PENDAHULUAN MHD (Magneto Hydro Dynamics) System adalah sistem baru dari pembangkit listrik yang
dikata dikatakan kan efisie efisiensi nsi tinggi tinggi dan polusi polusi rendah rendah.. Sepert Sepertii namany namanya, a, magnet magneto-hi o-hidro dro-di -dinam namika ika (MHD) (MHD) berkaitan dengan aliran fluida melakukan di hadapan dan listrik medan magnet. Cairan ini mungkin gas pada suhu tinggi atau logam cair seperti natrium atau kalium. Cairan kerja di sini disebut plasma. Sebuah Sebuah genera generator tor MHD adalah alat alat untuk untuk menguba mengubah h energi energi panas panas dari dari bahan bahan bakar bakar secara secara langsu langsung ng menjad menjadii energi energi listr listrik ik tanpa tanpa generat generator or listri listrik k konvens konvension ional. al. Perbed Perbedaan aan mendas mendasar ar antara antara generator konvensional dan sebuah generator MHD adalah sifat konduktor. Sistem converter MHD adalah mesin panas yang efisien, seperti semua mesin panas, ditambah dengan menyediakan panas pada suhu praktis tertinggi dan menolaknya pada suhu terendah praktis. pembangkit listrik MHD terlihat yang paling menjanjikan teknik konversi langsung untuk produksi skala besar tenaga listrik. Di nega negara ra-n -nega egara ra maju maju MHD MHD gene genera rato torr digun digunak akan an seca secara ra luas luas teta tetapi pi di negar negaraa-neg negar araa berkembang berkembang seperti India itu masih dalam pembangunan. pembangunan. Ini pekerjaan konstruksi sedang berlangsung berlangsung di Tiruchirapalli di Tamilnadu bawah upaya bersama dari BARC (Bhabha Atomic Research Centre), BHEL, Associated Cement Corporation dan teknologi Rusia.
PERKEMBANGAN EKSPERIMENTAL
Pada bagian awal abad kesembilan belas Michael Faraday (1832) melakuk melakukan an percoba percobaan an MHD dengan dengan menggun menggunaka akan n air payau payau dari dari sungai sungai Thames yang mengalir melalui's medan magnet bumi. Dia menggambarkan proses konversi di MHD pada tahun 1893. Namun pemanfaatan aktual konsep ini masih terpikirkan. Keberhasila Keberhasilan n percobaan percobaan pertama pertama pembangkit pembangkit listrik, listrik, dikembangkan dikembangkan oleh Richard Rosa pada tahun 1959, yang dihasilkan 10 kW dengan saluran berdinding kayu pada "Mark 1" fasilitas AVCO di Boston, Massachusetts. Keberhasilan ini dan kemungkinan kekuasaan MHD murah memimpin pada tahun 1960 untuk program nasional di Inggris, Uni Soviet, Belanda, Perancis, Jerman, Polandia, Italia, India, Australia dan Israel. Pada tahun 1965 AVCO "Mark 5" generator berhasil menghasilkan 32 MW selama jangka satu menit menggunakan alkohol pada 45 kg / detik dipecat dengan oksigen. AVCO kemudian mengembangkan batubara canggih dipecat saluran MHD untuk tes program jam 2.000 dan menunjukkan kelayakan teknis di bawah kondisi yang paling ketat. Pada tahun 1972 di Moskow, fasilitas eksperimental besar, "U-25," menggunakan MW bakar gas alam 250 dan dihasilkan 20 MW. Soviet telah menggunakan sangat sukses mobile, berdenyut generator MHD seluruh Uni Soviet, untuk studi seismik. program MHD di Amerika Serikat terkonsentrasi di dua fasilitas utama. A "Komponen Pengembangan dan Integrasi Fasilitas" terletak di Butte, Montana, dan "Batubara Uap Flow Fasilitas" di University of Tennessee untuk batubara studi dipecat MHD, terak pengolahan, penanganan benih dan sistem hilir. Dalam beberapa tahun terakhir, pengembangan pembangkit listrik sistem MHD semakin mempercepat denga dengan n upaya upaya difo difoku kusk skan an pada pada batu batuba bara ra sikl siklus us plas plasma ma MHD MHD sist sistem em terb terbuk uka. a. Sist Sistem em sepe sepert rtii menggun menggunaka akan n gas pembaka pembakaran ran batubar batubaraa terion terionisa isasi si unggul unggulan an dengan dengan K 2 CO
3
sebagai sebagai baik dan
electrodynamic fluida termodinamika dalam generator MHD pada suhu sampai dengan 2800 K. dan menggunakan penukar panas (boiler radiasi) untuk mentransfer energi panas dari fluida kerja MHD untuk uap menggembirakan tanaman.
