Ubadilishaji wa nishati ya joto kuwa nishati ya umeme yenye ufanisi wa juu: mbinu na vifaa
Ubadilishaji wa nishati ya joto kuwa nishati ya umeme yenye ufanisi wa juu: mbinu na vifaa

Video: Ubadilishaji wa nishati ya joto kuwa nishati ya umeme yenye ufanisi wa juu: mbinu na vifaa

Video: Ubadilishaji wa nishati ya joto kuwa nishati ya umeme yenye ufanisi wa juu: mbinu na vifaa
Video: MFUKO WA TAIFA BIMA YA AFYA NHIF WAFAFANUA JUU YA VIFURUSHI VIPYA VYA BIMA YA AFYA 2024, Mei
Anonim

Nishati ya joto inachukua nafasi maalum katika shughuli za binadamu, kwa kuwa inatumika katika sekta zote za uchumi, huambatana na michakato mingi ya viwanda na maisha ya watu. Katika hali nyingi, joto la taka hupotea bila kubadilika na bila faida yoyote ya kiuchumi. Rasilimali hii iliyopotea haifai tena, kwa hivyo kuitumia tena itasaidia kupunguza shida ya nishati na kulinda mazingira. Kwa hivyo, njia mpya za kubadilisha joto kuwa nishati ya umeme na kubadilisha joto taka kuwa umeme zinafaa zaidi leo kuliko hapo awali.

Aina za uzalishaji wa umeme

Kubadilisha vyanzo vya nishati asilia kuwa umeme, joto au nishati ya kinetiki kunahitaji ufanisi wa hali ya juu, hasa katika mitambo ya gesi na makaa ya mawe, ili kupunguza utoaji wa CO22. Kuna njia mbalimbali za kubadilishanishati ya joto kuwa nishati ya umeme, kulingana na aina za nishati msingi.

Miongoni mwa rasilimali za nishati, makaa ya mawe na gesi asilia hutumiwa kuzalisha umeme kwa mwako (nishati ya joto), na urani kwa mgawanyiko wa nyuklia (nishati ya nyuklia) kutumia nguvu ya mvuke kugeuza turbine ya mvuke. Nchi kumi bora zinazozalisha umeme kwa 2017 zinaonyeshwa kwenye picha.

Aina za uzalishaji wa umeme
Aina za uzalishaji wa umeme

Jedwali la ufanisi wa mifumo iliyopo kwa ubadilishaji wa nishati ya joto kuwa nishati ya umeme.

Uzalishaji wa umeme kutoka kwa nishati ya joto Ufanisi, %
1 Mitambo ya kuzalisha umeme kwa joto, mitambo ya CHP 32
2 Mitambo ya nyuklia, mitambo ya nyuklia 80
3 Mtambo wa Kupunguza Nguvu, IES 40
4 Mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi, GTPP 60
5 Transducers za Thermionic, TECs 40
6 Jenereta za thermoelectric 7
7 Jenereta za umeme za MHD pamoja na CHP 60

Kuchagua mbinu ya kubadilisha nishati ya joto kuwaumeme na uwezekano wake wa kiuchumi hutegemea hitaji la nishati, upatikanaji wa mafuta asilia na utoshelevu wa tovuti ya ujenzi. Aina ya uzalishaji hutofautiana duniani kote, hivyo kusababisha bei mbalimbali za umeme.

Mabadiliko ya vyanzo vya asili
Mabadiliko ya vyanzo vya asili

Matatizo ya tasnia ya jadi ya nishati ya umeme

Teknolojia za kubadilisha nishati ya joto kuwa nishati ya umeme, kama vile mitambo ya nishati ya joto, mitambo ya nyuklia, IES, mitambo ya kuzalisha umeme ya turbine ya gesi, mitambo ya kuzalisha nishati ya joto, jenereta za thermoelectric, jenereta za MHD zina manufaa na hasara tofauti. Taasisi ya Utafiti wa Nishati ya Umeme (EPRI) inaonyesha faida na hasara za teknolojia ya uzalishaji wa nishati asilia, ikiangalia vipengele muhimu kama vile ujenzi na gharama za umeme, ardhi, mahitaji ya maji, uzalishaji wa CO2, upotevu, uwezo wa kumudu na kunyumbulika.

