Generador magnetohidrodinámico

Generador MHD

Un generador magnetohidrodinámico ( generador MHD ) es un convertidor magnetohidrodinámico que utiliza un ciclo de Brayton para transformar la energía térmica y la energía cinética directamente en electricidad . Los generadores MHD se diferencian de los generadores eléctricos tradicionales en que funcionan sin partes móviles (por ejemplo, sin turbina) para limitar la temperatura máxima. Por lo tanto, tienen la eficiencia termodinámica teórica más alta conocida de cualquier método de generación eléctrica. MHD se ha desarrollado ampliamente como un ciclo superior para aumentar la eficiencia de la generación eléctrica., especialmente al quemar carbón o gas natural . El gas de escape caliente de un generador MHD puede calentar las calderas de una planta de energía de vapor , aumentando la eficiencia general.

Un generador MHD, como un generador convencional, se basa en mover un conductor a través de un campo magnético para generar corriente eléctrica. El generador MHD utiliza gas ionizado conductor caliente (un plasma ) como conductor móvil. La dínamo mecánica, por el contrario, utiliza el movimiento de dispositivos mecánicos para lograr esto.

Se han desarrollado generadores MHD prácticos para combustibles fósiles, pero estos fueron superados por ciclos combinados menos costosos en los que el escape de una turbina de gas o una celda de combustible de carbonato fundido calienta el vapor para alimentar una turbina de vapor .

Las dínamos MHD son el complemento de los aceleradores MHD , que se han aplicado para bombear metales líquidos , agua de mar y plasmas.

Las dínamos MHD naturales son un área activa de investigación en la física del plasma y son de gran interés para las comunidades geofísica y astrofísica , ya que los campos magnéticos de la tierra y el sol son producidos por estas dínamos naturales.

Principio

La ley de la fuerza de Lorentz describe los efectos de una partícula cargada que se mueve en un campo magnético constante. La forma más simple de esta ley viene dada por la ecuación vectorial.

${\displaystyle \mathbf {F} =Q(\mathbf {v} \times \mathbf {B} )}$

dónde

• F es la fuerza que actúa sobre la partícula.
• Q es la carga de la partícula,
• v es la velocidad de la partícula, y
• B es el campo magnético.

El vector F es perpendicular tanto a v como a B según la regla de la mano derecha .

Generación de energía

Normalmente, para que una gran central eléctrica se acerque a la eficiencia operativa de los modelos informáticos , se deben tomar medidas para aumentar la conductividad eléctrica de la sustancia conductora. El calentamiento de un gas a su estado de plasma o la adición de otras sustancias fácilmente ionizables como las sales de metales alcalinos pueden lograr este aumento. En la práctica, se deben considerar una serie de cuestiones en la implementación de un generador MHD : eficiencia del generador, economía y subproductos tóxicos. Estos problemas se ven afectados por la elección de uno de los tres diseños de generadores MHD: el generador Faraday, el generador Hall y el generador de disco.

Generador de Faraday

El generador de Faraday lleva el nombre del hombre que buscó por primera vez el efecto en el río Támesis (ver historia ). Un generador de Faraday simple consistiría en una tubería en forma de cuña o un tubo de algún material no conductor . Cuando un fluido conductor de electricidad fluye a través del tubo, en presencia de un campo magnético perpendicular significativo, se induce un voltaje en el campo, que puede extraerse como energía eléctrica colocando los electrodos en los lados en ángulos de 90 grados con respecto al campo magnético. campo.

Existen limitaciones en la densidad y el tipo de campo utilizado. La cantidad de energía que se puede extraer es proporcional al área de la sección transversal del tubo y la velocidad del flujo conductor. La sustancia conductora también se enfría y ralentiza mediante este proceso. Los generadores MHD normalmente reducen la temperatura de la sustancia conductora de las temperaturas del plasma a poco más de 1000 ° C.

El principal problema práctico de un generador de Faraday es que los voltajes y corrientes diferenciales en el fluido atraviesan los electrodos a los lados del conducto. El desperdicio más poderoso es el de la corriente de efecto Hall . Esto hace que el conducto de Faraday sea muy ineficaz. La mayoría de las mejoras posteriores de los generadores MHD han intentado resolver este problema. El campo magnético óptimo en los generadores MHD en forma de conducto es una especie de forma de silla de montar. Para obtener este campo, un generador grande requiere un imán extremadamente poderoso. Muchos grupos de investigación han intentado adaptar imanes superconductores para este propósito, con éxito variable. (Para obtener referencias, consulte la discusión sobre la eficiencia del generador, a continuación).

