Generador magnetohidrodinámico

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Un generador magnetohidrodinámico ( generador MHD ) es un convertidor magnetohidrodinámico que transforma la energía térmica y la energía cinética directamente en electricidad . Un generador MHD, al igual que 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. El dinamo mecánico, por el contrario, utiliza el movimiento de dispositivos mecánicos para lograr esto.

Los generadores MHD se diferencian de los generadores eléctricos tradicionales en que funcionan sin partes móviles (por ejemplo, sin turbinas), por lo que no hay límite en la temperatura máxima a la que pueden funcionar. Tienen la eficiencia termodinámica teórica más alta conocida de todos los métodos de generación eléctrica. El MHD se ha desarrollado para su uso en plantas de energía de ciclo combinado para aumentar la eficiencia de la generación eléctrica , especialmente cuando se quema carbón o gas natural . El gas de escape caliente de un generador MHD puede calentar las calderas de una planta de energía de vapor , lo que aumenta la eficiencia general.

Se han desarrollado generadores MHD prácticos para combustibles fósiles , pero 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 .

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

Los dinamos MHD naturales son un área activa de investigación en física del plasma y son de gran interés para las comunidades de geofísica y astrofísica ya que los campos magnéticos de la Tierra y el Sol son producidos por estos dinamos naturales.

En una central térmica convencional, como una central eléctrica de carbón o una central nuclear , la energía creada por las reacciones químicas o nucleares se absorbe en un fluido de trabajo , normalmente agua. En una planta de carbón, por ejemplo, el carbón se quema en una cámara abierta que está rodeada de tubos que transportan agua. El calor de la combustión es absorbido por el agua, que hierve y se convierte en vapor. A continuación, el vapor se envía a una turbina de vapor que extrae energía del vapor convirtiéndolo en movimiento rotatorio. El vapor se ralentiza y se enfría a medida que pasa por la turbina. El movimiento rotatorio hace girar un generador eléctrico . ^[1]

La eficiencia de este ciclo global, conocido como ciclo Rankine , es una función de la diferencia de temperatura entre la entrada a la caldera y la salida a la turbina. La temperatura máxima en la turbina es una función de la fuente de energía; y la temperatura mínima en la entrada es una función de la capacidad del entorno circundante para absorber el calor residual. Por muchas razones prácticas, las plantas de carbón generalmente extraen alrededor del 35% de la energía térmica del carbón; el resto se vierte en última instancia en el sistema de enfriamiento o se escapa a través de otras pérdidas. ^[2]

Los generadores MHD pueden extraer más energía de la fuente de combustible que los sistemas de turbina-generador. Lo hacen saltando el paso donde el calor se transfiere a otro fluido de trabajo. En su lugar, utilizan el escape caliente directamente como fluido de trabajo. En el caso de una planta de carbón, el escape se dirige a través de una boquilla que aumenta su velocidad, esencialmente una boquilla de cohete , y luego lo dirige a través de un sistema magnético que genera electricidad directamente. En un generador convencional, los imanes giratorios se mueven más allá de un material lleno de electrones casi libres, generalmente alambre de cobre (o viceversa, dependiendo del diseño). En el sistema MHD, los electrones en el gas de escape se mueven más allá de un imán estacionario. En última instancia, el efecto es el mismo, el fluido de trabajo se ralentiza y se enfría a medida que su energía cinética se transfiere a los electrones y, por lo tanto, se convierte en energía eléctrica. ^[3]

El MHD solo se puede utilizar con fuentes de energía que produzcan grandes cantidades de plasma de movimiento rápido , como el gas de la quema de carbón. Esto significa que no es adecuado para sistemas que funcionan a temperaturas más bajas o que no producen un gas ionizado, como una torre de energía solar o un reactor nuclear . En los primeros días del desarrollo de la energía nuclear , un diseño alternativo era el reactor de fisión gaseosa , que sí producía plasma, y ​​esto generó cierto interés en el MHD para esta función. Sin embargo, este estilo de reactor nunca se construyó y el interés de la industria nuclear disminuyó. La gran mayoría del trabajo sobre MHD para la generación eléctrica se ha relacionado con plantas de carbón. ^{[ cita requerida ]}

La ley de 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 se da mediante la ecuación vectorial.$${\displaystyle \mathbf {F} = Q\left(\mathbf {v} \times \mathbf {B} \right)}$$

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 a v y B según la regla de la mano derecha .

