Der MHD Generator / Leistungserzeuger

Den MHD Generator benutzt man um direkt aus elektrischer Leistung thermische Energie zu erzeugen unter Ausnutzung des Hall Effekts in ionisierten Gasen. MHD ist die Abkürzung für  Magneto-hydrodynamisch, eine andere Bezeichnung dafür ist MPD Generator. MPD bedeutet magneto- plasmadynamischer Generator.

Aufbau - Schema:

Prinzip:

Ein heißes, teilweises ionisiertes Gas strömt mit hoher Geschwindigkeit quer durch ein Magnetfeld. Die positiven und negativen Ladungsträger werden entgegengesetzt aus dem Gas heraus abgelenkt und Elektroden zugeführt. Durch den Hall Effekt wird senkrecht zur Gasgeschwindigkeit und zum Magnetfeld eine Spannung induziert, die mit Hilfe von Elektroden abgegriffen werden kann.

Systembeschreibung:

Systembeschreibung:

Die x Komponente von ( Stromdichte [J] x Magnetfeld [B] ) erzeugt ein axiales elektrisches Feld, das Hall Feld, das einen Wert von einigen tausend Volt/Meter erreichen kann. Dieses Feld bewirkt einen Stromfluss längs der Elektroden, der zu hohen ohmschen Verlusten führt. Man unterteilt die Elektroden daher in viele kleine einzelne Segmente (meistens über 100 bei großen Generatoren), die gegeneinander isoliert sind.. Die elektrische Last kann entweder aufgeteilt und so an die einzelnen Segmentplatten angeschlossen werden, dass kein axialer Strom fließt.

Unterschiede/Bauarten:

Man unterscheidet zwischen offenen und geschlossenen MHD Generatoren. Die offenen Generatoren arbeiten meist mit Verbrennungsgasen, denen zur Erhöhung der Leitfähigkeit Kaliumverbindungen zugesetzt werden. Die geschlossenen arbeiten mit Helium oder Argon unter Zusatz von Cäsium, dabei wird das Gas durch einen Reaktor oder ein Sonnenspiegel beheizt.

Nutzung (industriell):

Besonders wirkungsvoll sind MHD Generatoren, wenn das heiße Gas nach Passieren des Generators noch zur Dampferzeugung für einen konventionellen turbinengetriebenen Generator verwendet wird. Damit kann man im Vergleich zu konventionellen Kraftwerken eine bessere Nutzung des Hochtemperaturanteils der thermischen Energie erreicht werden, die den Wirkungsgrad von Kraftwerken von etwa 40% auf 50-55% ansteigen lässt.

            Vorteile:          keine bewegten Teile, Gastemperatur 3000°C, hoher Wirkungsgrad, schnelle

                                   Reaktion auf Lastenänderungen, zum Ausgleichen der Phasenspitzen im

                                   Stromnetz

            Nachteile:        große Materialschwierigkeiten, liefert große Leistungen von 10 oder mehr MW

                                   als Gleichstrom mit einigen 100V. Austrittstemperatur des Gases bei 2000°C,

                                   hohe Investitionskosten

Industrielle MHD Generatoren, Skizze:

Industrielle MHD Generatoren, Bild: