Энергия плазмы

Энергия плазмыПлазменная энергетика имеет довольно редкое распространение в мире, и пока еще такие генераторы используется скорее как экспериментальная установка, однако они является хорошей альтернативой многих видов энергоресурсов.

Как известно, при работе тепловых электростанций основной проблемой является повышение КПД, которое обычно во многих случаях не достигает и 40%. Это связано главным образом со вторым законом термодинамики (Т1-Т2)/Т1, где Т1 – это температура, которая подводится к рабочему телу, пару или газу, Т2 – температура, отводимого тепла от отработавшего пара или газа. В этом уравнении Т2 никак не может быть ниже температуры окружающего воздуха, обычно это значение равно 27 °С. Таким образом, чтобы решить проблему резкого повышения КПД необходимо внедрить новые типы энергетических установок. Одним из условий работы этих установок является требование возможности осуществления преобразования энергии при значительно высоких температурах рабочего тела, достигающим предельных температур сжигания органического топлива. Такими энергоустановками являются магнитогидродинамические генераторы или МГД-генераторы. Впервые экспериментальные МГД-генераторы были сконструированы в 1959 году в США, мощность генератора составляла всего 11,5кВт. Тогда использовался опыт ракетной техники, при котором получали высокотемпературные продукты сгорания. Добавляя в них небольшое количество щелочесодержащих элементов, эти продукты сгорания становились электропроводными, то есть превращались в низкотемпературную плазму. Данная плазма, при температуре в начале цикла порядка 2700°С служит рабочим телом МГД-генератора преобразуя тепловую энергию в электрическую. Для этого плазму с огромной скоростью, порядка 1000 м/сек., прогоняют через канал, который помещен в сильное магнитное поле. Плазма, взаимодействуя с магнитным полем, преобразует кинетическую энергию в электрическую. КПД МГД-генераторов достигает 50-60%.

Эксперименты, проведенные в 1961 году в Советском Союзе на первом малом МГД-генераторе, показали перспективность этого направления развития энергетики. А в 1971 году была продемонстрированная возможность выработки электроэнергии при помощи МГД-генераторов больших мощностей. За рубежом также велись исследования и разработки в этом направлении. Но их модели МГД-генераторов больше похожи на ракетные двигатели и работают непродолжительное время.

В России на базе Рязанской ГРЭС, в настоящее время работает головной энергоблок с МГД-генератором мощностью 500 МВт. При этом мощность самого МГД-генератора составляет 300 МВт., а паротурбинная часть, оснащенная турбиной К-300-200, имеет мощность 315 МВт. таким образом, имея установленную мощность более 610 МВт., МГД-энергоблок выдает в систему 500 МВт. Такая разница связанна с большим расходом энергии на собственные нужды МГД-генератора. КПД МГД-генератора более 45%, пр этом расход топлива составляет около 270г/(кВт-ч). В качестве топлива МГД-энергоблок использует природный газ и твердое топливо. Для работы Рязанской МГД-электростанции был создан сверхпроводящий магнит, самый большой в мире. Ученым пришлось решать проблему несовместимого соседства раскаленной плазмы и сверхнизкого космического холода. Две температуры: плазмы в 2800°С и жидкого гелия в -269°С разделяет всего лишь тонкая стена МГД-канала!

Разумеется, для создания такой техники нужны были и новейшие разработки в области технологий, которые были взяты в основном из атомной и космической техники. Кроме того был разработан ряд новых материалов, который дает возможность использования МГД-электростанций в более широких масштабах. Например, МГД-генераторы можно использовать в совместном цикле энергопроизводства на тепловых электростанциях, данный вид самый простой способ применения МГД-генераторов. Можно использовать МГД-генераторы на инертном газе на атомных электростанциях. Развитие этого способа зависит от наличия ядерных реакторов имеющих температуру рабочего тела более 1800°С. И наконец, МГД-генераторы на жидком металле, которые можно применять как в атомной энергетике, так и на специальных энергоустановках относительно небольшой мощности. Кроме этого МГД-генераторы с успехом могут использоваться в качестве аварийных и резервных источников питания в энергосистемах, а также как бортовые источники питания космической техники, и различных устройств, которые требуют большие мощности на небольшой временной интервал, к этому числу можно отнести питание электроподогрева больших аэродинамических труб.

К сожалению после пика плазменной энергетики в 70-х годах прошлого века и значительные ее преимущества, МГД-электростанции не нашли достойное применение вплоть до наших дней. Однако ученые не сдаются и ведут разработки в этом направлении. Уже сейчас новые веяния позволяют создавать МГД-генераторы на водородной плазме с применением нанотехнологий.
  • 0
  • 07 октября 2011, 13:14
  • Faramir

Комментарии (0)

RSS свернуть / развернуть

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.
RosInvest.Com не несет ответственности за опубликованные материалы и комментарии пользователей. Возрастной цензор 16+.

Ответственность за высказанные, размещённую информацию и оценки, в рамках проекта RosInvest.Com, лежит полностью на лицах опубликовавших эти материалы. Использование материалов, допускается со ссылкой на сайт RosInvest.Com.

Skype: rosinvest.com (Русский, English, Zhōng wén).

Архивы новостей за: 2018, 2017, 2016, 2015, 2014, 2013, 2012, 2011, 2010, 2009, 2008, 2007, 2006, 2005, 2004, 2003