MHD Lab di UCLA
JUPITER QTOR BOB 2 MHD Heat Transfer Exp. magnet magnet in UCLA and FLIHY Electrolyte Loop LM flow loop
Kurang upaya telah diterapkan untuk ditutup-siklus logam cair-dan MHD sistem plasma sejak sistem ini berada pada keadaan yang lebih rendah dari pembangunan daripada-siklus terbuka batubara plasma MHD sistem dan tampaknya lebih mahal dan kurang efisien dibandingkan terbuka plasma siklus MHD.
KEBUTUHAN SISTEM MHD
Ini adalah fakta yang diketahui bahwa saat ini yang banyak energi diperlukan untuk mempertahankan dan pertanian produksi industri, dan sumber energi konvensional yang ada seperti batubara, minyak, dll uranium tidak cukup untuk memenuhi peningkatan permintaan energi pernah. Akibatnya, tulus dan upaya tak kenal lelah telah dibuat oleh para ilmuwan dan insinyur dalam mengeksplorasi kemungkinan memanfaatkan energi dari beberapa sumber energi konvensional-non. Magneto Hydro Dynamics (MHD) Generator salah satu sumber energi. Saat ini 80% dari total listrik
yang diproduksi di dunia adalah hydel, sedangkan sisanya 20% dihasilkan dari nuklir, panas,, panas bumi dan energi surya dari pembangkit tenaga listrik magneto hidro dinamik.
PRINSIP KERJA DAYA MHD Prinsip kerja MHD sederhana, berdasarkan hukum Faraday's dari induksi elektromagnetik, yaitu, ketika sebuah konduktor listrik bergerak melintasi medan magnet, ggl adalah diinduksi di dalamnya, yang menghasilkan arus listrik. Konduktor tidak perlu yang solid-ini mungkin merupakan gas atau cair. Ini adalah prinsip konvensional generator juga, di mana konduktor terdiri dari strip tembaga. Dalam sebuah generator MHD konduktor padat akan diganti dengan sebuah konduktor gas (tekanan tinggi, gas pembakaran suhu tinggi), yaitu gas terionisasi. Jika gas tersebut dilewatkan pada kecepatan tinggi melalui kuat atau kuat medan magnet, yaitu misalkan kita memiliki partikel bermuatan (memiliki charge 'q') bergerak di '' v kecepatan tinggi ke arah kanan dan medan magnet tegak lurus diterapkan. Sebuah gaya magnetik (Lorentz Force) F 'bertindak' pada partikel bermuatan. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ion positif akan dipercepat menuju atas plat P1 (katoda) dan ion negatif akan dipercepat terhadap P2 plat rendah (anoda). Jika P1 dan P2 secara eksternal terhubung melalui resistensi, arus akan mengalir melalui perlawanan. Jadi energi gas secara langsung dikonversi menjadi listrik energi. Ini adalah prinsip generator MHD.
Hukum Gaya Lorenz : F = q(v × B)
Dimana,
F
= gaya (gaya Lorentz) dari partikel (dibebankan) bertindak (vektor)
v
= kecepatan partikel (vektor)
q
= bertanggung jawab atas partikel (skalar)
B
= magnetic field (vector)
F vektor tegak lurus terhadap kedua 'v' dan 'B' menurut Peraturan Tangan Kanan. Meringkas penjelasan di atas, kita dapat mengatakan bahwa dalam sistem MHD energi kinetik dari fluida kerja diubah menjadi energi listrik. Gambar yang diberikan di bawah ini menunjukkan perbandingan antara generator turbo dan sebuah generator MHD.
