[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki15\/2020\/12\/23\/magnetohydrodynamischer-generator-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki15\/2020\/12\/23\/magnetohydrodynamischer-generator-wikipedia\/","headline":"Magnetohydrodynamischer Generator – Wikipedia","name":"Magnetohydrodynamischer Generator – Wikipedia","description":"before-content-x4 EIN magnetohydrodynamischer Generator ((MHD-Generator) ist ein magnetohydrodynamischer Wandler, der einen Brayton-Zyklus verwendet, um W\u00e4rmeenergie und kinetische Energie direkt in","datePublished":"2020-12-23","dateModified":"2020-12-23","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki15\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki15\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/7\/72\/MHD_generator_%28En%29.png\/330px-MHD_generator_%28En%29.png","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/7\/72\/MHD_generator_%28En%29.png\/330px-MHD_generator_%28En%29.png","height":"147","width":"330"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki15\/2020\/12\/23\/magnetohydrodynamischer-generator-wikipedia\/","wordCount":8591,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4  EIN magnetohydrodynamischer Generator ((MHD-Generator) ist ein magnetohydrodynamischer Wandler, der einen Brayton-Zyklus verwendet, um W\u00e4rmeenergie und kinetische Energie direkt in Elektrizit\u00e4t umzuwandeln.  MHD-Generatoren unterscheiden sich von herk\u00f6mmlichen elektrischen Generatoren darin, dass sie ohne bewegliche Teile (z. B. ohne Turbine) arbeiten, um die obere Temperatur zu begrenzen.  Sie haben daher den h\u00f6chsten bekannten theoretischen thermodynamischen Wirkungsgrad aller Stromerzeugungsverfahren.  MHD wurde umfassend als Richtzyklus entwickelt, um die Effizienz der Stromerzeugung zu steigern, insbesondere beim Verbrennen von Kohle oder Erdgas.  Das hei\u00dfe Abgas eines MHD-Generators kann die Kessel eines Dampfkraftwerks heizen und so den Gesamtwirkungsgrad erh\u00f6hen.  Ein MHD-Generator ist wie ein herk\u00f6mmlicher Generator darauf angewiesen, einen Leiter durch ein Magnetfeld zu bewegen, um elektrischen Strom zu erzeugen.  Der MHD-Generator verwendet hei\u00dfes leitendes ionisiertes Gas (ein Plasma) als beweglichen Leiter.  Der mechanische Dynamo nutzt dagegen die Bewegung mechanischer Ger\u00e4te, um dies zu erreichen.F\u00fcr fossile Brennstoffe wurden praktische MHD-Generatoren entwickelt, die jedoch von kosteng\u00fcnstigeren kombinierten Zyklen \u00fcberholt wurden, in denen das Abgas einer Gasturbine oder einer Brennstoffzelle aus geschmolzenem Carbonat Dampf erw\u00e4rmt, um eine Dampfturbine anzutreiben.MHD-Dynamos sind die Erg\u00e4nzung zu MHD-Beschleunigern, die zum Pumpen von fl\u00fcssigen Metallen, Meerwasser und Plasmen eingesetzt wurden.  Nat\u00fcrliche MHD-Dynamos sind ein aktives Forschungsgebiet in der Plasmaphysik und f\u00fcr die Geophysik und Astrophysik von gro\u00dfem Interesse, da die Magnetfelder der Erde und der Sonne von diesen nat\u00fcrlichen Dynamos erzeugt werden.Table of ContentsPrinzip[edit]Energieerzeugung[edit]Faraday-Generator[edit]Hallgenerator[edit]Scheibengenerator[edit]Generatorwirkungsgrad[edit]Material- und Designprobleme[edit]Wirtschaft[edit]Giftige Nebenprodukte[edit]Geschichte[edit]Ehemalige Entwicklung Jugoslawiens[edit]US-Entwicklung[edit]Japanische Entwicklung[edit]Australische Entwicklung[edit]Italienische Entwicklung[edit]Chinesische Entwicklung[edit]Russische Entwicklungen[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Weiterf\u00fchrende Literatur[edit]Externe Links[edit]Prinzip[edit]Das Lorentz-Kraftgesetz beschreibt die Auswirkungen eines geladenen Teilchens, das sich in einem konstanten Magnetfeld bewegt.  Die einfachste Form dieses Gesetzes ist die Vektorgleichung.  F.=Q.((v\u00d7B.){ displaystyle  mathbf {F} = Q ( mathbf {v}  times  mathbf {B})}woF. ist die auf das Teilchen wirkende Kraft.Q ist die Ladung des Teilchens,v ist die Geschwindigkeit des Teilchens undB. ist das Magnetfeld.Der Vektor F. ist senkrecht zu beiden  v und B. nach der rechten Regel.Energieerzeugung[edit]Damit sich ein gro\u00dfes Kraftwerk der Betriebseffizienz von Computermodellen ann\u00e4hert, m\u00fcssen normalerweise Schritte unternommen werden, um die elektrische Leitf\u00e4higkeit der leitenden Substanz zu erh\u00f6hen.  Das Erhitzen eines Gases in seinen Plasmazustand oder die Zugabe anderer leicht ionisierbarer Substanzen wie der Salze von Alkalimetallen kann diesen Anstieg erreichen.  In der Praxis m\u00fcssen bei der Umsetzung eines MHD-Generator: Generatorwirkungsgrad, Wirtschaftlichkeit und toxische Nebenprodukte.  Diese Probleme werden durch die Wahl eines der drei MHD-Generatordesigns beeinflusst: des Faraday-Generators, des Hall-Generators und des Scheibengenerators.Faraday-Generator[edit]Der Faraday-Generator ist nach dem Mann benannt, der zuerst nach der Wirkung in der Themse gesucht hat (siehe Geschichte).  Ein einfacher Faraday-Generator w\u00fcrde aus einem keilf\u00f6rmigen Rohr oder Rohr aus einem nicht leitenden Material bestehen.  Wenn ein elektrisch leitendes Fluid in Gegenwart eines signifikanten senkrechten Magnetfelds durch die R\u00f6hre flie\u00dft, wird im Feld eine Spannung induziert, die als elektrische Energie abgezogen werden kann, indem die Elektroden an den Seiten in einem Winkel von 90 Grad zum Magneten angeordnet werden Feld.Die Dichte und Art des verwendeten Feldes ist begrenzt.  Die Menge an Leistung, die entnommen werden kann, ist proportional zur Querschnittsfl\u00e4che des Rohrs und zur Geschwindigkeit des leitenden Flusses.  Durch diesen Vorgang wird auch die leitf\u00e4hige Substanz gek\u00fchlt und verlangsamt.  MHD-Generatoren senken typischerweise die Temperatur der leitenden Substanz von Plasmatemperaturen auf etwas mehr als 1000 \u00b0 C.Das praktische Hauptproblem eines Faraday-Generators besteht darin, dass Differenzspannungen und -str\u00f6me in der Fl\u00fcssigkeit durch die Elektroden an den Seiten des Kanals kurzgeschlossen werden.  Der st\u00e4rkste Abfall stammt aus dem Hall-Effekt-Strom.  Dies macht den Faraday-Kanal sehr ineffizient.  Die meisten weiteren Verbesserungen von MHD-Generatoren haben versucht, dieses Problem zu l\u00f6sen.  Das optimale Magnetfeld bei kanalf\u00f6rmigen MHD-Generatoren ist eine Art Sattelform.  Um dieses Feld zu erhalten, ben\u00f6tigt ein gro\u00dfer Generator einen extrem starken Magneten.  Viele Forschungsgruppen haben mit unterschiedlichem Erfolg versucht, supraleitende Magnete an diesen Zweck anzupassen.  (Referenzen finden Sie unten in der Diskussion zum Generatorwirkungsgrad.)Hallgenerator[edit]  Diagramm eines Hall-MHD-Generators mit Stromfl\u00fcssenHistorisch gesehen bestand die typische L\u00f6sung darin, den Hall-Effekt zu verwenden, um einen Strom zu erzeugen, der mit der Fl\u00fcssigkeit flie\u00dft.  (Siehe Abbildung.) Diese Konstruktion weist Anordnungen von kurzen, segmentierten Elektroden an den Seiten des Kanals auf.  Die erste und die letzte Elektrode im Kanal versorgen die Last mit Strom.  Jede andere Elektrode ist mit einer Elektrode auf der gegen\u00fcberliegenden Seite des Kanals kurzgeschlossen.  Diese Kurzschl\u00fcsse des Faradayschen Stroms induzieren ein starkes Magnetfeld innerhalb der Fl\u00fcssigkeit, jedoch in einem Kreisakkord im rechten Winkel zum Faradayschen Strom.  Dieses sekund\u00e4re induzierte Feld l\u00e4sst den Strom in Regenbogenform zwischen der ersten und der letzten Elektrode flie\u00dfen.Die Verluste sind geringer als bei einem Faraday-Generator, und die Spannungen sind h\u00f6her, da der endg\u00fcltige induzierte Strom weniger kurzgeschlossen wird.Diese Konstruktion weist jedoch Probleme auf, da die Geschwindigkeit des Materialflusses erfordert, dass die mittleren Elektroden versetzt sind, um die Faradayschen Str\u00f6me zu “fangen”.  Wenn sich die Last \u00e4ndert, \u00e4ndert sich die Fluidstr\u00f6mungsgeschwindigkeit, wodurch der Faraday-Strom falsch mit den vorgesehenen Elektroden ausgerichtet wird und der Wirkungsgrad des Generators sehr empfindlich auf seine Last reagiert.Scheibengenerator[edit]  Diagramm eines Platten-MHD-Generators mit Stromfl\u00fcssenDas dritte und derzeit effizienteste Design ist der Hall-Effekt-Disc-Generator.  Dieses Design enth\u00e4lt derzeit die Aufzeichnungen zu Effizienz und Energiedichte f\u00fcr die MHD-Erzeugung.  