ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ВЫРАБОТКЕ ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Человек давно открыл для себя много видов получения энергии с помощью различных установок, но к большому сожалению не все эти установки оправдывали свои капитала вложения. Однако человек всё чаще пытается найти выход и сделать так что бы получать максимум пользы от затраченных ресурсов. В настоящее время существуют следующие виды генерации:

Тепловая электроэнергетика. (ГРЭС), теплофикационные (ТЭЦ), Ядерная энергетика. (АЭС),  гидроэнергетика (ГЭС) и альтернативная энергетика.

К альтернативной энергетике ней относятся способы генерации электроэнергии, имеющие ряд достоинств по сравнению с «традиционными», но по разным причинам не получившие достаточного распространения.

Основными видами альтернативной энергетики являются:

Ветроэнергетика — использование кинетической энергии ветра для получения электроэнергии;

Гелиоэнергетика — получение электрической энергии из энергии солнечных лучей;

Геотермальная энергетика ( использование естественного тепла Земли для выработки электрической энергии.),

Водородная энергетика 

В данной статье мы рассмотрим варианты выработки тепловой и электрической энергии и возможность объединения этих способов.

Тепловая энергетика – это отрасль энергетики, в которой находятся процессы преобразования тепла в другие виды энергии. Современные учёные, опираясь на теории горения и теплообмена, занимаются изучением и модернизацией существующих энергоустановок, исследуют теплофизические свойства теплоносителей и стремятся к уменьшению вредного экологического воздействия от работы тепловых электростанций.

Во время технологических прорывов и полёта человека в космос, Великие умы СССР задумались над созданием генератора, который бы мог вырабатывать сразу несколько видов энергии основываясь на технологии магнитогидродинамического эффекта. Учёные разработали опытный образец МГД генератора в котором высоко температурная ионизированная плазма проходит через магнитное поле, в котором по закону Лоренца создаётся разность потенциалов. Если говорить о формулировке, то:

МГД–генератор – это энергетическая установка, в которой тепловая энергия рабочего тела преобразуется в электрическую энергию.

В последующие годы исследования развивались по двум основным направлениям: использование эффекта индукцирования ЭДС для измерения скорости движущейся электропроводной среды (например, в расходомерах) и генерирование электрической энергии. Хотя первые патенты на генерирование электричества МГД-генератором с применением ионизированного газа энергии были выданы ещё в 1907—1910 гг., описанные в них конструкции были на практике нереализуемы. Тогда не существовало материалов, способных работать в газовой среде при температуре 2 500-3 000 °C. [1]

Принцип работы МГД-генератора, как и обычного машинного генератора, основан на явлении Магнитогидродинамического эффекта — возникновение электрического поля и электрического тока при движении электропроводной жидкости или ионизированного газа в магнитном поле[2].

Рабочее тело движется поперёк магнитного поля, и под действием магнитного поля возникают противоположно направленные потоки носителей зарядов противоположных знаков. Разделение положительно (q>0) и отрицательно (q) [3]

При этом существует зависимость получаемого электрического тока от температуры рабочего тела, скорости и напряжённости магнитного поля, пропускаемого через сопло МГД генератора и определяется по формуле[1]:

   ,

где

H- напряжённость магнитного поля,

L- эффективный размер плазмы поперёк ее движения

V- скорость плазменного потока,

Выходящая из канала МГД-генератора нагретая плазма может использоваться для работы тепловых установок, но существует проблема соединения теплового канала камеры мгд генератора с установкой использующую теплоту для своих целей. Прежде всего главной проблемой является использование жаропрочных материалов,( которые выдерживают температуру 2500-3000К) и отсутствие высоко проводимых магнитов.

Использование МГД-генератора в котельных установках имеет такие достоинства, как: более высокий показатель КПД (72%) по сравнению с газопоршневыми (около 40%) и газотурбинными установками (около

30%)[4]; высокая мощность МГД-генератора, отсутствие вращающихся деталей и экологичность.

Также установка имеет и недостатки, связанные в основном с огромными затратами для возведения и создания условий работы данной установки. Необходимы дорогие жаропрочные материалы и мощные магнитные системы. Крое того, от размера установки напрямую зависит ее мощность, а значит необходимо увеличивать затраты для увеличения мощности.

Таким образом, для использования МГД-генератора в котельных установках в качестве источника электроэнергии необходимо решить немало задач, однако данная идея реализуема и может привести к прорыву в сфере возобновляемых источников энергии.