Di sini, di turbogenerator, konduktor bergerak dalam medan magnet yang padat, sedangkan dalam generator MHD konduktor bergerak dalam medan magnet dalam bentuk gas. Tapi keduanya bekerja pada prinsip yang sama, melakukan pekerjaan yang sama, memberikan output yang sama. Namun, efisiensi keduanya bervariasi, sebagai generator Mhd memberikan yang lebih baik dan lebih banyak output dari turbogenerator tersebut, maka itu lebih efisien. Konversi MHD dikenal sebagai konversi energi langsung karena menghasilkan listrik langsung dari sumber panas (berasal dari pembakaran bahan bakar) tanpa perlu tahap tambahan generasi uap di dalam pembangkit listrik uap.
MHD PERSAMAAN Navier-Stokes persamaan dengan gaya Lorentz
➢
(1)
∂V ∂t
+ ( V ⋅ ∇) V = −
1
2
∇ p +ν ∇ V + g +
ρ
1
j × B
ρ
Kontinuitas
➢
0 ∇ ⋅V =
(2)
Energi persamaan dengan pemanasan Joule
(3)
2 ∂ T j + (V ⋅ ∇)T = k ∇2T + + q′′′ ρ C p σ ∂t
Hukum Ampere
(4)
j = µ
−1
∇×B
−7 −6 (v a c u u:m µ 0 = 4π 1 0 = 1.2 5 71 0 H / m)
Hukum Faraday
(5)
∂B ∂t
= −∇ × E
Ohm hukum*
➢
(6)
j = σ (E + V × B)
Eqns. (4-6) biasanya dikelompokkan bersama untuk memberikan baik induksi persamaan vektor atau persamaan skalar untuk potensial listrik.
MHD SISTEM Sistem MHD secara luas diklasifikasikan menjadi: (1)System siklus terbuka (2)System siklus tertutup (i) sistem inert gas unggulan (ii) sistem logam cair
PERBANDINGAN ANTARA SISTEM SIKLUS TERBUKA DAN SISTEM SIKLUS TERTUTUP Perbandingan yang erat antara kedua sistem tertera di bawah ini: Sistem Siklus Terbuka
Sistem Siklus Tertutup
(1)Di sini fluida kerja setelah (1) Di sini fluida kerja didaur ulang ke pembangkit energi listrik dibuang sumber panas dan dengan demikian ke atmosfir melalui stack. dapat digunakan lagi dan lagi. (2) Penyelenggaraan MHD generator dilakukan secara langsung pada produk pembakaran (seperti batubara, minyak, gas alam (gas panas sehingga terbentuk unggulan dengan jumlah kecil dari logam alkali terionisasi seperti cesium atau kalium)) dalam sebuah sistem siklus
(2) Dalam helium siklus tertutup sistem atau argon (dengan pembenihan cesium) digunakan sebagai fluida kerja.
terbuka. (3)
kebutuhan Suhu di sini sangat (3) Berikut persyaratan suhu relatif tinggi, yaitu, sekitar 2300 ˚ C dengan sedikit, yakni sekitar 530 ˚ C. 2700 ˚ C.
(4)
Siklus MHD sistem terbuka (4) Siklus MHD sistem tertutup melibatkan-risiko teknologi-kompleks melibatkan-risiko teknologi yang relatif tinggi, terutama karena sederhana yang relatif rendah, suhu tinggi yang diperlukan. terutama karena suhu kerja relatif rendah.
(5) Sesuai dengan penelitian terbaru (5) Sampai saat ini ada perkembangan dan pekerjaan pembangunan, yang signifikan telah terjadi dalam efisiensi adalah ditemukan lebih. sistem ini, dan efisiensi yang tampaknya relatif kurang. (6) Mereka lebih mahal dibandingkan (6) Mereka cukup mahal. dengan siklus MHD sistem tertutup.