Bei einem Scheibengenerator flie\u00dft Fl\u00fcssigkeit zwischen der Mitte einer Scheibe und einem um die Kante gewickelten Kanal.  (Die Kan\u00e4le sind nicht gezeigt.) Das magnetische Anregungsfeld wird durch ein Paar kreisf\u00f6rmiger Helmholtz-Spulen \u00fcber und unter der Scheibe erzeugt.  (Die Spulen sind nicht gezeigt.)Die Faradayschen Str\u00f6me flie\u00dfen in einem perfekten Kurzschluss um den Umfang der Scheibe.Die Hall-Effekt-Str\u00f6me flie\u00dfen zwischen Ringelektroden in der N\u00e4he des Mittelkanals und Ringelektroden in der N\u00e4he des Peripheriekanals.Der breite flache Gasstrom verringerte den Abstand und damit den Widerstand des sich bewegenden Fluids.  Dies erh\u00f6ht die Effizienz.Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die Magnete effizienter sind.  Erstens verursachen sie einfache parallele Feldlinien.  Zweitens kann der Magnet, da das Fluid in einer Scheibe verarbeitet wird, n\u00e4her am Fluid sein, und in dieser magnetischen Geometrie nehmen die Magnetfeldst\u00e4rken mit der 7. Potenz der Entfernung zu.  Schlie\u00dflich ist der Generator f\u00fcr seine Leistung kompakt, so dass der Magnet auch kleiner ist.  Der resultierende Magnet verbraucht einen viel geringeren Prozentsatz der erzeugten Leistung.Generatorwirkungsgrad[edit]Die Effizienz der direkten Energieumwandlung bei der MHD-Stromerzeugung steigt mit der Magnetfeldst\u00e4rke und der Plasma-Leitf\u00e4higkeit, die direkt von der Plasmatemperatur und genauer von der Elektronentemperatur abh\u00e4ngt.  Da sehr hei\u00dfe Plasmen aufgrund der schnellen Erosion des thermischen Materials nur in gepulsten MHD-Generatoren (z. B. unter Verwendung von Sto\u00dfrohren) verwendet werden k\u00f6nnen, war vorgesehen, nichtthermische Plasmen als Arbeitsfl\u00fcssigkeiten in station\u00e4ren MHD-Generatoren zu verwenden, in denen nur freie Elektronen stark erhitzt werden (10.000\u201320.000 Kelvin), w\u00e4hrend das Hauptgas (neutrale Atome und Ionen) eine viel niedrigere Temperatur aufweist, typischerweise 2500 Kelvin.  Ziel war es, die Materialien des Generators (W\u00e4nde und Elektroden) zu erhalten und gleichzeitig die begrenzte Leitf\u00e4higkeit derart schlechter Leiter auf das gleiche Niveau wie ein Plasma im thermodynamischen Gleichgewicht zu verbessern.  dh vollst\u00e4ndig auf mehr als 10.000 Kelvin erhitzt, eine Temperatur, die kein Material aushalten konnte.[1][2][3][4]Evgeny Velikhov entdeckte jedoch erstmals 1962 und experimentell 1963, dass eine Ionisationsinstabilit\u00e4t, die sp\u00e4ter als Velikhov-Instabilit\u00e4t oder elektrothermische Instabilit\u00e4t bezeichnet wird, bei jedem MHD-Wandler mit magnetisierten nichtthermischen Plasmen mit hei\u00dfen Elektronen schnell auftritt, wenn ein kritischer Hall-Parameter erreicht wird, daher abh\u00e4ngig auf den Ionisationsgrad und das Magnetfeld.[5][6][7]  Eine solche Instabilit\u00e4t verschlechtert die Leistung von Nichtgleichgewichts-MHD-Generatoren erheblich.  Die Aussichten f\u00fcr diese Technologie, die anf\u00e4nglich beeindruckende Effizienzvorhersagen vorhersagten, haben MHD-Programme auf der ganzen Welt lahmgelegt, da zu diesem Zeitpunkt keine L\u00f6sung zur Minderung der Instabilit\u00e4t gefunden wurde.[8][9][10][11]Folglich mussten praktische MHD-Generatoren, ohne L\u00f6sungen zur Beherrschung der elektrothermischen Instabilit\u00e4t zu implementieren, den Hall-Parameter begrenzen oder m\u00e4\u00dfig erhitzte thermische Plasmen anstelle von kalten Plasmen mit hei\u00dfen Elektronen verwenden, was die Effizienz erheblich senkt.Ab 1994 hielt der Tokyo Technical Institute den 22% igen Wirkungsgradrekord f\u00fcr MHD-Generatoren mit geschlossenem Kreislauf.  Die maximale Enthalpieextraktion in diesen Experimenten erreichte 30,2%.  Typische MHD-Generatoren f\u00fcr Hall- und Rohrkohle mit offenem Kreislauf sind niedriger und liegen nahe 17%.  Diese Wirkungsgrade machen MHD f\u00fcr die Stromerzeugung allein unattraktiv, da herk\u00f6mmliche Rankine-Kraftwerke leicht 40% erreichen.Der Auspuff eines MHD-Generators, der fossile Brennstoffe verbrennt, ist jedoch fast so hei\u00df wie eine Flamme.  