Shida za tasnia ya jadi ya nguvu ya umeme
Shida za tasnia ya jadi ya nguvu ya umeme

Matokeo ya EPRI yanaangazia kwamba hakuna mbinu ya usawa wakati wa kuzingatia teknolojia ya kuzalisha umeme, lakini gesi asilia bado inafaidika zaidi kwa sababu ni nafuu kwa ujenzi, ina gharama ya chini ya umeme, inatoa hewa kidogo kuliko makaa ya mawe. Hata hivyo, si nchi zote zinazoweza kupata gesi asilia kwa wingi na kwa bei nafuu. Katika baadhi ya matukio, upatikanaji wa gesi asilia uko chini ya tishio kutokana na mivutano ya kisiasa ya kijiografia, kama ilivyokuwa katika Ulaya Mashariki na baadhi ya nchi za Ulaya Magharibi.

Teknolojia za nishati mbadala kama vile upepoturbines, moduli za photovoltaic za jua huzalisha umeme wa chafu. Hata hivyo, huwa wanahitaji ardhi nyingi, na matokeo ya ufanisi wao ni imara na hutegemea hali ya hewa. Makaa ya mawe, chanzo kikuu cha joto, ni tatizo zaidi. Inaongoza kwa uzalishaji wa CO2, inahitaji maji mengi safi ili kupozea kipoza na inachukua eneo kubwa kwa ajili ya ujenzi wa kituo.

Teknolojia mpya zinalenga kupunguza idadi ya matatizo yanayohusiana na teknolojia ya kuzalisha nishati. Kwa mfano, turbine za gesi pamoja na betri ya chelezo hutoa chelezo ya dharura bila kuchoma mafuta, na matatizo ya mara kwa mara ya rasilimali inayoweza kurejeshwa yanaweza kupunguzwa kwa kuunda hifadhi ya nishati ya kiwango kikubwa cha bei nafuu. Kwa hivyo, leo hakuna njia moja kamili ya kubadilisha nishati ya joto kuwa umeme, ambayo inaweza kutoa umeme wa kuaminika na wa gharama nafuu na athari ndogo ya mazingira.

Mitambo ya kuzalisha umeme kwa joto

Kwenye mtambo wa kuzalisha umeme, shinikizo la juu na mvuke wa halijoto ya juu, unaopatikana kutokana na kupasha joto maji kwa kuchoma mafuta magumu (hasa makaa ya mawe), huzungusha turbine iliyounganishwa kwenye jenereta. Kwa hivyo, inabadilisha nishati yake ya kinetic kuwa nishati ya umeme. Vipengele vya uendeshaji vya mtambo wa nishati ya joto:

  1. Boiler yenye tanuru ya gesi.
  2. Turbine ya mvuke.
  3. Jenereta.
  4. Capacitor.
  5. Minara ya kupoeza.
  6. pampu ya maji inayozunguka.
  7. Pampu ya kulishamaji kwenye boiler.
  8. Mashabiki wa kutolea moshi kwa lazima.
  9. Vitenganishi.

Mchoro wa kawaida wa mtambo wa nishati ya joto umeonyeshwa hapa chini.

Mpango wa kawaida wa mmea wa nguvu ya joto
Mpango wa kawaida wa mmea wa nguvu ya joto

Boiler ya stima hutumika kubadilisha maji kuwa mvuke. Utaratibu huu unafanywa kwa kupokanzwa maji katika mabomba yenye joto kutoka kwa mwako wa mafuta. Michakato ya mwako huendelea kufanywa katika chumba cha mwako wa mafuta na usambazaji wa hewa kutoka nje.