SISTEM SIKLUS TERBUKA MHD Terbuka sistem dasar MHD siklus, ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Generator MHD menyerupai mesin roket dikelilingi oleh magnet. Berikut bahan bakar (seperti batu bara, minyak, gas alam) dibakar dalam ruang bakar (ruang bakar) untuk menghasilkan gas panas. Udara diperlukan untuk pembakaran disediakan dari preheater udara. Gas-gas panas yang
dihasilkan kemudian unggulan dengan sejumlah kecil logam alkali terionisasi (cesium atau kalium) untuk meningkatkan konduktivitas listrik gas. Ionisasi kalium (kalium karbonat umumnya digunakan sebagai bahan biji) terjadi karena gas yang dihasilkan pada suhu sekitar 2300 ˚ C dengan 2700 ˚ C dengan pembakaran. Kerja fluida bertekanan panas sehingga dihasilkan meninggalkan ruang pembakaran dan melewati sebuah divergen-konvergen nozzle.The gas keluar dari nosel dengan kecepatan tinggi dan kemudian masukkan generator MHD. Gas memperluas melalui generator dikelilingi oleh magnet yang kuat. Selama gerak gas dan negatif ion positif bergerak ke elektroda dan merupakan arus listrik (arus searah). Dengan menggunakan inverter arus searah ini dapat diubah menjadi arus bolak-balik. Gas menolak melewati sebuah pemanas udara untuk pemanasan awal udara masuk. Bahan biji pulih dalam pemulihan benih untuk digunakan berturut-turut. Nitrogen dan belerang dikeluarkan untuk pengendalian polusi dan kemudian gas dibuang ke atmosfer.
Siklus di atas tidak sesuai untuk penggunaan komersial. Gas buang unit MHD masih pada suhu panas cukup dan mungkin menggunakannya untuk pembangkit tenaga listrik tambahan dalam unit alternator turbin uap. Hal ini meningkatkan efisiensi proses. siklus tersebut dikenal sebagai Hybrid MHD-Uap Tanaman Siklus.
MHD HYBRID SISTEM SIKLUS STEAM BUKA BAGIAN
Gambar di atas menunjukkan hibrida MHD uap batubara cycle.Here diproses dan dibakar di ruang bakar pada suhu tinggi (2750-3000 ° K) dan tekanan (7 sampai 15 di atmosfer) dengan udara dipanaskan untuk membentuk plasma. plasma tersebut kemudian diunggulkan dengan fraksi kecil (1%) dari logam alkali (kalium) memperkenalkan biasanya sebagai bedak karbonat atau solusi. Campuran yang dihasilkan memiliki konduktivitas listrik sekitar 10 ohm / m diperluas melalui nozzle untuk meningkatkan kecepatan dan kemudian dilewatkan melalui medan magnet tinggi (5 sampai 7 teslas) dari generator MHD. saluran Elektroda disediakan kontak listrik antara arus dan beban eksternal. Para o listrik / p dc dan perlu untuk mengubahnya ke ac sebelum daya bisa diberi makan ke grid listrik. Gas yang keluar dari generator MHD masih cukup panas dan digunakan untuk meningkatkan uap, yang menghasilkan energi tambahan dalam uap dalam turbin alternator unit uap. Sebagian dari uap ini juga digunakan dalam turbin uap yang driver kompresor untuk udara kompresi untuk siklus MHD. Bahan biji pulih dari emisi gas berbahaya (belerang) juga dihapus dari gas sebelum dibuang ke atmosfer melalui cerobong.
Gambar di atas menunjukkan sebuah pabrik MHD siklus terbuka digabungkan dengan tanaman Uap, yang meningkatkan efisiensi pabrik steam memiliki efisiensi konversi maksimum sekitar 40% oleh
10 - 20%, sehingga membuat efisiensi keseluruhan 60% tanaman.
Untuk realisasi praktis efisien sistem MHD harus memiliki fitur sebagai berikut:
1) superheating pengaturan udara untuk memanaskan gas untuk sekitar 2500 ° C sehingga listrik konduktivitas gas meningkat. 2) Ruang pembakaran harus memiliki kerugian panas yang rendah. 3) manajemen A untuk menambahkan benih ionisasi bahan potensial rendah ke gas meningkat, perusahaan konduktivitas 4) air Sebuah didinginkan tetapi debu memperluas isolasi elektrik dengan elektroda umur panjang. 5) Sebuah magnet mampu menghasilkan kerapatan fluks magnet yang tinggi. 6) aparat pemulihan Benih yang diperlukan untuk baik dan ekonomis alasan lingkungan.
SISTEM SIKLUS TERTUTUP MHD The inert gas MHD siklus tertutup sistem dikandung pada tahun 1965. Kelemahan utama dari sistem siklus terbuka sangat persyaratan suhu tinggi dan kimia aktif aliran sangat yang dapat dihapus oleh MHD siklus sistem tertutup. Seperti namanya cairan bekerja dalam siklus tertutup, yang beredar dalam sebuah loop tertutup. Cairan kerja helium atau argon dengan penyemaian cesium.
Yang diberikan di atas angka menunjukkan sistem tertutup MHD siklus. Sistem yang lengkap memiliki tiga tetapi saling loop berbeda. Di sebelah kiri adalah eksternal pemanasan loop,
gasifikasi batubara dan gas dengan nilai panas tinggi sekitar 5,35 kg MJ / dan suhu sekitar 530 ° C dibakar dalam ruang bakar untuk menghasilkan panas. Dalam penukar panas HX, panas ini akan dipindahkan ke argon fluida kerja siklus MHD. Produk pembakaran setelah melewati airpreheater (untuk memulihkan bagian dari panas
produk pembakaran)
dan pemurnian
berbahaya) dan dibuang ke atmosfer.
(untuk menghilangkan
emisi
Lingkaran di tengah adalah loop MHD. Gas argon panas diunggulkan dengan cesium dan melewati generator MHD. Output daya generator dc MHD dikonversi menjadi AC oleh
inverter dan kemudian disisipkan kedalam grid. Lingkaran ditampilkan pada sisi kanan pada gambar adalah uap loop untuk lebih lanjut pemulihan panas dari fluida kerja dan mengkonversi ini panas menjadi energi listrik. Cairan melewati pertukaran panas HX2 dimana menanamkan panas ke air yang akan dikonversi menjadi uap. uap ini digunakan sebagian untuk selama turbin yang menjalankan kompresor sebagian untuk turbin driver sebuah alternator. Output dari alternator juga dihubungkan ke grid. The fluida kerja kembali ke penukar panas dan pertukaran HX setelah melewati kompresor dan intercooler. Sebuah sistem tertutup dapat memberikan listrik konversi lebih bermanfaat pada suhu rendah (sekitar 1900 ˚ K dibandingkan dengan 2500 ˚ K untuk sistem siklus terbuka).
KEUNGGULAN SISTEM MHD
generasi MHD menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan dengan metode lain untuk pembangkit listrik. Mereka adalah sebagai berikut: 1) Efisiensi konversi dari sistem MHD bisa sekitar 50% (masih lebih tinggi diharapkan) sebagai dibandingkan dengan kurang dari 40 persen untuk uap tanaman yang paling efisien. 2) Sejumlah besar daya yang dihasilkan. 3) Ia tidak memiliki bagian yang bergerak, sehingga lebih dapat diandalkan. 4) Memiliki kemampuan untuk mencapai tingkat kekuatan penuh segera dimulai. 5) Karena efisiensi yang lebih tinggi, biaya pembangkitan secara keseluruhan dari sebuah pabrik MHD akan kurang. 6) Panas pemanfaatan yang lebih efisien akan mengurangi jumlah panas yang dibuang ke lingkungan dan kebutuhan air pendingin juga akan lebih rendah. 7) Efisiensi penggunaan bahan bakar yang lebih tinggi berarti lebih baik. Mengurangi konsumsi bahan bakar akan menawarkan manfaat ekonomi dan sosial tambahan. 8) Sistem Siklus Tertutup menghasilkan tenaga bebas polusi. 9) Ukuran tanaman adalah jauh lebih kecil dibandingkan tanaman konvensional bahan bakar fosil. 10) Sangat cocok untuk pembangkit listrik puncak dan layanan darurat.
Tabel berikut menunjukkan emisi polutan dari pabrik MHD dan pabrik uap konvensional. Polutan emisi dalam juta ton per hari didasarkan pada penggunaan batu bara yang mempunyai sulfurnya 3%.
1000 MWC Konvensional
1000 Tanaman MHD MWC
uap tanaman.
menggunakan batubara sebagai bahan bakar.