Durch die Weiterleitung seiner Abgase in einen W\u00e4rmetauscher f\u00fcr einen Turbinen-Brayton-Kreislauf oder einen Dampferzeuger-Rankine-Kreislauf kann MHD fossile Brennstoffe mit einem gesch\u00e4tzten Wirkungsgrad von bis zu 60 Prozent in Elektrizit\u00e4t umwandeln, verglichen mit den 40 Prozent eines typischen Kohlekraftwerks.Ein magnetohydrodynamischer Generator k\u00f6nnte auch die erste Stufe eines gasgek\u00fchlten Kernreaktors sein.[12]Material- und Designprobleme[edit]MHD-Generatoren haben schwierige Materialprobleme sowohl f\u00fcr die W\u00e4nde als auch f\u00fcr die Elektroden.  Materialien d\u00fcrfen bei sehr hohen Temperaturen nicht schmelzen oder korrodieren.  Zu diesem Zweck wurden exotische Keramiken entwickelt, die so ausgew\u00e4hlt werden m\u00fcssen, dass sie mit dem Brennstoff und dem Ionisationskeim kompatibel sind.  Die exotischen Materialien und die schwierigen Herstellungsverfahren tragen zu den hohen Kosten von MHD-Generatoren bei.MHDs arbeiten auch besser mit st\u00e4rkeren Magnetfeldern.  Die erfolgreichsten Magnete waren supraleitend und sehr nahe am Kanal.  Eine gro\u00dfe Schwierigkeit bestand darin, diese Magnete zu k\u00fchlen, w\u00e4hrend sie vom Kanal isoliert wurden.  Das Problem ist schlimmer, weil die Magnete besser funktionieren, wenn sie n\u00e4her am Kanal sind.  Es besteht auch ein ernstes Risiko einer Besch\u00e4digung der hei\u00dfen, spr\u00f6den Keramik durch unterschiedliche thermische Risse.  Die Magnete sind normalerweise nahe dem absoluten Nullpunkt, w\u00e4hrend der Kanal mehrere tausend Grad betr\u00e4gt.F\u00fcr MHDs sind beide Aluminiumoxid (Al2\u00d63) und Magnesiumperoxid (MgO2) sollen f\u00fcr die D\u00e4mmw\u00e4nde arbeiten.  Magnesiumperoxid wird in der N\u00e4he von Feuchtigkeit abgebaut.  Aluminiumoxid ist wasserbest\u00e4ndig und kann ziemlich stark hergestellt werden. In der Praxis haben die meisten MHDs Aluminiumoxid f\u00fcr die Isolierw\u00e4nde verwendet.Ein gutes Material f\u00fcr die Elektroden sauberer MHDs (dh brennendes Erdgas) war eine Mischung aus 80% CeO218% ZrO2und 2% Ta2\u00d65.[13]Kohleverbrennende MHDs haben stark korrosive Umgebungen mit Schlacke.  Die Schlacke sch\u00fctzt und korrodiert MHD-Materialien.  Insbesondere die Migration von Sauerstoff durch die Schlacke beschleunigt die Korrosion von Metallanoden.  Trotzdem wurden mit Edelstahlelektroden bei 900 sehr gute Ergebnisse erzielt K. K.[14]  Eine andere, vielleicht \u00fcberlegene Option ist eine Spinellkeramik, FeAl2\u00d64 – Fe3\u00d64.  Es wurde berichtet, dass der Spinell eine elektronische Leitf\u00e4higkeit aufweist, keine resistive Reaktionsschicht, jedoch mit einer gewissen Diffusion von Eisen in das Aluminiumoxid.  Die Diffusion von Eisen konnte mit einer d\u00fcnnen Schicht aus sehr dichtem Aluminiumoxid und Wasserk\u00fchlung sowohl in den Elektroden als auch in den Aluminiumoxidisolatoren gesteuert werden.[15]Das Anbringen der Hochtemperaturelektroden an herk\u00f6mmlichen Kupferschienen ist ebenfalls eine Herausforderung.  Die \u00fcblichen Methoden bilden eine chemische Passivierungsschicht und k\u00fchlen die Sammelschiene mit Wasser ab.[13]Wirtschaft[edit]MHD-Generatoren wurden nicht f\u00fcr die Massenenergieumwandlung in gro\u00dfem Ma\u00dfstab eingesetzt, da andere Techniken mit vergleichbarer Effizienz niedrigere Investitionskosten f\u00fcr den Lebenszyklus haben.  Fortschritte bei Erdgasturbinen erzielten \u00e4hnliche thermische Wirkungsgrade bei geringeren Kosten, indem die Abgase der Turbine eine Rankine-Kreislaufdampfanlage antrieben.  Um mehr Strom aus Kohle zu gewinnen, ist es billiger, einfach mehr Niedertemperatur-Dampferzeugungskapazit\u00e4t hinzuzuf\u00fcgen.Ein mit Kohle betriebener MHD-Generator ist eine Art Brayton-Leistungszyklus, \u00e4hnlich dem Leistungszyklus einer Verbrennungsturbine.  Im Gegensatz zur Verbrennungsturbine gibt es jedoch keine beweglichen mechanischen Teile;  Das elektrisch leitende Plasma liefert den sich bewegenden elektrischen Leiter.  Die Seitenw\u00e4nde und Elektroden halten lediglich dem Druck im Inneren stand, w\u00e4hrend die Anoden- und Kathodenleiter die erzeugte Elektrizit\u00e4t sammeln.  Alle Brayton-Zyklen sind W\u00e4rmekraftmaschinen.  