Turbine ya stima huhamisha nishati ya mvuke ili kuendesha jenereta. Mvuke yenye shinikizo la juu na joto husukuma vile vile vya turbine vilivyowekwa kwenye shimoni ili ianze kuzunguka. Katika kesi hii, vigezo vya mvuke yenye joto kali inayoingia kwenye turbine hupunguzwa hadi hali iliyojaa. Mvuke iliyojaa huingia kwenye condenser, na nguvu ya rotary hutumiwa kuzunguka jenereta, ambayo hutoa sasa. Takriban mitambo yote ya stima leo ni ya aina ya kondesa.

Condenser ni vifaa vya kubadilisha mvuke kuwa maji. Mvuke hutoka nje ya mabomba na maji ya baridi yanapita ndani ya mabomba. Muundo huu unaitwa capacitor ya uso. Kiwango cha uhamisho wa joto hutegemea mtiririko wa maji ya baridi, eneo la uso wa mabomba na tofauti ya joto kati ya mvuke wa maji na maji ya baridi. Mchakato wa mabadiliko ya mvuke wa maji hutokea chini ya shinikizo lililojaa na halijoto, katika kesi hii condenser iko chini ya utupu, kwa sababu joto la maji ya baridi ni sawa na joto la nje, joto la juu la maji ya condensate ni karibu na joto la nje.

Jenereta hubadilisha mitambonishati ndani ya umeme. Jenereta ina stator na rotor. Stator inajumuisha nyumba iliyo na koili, na kituo cha kuzungusha cha uga wa sumaku kina msingi ambao una koili.

Kulingana na aina ya nishati inayozalishwa, TPP zimegawanywa katika IES zinazobana, ambazo huzalisha umeme na mitambo ya joto na nishati iliyounganishwa, ambayo kwa pamoja hutoa joto (mvuke na maji ya moto) na umeme. Hizi za mwisho zina uwezo wa kubadilisha nishati ya joto kuwa nishati ya umeme kwa ufanisi wa juu.

Mitambo ya nyuklia

kiwanda cha nguvu za nyuklia
kiwanda cha nguvu za nyuklia

Mitambo ya nyuklia hutumia joto linalotolewa wakati wa mpasuko wa nyuklia ili kupasha maji na kutoa mvuke. Mvuke huo hutumika kugeuza turbine kubwa zinazozalisha umeme. Katika mgawanyiko, atomi hugawanyika na kuunda atomi ndogo, ikitoa nishati. Mchakato unafanyika ndani ya reactor. Katikati yake ni msingi ulio na uranium 235. Mafuta ya mitambo ya nyuklia hupatikana kutoka kwa urani, ambayo ina isotopu 235U (0.7%) na 238U zisizo na fissile (99.3%).

Mzunguko wa nishati ya nyuklia ni mfululizo wa hatua za kiviwanda zinazohusika katika uzalishaji wa umeme kutoka kwa urani katika vinu vya nguvu vya nyuklia. Uranium ni kipengele cha kawaida kinachopatikana duniani kote. Huchimbwa katika nchi kadhaa na kuchakatwa kabla ya kutumika kama mafuta.

Shughuli zinazohusiana na uzalishaji wa umeme kwa pamoja hujulikana kama mzunguko wa mafuta ya nyuklia kwa ajili ya ubadilishaji wa nishati ya joto kuwa nishati ya umeme kwenye mitambo ya nyuklia. NyukliaMzunguko wa mafuta huanza na uchimbaji wa urani na kuishia na utupaji wa taka za nyuklia. Wakati wa kuchakata tena mafuta yaliyotumika kama chaguo la nishati ya nyuklia, hatua zake huunda mzunguko halisi.

