Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1985. július-december (18. évfolyam, 27-52. szám)
1985-08-23 / 34. szám
TUDOMÁNY TECHNIKA Különleges áramtermelési módok A villamos energiát a jelenlegi hőerőművekben több fokozatban állítják elő. Minden fokozat egyúttal energiaveszteséget is jelent. Ezért célszerű lenne a közbenső fokozatok kiiktatása. Ez valósul meg azokon a berendezéseken, amelyek a hót közvetlenül alakítják át villamos energiává. E berendezések legfőbb előnye, hogy nincs mozgó alkatrészük. TERMOELEKTROMOS GENERÁTOROK Ezek működése az ún. termo- elektromos hatásokon alapul, amelyeket a múlt században fedeztek fel. Az egyik a Peltier- hatás, a másik a Seebeck-jelen- ség. Ez a jelenség abban nyilvánul meg, hogy két különböző anyagú vezetőből álló áramkörben, amelyben T, és T2 különböző hőmérsékletű a fémek érintkezési helye, a hómérséklet-különbség- gei arányos U, feszültség keletkezik. U, = a(T-T2), ahol az a a Seebeck-együttható. Bár e hatást már a múlt században felfedezték, gyakorlati alkalmazását nem tudták elérni. A helyzet akkor változott meg, amikor elkezdődött a félvezetők egyre szélesebb körű használata. A félvezetők elméletének fejlődésével előre jelezhetövé váltak tulajdonságaik, s ezek ötvözés, illetve alakítási eljárások segítségével Sózóddalclc 3 £ TÖ£eléa**/ag* ' Mc/e^/ío gin ták. A Szovjetunióban 1970-ben hozták létre a világ első termő- emissziós átalakítóját, a Topázt, amely 10 kW kimeneti teljesítményű volt. A termoemissziós energiaátalakító megalkotása az elvi egyszerűség ellenére komoly mérnöki feladatot jelent. A legnagyobb nehézséget az okozza, hogy nagy hőmérsékleten, erős áramok és neutronfluxusok közepette hosszan és megbízhatóan működő anyagokat kell alkalmazni, illetve ilyen szerkezeteket kell kialakítani. FÉNYELEKTROMOS ÁTALAKÍTÓK A fényelektromos átalakítók az elektromágneses sugárzást alakítják át villamos energiává. A kiinduló sugárzás lehet hő- vagy más fajta energia. Leginkább a Nap elektromágneses sugárzása, a fény jöhet számításba. A fónyelektromos jelenség lényege az, hogy a fényelektromos A nyílt ciklusú MHD berendezés felépítésének vázlata: 1 - kompresszor, 2 - előmelegítő, 3 - égőkamra, 4 - fúvóka, 5 - az MHD- generátor csatornája, 6 - dlffúzor, 7 - gőzgenerátor, 8 - adalékleválasztó, 9 - kémény ÚJ SZÚ 1985. Vili. 23. tág határok között változtathatók lettek. A termoelektródákhoz a megfelelő hőmérsékleti különbségek szempontjából a legalkalmasabb anyagoknak az ón, az ólom, a bizmut, az antimón, a tellur, a szelén stb. elemek ötvözetei és vegyületei látszanak. Az ezekből előállított termo- elektromos generátorokat nagy előállítási költségük miatt nem alkalmazzák a nagy energetikai berendezésekben, felhasználási területük az aránylag kis teljesítményű, egyedi áramtermelő berendezésekre szűkül. Habár a termo- elektromos generátorok szerkezeti anyagait állandóan tökéletesítik, technológiájukat javítják, olcsóbbá teszik, ma még nem számolha- jnk széles körű elterjedésükkel az energiaiparban. Úgy tűnik, hogy távlatilag is csak kisebb teljesítőképességű egyedi berendezésekben lesznek alkalmazhatók. TERMOEMISSZIÓS ENERGIAÁTALAKÍTÁS A termoelektromos emisszió lényege az, hogy ha egy fémet légüres térben T hőmérsékletre melegítünk, akkor bizonyos mennyiségű elektronja a légüres térbe megy át. Az elektronoknak áramlásuk