Ideale Brayton-Zyklen haben auch einen idealen Wirkungsgrad, der dem idealen Carnot-Zykluswirkungsgrad entspricht.  Somit ist das Potenzial f\u00fcr eine hohe Energieeffizienz von einem MHD-Generator.  Alle Brayton-Zyklen haben ein h\u00f6heres Effizienzpotential, je h\u00f6her die Brenntemperatur ist.  W\u00e4hrend eine Verbrennungsturbine in ihrer Maximaltemperatur durch die St\u00e4rke ihrer Luft \/ Wasser- oder dampfgek\u00fchlten rotierenden Tragfl\u00e4chen begrenzt ist;  In einem MHD-Generator mit offenem Zyklus befinden sich keine rotierenden Teile.  Diese Temperaturobergrenze begrenzt die Energieeffizienz in Verbrennungsturbinen.  Die Obergrenze der Brayton-Zyklustemperatur f\u00fcr einen MHD-Generator ist nicht begrenzt, so dass ein MHD-Generator von Natur aus ein h\u00f6heres Potenzial f\u00fcr Energieeffizienz aufweist.Die Temperaturen, bei denen MHD-Generatoren mit linearer Kohle betrieben werden k\u00f6nnen, werden durch Faktoren begrenzt, die Folgendes umfassen: (a) die Vorheiztemperatur f\u00fcr Verbrennungsbrennstoff, Oxidationsmittel und Oxidationsmittel, die die maximale Temperatur des Zyklus begrenzen;  (b) die F\u00e4higkeit, die Seitenw\u00e4nde und Elektroden vor dem Schmelzen zu sch\u00fctzen;  (c) die F\u00e4higkeit, die Elektroden vor einem elektrochemischen Angriff durch die hei\u00dfe Schlacke zu sch\u00fctzen, die die W\u00e4nde bedeckt, kombiniert mit dem hohen Strom oder den Lichtb\u00f6gen, die auf die Elektroden treffen, wenn sie den Gleichstrom vom Plasma ableiten;  und (d) durch die F\u00e4higkeit der elektrischen Isolatoren zwischen jeder Elektrode.  Kohlebefeuerte MHD-Anlagen mit Sauerstoff \/ Luft und stark oxidierenden Vorw\u00e4rmen w\u00fcrden wahrscheinlich mit Kalium besiedelte Plasmen von etwa 4200 liefern \u00b0 F, 10 Atmosph\u00e4ren Druck und beginnen die Expansion bei Mach 1.2.  Diese Anlagen w\u00fcrden MHD-Abw\u00e4rme zur Vorw\u00e4rmung von Oxidationsmitteln und zur kombinierten Dampferzeugung zur\u00fcckgewinnen.  Mit aggressiven Annahmen zeigte eine von DOE finanzierte Machbarkeitsstudie, wohin die Technologie gehen k\u00f6nnte, das im Juni 1989 ver\u00f6ffentlichte Konzeptdesign eines 1000-MWe-Kohlekraftwerks (MHD \/ Steam Binary Cycle Power Plant), das im Juni 1989 ver\u00f6ffentlicht wurde, dass ein gro\u00dfes kohlebefeuertes MHD-Kombikraftwerk dies k\u00f6nnte Erreichen Sie eine HHV-Energieeffizienz von nahezu 60 Prozent – weit mehr als andere kohlebetriebene Technologien, sodass das Potenzial f\u00fcr niedrige Betriebskosten besteht.Es wurden jedoch noch keine Tests unter diesen aggressiven Bedingungen oder Gr\u00f6\u00dfen durchgef\u00fchrt, und es werden derzeit keine gro\u00dfen MHD-Generatoren getestet.  Es gibt einfach eine unzureichende Zuverl\u00e4ssigkeitsbilanz, um Vertrauen in ein kommerzielles MHD-Design mit Kohlekraftstoff zu schaffen.U25B-MHD-Tests in Russland unter Verwendung von Erdgas als Brennstoff verwendeten einen supraleitenden Magneten und hatten eine Leistung von 1,4 Megawatt.  Eine kohlebefeuerte MHD-Generator-Testreihe, die 1992 vom US-Energieministerium (DOE) finanziert wurde, erzeugte MHD-Strom aus einem gr\u00f6\u00dferen supraleitenden Magneten in der Component Development and Integration Facility (CDIF) in Butte, Montana.  Keiner dieser Tests wurde f\u00fcr eine ausreichend lange Dauer durchgef\u00fchrt, um die kommerzielle Haltbarkeit der Technologie zu \u00fcberpr\u00fcfen.  Keine der Testeinrichtungen war gro\u00df genug f\u00fcr eine kommerzielle Einheit.Supraleitende Magnete werden in den gr\u00f6\u00dferen MHD-Generatoren verwendet, um einen der gro\u00dfen parasit\u00e4ren Verluste zu beseitigen: die Leistung, die zum Erregen des Elektromagneten ben\u00f6tigt wird.  Supraleitende Magnete verbrauchen nach dem Laden keine Energie mehr und k\u00f6nnen intensive Magnetfelder ab 4 Tesla entwickeln.  Die einzige parasit\u00e4re Belastung f\u00fcr die Magnete besteht darin, die K\u00fchlung aufrechtzuerhalten und die geringen Verluste f\u00fcr die nicht \u00fcberkritischen Verbindungen auszugleichen.Aufgrund der hohen Temperaturen m\u00fcssen die nichtleitenden W\u00e4nde des Kanals aus einer \u00e4u\u00dferst hitzebest\u00e4ndigen Substanz wie Yttriumoxid oder Zirkoniumdioxid bestehen, um die Oxidation zu verz\u00f6gern.  