Uranium-Plutonium Fuel Cycle

Mzunguko wa Mafuta ya Uranium-Plutonium
Mzunguko wa Mafuta ya Uranium-Plutonium

Ili kuandaa mafuta kwa ajili ya matumizi katika vinu vya nishati ya nyuklia, michakato inafanywa kwa ajili ya uchimbaji, usindikaji, ubadilishaji, uboreshaji na uzalishaji wa vipengele vya mafuta. Mzunguko wa mafuta:

  1. Uranium 235 imeteketea.
  2. Slag - 235U na (239Pu, 241Pu) kutoka 238U.
  3. Wakati wa kuoza kwa 235U, matumizi yake hupungua, na isotopu hupatikana kutoka 238U wakati wa kuzalisha umeme.

Gharama ya rodi za mafuta kwa VVR ni takriban 20% ya gharama ya umeme inayozalishwa.

Baada ya urani kutumia takriban miaka mitatu katika kinu, mafuta yanayotumika yanaweza kupitia mchakato mwingine wa matumizi, ikiwa ni pamoja na kuhifadhi kwa muda, kuchakata na kuchakata tena kabla ya utupaji taka. Mitambo ya nyuklia hutoa ubadilishaji wa moja kwa moja wa nishati ya joto kuwa nishati ya umeme. Joto linalotolewa wakati wa mpasuko wa nyuklia katika kiini cha kinu hutumika kugeuza maji kuwa mvuke, ambayo huzungusha vile vya turbine ya mvuke, kuendesha jenereta kuzalisha umeme.

Mvuke huo hupozwa kwa kugeuka kuwa maji katika muundo tofauti katika mtambo wa kuzalisha umeme unaoitwa mnara wa kupoeza, ambao hutumia maji kutoka kwenye madimbwi, mito au bahari ili kupoeza maji safi ya saketi ya nishati ya mvuke. Maji yaliyopozwa hutumika tena kutoa mvuke.

Mgawo wa uzalishaji wa umeme katika vinu vya nyuklia, kuhusiana nauwiano wa jumla wa uzalishaji wa aina tofauti za rasilimali, katika muktadha wa baadhi ya nchi na duniani - katika picha hapa chini.

Sehemu ya uzalishaji wa umeme katika mitambo ya nyuklia
Sehemu ya uzalishaji wa umeme katika mitambo ya nyuklia

Kituo cha Umeme cha Turbine ya Gesi

Kanuni ya uendeshaji wa mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi ni sawa na ile ya mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya mvuke. Tofauti pekee ni kwamba mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya mvuke hutumia mvuke iliyobanwa kugeuza turbine, huku mtambo wa kuzalisha umeme wa gesi ukitumia gesi.

kiwanda cha nguvu cha turbine ya gesi
kiwanda cha nguvu cha turbine ya gesi

Hebu tuzingatie kanuni ya kubadilisha nishati ya joto kuwa nishati ya umeme katika mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi.

Katika mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi, hewa inabanwa kwenye kibandiko. Kisha hewa hii iliyoshinikizwa hupitia chumba cha mwako, ambapo mchanganyiko wa gesi-hewa hutengenezwa, joto la hewa iliyoshinikizwa huongezeka. Mchanganyiko huu wa joto la juu, shinikizo la juu hupitishwa kupitia turbine ya gesi. Katika turbine, inapanuka kwa kasi, ikipokea nishati ya kinetiki ya kutosha kuzungusha turbine.

Katika mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi, shimoni la turbine, alternator na compressor ya hewa ni kawaida. Nishati ya mitambo inayozalishwa katika turbine hutumiwa kwa sehemu kukandamiza hewa. Mitambo ya kuzalisha umeme ya turbine ya gesi mara nyingi hutumiwa kama wasambazaji wa usaidizi wa nishati kwa mitambo ya kuzalisha umeme. Hutoa nishati ya ziada wakati wa kuanzisha mtambo wa kufua umeme.