Por lo general, 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. Calentar un gas hasta su estado de plasma o agregar otras sustancias fácilmente ionizables como las sales de metales alcalinos puede ayudar a lograr esto. En la práctica, se deben considerar una serie de cuestiones en la implementación de un generador MHD : eficiencia del generador, economía y subproductos tóxicos. Estas cuestiones se ven afectadas por la elección de uno de los tres diseños de generador MHD: el generador Faraday, el generador Hall y el generador de disco.

El generador de Faraday recibe su nombre debido a los experimentos de Michael Faraday sobre el movimiento de partículas cargadas en el río Támesis.

Un generador de Faraday simple consiste en un tubo o caño en forma de cuña hecho 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 fluido. Este voltaje se puede extraer como energía eléctrica colocando electrodos a los lados, en ángulos de 90 grados con respecto al campo magnético.

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

El principal problema práctico de un generador Faraday es que las tensiones y corrientes diferenciales en el fluido pueden provocar un cortocircuito a través de los electrodos situados a los lados del conducto. El generador también puede experimentar pérdidas por la corriente de efecto Hall , lo que hace que el conducto Faraday sea ineficiente. ^{[ cita requerida ]} La mayoría de los refinamientos posteriores de los generadores MHD han intentado resolver este problema. El campo magnético óptimo en los generadores MHD con forma de conducto tiene una especie de forma de silla de montar. Para obtener este campo, un generador grande requiere un imán extremadamente potente. Muchos grupos de investigación han intentado adaptar imanes superconductores a este propósito, con un éxito variable.

La solución típica ha sido utilizar el efecto Hall para crear una corriente que fluye con el fluido. (Véase la ilustración.) Este diseño tiene conjuntos de electrodos cortos y segmentados en los lados del conducto. El primer y el último electrodo del conducto alimentan la carga. Cada uno de los otros electrodos está en cortocircuito con un electrodo en el lado opuesto del conducto. Estos cortocircuitos de la corriente de Faraday inducen un potente campo magnético dentro del fluido, pero en una cuerda de un círculo 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 electrodo.

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

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

El tercer diseño, y actualmente el más eficiente, es el generador de disco de efecto Hall. Este diseño ostenta actualmente los récords de eficiencia y densidad energética para la generación de MHD. Un generador de disco tiene un fluido que fluye entre el centro de un disco y un conducto que envuelve el borde. (Los conductos no se muestran). 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 cortocircuito perfecto alrededor de la periferia del disco.

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

El flujo de gas plano y amplio reduce la distancia y, por lo tanto, la resistencia del fluido en movimiento, lo que aumenta la eficiencia.

Otra ventaja importante de este diseño es que los imanes son más eficientes. En primer lugar, generan 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, las intensidades del campo magnético aumentan como la séptima potencia de la distancia. Por último, el generador es compacto, por lo que el imán es más pequeño y utiliza un porcentaje mucho menor de la energía generada.

La eficiencia de la conversión directa de energía 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 de los electrones. Como los plasmas muy calientes solo se pueden usar en generadores MHD pulsados ​​(por ejemplo, utilizando tubos de choque ) debido a la rápida erosión térmica del material, se contempló 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 neutros e iones) permanece a una temperatura mucho más baja, típicamente 2500 kelvin. El objetivo era preservar los materiales del generador (paredes y electrodos) al mismo tiempo que 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. ^{[4] [5] [6] [7]}

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 Hall crítico , dependiendo del grado de ionización y del campo magnético. ^{[8] [9] [10]} Esta inestabilidad degrada en gran medida el rendimiento de los generadores MHD de no equilibrio. Las perspectivas de esta tecnología, que inicialmente predijeron altas eficiencias, paralizaron los programas MHD en todo el mundo ya que no se encontró ninguna solución para mitigar la inestabilidad en ese momento. ^{[11] [12] [13] [14]}

Sin implementar soluciones para superar la inestabilidad electrotérmica, los generadores MHD prácticos tuvieron que limitar el parámetro Hall o utilizar plasmas térmicos moderadamente calentados en lugar de plasmas fríos con electrones calientes, lo que reduce severamente la eficiencia.

En 1994, el récord de eficiencia del 22% para los generadores MHD de disco de ciclo cerrado lo ostentaba el Instituto Técnico de Tokio. La extracción de entalpía máxima en estos experimentos alcanzó el 30,2%. Los generadores MHD de carbón de conducto y Hall de ciclo abierto típicos son inferiores, cerca del 17%. Estas eficiencias hacen que el MHD sea poco atractivo, por sí mismo, para la generación de energía eléctrica, ya que las plantas de energía de ciclo Rankine convencionales pueden alcanzar el 40%.