Partikel
33
3
Sulfur oksida
450
3
Nitrogen oksida
80
4
KEKURANGAN SISTEM MHD Bahkan setelah memiliki sejumlah keuntungan, MHD Sistem memiliki kelemahan sendiri yang melarang komersialisasi tersebut. Kelemahan MHD System terdaftar di bawah ini: 1. MHD Sistem menderita dari arus balik (arus pendek) elektron melalui melakukan cairan di sekitar ujung medan magnet. Kerugian ini dapat dikurangi dengan: (I)
meningkatkan rasio aspek (L / d) dari generator.
(Ii) dengan mengizinkan kutub medan magnet untuk memperpanjang luar akhir elektroda. (Iii) dengan menggunakan baling-baling berisolasi dalam saluran fluida dan pada inlet dan outlet . 2. Akan ada kerugian gesekan tinggi dan transfer kerugian panas. Kerugian gesekan mungkin setinggi 12% input. 3. Sistem MHD beroperasi pada suhu yang sangat tinggi untuk mendapatkan tinggi listrik konduktivitas. Tetapi elektroda harus relatif pada temperatur rendah dan karenanya gas di sekitar elektroda lebih dingin. Hal ini meningkatkan resistivitas gas dekat elektroda dan maka akan ada tegangan turun sangat besar di film gas. Dengan menambahkan bahan benih, resistivity dapat dikurangi. 4. Sistem MHD membutuhkan magnet yang sangat besar dan ini merupakan biaya besar. 5. Batubara, bila digunakan sebagai bahan bakar, menimbulkan masalah abu cair yang mungkin arus-pendek pada elektroda. Oleh karena itu, minyak atau gas alam dianggap lebih banyak bahan bakar untuk sistem ini. Pembatasan penggunaan bahan bakar membuat operasi lebih mahal.
KEBUTUHAN UNTUK PENELITIAN LEBIH LANJUT
Berfokus pada keuntungan dari sistem MHD sambil mempertimbangkan kelemahan, kita dapat menyimpulkan bahwa sistem ini memerlukan perkembangan lebih lanjut untuk komersialisasi. Namun penggunaan komersial konsep MHD belum mungkin karena kemajuan teknologi banyak diperlukan sebelum komersialisasi sistem MHD. Sebagian besar ini adalah yang berkaitan dengan masalah bahan yang dibuat oleh kehadiran secara simultan suhu tinggi dan lingkungan korosif dan abrasif tinggi. Saluran MHD beroperasi pada kondisi ekstrim, magnetik dan medan listrik suhu. Pencarian selama isolator yang lebih baik dan bahan elektroda yang dapat dengan berdiri, termal, mekanik dan termo-kimia listrik tegangan dan k orosi.
APPLICATIONS
1.) Power generation in space craft
2.) Hypersonic wind tunnel experiments
3.) Defense application
4.) The “ Yamoto” : A boat built by Mitsubishi powered solely by MHD propulsion can travel at upto 15 km/hr.
KESIMPULAN Dengan kegiatan industri dan pertanian meningkat, kebutuhan listrik juga sangat meningkat. Dalam situasi seperti ini, negara pasti akan jatuh pendek dari kebutuhan energi dengan dekade pertama abad berikutnya. Ini berarti kapasitas tambahan daya yang diperlukan dalam tahun ke depan 10. Jawaban untuk ini adalah energi non konvensional. Generasi listrik MHD dalam stadium lanjut hari ini dan lebih dekat dengan penggunaan komersial. Kemajuan yang signifikan telah dibuat dalam pengembangan semua komponen kritis dan sistem teknologi sub. pembakaran Batubara MHD pembangkit listrik tenaga uap gabungan menjanjikan keuntungan ekonomi dan lingkungan yang signifikan dibandingkan dengan pembangkit listrik teknologi pembakaran batubara. Tidak akan lama sebelum masalah teknologi sistem MHD akan teratasi dan MHD sistem akan mengubah dirinya dari non-konvensional ke sumber energi konvensional.
DAFTAR PUSTAKA BUKU
1) Non-Conventional energy source By G.D. Rai 2) Electrical Power System By Dr. Inamdar 3) Generation Distribution & Utilization of Electrical Energy. By C.L.Wadhwa 4) A Textbook of Power System Engineering By R.K. Rajput
SITUS WEB 5) www.scribd.com
6) www.wikipedia.org 7) www.gebooki.com 8) www.howstuffworks.com
