Троэнергетики и её современное состояние

10.2.4. Магнитогидродинамический способ
производства электроэнергии 
Идея магнитогидродинамического преобразования теплоты в 
электричество была высказана ещё в XVIII в. Реализующий эту идею 
магнитогидродинамический генератор (МГД-генератор) непосредст-
венно преобразует тепловую энергию (кинетическую энергию заряжен-
ных частиц движущегося рабочего тела) в электрическую и тем самым 
позволяет существенно повысить эффективность использования топ-
ливных ресурсов [35, 36].
Рис. 10.4. Принцип работы МГД-генератора
Рабочим телом в МГД-генераторе могут быть ионизированные га-
зы (плазма), жидкие металлы, электролиты. Для создания генераторов 
энергетического назначения наиболее подходящим рабочим телом ока-
залась плазма. Принципиальная схема действия МГД-генератора пока-
зана на рис. 10.4. 
Между металлическими пластинами 1, расположенными в сильном 
магнитном поле, пропускается струя рабочего тела, обладающего кинети-
ческой энергией направленного движения частиц. При этом в соответст-
вии с законом электромагнитной индукции появляется ЭДС, вызывающая 
протекание электрического тока между электродами внутри канала гене-
ратора и во внешней цепи. Поток плазмы тормозится под действием элек-

---

243
тродинамических сил, возникающих при взаимодействии протекающего в 
плазме тока и магнитного потока. Преобразование энергии и происходит 
путем совершения работы по преодолению сил торможения.
Важными преимуществами такого способа получения электриче-
ской энергии являются: 
 
более короткая, чем в паросиловых установках, цепочка преобра-
зований энергии, что повышает эффективность использования 
первичных энергоресурсов; 
 
принципиальная возможность достичь КПД, значительно превос-
ходящий КПД теплового цикла Карно, ограниченного максималь-
ной температурой рабочего тела. В современных топках пароге-
нераторов температура превышает 2000 °С, а нагрев лопаток па-
ровых турбин из-за ограниченной теплостойкости материала не 
должен превышать 750 °С, что ограничивает КПД величиной 
примерно 50 %. В МГД-генераторах статические условия работы 
позволяют использовать материалы, на поверхности которых тем-
пература может достигать 2700–3000 °С. Это открывает перспек-
тивы повышения КПД преобразования энергии; 
 
возможность дополнять МГД-генераторы паротурбинными пре-
образователями, полезно использующими тепло газов, выходящих 
из каналов МГД-преобразователей, что дополнительно повышает 
КПД всей установки. 
Весьма вероятно, что перспективными могут оказаться МГД-
генераторы с ядерными реакторами, используемыми для нагрева газов и 
их термической ионизации.
Первый МГД-генератор был создан в 1959 г. в США и имел мощ-
ность всего 11,5 кВт; к концу 60-х гг. создан МГД-генератор («Марк-
V», США) мощностью уже 32 МВт. В нашей стране первый маломощ-
ный МГД-генератор был запущен в опытную эксплуатацию в 1965 г., а 
в 1971 г. – генератор мощностью 25 МВт («У-25»).
Несмотря на положительные свойства МГД-генераторов, за полу-
вековую историю исследований и разработок они так и не нашли широ-
кого промышленного применения. Основными препятствиями являют-
ся: чрезвычайно жесткие требования к конструкционным материалам 
из-за высоких температур рабочего тела, необходимость создавать 
очень сильное магнитное поле, которое может быть получено пропус-
канием огромных токов по обмоткам из сверхпроводящих материалов 
(во избежание сильного нагрева обмоток и больших потерь энергии в 
них). Следствиями являются высокая удельная стоимость установлен-
ной мощности и вырабатываемой электроэнергии, малая продолжи-
тельность непрерывной работы МГД-генераторов.

---

244
Оптимизм внушает быстрый прогресс в смежных отраслях техни-
ки и технологий: 
 
созданы материалы, которые могут работать длительно при тем-
пературе 2200–2500 °С (графит и композиционные материалы на 
основе графитовых нитей, окись магния, нитриды, а также мате-
риалы на основе нанопорошков и др.);
 
большие средства и силы направлены на создание высокотемпера-
турного ядерного реатора; 
 
накапливается опыт проектирования и эксплуатации электромаг-
нитов со сверхпроводящими обмотками (прежде всего в связи с 
проблемой УТС).