Sin embargo, los gases de escape de un generador MHD que quema combustible fósil son casi tan calientes como una llama. Al dirigir 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 combustibles fósiles en electricidad con una eficiencia general 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 con núcleo de gas . ^[15]

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

Los MHD también funcionan mejor con campos magnéticos más fuertes. Los imanes más exitosos han sido superconductores y muy cercanos al canal. Una dificultad importante fue refrigerar estos imanes mientras se los aislaba del canal. El problema es peor porque los imanes funcionan mejor cuando están más cerca del canal. También existen riesgos de daño a la cerámica caliente y frágil por agrietamiento térmico diferencial: los imanes generalmente están cerca del cero absoluto, mientras que el canal está a varios miles de grados.

En el caso de los MHD, se ha demostrado que tanto la alúmina ( _{Al2O3 )} como el peróxido de magnesio (MgO2 ₎ 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, que queman gas natural), un buen material fue una mezcla de 80% CeO ₂ , 18% ZrO ₂ y 2% Ta ₂ O ₅ . ^[16]

Los MHD que queman carbón tienen entornos altamente corrosivos con escoria. La escoria protege y corroe los materiales de MHD. En particular, la migración de oxígeno a través de la escoria acelera la corrosión de los ánodos metálicos. No obstante, se han informado muy buenos resultados con _{electrodos de} acero inoxidable a 900  K. ^[17] Otra opción, quizás superior , es una cerámica de espinela, FeAl2O4 _- Fe3O4 _. Se informó que la espinela tiene conductividad electrónica, ausencia de una capa de reacción resistiva pero con cierta difusión de hierro en la alúmina. La difusión de hierro podría controlarse con una capa delgada de alúmina muy densa y enfriamiento por agua tanto en los electrodos como en los aisladores de alúmina. [ ^18]

La fijación de 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. ^[16]

Los generadores MHD no se han utilizado para la conversión de energía masiva a gran escala porque otras técnicas con una eficiencia comparable tienen un costo de inversión de ciclo de vida menor. Los avances en 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 a partir del carbón, es más barato simplemente agregar más capacidad de generación de vapor a baja temperatura.

Un generador MHD alimentado con carbón es un tipo de ciclo de potencia Brayton , similar al ciclo de potencia de una turbina de combustión. Sin embargo, a diferencia de la turbina de combustión, no hay partes mecánicas móviles; el plasma conductor de electricidad proporciona el conductor eléctrico móvil. Las paredes laterales y los electrodos simplemente soportan la presión en su interior, mientras que los conductores del ánodo y el cátodo recogen la electricidad que se genera. Todos los ciclos Brayton son motores térmicos. Los ciclos Brayton ideales también tienen una eficiencia ideal igual a la eficiencia ideal del ciclo Carnot . 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 sea la temperatura de encendido. Si bien una turbina de combustión está limitada en cuanto a la temperatura máxima por la fuerza de sus perfiles aerodinámicos giratorios enfriados 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 lineales alimentados con carbón están limitadas por factores que incluyen: (a) el combustible de combustión, el oxidante y la temperatura de precalentamiento del 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 los arcos que inciden en los electrodos cuando transportan la corriente continua del plasma; y (d) por la capacidad de los aisladores eléctricos entre cada electrodo. Las plantas MHD alimentadas con carbón con oxígeno/aire y altos precalentamientos de oxidante probablemente proporcionarían plasmas sembrados con potasio de aproximadamente 4200  °F, 10 atmósferas de presión y comenzarían la expansión a Mach  1,2. Estas plantas recuperarían el calor de escape de MHD para el precalentamiento del oxidante y para la generación de vapor de ciclo combinado. Con suposiciones agresivas, un estudio de factibilidad financiado por el DOE sobre hacia dónde podría llegar la tecnología, 1000 MWe Advanced Coal-Fired MHD/Steam Binary Cycle Power Plant Conceptual Design, publicado en junio de 1989, mostró que una gran planta de ciclo combinado MHD a carbón podría alcanzar una eficiencia energética HHV cercana al 60 por ciento, muy por encima de otras tecnologías alimentadas con carbón, por lo que existe el potencial de bajos costos operativos.

Sin embargo, todavía no se han realizado pruebas en esas condiciones o tamaños tan agresivos y no hay grandes generadores MHD en prueba en este momento. Simplemente, el historial de confiabilidad es inadecuado para brindar confianza en un diseño comercial de MHD alimentado con carbón.