Faida na hasara za mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi

Faida na hasara za kiwanda cha nguvu cha turbine ya gesi
Faida na hasara za kiwanda cha nguvu cha turbine ya gesi

Designmtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi ni rahisi zaidi kuliko mtambo wa nguvu wa turbine ya mvuke. Ukubwa wa mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi ni ndogo kuliko ile ya mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya mvuke. Hakuna kipengee cha boiler katika mtambo wa nguvu wa turbine ya gesi na kwa hivyo mfumo sio ngumu zaidi. Hakuna mvuke, hakuna kondomu au mnara wa kupoeza unaohitajika.

Usanifu na ujenzi wa mitambo yenye nguvu ya turbine ya gesi ni rahisi na nafuu zaidi, gharama za mtaji na uendeshaji ni ndogo zaidi kuliko gharama ya mtambo sawa wa turbine ya mvuke.

Hasara za kudumu katika mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi ni ndogo sana ikilinganishwa na mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya mvuke, kwa kuwa katika turbine ya mvuke lazima kiwanda cha kuzalisha umeme kifanye kazi kwa mfululizo, hata wakati mfumo hautoi mzigo kwenye mtandao.. Kiwanda cha kuzalisha umeme cha turbine ya gesi kinaweza kuwashwa mara moja.

Hasara za mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi:

  1. Nishati ya mitambo inayozalishwa katika turbine pia hutumika kuendesha kibandizi cha hewa.
  2. Kwa sababu nishati nyingi za kimitambo zinazozalishwa katika turbine hutumika kuendesha kibandizi cha hewa, utendakazi wa jumla wa mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi si wa juu kama mtambo sawa wa mtambo wa kuzalisha umeme.
  3. Gesi za moshi katika mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi ni tofauti sana na boiler.
  4. Kabla ya kuanza kabisa kwa turbine, hewa lazima ibanwe awali, ambayo inahitaji chanzo cha ziada cha nishati ili kuwasha mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine.
  5. Joto la gesi ni la juu vya kutoshakiwanda cha nguvu cha turbine ya gesi. Hii husababisha maisha mafupi ya mfumo kuliko turbine sawa ya stima.

Kwa sababu ya ufanisi wake mdogo, mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya gesi hauwezi kutumika kwa uzalishaji wa umeme wa kibiashara, kwa kawaida hutumika kusambaza umeme wa ziada kwa mitambo mingine ya kawaida kama vile mitambo ya kuzalisha umeme kwa maji.

Vigeuzi vya Thermionic

Pia huitwa jenereta ya thermionic au mota ya joto, ambayo hubadilisha joto moja kwa moja kuwa umeme kwa kutumia utoaji wa hewa joto. Nishati ya joto inaweza kubadilishwa kuwa nishati ya umeme kwa ufanisi wa juu sana kupitia mchakato wa mtiririko wa elektroni unaosababishwa na joto unaojulikana kama mionzi ya thermionic.

Kanuni ya msingi ya utendakazi wa vigeuzi vya nishati ya halijoto ni kwamba elektroni huyeyuka kutoka kwenye uso wa kathodi yenye joto katika utupu na kisha kubana kwenye anodi baridi zaidi. Tangu maonyesho ya kwanza ya vitendo mwaka wa 1957, waongofu wa nguvu za thermionic wametumiwa na vyanzo mbalimbali vya joto, lakini wote wanahitaji uendeshaji kwa joto la juu - zaidi ya 1500 K. Wakati uendeshaji wa waongofu wa nguvu za thermionic kwa joto la chini (700 K - 900 K) inawezekana, ufanisi wa mchakato, ambao kwa kawaida ni > 50%, umepunguzwa kwa kiasi kikubwa kwa sababu idadi ya elektroni zinazotolewa kwa kila eneo la kitengo kutoka kwa cathode inategemea joto la joto.