Generador de pasillo

Diagrama de un generador Hall MHD que muestra los flujos de corriente

Históricamente, la solución típica ha sido utilizar el efecto Hall para crear una corriente que fluya con el fluido. (Consulte la ilustración). Este diseño tiene conjuntos de electrodos cortos y segmentados a los lados del conducto. Los primeros y últimos electrodos del conducto alimentan la carga. Cada uno de los otros electrodos está en cortocircuito con un electrodo en el lado opuesto del conducto. Estos cortos de la corriente de Faraday inducen un poderoso campo magnético dentro del fluido, pero en una cuerda circular en ángulo recto con la corriente de Faraday. Este campo secundario inducido hace que la corriente fluya en forma de arco iris entre el primer y el último electrodos.

Las pérdidas son menores que las de un generador de Faraday y los voltajes son más altos porque hay menos cortocircuitos en la corriente inducida final.

Sin embargo, este diseño tiene problemas porque la velocidad del flujo de material requiere que los electrodos intermedios estén desplazados para "atrapar" las corrientes de Faraday. A medida que varía la carga, la velocidad del flujo del fluido varía, desalineando la corriente de Faraday con sus electrodos previstos y haciendo que la eficiencia del generador sea muy sensible a su carga.

Generador de discos

Diagrama de un generador de disco MHD que muestra los flujos de corriente

El tercer y, actualmente, el diseño más eficiente es el generador de discos de efecto Hall. Este diseño tiene actualmente los récords de eficiencia y densidad de energía para la generación de MHD. Un generador de disco tiene fluido que fluye entre el centro de un disco y un conducto envuelto alrededor del borde. (No se muestran los conductos). El campo de excitación magnética está formado por un par de bobinas de Helmholtz circulares por encima y por debajo del disco. (Las bobinas no se muestran).

Las corrientes de Faraday fluyen en un perfecto cortocircuito alrededor de la periferia del disco.

Las corrientes de efecto Hall fluyen entre los electrodos anulares cerca del conducto central y los electrodos anulares cerca del conducto periférico.

El amplio flujo de gas plano redujo la distancia, de ahí la resistencia del fluido en movimiento. Esto aumenta la eficiencia.

Otra ventaja significativa de este diseño es que los imanes son más eficientes. Primero, causan líneas de campo paralelas simples. En segundo lugar, debido a que el fluido se procesa en un disco, el imán puede estar más cerca del fluido y, en esta geometría magnética, la intensidad del campo magnético aumenta como la séptima potencia de distancia. Finalmente, el generador es compacto por su potencia, por lo que el imán también es más pequeño. El imán resultante utiliza un porcentaje mucho menor de la energía generada.

Eficiencia del generador

La eficiencia de la conversión de energía directa en la generación de energía MHD aumenta con la intensidad del campo magnético y la conductividad del plasma , que depende directamente de la temperatura del plasma y, más precisamente, de la temperatura del electrón. Como los plasmas muy calientes solo se pueden usar en generadores MHD pulsados ​​(por ejemplo, usando tubos de choque ) debido a la rápida erosión del material térmico, se previó usar plasmas no térmicos como fluidos de trabajo en generadores MHD estables, donde solo los electrones libres se calientan mucho. (10,000-20,000 kelvin) mientras que el gas principal (átomos e iones neutros) permanece a una temperatura mucho más baja, típicamente 2500 kelvin. El objetivo era preservar los materiales del generador (paredes y electrodos) mientras se mejoraba la conductividad limitada de conductores tan pobres al mismo nivel que un plasma en equilibrio termodinámico ; es decir, completamente calentado a más de 10.000 kelvin, una temperatura que ningún material podría soportar. ^{[1] [2] [3] [4]}

Pero Evgeny Velikhov descubrió por primera vez teóricamente en 1962 y experimentalmente en 1963 que una inestabilidad de ionización, más tarde llamada inestabilidad de Velikhov o inestabilidad electrotérmica , surge rápidamente en cualquier convertidor MHD que use plasmas no térmicos magnetizados con electrones calientes, cuando se alcanza un parámetro de Hall crítico , por lo tanto, dependiendo de sobre el grado de ionización y el campo magnético. ^{[5] [6] [7]}Tal inestabilidad degrada en gran medida el rendimiento de los generadores MHD en desequilibrio. Las perspectivas sobre esta tecnología, que inicialmente predijo eficiencias asombrosas, paralizaron los programas de MHD en todo el mundo, ya que en ese momento no se encontró ninguna solución para mitigar la inestabilidad. ^{[8] [9] [10] [11]}

En consecuencia, sin implementar soluciones para dominar la inestabilidad electrotérmica, los generadores MHD prácticos tuvieron que limitar el parámetro Hall o usar plasmas térmicos moderadamente calentados en lugar de plasmas fríos con electrones calientes, lo que reduce drásticamente la eficiencia.

A partir de 1994, el Instituto Técnico de Tokio ostentaba el récord de eficiencia del 22% para los generadores MHD de disco de ciclo cerrado. La extracción de entalpía máxima en estos experimentos alcanzó el 30,2%. Los generadores MHD típicos de carbón de pasillo y conducto de ciclo abierto son más bajos, cerca del 17%. Estas eficiencias hacen que MHD sea poco atractivo, por sí mismo, para la generación de energía de servicios públicos, ya que las plantas de energía de ciclo Rankine convencionales alcanzan fácilmente el 40%.

Sin embargo, el escape de un generador MHD que quema combustible fósil es casi tan caliente como una llama. Al enrutar sus gases de escape a un intercambiador de calor para un ciclo Brayton de turbina o un ciclo Rankine de generador de vapor , MHD puede convertir los combustibles fósiles en electricidad con una eficiencia estimada de hasta el 60 por ciento, en comparación con el 40 por ciento de una planta de carbón típica.

Un generador magnetohidrodinámico también podría ser la primera etapa de un reactor nuclear refrigerado por gas . ^[12]

Problemas de material y diseño

Los generadores MHD tienen problemas difíciles en cuanto a materiales, tanto para las paredes como para los electrodos. Los materiales no deben derretirse ni corroerse a temperaturas muy altas. Las cerámicas exóticas se desarrollaron para este propósito, y deben seleccionarse para que sean compatibles con el combustible y la semilla de ionización. Los materiales exóticos y los difíciles métodos de fabricación contribuyen al alto costo de los generadores MHD.

Además, los MHD funcionan mejor con campos magnéticos más fuertes. Los imanes de mayor éxito han sido superconductores y están muy cerca del canal. Una gran dificultad fue refrigerar estos imanes mientras los aislaba del canal. El problema es peor porque los imanes funcionan mejor cuando están más cerca del canal. También existen riesgos severos de daño a las cerámicas frágiles calientes debido al agrietamiento térmico diferencial. Los imanes suelen estar cerca del cero absoluto, mientras que el canal tiene varios miles de grados.

Para los MHD, se informó que tanto la alúmina (Al ₂ O ₃ ) como el peróxido de magnesio (MgO ₂ ) funcionan para las paredes aislantes. El peróxido de magnesio se degrada cerca de la humedad. La alúmina es resistente al agua y se puede fabricar para que sea bastante fuerte, por lo que en la práctica la mayoría de los MHD han utilizado alúmina para las paredes aislantes.

Para los electrodos de MHD limpios (es decir, quemar gas natural), un buen material fue una mezcla de 80% de CeO ₂ , 18% de ZrO ₂ y 2% de Ta ₂ O ₅ . ^[13]

Los MHD que queman carbón tienen ambientes intensamente corrosivos con escoria. La escoria protege y corroe los materiales MHD. En particular, la migración de oxígeno a través de la escoria acelera la corrosión de los ánodos metálicos. No obstante, se han reportado muy buenos resultados con electrodos de acero inoxidable a 900  K. ^[14] Otra opción, quizás superior, es una cerámica de espinela, FeAl ₂ O ₄ - Fe ₃ O ₄ . Se informó que la espinela tenía conductividad electrónica, ausencia de una capa de reacción resistiva pero con cierta difusión de hierro en la alúmina. La difusión del hierro podría controlarse con una fina capa de alúmina muy densa y enfriamiento con agua tanto en los electrodos como en los aislantes de alúmina.^[15]

Unir los electrodos de alta temperatura a las barras colectoras de cobre convencionales también es un desafío. Los métodos habituales establecen una capa de pasivación química y enfrían la barra colectora con agua. ^[13]

Ciencias económicas

Los generadores MHD no se han empleado para la conversión de energía en masa a gran escala porque otras técnicas con una eficiencia comparable tienen un menor costo de inversión durante el ciclo de vida. Los avances en las turbinas de gas natural lograron eficiencias térmicas similares a costos más bajos, al hacer que el escape de la turbina impulsara una planta de vapor de ciclo Rankine . Para obtener más electricidad del carbón, es más barato simplemente agregar más capacidad de generación de vapor a baja temperatura.

Un generador MHD de carbón es un tipo de ciclo de energía Brayton , similar al ciclo de energía de una turbina de combustión. Sin embargo, a diferencia de la turbina de combustión, no hay partes mecánicas móviles; el plasma eléctricamente conductor proporciona el conductor eléctrico en movimiento. Las paredes laterales y los electrodos simplemente resisten la presión interna, mientras que los conductores del ánodo y del cátodo recogen la electricidad que se genera. Todos los ciclos de Brayton son motores térmicos. Los ciclos ideales de Brayton también tienen una eficiencia ideal igual al ciclo ideal de Carnot.eficiencia. Por lo tanto, el potencial de alta eficiencia energética de un generador MHD. Todos los ciclos Brayton tienen un mayor potencial de eficiencia cuanto mayor es la temperatura de cocción. Mientras que una turbina de combustión está limitada en temperatura máxima por la fuerza de sus aspas aerodinámicas giratorias refrigeradas por aire / agua o vapor; no hay partes giratorias en un generador MHD de ciclo abierto. Este límite superior de temperatura limita la eficiencia energética en las turbinas de combustión. El límite superior de la temperatura del ciclo Brayton para un generador MHD no está limitado, por lo que inherentemente un generador MHD tiene una mayor capacidad potencial de eficiencia energética.

Las temperaturas a las que pueden funcionar los generadores MHD de carbón lineal están limitadas por factores que incluyen: (a) la temperatura de precalentamiento del combustible de combustión, oxidante y oxidante que limitan la temperatura máxima del ciclo; (b) la capacidad de proteger las paredes laterales y los electrodos de la fusión; (c) la capacidad de proteger los electrodos del ataque electroquímico de la escoria caliente que recubre las paredes combinada con la alta corriente o arcos que inciden en los electrodos cuando llevan la corriente continua del plasma; y (d) por la capacidad de los aislantes eléctricos entre cada electrodo. Las plantas MHD de carbón con oxígeno / aire y precalentamientos con alto contenido de oxidantes probablemente proporcionarían plasmas sembrados de potasio de aproximadamente 4200  ° F, 10 atmósferas de presión y comenzarían la expansión a Mach 1.2. Estas plantas recuperarían el calor de escape del MHD para el precalentamiento del oxidante y para la generación de vapor de ciclo combinado. Con supuestos agresivos, un estudio de viabilidad financiado por el DOE sobre dónde podría ir la tecnología , el diseño conceptual de la planta de energía de ciclo binario de vapor / MHD avanzado de carbón de 1000 MWe , publicado en junio de 1989, mostró que una planta de ciclo combinado de MHD de carbón grande podría alcanzar una eficiencia energética de HHV cercana al 60 por ciento, muy por encima de otras tecnologías de carbón, por lo que existe el potencial de bajos costos operativos.

Sin embargo, aún no se han realizado pruebas en esas condiciones o tamaños agresivos, y ahora no se están probando grandes generadores MHD. Simplemente, existe un historial de confiabilidad inadecuado para brindar confianza en un diseño de MHD comercial a carbón.

Las pruebas de U25B MHD en Rusia utilizando gas natural como combustible utilizaron un imán superconductor y tuvieron una potencia de 1,4 megavatios. Una serie de pruebas de generador MHD de carbón financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) en 1992 produjo energía MHD a partir de un imán superconductor más grande en la Instalación de Desarrollo e Integración de Componentes (CDIF) en Butte , Montana . Ninguna de estas pruebas se llevó a cabo durante períodos lo suficientemente largos como para verificar la durabilidad comercial de la tecnología. Ninguna de las instalaciones de prueba tenía una escala lo suficientemente grande para una unidad comercial.

Los imanes superconductores se utilizan en los generadores MHD más grandes para eliminar una de las grandes pérdidas parásitas: la potencia necesaria para energizar el electroimán. Los imanes superconductores, una vez cargados, no consumen energía y pueden desarrollar campos magnéticos intensos de 4 teslas o más. La única carga parásita de los imanes es mantener la refrigeración y compensar las pequeñas pérdidas de las conexiones no supercríticas.

Debido a las altas temperaturas, las paredes no conductoras del canal deben construirse a partir de una sustancia extremadamente resistente al calor, como óxido de itrio o dióxido de circonio , para retardar la oxidación. De manera similar, los electrodos deben ser conductores y resistentes al calor a altas temperaturas. El generador MHD de carbón AVCO en el CDIF se probó con electrodos de cobre refrigerados por agua cubiertos con platino, tungsteno, acero inoxidable y cerámica conductora de electricidad.

Subproductos tóxicos

MHD reduce la producción general de desechos peligrosos de combustibles fósiles porque aumenta la eficiencia de la planta. En las plantas de carbón MHD, el proceso comercial patentado "Econoseed" desarrollado por los EE. UU. (Ver más abajo) recicla la semilla de ionización de potasio de las cenizas volantes capturadas por el depurador de gas de chimenea. Sin embargo, este equipo es un gasto adicional. Si el metal fundido es el fluido del inducido de un generador MHD, se debe tener cuidado con el refrigerante del electroimán y el canal. Los metales alcalinos comúnmente utilizados como fluidos MHD reaccionan violentamente con el agua. Además, los subproductos químicos de metales alcalinos electrificados calentados y cerámicas de canal pueden ser venenosos y persistentes en el medio ambiente.

Historia

La primera investigación práctica de energía MHD fue financiada en 1938 en los EE. UU. Por Westinghouse en sus laboratorios de Pittsburgh, Pensilvania , dirigida por la húngara Bela Karlovitz . La patente inicial de MHD es de B. Karlovitz, Patente de Estados Unidos Nº 2.210.918, "Proceso para la conversión de energía", 13 de agosto de 1940.

La Segunda Guerra Mundial interrumpió el desarrollo. En 1962, el Dr. Brian C. Lindley de International Research and Development Company Ltd. celebró la Primera Conferencia Internacional sobre MHD Power en Newcastle upon Tyne, Reino Unido. El grupo estableció un comité directivo para organizar más conferencias y difundir ideas. En 1964, el grupo organizó una segunda conferencia en París, Francia, en consulta con la Agencia Europea de Energía Nuclear .

Dado que la membresía en la ENEA era limitada, el grupo convenció a la Agencia Internacional de Energía Atómica para que patrocinara una tercera conferencia, en Salzburgo, Austria, en julio de 1966. Las negociaciones en esta reunión convirtieron al comité directivo en un grupo de informes periódicos, el ILG-MHD (internacional grupo de enlace, MHD), dependiente de la ENEA, y más tarde en 1967, también del Organismo Internacional de Energía Atómica. Investigaciones adicionales realizadas en la década de 1960 por R. Rosa establecieron la practicidad de MHD para sistemas alimentados con combustibles fósiles.

En la década de 1960, AVCO Everett Aeronautical Research comenzó una serie de experimentos que terminaron con el Mk. Generador V de 1965. Este generó 35  MW, pero utilizó alrededor de 8 MW para impulsar su imán. En 1966, el ILG-MHD tuvo su primera reunión formal en París, Francia. Comenzó a emitir un informe de situación periódico en 1967. Este patrón persistió, en esta forma institucional, hasta 1976. Hacia fines de la década de 1960, el interés en MHD disminuyó porque la energía nuclear se estaba volviendo más ampliamente disponible.

A fines de la década de 1970, cuando disminuyó el interés por la energía nuclear, aumentó el interés en MHD. En 1975, la UNESCO se convenció de que el MHD podría ser la forma más eficiente de utilizar las reservas mundiales de carbón y, en 1976, patrocinó el ILG-MHD. En 1976, quedó claro que ningún reactor nuclear en los próximos 25 años usaría MHD, por lo que la Agencia Internacional de Energía Atómica y ENEA (ambas agencias nucleares) retiraron el apoyo del ILG-MHD, dejando a la UNESCO como el patrocinador principal del ILG. MHD.

Desarrollo de la ex Yugoslavia

Durante más de diez años, los ingenieros del antiguo Instituto Yugoslavo de Tecnología Térmica y Nuclear (RIED), Energoinvest Co., Sarajevo, habían construido el primer generador de energía de una instalación magnetohidrodinámica experimental en 1989. Fue aquí donde se patentó por primera vez. . ^{[16] [17]}

Desarrollo de EE. UU.

En la década de 1980, el Departamento de Energía de EE. UU. Inició un vigoroso programa de varios años, que culminó con una cámara de combustión de carbón de demostración de 50 MW en 1992 en la Instalación de Desarrollo e Integración de Componentes (CDIF) en Butte, Montana . Este programa también tuvo un trabajo significativo en la instalación de carbón encendido en flujo (CFIFF) en el Instituto Espacial de la Universidad de Tennessee .

Este programa combinó cuatro partes:

1. Un ciclo de cobertura MHD integrado, con canal, electrodos y unidades de control de corriente desarrollado por AVCO, más tarde conocido como Textron Defense of Boston. Este sistema era un generador de conductos de efecto Hall calentado por carbón pulverizado, con una semilla de ionización de potasio. AVCO había desarrollado el famoso Mk. V generador, y tenía una experiencia significativa.
2. Un ciclo de fondo integrado, desarrollado en el CDIF.
3. TRW desarrolló una instalación para regenerar la semilla de ionización. El carbonato de potasio se separa del sulfato en las cenizas volantes de los depuradores. Se elimina el carbonato para recuperar el potasio.
4. Un método para integrar MHD en plantas de carbón preexistentes. El Departamento de Energía encargó dos estudios. Westinghouse Electric realizó un estudio basado en la planta Scholtz de Gulf Power en Sneads, Florida . MHD Development Corporation también produjo un estudio basado en la planta JE Corrette de la Montana Power Company de Billings, Montana .

Los prototipos iniciales en el CDIF se operaron por períodos cortos, con varios carbones: Montana Rosebud y un carbón corrosivo con alto contenido de azufre, Illinois No. 6. Se completó una gran cantidad de ingeniería, química y ciencia de materiales. Después de que se desarrollaron los componentes finales, las pruebas operativas se completaron con 4,000 horas de operación continua, 2,000 en Montana Rosebud, 2,000 en Illinois No. 6. Las pruebas terminaron en 1993. ^{[ cita requerida ]}

Desarrollo japonés

El programa japonés a finales de la década de 1980 se concentró en MHD de ciclo cerrado. La creencia era que tendría mayor eficiencia y equipos más pequeños, especialmente en las plantas limpias, pequeñas y económicas con capacidades cercanas a los 100 megavatios (eléctricos) que se adaptan a las condiciones japonesas. En general, se cree que las plantas de carbón de ciclo abierto se vuelven económicas por encima de los 200 megavatios.

La primera serie importante de experimentos fue FUJI-1, un sistema de purga alimentado por un tubo de choque en el Instituto de Tecnología de Tokio . Estos experimentos extrajeron hasta un 30,2% de entalpía y alcanzaron densidades de potencia cercanas a los 100 megavatios por metro cúbico. Esta instalación fue financiada por Tokyo Electric Power, otras empresas de servicios públicos japoneses y el Departamento de Educación. Algunas autoridades creen que este sistema era un generador de discos con un gas portador de helio y argón y una semilla de ionización de potasio.

En 1994, había planes detallados para FUJI-2, una instalación de ciclo cerrado continuo de 5  MWe , alimentada por gas natural, que se construirá utilizando la experiencia de FUJI-1. El diseño básico del MHD debía ser un sistema con gases inertes utilizando un generador de discos. El objetivo era una extracción de entalpía del 30% y una eficiencia térmica MHD del 60%. A FUJI-2 le seguiría una modernización en una  planta de gas natural de 300 MWe.

Desarrollo australiano

En 1986, el profesor Hugo Karl Messerle de la Universidad de Sydney investigó el MHD de carbón. Esto dio como resultado una  instalación de cobertura de 28 MWe que se operó en las afueras de Sydney. Messerle también escribió una de las obras de referencia más recientes (ver más abajo), como parte de un programa educativo de la UNESCO.

Un obituario detallado de Hugo se encuentra en el sitio web de la Academia Australiana de Ciencias Tecnológicas e Ingeniería (ATSE). ^[18]

Desarrollo italiano

El programa italiano comenzó en 1989 con un presupuesto de aproximadamente 20 millones de dólares estadounidenses y tenía tres áreas principales de desarrollo:

1. Modelado MHD.
2. Desarrollo de imanes superconductores. El objetivo en 1994 era un prototipo de 2  m de largo, con capacidad para 66 MJ , para una demostración de MHD de 8 m de largo. El campo debía ser de 5 teslas , con un ahusamiento de 0,15 T / m. La geometría debía asemejarse a la forma de una silla de montar, con devanados cilíndricos y rectangulares de cobre niobio-titanio.    
3. Modernizaciones de centrales eléctricas de gas natural. Uno era estar en el factor Enichem-Anic en Ravenna. En esta planta, los gases de combustión del MHD pasarían a la caldera. La otra era una  instalación (térmica) de 230 MW para una central eléctrica en Brindisi, que pasaría vapor a la central eléctrica principal.

Desarrollo chino

Un programa nacional conjunto entre Estados Unidos y China finalizó en 1992 con la modernización de la planta No. 3 de carbón en Asbach. ^{[ cita requerida ]} En marzo de 1994 se aprobó otro programa de once años. Esto estableció centros de investigación en:

1. El Instituto de Ingeniería Eléctrica de la Academia de Ciencias de China , Beijing, se ocupa del diseño de generadores MHD.
2. El Instituto de Investigación de Energía de Shanghai , que se ocupa de la investigación general de sistemas e imanes superconductores.
3. El Instituto de Ingeniería de Investigación de Termoenergía de la Universidad del Sudeste de Nanjing , preocupado por los desarrollos posteriores.

El estudio de 1994 propuso un generador de 10  W (eléctrico, 108  MW térmico) con el MHD y las plantas de ciclo de fondo conectadas por tuberías de vapor, por lo que cualquiera podría operar de forma independiente.

Desarrollos rusos

Modelo a escala U-25

En 1971 se completó la planta U-25 a gas natural cerca de Moscú, con una capacidad diseñada de 25 megavatios. En 1974 entregaba 6 megavatios de potencia. ^[19] En 1994, Rusia había desarrollado y operado la instalación U-25 a carbón en el Instituto de Alta Temperatura de la Academia de Ciencias de Rusia en Moscú. La planta de fondo del U-25 se operó en realidad bajo contrato con la empresa de servicios públicos de Moscú y alimentó la red de Moscú. Rusia tenía un interés sustancial en desarrollar un generador de discos de carbón. En 1986 se construyó la primera planta de energía industrial con generador MHD, pero en 1989 el proyecto se canceló antes del lanzamiento de MHD y esta planta de energía se unió más tarde a Ryazan Power Station como una séptima unidad con construcción ordinaria.

Ver también

• Magnetohidrodinámica computacional
• Electrohidrodinámica
• Bomba electromagnética
• Ferrofluido
• Lista de artículos sobre plasma (física)
• Medidor de flujo magnético
• Turbulencia magnetohidrodinámica
• Sensor MHD
• Estabilidad del plasma
• Choques y discontinuidades (magnetohidrodinámica)

Referencias

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19. Donald G. ink, H. Wayne Beatty (ed), Manual estándar para ingenieros eléctricos, 11ª edición , Mc Graw Hill, 1978 ISBN 0-07-020974-X página 11-52 

Otras lecturas

• Sutton, George W .; Sherman, Arthur (julio de 2006). Ingeniería Magnetohidrodinámica . Dover Ingeniería Civil y Mecánica. Publicaciones de Dover. ISBN 978-0486450322.
• Hugo K. Messerle, Magnetohydrodynamic Power Generation , 1994, John Wiley, Chichester, Parte de la Serie de Ingeniería Energética de la UNESCO (Esta es la fuente de información histórica y de diseño del generador).
• Shioda, S. "Resultados de estudios de viabilidad en centrales eléctricas de ciclo cerrado MHD", Proc. Plasma Tech. Conf., 1991, Sydney, Australia, págs. 189-200.
• RJ Rosa, Conversión de energía magnetohidrodinámica , 1987, Hemisphere Publishing, Washington, DC
• GJ Womac, MHD Power Generation , 1969, Chapman and Hall, Londres.

enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con generadores magnetohidrodinámicos .

• Investigación del generador MHD en el Instituto Espacial de la Universidad de Tennessee (archivo) - 2004
• Modelo de un generador MHD en el Instituto de Modelado Computacional, Akademgorodok, Rusia - 2003
• El Laboratorio de Ingeniería Magnetohidrodinámica de la Universidad de Bolonia, Italia - 2003
• Generación de energía magnetohidrodinámica de alta eficiencia - 2015