Ebenso m\u00fcssen die Elektroden bei hohen Temperaturen sowohl leitend als auch hitzebest\u00e4ndig sein.  Der mit Kohle betriebene AVHD-MHD-Generator am CDIF wurde mit wassergek\u00fchlten Kupferelektroden getestet, die mit Platin, Wolfram, Edelstahl und elektrisch leitender Keramik bedeckt waren.Giftige Nebenprodukte[edit]MHD reduziert die Gesamtproduktion gef\u00e4hrlicher Abf\u00e4lle fossiler Brennstoffe, da es die Anlageneffizienz erh\u00f6ht.  In MHD-Kohlekraftwerken recycelt das von den USA entwickelte patentierte kommerzielle “Econoseed” -Verfahren (siehe unten) Kaliumionisationssaatgut aus der Flugasche, die vom Stapelgasw\u00e4scher aufgefangen wird.  Diese Ausr\u00fcstung ist jedoch ein zus\u00e4tzlicher Aufwand.  Wenn geschmolzenes Metall die Ankerfl\u00fcssigkeit eines MHD-Generators ist, muss mit dem K\u00fchlmittel der Elektromagnete und des Kanals vorsichtig umgegangen werden.  Die \u00fcblicherweise als MHD-Fl\u00fcssigkeiten verwendeten Alkalimetalle reagieren heftig mit Wasser.  Auch die chemischen Nebenprodukte von erhitzten, elektrifizierten Alkalimetallen und Kanalkeramiken k\u00f6nnen giftig und umweltbest\u00e4ndig sein.Geschichte[edit]Die erste praktische MHD-Energieforschung wurde 1938 in den USA von Westinghouse in seinen Labors in Pittsburgh, Pennsylvania, unter der Leitung des Ungars Bela Karlovitz finanziert.  Das urspr\u00fcngliche Patent f\u00fcr MHD ist von B. Karlovitz, US-Patent Nr. 2,210,918, “Process for the Conversion of Energy”, 13. August 1940.Der Zweite Weltkrieg unterbrach die Entwicklung.  1962 fand in Newcastle upon Tyne, Gro\u00dfbritannien, die erste internationale Konferenz \u00fcber MHD-Leistung von Dr. Brian C. Lindley von der International Research and Development Company Ltd. statt. Die Gruppe richtete einen Lenkungsausschuss ein, um weitere Konferenzen einzurichten und Ideen zu verbreiten.  1964 veranstaltete die Gruppe in Absprache mit der Europ\u00e4ischen Agentur f\u00fcr Kernenergie eine zweite Konferenz in Paris, Frankreich.Da die Mitgliedschaft in der ENEA begrenzt war, \u00fcberredete die Gruppe die Internationale Atomenergiebeh\u00f6rde, im Juli 1966 eine dritte Konferenz in Salzburg (\u00d6sterreich) zu sponsern. Die Verhandlungen auf dieser Sitzung wandelten den Lenkungsausschuss in eine regelm\u00e4\u00dfige Berichtsgruppe um, die ILG-MHD (international) Verbindungsgruppe (MHD) unter der ENEA und sp\u00e4ter im Jahr 1967 auch unter der Internationalen Atomenergiebeh\u00f6rde.  Weitere Forschungen von R. Rosa in den 1960er Jahren haben die Praktikabilit\u00e4t von MHD f\u00fcr fossile Systeme nachgewiesen.In den 1960er Jahren begann AVCO Everett Aeronautical Research eine Reihe von Experimenten, die mit dem Mk endeten.  V-Generator von 1965. Dies erzeugte 35 MW, verwendete aber ungef\u00e4hr 8 MW, um seinen Magneten anzutreiben.  1966 hatte die ILG-MHD ihr erstes offizielles Treffen in Paris, Frankreich.  Die Ver\u00f6ffentlichung eines regelm\u00e4\u00dfigen Statusberichts begann 1967. Dieses Muster hielt in dieser institutionellen Form bis 1976 an. Gegen Ende der 1960er Jahre nahm das Interesse an MHD ab, da die Kernenergie immer breiter verf\u00fcgbar wurde.In den sp\u00e4ten 1970er Jahren, als das Interesse an Atomkraft zur\u00fcckging, stieg das Interesse an MHD.  1975 wurde die UNESCO davon \u00fcberzeugt, dass die MHD der effizienteste Weg zur Nutzung der weltweiten Kohlenreserven sein k\u00f6nnte, und 1976 sponserte sie die ILG-MHD.  1976 wurde klar, dass in den n\u00e4chsten 25 Jahren kein Kernreaktor MHD verwenden w\u00fcrde, weshalb die Internationale Atomenergiebeh\u00f6rde und die ENEA (beide Nuklearagenturen) die Unterst\u00fctzung der ILG-MHD zur\u00fcckzogen und die UNESCO als Hauptsponsor der ILG- MHD.Ehemalige Entwicklung Jugoslawiens[edit]\u00dcber einen Zeitraum von mehr als zehn Jahren hatten Ingenieure des ehemaligen jugoslawischen Instituts f\u00fcr thermische und nukleare Technologie (ITEN), Energoinvest Co., Sarajevo, 1989 den ersten experimentellen Stromgenerator f\u00fcr magnetohydrodynamische Anlagen gebaut. Hier wurde er erstmals patentiert .[16][17]US-Entwicklung[edit]In den 1980er Jahren startete das US-Energieministerium ein intensives Mehrjahresprogramm, das 1992 in einem 50-MW-Demonstrationskohlebrenner in der Komponentenentwicklungs- und Integrationsanlage (CDIF) in Butte, Montana, gipfelte.  Dieses Programm hatte auch bedeutende Arbeit an der Coal-Fired-In-Flow-Facility (CFIFF) am University of Tennessee Space Institute.Dieses Programm bestand aus vier Teilen:Ein integrierter MHD-Topping-Zyklus mit Kan\u00e4len, Elektroden und Stromsteuereinheiten, entwickelt von AVCO, sp\u00e4ter bekannt als Textron Defense of Boston.  Dieses System war ein durch Kohlenstaub beheizter Hall-Effekt-Kanalgenerator mit einem Kaliumionisationskeim.  AVCO hatte den ber\u00fchmten Mk entwickelt.  V-Generator und hatte bedeutende Erfahrung.Ein integrierter Bodenzyklus, der am CDIF entwickelt wurde.Eine Anlage zur Regeneration des Ionisationskeims wurde von TRW entwickelt.  Kaliumcarbonat wird vom Sulfat in der Flugasche von den Gasw\u00e4schern getrennt.  Das Carbonat wird entfernt, um das Kalium wiederzugewinnen.Eine Methode zur Integration von MHD in bereits bestehende Kohlekraftwerke.  Das Energieministerium gab zwei Studien in Auftrag.  Westinghouse Electric f\u00fchrte eine Studie auf der Grundlage des Scholtz-Werks von Gulf Power in Sneads, Florida, durch.  Die MHD Development Corporation erstellte auch eine Studie, die auf dem JE Corrette-Werk der Montana Power Company in Billings, Montana, basiert.Erste Prototypen am CDIF wurden f\u00fcr kurze Zeit mit verschiedenen Kohlen betrieben: Montana Rosebud und eine schwefelreiche korrosive Kohle, Illinois Nr. 6. Ein Gro\u00dfteil der Ingenieur-, Chemie- und Materialwissenschaften wurde abgeschlossen.  Nach der Entwicklung der endg\u00fcltigen Komponenten wurden die Betriebstests mit 4.000 Stunden Dauerbetrieb abgeschlossen, 2.000 auf Montana Rosebud und 2.000 auf Illinois Nr. 6. Die Tests endeten 1993.[citation needed]Japanische Entwicklung[edit]Das japanische Programm Ende der 1980er Jahre konzentrierte sich auf MHD mit geschlossenem Kreislauf.  Der Glaube war, dass es h\u00f6here Wirkungsgrade und kleinere Ger\u00e4te haben w\u00fcrde, insbesondere in den sauberen, kleinen, wirtschaftlichen Anlagenkapazit\u00e4ten nahe 100 Megawatt (elektrisch), die f\u00fcr japanische Bedingungen geeignet sind.  Es wird allgemein angenommen, dass Kohlekraftwerke mit offenem Kreislauf \u00fcber 200 Megawatt wirtschaftlich werden.Die erste gro\u00dfe Versuchsreihe war FUJI-1, ein Abblassystem, das am Tokyo Institute of Technology aus einem Sto\u00dfrohr gespeist wurde.  Diese Experimente extrahierten bis zu 30,2% der Enthalpie und erreichten Leistungsdichten nahe 100 Megawatt pro Kubikmeter.  Diese Einrichtung wurde von Tokyo Electric Power, anderen japanischen Versorgungsunternehmen und dem Bildungsministerium finanziert.  Einige Beh\u00f6rden glauben, dass dieses System ein Scheibengenerator mit einem Helium- und Argon-Tr\u00e4gergas und einem Kaliumionisationskeim war.1994 gab es detaillierte Pl\u00e4ne f\u00fcr FUJI-2, eine kontinuierliche 5-MWe-Anlage mit geschlossenem Kreislauf, die mit Erdgas betrieben wird und nach den Erfahrungen von FUJI-1 gebaut werden soll.  Das grundlegende MHD-Design sollte ein System mit Inertgasen unter Verwendung eines Scheibengenerators sein.  Ziel war eine Enthalpieextraktion von 30% und ein thermischer MHD-Wirkungsgrad von 60%.  Auf FUJI-2 sollte eine Nachr\u00fcstung auf eine 300 folgen MWe Erdgasanlage.Australische Entwicklung[edit]1986 erforschte Professor Hugo Karl Messerle von der University of Sydney die mit Kohle betriebene MHD.  Dies f\u00fchrte zu einem 28 MWe Richtanlage, die au\u00dferhalb von Sydney betrieben wurde.  Messerle schrieb im Rahmen eines UNESCO-Bildungsprogramms auch eines der neuesten Nachschlagewerke (siehe unten).Ein ausf\u00fchrlicher Nachruf auf Hugo befindet sich auf der Website der australischen Akademie der Technologischen Wissenschaften und Ingenieurwissenschaften (ATSE).[18]Italienische Entwicklung[edit]Das italienische Programm begann 1989 mit einem Budget von etwa 20 Millionen US-Dollar und hatte drei Hauptentwicklungsbereiche:MHD-Modellierung.Entwicklung supraleitender Magnete.  Das Ziel im Jahr 1994 war ein Prototyp 2 Ich bin lang und speichere 66 MJ, f\u00fcr eine MHD-Demonstration 8 Ich bin lang.  Das Feld sollte 5 sein Teslas mit einer Verj\u00fcngung von 0,15 T \/ m.  Die Geometrie sollte einer Sattelform mit zylindrischen und rechteckigen Wicklungen aus Niob-Titan-Kupfer \u00e4hneln.Nachr\u00fcstung von Erdgaskraftwerken.  Einer war der Enichem-Anic-Faktor in Ravenna.  In dieser Anlage w\u00fcrden die Verbrennungsgase aus dem MHD zum Kessel gelangen.  Der andere war ein 230 MW (thermische) Anlage f\u00fcr ein Kraftwerk in Brindisi, das Dampf zum Hauptkraftwerk leiten w\u00fcrde.Chinesische Entwicklung[edit]Ein gemeinsames nationales Programm zwischen den USA und China endete 1992 mit der Nachr\u00fcstung des Kohlekraftwerks Nr. 3 in Asbach.[citation needed]  Ein weiteres elfj\u00e4hriges Programm wurde im M\u00e4rz 1994 genehmigt. Damit wurden Forschungszentren eingerichtet in:Das Institut f\u00fcr Elektrotechnik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking befasste sich mit dem Entwurf von MHD-Generatoren.Das Shanghai Power Research Institute befasst sich mit der Forschung zu Gesamtsystemen und supraleitenden Magneten.Das Thermoenergy Research Engineering Institute an der Southeast University in Nanjing befasste sich mit sp\u00e4teren Entwicklungen.In der Studie von 1994 wurde eine 10 vorgeschlagen W (elektrisch, 108 MW-W\u00e4rmeerzeuger mit MHD- und Bodenkreislaufanlagen, die durch Dampfleitungen verbunden sind, sodass beide unabh\u00e4ngig voneinander betrieben werden k\u00f6nnen.Russische Entwicklungen[edit]  1971 wurde die mit Erdgas befeuerte U-25-Anlage in der N\u00e4he von Moskau mit einer geplanten Leistung von 25 Megawatt fertiggestellt.  Bis 1974 lieferte es 6 Megawatt Leistung.[19]  Bis 1994 hatte Russland die kohlebetriebene Anlage U-25 am Hochtemperaturinstitut der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau entwickelt und betrieben.  Die Bodenanlage von U-25 wurde tats\u00e4chlich im Auftrag des Moskauer Energieversorgers betrieben und in das Moskauer Netz eingespeist.  In Russland bestand gro\u00dfes Interesse an der Entwicklung eines kohlebetriebenen Scheibengenerators.  1986 wurde das erste Industriekraftwerk mit MHD-Generator gebaut. 1989 wurde das Projekt vor dem Start von MHD abgebrochen und dieses Kraftwerk sp\u00e4ter als 7. Einheit mit normalem Bau an das Ryazan-Kraftwerk angeschlossen.Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ Kerrebrock, Jack L.;  Hoffman, Myron A. (Juni 1964). “Nichtgleichgewichtsionisation durch Elektronenerw\u00e4rmung. Theorie und Experimente” (PDF). AIAA Journal. 2 (6): 1072\u20131087.  Bibcode:1964AIAAJ … 2.1080H.  doi:10.2514 \/ 3.2497.^ Sherman, A. 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Australische Akademie der Technologischen Wissenschaften und Ingenieurwissenschaften (ATSE).  Archiviert von das Original am 23.07.2008..^ Donald G. Tinte, H. Wayne Beatty (Hrsg.), Standardhandbuch f\u00fcr Elektrotechniker, 11. AuflageMc Graw Hill, 1978 ISBN 0-07-020974-X Seite 11\u201352Weiterf\u00fchrende Literatur[edit]Sutton, George W.;  Sherman, Arthur (Juli 2006). Technische Magnetohydrodynamik.  Dover Bau- und Maschinenbau.  Dover-Ver\u00f6ffentlichungen.  ISBN 978-0486450322.Hugo K. Messerle, Magnetohydrodynamische Energieerzeugung, 1994, John Wiley, Chichester, Teil der UNESCO Energy Engineering Series (Dies ist die Quelle der historischen Informationen und Informationen zum Generatorentwurf).Shioda, S. “Ergebnisse von Machbarkeitsstudien an MHD-Kraftwerken mit geschlossenem Kreislauf”, Proc.  Plasma Tech.  Conf., 1991, Sydney, Australien, S. 189\u2013200.RJ Rosa, Magnetohydrodynamische Energieumwandlung1987, Hemisphere Publishing, Washington, DCGJ Womac, MHD-Stromerzeugung1969, Chapman and Hall, London.Externe Links[edit]     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4"},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki15\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki15\/2020\/12\/23\/magnetohydrodynamischer-generator-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"Magnetohydrodynamischer Generator – Wikipedia"}}]}]