Kwa nyenzo za kawaida za cathode kama vilekama metali na halvledare, idadi ya elektroni zinazotolewa ni sawia na mraba wa joto la kathodi. Walakini, uchunguzi wa hivi majuzi unaonyesha kuwa halijoto ya joto inaweza kupunguzwa kwa mpangilio wa ukubwa kwa kutumia graphene kama cathode moto. Data iliyopatikana inaonyesha kuwa kigeuzi cha cathode thermionic chenye graphene kinachofanya kazi kwa 900 K kinaweza kufikia ufanisi wa 45%.

Mchoro wa mpangilio wa mchakato wa utoaji wa thermionic ya elektroni
Mchoro wa mpangilio wa mchakato wa utoaji wa thermionic ya elektroni

Mchoro wa kiratibu wa mchakato wa utoaji wa hewa ya kielektroniki unaonyeshwa kwenye picha.

TIC kulingana na graphene, ambapo Tc na Ta ni halijoto ya kathodi na halijoto ya anodi, mtawalia. Kulingana na utaratibu mpya wa utoaji wa hewa joto, watafiti wanapendekeza kuwa kigeuzi cha nishati ya cathode chenye msingi wa graphene kinaweza kupata matumizi yake katika urejeleaji wa joto la taka la viwandani, ambalo mara nyingi hufikia kiwango cha joto cha 700 hadi 900 K.

Muundo mpya uliowasilishwa na Liang na Eng unaweza kunufaisha muundo wa kibadilishaji nguvu cha graphene. Vigeuzi vya nguvu vya hali thabiti, ambavyo hasa ni jenereta za thermoelectric, kwa kawaida hufanya kazi kwa ufanisi katika kiwango cha chini cha joto (chini ya 7%).

Jenereta za thermoelectric

Kurejeleza nishati taka imekuwa lengo maarufu kwa watafiti na wanasayansi wanaobuni mbinu bunifu ili kufikia lengo hili. Moja ya maeneo ya kuahidi zaidi ni vifaa vya thermoelectric kulingana na nanoteknolojia, ambayoinaonekana kama mbinu mpya ya kuokoa nishati. Ugeuzaji wa moja kwa moja wa joto kuwa umeme au umeme kuwa joto hujulikana kama thermoelectricity kulingana na athari ya Peltier. Kwa usahihi, athari imepewa jina la wanafizikia wawili - Jean Peltier na Thomas Seebeck.

Peltier aligundua kuwa mkondo unaotumwa kwa kondakta mbili tofauti za umeme ambazo zimeunganishwa kwenye makutano mawili utasababisha makutano moja kupata joto huku makutano mengine yakipoa. Peltier aliendelea na utafiti wake na kugundua kwamba tone la maji linaweza kufanywa kugandisha kwenye makutano ya bismuth-antimoni (BiSb) kwa kubadilisha tu mkondo wa sasa. Peltier pia aligundua kuwa mkondo wa umeme unaweza kutiririka wakati tofauti ya halijoto inapowekwa kwenye makutano ya kondakta tofauti.

Thermoelectricity ni chanzo cha kuvutia sana cha umeme kwa sababu ya uwezo wake wa kubadilisha mtiririko wa joto moja kwa moja kuwa umeme. Ni kibadilishaji nishati ambacho kinaweza kubadilika sana na hakina sehemu zinazosonga au mafuta ya kioevu, na kuifanya kufaa kwa karibu hali yoyote ambapo joto nyingi huelekea kuharibika, kuanzia nguo hadi vifaa vikubwa vya viwandani.

Jenereta za thermoelectric
Jenereta za thermoelectric

Miundo ya Nano inayotumika katika nyenzo za semiconductor thermocouple zitasaidia kudumisha uwekaji mzuri wa umeme na kupunguza uwekaji wa joto. Kwa hivyo, utendaji wa vifaa vya thermoelectric unaweza kuongezeka kupitia utumiaji wa nyenzo kulingana na nanoteknolojia.kwa kutumia athari ya Peltier. Wameboresha sifa za umeme wa joto na uwezo mzuri wa kufyonzwa wa nishati ya jua.