Las pruebas del MHD U25B en Rusia, utilizando gas natural como combustible, utilizaron un imán superconductor y tuvieron una potencia de 1,4 megavatios. Una serie de pruebas de generadores MHD a carbón financiadas por el Departamento de Energía de los EE. UU. (DOE) en 1992 produjeron 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 realizó durante un tiempo lo suficientemente prolongado 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 energía necesaria para activar 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 con 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 alimentado con carbón de AVCO en el CDIF se probó con electrodos de cobre enfriados por agua cubiertos con platino, tungsteno, acero inoxidable y cerámica conductora de electricidad.

El MHD reduce la producción total de desechos 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 gases de chimenea. Sin embargo, este equipo es un gasto adicional. Si el metal fundido es el fluido de la armadura de un generador MHD, se debe tener cuidado con el refrigerante del electromagnetismo y el canal. Los metales alcalinos que se usan comúnmente como fluidos MHD reaccionan violentamente con el agua. Además, los subproductos químicos de los metales alcalinos calentados y electrificados y de la cerámica del canal pueden ser venenosos y persistentes en el medio ambiente.

La primera investigación práctica sobre energía MHD fue financiada en 1938 en los EE. UU. por Westinghouse en sus laboratorios de Pittsburgh, Pensilvania , dirigidos por el húngaro Bela Karlovitz . La patente inicial sobre MHD es de B. Karlovitz, patente estadounidense n.º 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 la International Research and Development Company Ltd. celebró la Primera Conferencia Internacional sobre Energía MHD en Newcastle upon Tyne, Reino Unido. El grupo creó un comité directivo para organizar más conferencias y difundir ideas. En 1964, el grupo celebró una segunda conferencia en París, Francia, en consulta con la Agencia Europea de Energía Nuclear .

Como el número de miembros de la ENEA era limitado, el grupo convenció al Organismo 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 (grupo de enlace internacional, MHD), dependiente de la ENEA y, más tarde, en 1967, también dependiente del Organismo Internacional de Energía Atómica. Investigaciones posteriores realizadas en la década de 1960 por R. Rosa establecieron la viabilidad del MHD para los sistemas alimentados con combustibles fósiles.

En la década de 1960, AVCO Everett Aeronautical Research inició una serie de experimentos que culminaron con el generador Mk. V de 1965. Este generaba 35  MW, pero utilizaba unos 8 MW para accionar su imán. En 1966, el ILG-MHD celebró su primera reunión formal en París, Francia. Comenzó a emitir un informe periódico sobre su situación en 1967. Este patrón persistió, en esta forma institucional, hasta 1976. Hacia finales de la década de 1960, el interés en el MHD disminuyó porque la energía nuclear se estaba volviendo más accesible.

A finales de los años 70, cuando el interés por la energía nuclear disminuyó, aumentó el interés por la MHD. En 1975, la UNESCO se convenció de que la MHD podría ser una forma 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 utilizaría MHD, por lo que el Organismo Internacional de Energía Atómica y la ENEA (ambos organismos nucleares) retiraron su apoyo al ILG-MHD, dejando a la UNESCO como principal patrocinador del ILG-MHD.

Los ingenieros del antiguo Instituto Yugoslavo de Tecnología Térmica y Nuclear (ITEN), Energoinvest Co., Sarajevo, construyeron y patentaron el primer generador de energía experimental de instalación magnetohidrodinámica en 1989. ^{[19] [20]}

En la década de 1980, el Departamento de Energía de los Estados Unidos inició un programa plurianual que culminó en 1992 con un quemador de carbón de demostración de 50 MW en el Component Development and Integration Facility (CDIF) en Butte, Montana . Este programa también incluyó un trabajo importante en el Coal-Fired-In-Flow-Facility (CFIFF) en el Instituto Espacial de la Universidad de Tennessee .

Este programa combinó cuatro partes:

1. Un ciclo de desmonte MHD integrado, con unidades de control de corriente, electrodos y canales desarrollado por AVCO, más tarde conocida como Textron Defense of Boston. Este sistema era un generador de conducto de efecto Hall calentado por carbón pulverizado, con una semilla de ionización de potasio. AVCO había desarrollado el famoso generador Mk. V y tenía una experiencia significativa.
2. Un ciclo de fondo integrado, desarrollado en el CDIF.
3. TRW ha desarrollado una instalación para regenerar la semilla de ionización. El carbonato de potasio se separa del sulfato presente en las cenizas volantes de los depuradores. El carbonato se elimina para recuperar el potasio.
4. Un método para integrar la 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 . La MHD Development Corporation también elaboró ​​un estudio basado en la planta JE Corrette de Montana Power Company de Billings, Montana .

Los primeros prototipos del CDIF funcionaron durante períodos breves con distintos tipos de carbón: Montana Rosebud y un carbón corrosivo con alto contenido de azufre, Illinois No. 6. Se realizó una gran cantidad de trabajos de ingeniería, química y ciencia de los materiales. Una vez desarrollados los componentes finales, se completaron las pruebas operativas con 4000 horas de funcionamiento continuo, 2000 con Montana Rosebud y 2000 con Illinois No. 6. Las pruebas finalizaron en 1993. ^{[ cita requerida ]}

El programa japonés de finales de los años 1980 se concentró en la MHD de ciclo cerrado. Se creía 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 rentables 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 lograron densidades de potencia cercanas a los 100 megavatios por metro cúbico. Esta instalación fue financiada por Tokyo Electric Power, otras empresas de servicios públicos japonesas y el Departamento de Educación. Algunas autoridades creen que este sistema era un generador de disco con un gas portador de helio y argón y una semilla de ionización de potasio.

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

En la década de 1980, el profesor Hugo Messerle de la Universidad de Sydney investigó la MHD alimentada con carbón, lo que dio como resultado una  planta de 28 MWe que funcionó fuera de Sydney. Messerle también escribió una obra de referencia clave sobre la MHD, como parte de un programa educativo de la UNESCO. ^[21]

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

1. Modelado MHD.
2. Desarrollo de un imán superconductor. El objetivo en 1994 era un prototipo de 2  m de largo, que almacenase 66 MJ , para una demostración de MHD de 8 m de largo. El campo debía ser de 5 teslas , con una conicidad de 0,15 T/m. La geometría debía asemejarse a una forma de silla de montar, con devanados cilíndricos y rectangulares de cobre-niobio-titanio.    
3. Reformas de centrales térmicas de gas natural. Una de ellas se realizará en la planta de Enichem-Anic en Rávena. En esta planta, los gases de combustión del MHD pasarán a la caldera. La otra será una  instalación de 230 MW (térmicos) para una central térmica en Brindisi, que enviará vapor a la central eléctrica principal.

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

1. El Instituto de Ingeniería Eléctrica de la Academia China de Ciencias , Beijing, se ocupa del diseño del generador MHD.
2. El Instituto de Investigación de Energía de Shanghai, se ocupa de la investigación general de sistemas y de imanes superconductores.
3. El Instituto de Ingeniería de Investigación Termoenergética de la Universidad del Sureste de Nanjing , se ocupó de desarrollos posteriores.

El estudio de 1994 propuso un generador de 10  W (eléctrico, 108  MW térmico) con las plantas de ciclo de fondo y MHD conectadas por tuberías de vapor, de modo que cualquiera de ellas pudiera funcionar independientemente.

En 1971, se completó la planta de gas natural U-25 cerca de Moscú, con una capacidad diseñada de 25 megavatios. En 1974, entregó 6 megavatios de energía. ^[22] En 1994, Rusia había desarrollado y operado la instalación de carbón U-25, en el Instituto de Alta Temperatura de la Academia Rusa de Ciencias en Moscú. La planta de fondo de U-25 fue operada bajo contrato con la empresa de servicios públicos de Moscú y suministró energía a la red de Moscú. Hubo un interés sustancial en Rusia en desarrollar un generador de disco alimentado con carbón. En 1986 se construyó la primera planta de energía industrial con generador MHD, pero en 1989 el proyecto se canceló antes del lanzamiento del MHD y esta planta de energía más tarde se unió a la Central Eléctrica de Ryazan como una séptima unidad con construcción ordinaria.

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

• Sutton, George W.; Sherman, Arthur (julio de 2006). Ingeniería magnetohidrodinámica . Ingeniería civil y mecánica de Dover. 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 la información histórica y de diseño del generador).
• Shioda, S. "Resultados de estudios de viabilidad sobre plantas de energía MHD de ciclo cerrado", 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 y Hall, Londres.

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• Generador MHD Investigación 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
• Laboratorio de Ingeniería Magnetohidrodinámica de la Universidad de Bolonia, Italia - 2003
• Generación de energía magnetohidrodinámica de alta eficiencia - 2015