Наверняка очень многие слышали о том, насколько перспективным кажется использование магнитно-гидродинамических генераторов электричества. Для современной энергетики такое решение может быть оптимальным. Однако далеко не все знают о том, что в статусе разработки МГД пребывают на протяжении длительного времени - приблизительно 50 лет. Именно о тех проблемах, которые мешают внедрить указанную технологию в жизнь, будет рассказано ниже.

Откуда взялись МГД-генераторы

Если рассматривать процесс появления МГД, то можно сравнить эту историю с тепловым ядерным синтезом. Несмотря на то, что решение, кажется, лежит на поверхности и достаточно приложить не существенные усилия для того, чтобы преобразование тепловой энергии в электрический ток стало обыденностью, этот момент постоянно откладывался на поздний срок из-за возникающих проблем. Один из видов, который является плазменным генератором, получил подобное название благодаря открытию способности генерации электрического тока в процессе перемещения токопроводящих жидкостей в магнитном поле. Данное явление считается уникальным настолько, что его описывает отдельное направление в физике - магнитная гидродинамика. Собственно, отсюда и взялось название генераторов данного типа. Благодаря проведению первых исследований, направленных на создание плазменных источников электричества с электропроводящим жидкостями, удалось выяснить, что разгонять потоки последних до нужных сверхскоростей довольно сложно, а если их не достичь, то КПД останется низким. Это побудило исследователей проводить в дальнейшем эксперименты с плазмой, то есть ионными потоками газа, переливающимися на высокой скорости. Именно тогда МГД-генераторы стали именоваться плазменными, так как только этот источник энергии использовался в дальнейшем.
Если рассматривать конкретно эффект разницы в потенциале и электротоке во время передвижения зарядов в магнитном поле, то его можно сравнить с эффектом Холла. Он подразумевает, что электрический ток, проходя через расположенный в магнитном поле проводник, является провокатором возникновения на поверхности кристалла разных потенциалов. Разница заключается лишь в том, чтобы в магнитно-динамических установках электроток заменяется проводящим теплом. Чем выше температура последнего, а также напряжение и проводимость поля, тем большая мощность требуется в итоге. Первые опыты по преобразованию тепла в электрический ток проводились ещё в пятидесятых годах XX века. В результате появились Mark-5 в Соединенных Штатах и У-25 в Советском Союзе. По сей день не прекращаются работы над созданием оптимальных способов функционирования ПГ, проводятся испытания материалов и отдельных видов рабочих тел. В то же время в стадию промышленного производства такое изобретение пока не пошло, там эффективнее демонстрируют себя более простые дизельные аналоги (с подробными характеристиками можно ознакомиться перейдя по ссылке https://www.allgen.ru/generator/).

Как обстоят дела на сегодняшний день

На ГРЭС в Рязани функционирует специализированный комбинированный блок с генератором, КПД которого составляет более 45%, что очень неплохо по сравнению с традиционными теплостанциями, аналогичный параметр которых может не достигать даже 35%. В подобной установке применяется раскалённая плазма, полученная в результате сгорания газа в сочетании с проводящим магнитом высокой мощности. В итоге энергетика, основанная на модели плазмы, может воплотиться в реальность, но на самом деле всё обстоит не так просто, как кажется на первый взгляд.
Во всём мире таких опытных образцов можно насчитать всего несколько штук, и возраст их при этом достаточно преклонен - более полувека. Тому есть несколько весомых причин. В первую очередь, следует учесть, что для эффективной работы МГД-генераторов требуется использовать конструкционные материалы, отличающиеся высокой жаропрочностью, аналогично они изначально разрабатывались в процессе реализации программ ядерного синтеза. И сегодня в космической отрасли применяются аналоги подобного сырья, однако состав его, как правило, засекречен. Опять же, стоит вспомнить о том, что речь идет о дорогостоящих материалах, которые при покупке могут свести к нулю экономический эффект от применения плазменных генераторов в промышленности.
Второй фактор - это возможность производства МГД-генераторами лишь постоянного тока, а потому инверторы для них нужны мощные и экономичные.
Несмотря на постоянное развитие полупроводниковых технологий, особенно в последнее десятилетие, на сегодняшний день решить эту задачу довольно сложно. В подвешенном состоянии остаётся также проблема создания суперсильного магнитного поля. Проводящий материал ограничен показателями напряженности магнитного поля, за пределами которого проводимость пропадает.
Обычным людям остаётся только догадываться, что может произойти, если проводники, плотность которых составляет больше 1000 ампер на метр квадратный, переведут в другое состояние. Естественно, даже если в непосредственной близости с раскалённой плазмой случится взрыв, мировой катастрофой это не обернётся, но дорогостоящее оборудование, скорее всего, выйдет из строя. Опять же, важно обеспечить требуемые показатели для разогрева плазмы, проводимость которой даже при 2500 градусах остаётся низкой по сравнению с аналогичными показателями для той же меди. Последующее повышение температуры требует применения более жаростойких материалов, а значит появляются новые проблемы.
Получается, что все те энергоблоки, которые действуют сегодня, демонстрируя уровень достижений инновационных технологий, не являются целесообразными, по сути. Дорогостоящий МГД запускать в массовое производство попросту невыгодно ни одной из стран, а потому на протяжении многих десятилетий они остаются опытными образцами, на которых проводят испытания новых материалов инженеры и физики.
Пока непонятно, как много времени потребуется для того, чтобы завершить эту работу. Число конструктивных решений для установок увеличивается с каждым годом, что говорит о том, что найти верное решение пока не получается.

Материал размещен на правах рекламы


Поделиться

Теги

Последние новости