magnetohydrodynamischer Generator

magnetohydrodynamischer Generator,

 

Kurzbezeichnung MHD-Generator, auch MHD-Wandler, Energiewandler für die direkte Umwandlung von Wärme in elektrische Energie und umgekehrt. Der magnetohydrodynamische Generator arbeitet nach dem faradayschen Induktionsgesetz. Der metallische Leiter einer klassischen Gleichstrommaschine wird durch einen teilweise ionisierten Gasstrom (Plasma, aus Elektronen, Ionen, ungeladenen Gasmolekülen und -atomen bestehend) ersetzt, der in einer Brennkammer erzeugt und mit hoher Temperatur (über 3 000 K) und großer Geschwindigkeit durch den Kanal des magnetohydrodynamischen Generators geblasen wird. Senkrecht zur Strömungsrichtung liegt das Magnetfeld und wieder senkrecht zu diesem und zur Strömungsrichtung ein Elektrodenpaar, zwischen dem, ähnlich wie beim Hall-Effekt, durch Einwirkung der Lorentz-Kraft auf die geladenen Teilchen im Magnetfeld eine elektrische Spannung entsteht. Werden die Elektroden über einen Lastwiderstand verbunden, wird der Energieverlust des Plasmastroms (hervorgerufen durch Abbremsung durch das mit der induzierten Spannung verbundene elektrische Feld) als elektrische Energie nutzbar. Für den Gasstrom werden Erdgas, Verbrennungsgase und Edelgase mit leicht ionisierbaren Zusätzen wie Kaliumcarbonat verwendet. Magnetohydrodynamische Generatoren, mit einer Gasturbine kombiniert (das austretende Gas besitzt noch eine Temperatur von etwa 2 000 K), sind für Großkraftwerke (Wirkungsgrad rd. 50-60 %) geeignet. Nachteilig ist jedoch der sehr hohe Energieverbrauch zum Betrieb des erforderlichen starken Magnetfeldes sowie die enorme Materialbeanspruchung durch die hohe Temperatur der aggressiven Gase; von Vorteil gegenüber konventionellen Generatoren ist das Fehlen bewegter Bauteile. Erprobt wird auch der Ersatz des heißen Gasstroms durch flüssiges Metall.