Matumizi ya thermoelectricity:

  1. Watoa huduma za nishati na vitambuzi katika masafa.
  2. Taa ya mafuta inayowaka inayodhibiti kipokeaji kisichotumia waya kwa mawasiliano ya mbali.
  3. Kuweka vifaa vidogo vya kielektroniki kama vile vicheza MP3, saa za kidijitali, chipsi za GPS/GSM na mita za msukumo zenye joto la mwili.
  4. Viti vya kupozea kwa haraka kwenye magari ya kifahari.
  5. Ondosha joto taka kwenye magari kwa kuibadilisha kuwa umeme.
  6. Kubadilisha joto la taka kutoka kwa viwanda au vifaa vya viwandani kuwa nishati ya ziada.
  7. Huenda thermoelectric za jua zikawa na ufanisi zaidi kuliko seli za photovoltaic kwa ajili ya kuzalisha nishati, hasa katika maeneo yenye mwanga kidogo wa jua.

Jenereta za umeme za MHD

Jenereta za nguvu za Magnetohydrodynamic huzalisha umeme kupitia mwingiliano wa maji yanayosonga (kwa kawaida gesi iliyoainishwa au plasma) na uga wa sumaku. Tangu 1970, programu za utafiti wa MHD zimefanywa katika nchi kadhaa zikilenga sana matumizi ya makaa ya mawe kama mafuta.

Kanuni ya msingi ya utengenezaji wa teknolojia ya MHD ni maridadi. Kwa kawaida, gesi inayoendesha umeme huzalishwa kwa shinikizo la juu kwa kuchoma mafuta ya mafuta. Kisha gesi huelekezwa kupitia uwanja wa sumaku, na kusababisha nguvu ya elektroni inayofanya kazi ndani yake kwa mujibu wa sheria ya induction. Faraday (aliyepewa jina la mwanafizikia na mwanakemia wa Kiingereza wa karne ya 19 Michael Faraday).

Jenereta za nguvu za MHD
Jenereta za nguvu za MHD

Mfumo wa MHD ni injini ya kuongeza joto inayojumuisha upanuzi wa gesi kutoka kwa shinikizo la juu hadi la chini kwa njia sawa na katika jenereta ya kawaida ya turbine ya gesi. Katika mfumo wa MHD, nishati ya kinetic ya gesi inabadilishwa moja kwa moja kwenye nishati ya umeme, kwani inaruhusiwa kupanua. Nia ya kuzalisha MHD ilichochewa na ugunduzi kwamba mwingiliano wa plasma na uga wa sumaku unaweza kutokea kwa halijoto ya juu zaidi kuliko inavyowezekana katika turbine ya kimitambo inayozunguka.

Utendaji wenye kikwazo katika suala la ufanisi katika injini za joto ulianzishwa mwanzoni mwa karne ya 19 na mhandisi Mfaransa Sadi Carnot. Nguvu ya pato la jenereta ya MHD kwa kila mita ya ujazo ya kiasi chake ni sawia na bidhaa ya conductivity ya gesi, mraba wa kasi ya gesi, na mraba wa nguvu ya shamba la magnetic ambalo gesi hupita. Ili jenereta za MHD zifanye kazi kwa ushindani, kwa utendaji mzuri na vipimo vya kimwili vinavyofaa, upitishaji wa umeme wa plasma lazima uwe katika kiwango cha joto zaidi ya 1800 K (karibu 1500 C au 2800 F).

Chaguo la aina ya jenereta ya MHD inategemea mafuta yanayotumika na matumizi. Wingi wa hifadhi ya makaa ya mawe katika nchi nyingi za dunia huchangia katika maendeleo ya mifumo ya kaboni ya MHD kwa ajili ya kuzalisha umeme.

Ilipendekeza: