmica) para uma usina em Brindisi, que passaria vapor para a usina principal.

Desenvolvimento chinês

Um programa nacional conjunto EUA-China terminou em 1992 com a reforma da usina a carvão nº 3 em Asbach. Um outro programa de onze anos foi aprovado em março de 1994. Isso estabeleceu centros de pesquisa em:

  1. O Instituto de Engenharia Elétrica da Academia Chinesa de Ciências , Pequim, se preocupa com o projeto de geradores MHD.
  2. O Instituto de Pesquisa de Energia de Xangai , preocupado com a pesquisa geral de sistemas e ímãs supercondutores.
  3. O Thermoenergy Research Engineering Institute da Nanjing's Southeast University , preocupado com desenvolvimentos posteriores.

O estudo de 1994 propôs um gerador de 10   W (elétrico, 108   MW térmico) com o MHD e usinas de ciclo de fundo conectadas por tubulação de vapor, para que ambos pudessem operar independentemente.

Desenvolvimentos russos

Modelo em escala U-25

Em 1971, a usina U-25 movida a gás natural foi concluída perto de Moscou, com uma capacidade projetada de 25 megawatts. Em 1974, ele fornecia 6 megawatts de energia. Em 1994, a Rússia havia desenvolvido e operado a instalação operada por carvão U-25, no Instituto de Alta Temperatura da Academia Russa de Ciências em Moscou. A usina de fundo do U-25 era na verdade operada sob contrato com a concessionária de Moscou e alimentava a rede elétrica de Moscou. Houve grande interesse na Rússia em desenvolver um gerador de disco movido a carvão. Em 1986, a primeira usina de energia industrial com gerador MHD foi construída, mas em 1989 o projeto foi cancelado antes do lançamento do MHD e esta usina mais tarde juntou-se à Ryazan Power Station como uma 7ª unidade com construção normal.

Veja também

Referências

Leitura adicional

  • Sutton, George W .; Sherman, Arthur (julho de 2006). Engenharia Magnetohidrodinâmica . Dover Engenharia Civil e Mecânica. Publicações de Dover. ISBN   978-0486450322 .
  • Hugo K. Messerle, Magnetohydrodynamic Power Generation , 1994, John Wiley, Chichester, Parte da UNESCO Energy Engineering Series (esta é a fonte das informações históricas e do projeto do gerador).
  • Shioda, S. "Results of Feasibility Studies on Closed-Cycle MHD Power Plants", Proc. Plasma Tech. Conf., 1991, Sydney, Austrália, pp. 189–200.
  • RJ Rosa, Magnetohydrodynamic Energy Conversion , 1987, Hemisphere Publishing, Washington, DC
  • GJ Womac, MHD Power Generation , 1969, Chapman e Hall, Londres.

links externos