közben le kell küzdeniük egy bizonyos energiaszintet, amit kilépési munkának neveznek. Nagysága néhány elektronvolt. Kisebb hőmérsékleten a szabad elektronok átlagos energiája lényegesen kisebb, mint a kilépési munka, ezért csak jelentéktelen mennyiségű elektron léphet ki a légüres térbe. A hőmérséklet növekedésével ez a mennyiség gyorsan növekszik. A termikus eiektronsugár- zás jelenségét széles körben felhasználják elektroncsövekben, elektrongyorsítókban stb. Az utóbbi időben az ilyen készülékeket kisebb-nagyobb módosításokkal már űrkutatási berendezések energiaforrásaként is felhasználátalakító katódjában levő elektronok az elnyelt elektromágneses sugárzás hatására megváltoztatják energetikai állapotukat. Az első kísérletek során a fényelektromos átalakítók megalkotására a külső fónyelektromos jelenséget hasznosították, amelynél a sugárzás hatására elektronok szabadulnak ki a katód fémfelületéből a környező légüres térbe. Ezek az energia-átalakítók azonban igen csekély hatásfokkal működnek, s ma főleg a sugárzás detektoraiként, s nem átalakítóként használják ki őket. A fényelektromos átalakítók fejlesztésében több reménnyel kecsegtet a záróréteges átalakítókra való áttérés, amelyek belső fényelektromos jelenségeken alapulnak. A záróréteges átalakítókat n és p típusú félvezetőkből állítják össze. Ezek érintkező felületeinek megvalósítása és a külső vezetők zárása villamos áramot hoz létre. A megvilágítás megszűnésekor az áramtermelés is megszűnik. Eze- »ket a fényelektromos átalakítókat ma főleg szilíciumból és germáni- umból készítik. Az utóbbi 20 év alatt a fényelektromos átalakítók az űrhajók fedélzeti villamosenergia-forrása- ként sokat fejlődtek. A leginkább elterjedt szilícium fényelektromos átalakítók a fejlesztés során 15 százalék körüli hatásfokot értek el. A galliumarzenid-típusú átalakítók hatásfoka laboratóriumi feltételek között elérte a 20 százalékot. A fényelektromos átalakítók azonban ma még nagyon drágák, főleg a tiszta félvezető anyagok és a technológia drágasága miatt. Az Egyesült Államokban az 1 W teljesítményű átalakító ára körülbelül 50 dollár. A kutatás és a technoió^ giai fejlesztés arra irányul, hogy ezt a fajlagos költséget 50 centre csökkentsék. Ilyen költséggel a fényelektromos átalakító már versenyképes lehet a villamosenergia-termelésben alkalmazott egyéb forrásokkal. MAGNETO-HIDRODINAMIKUS ENERGIAÁTALAKÍTÓK A magneto-hidrodinamikus (MHD) energiaátalakítók legfontosabb eleme a MHD-generátor. Működési elve lényegében azonos a hagyományos elektromechanikus generátorokéval. Mindkét esetben feszültség indukálódik a vezetőben, amely bizonyos sebességgel keresztezi a mágneses tér erővonalait. Míg azonban a hagyományos generátorokban a vezető szilárd, az MHD-generáto- rokban vezetőként folyékony fémet vagy plazmát alkalmaznak. A plazmás MHD berendezés nyitott vagy zárt ciklusú lehet. A nyitott ciklusban a mukaközegül szolgáló plazmát tüzelőanyagok égéstermékeiből nyerik, a zártban pedig valamilyen nemesgázt (hélium, argon vagy neon) használnak. Ahhoz, hogy a gáz villamos vezetővé váljon, nagyon nagy hőmérsékletre kell hevíteni, hogy atomjai és molekulái ionizálódjanak. A természetes tüzelőanyagok elégetésekor legfeljebb 3600 K körüli hőmérséklet érhető el. Ezen a hőmérsékleten még nem kielégítő az égéstermékek vezetőképessége. Ezért az égéstermékekbe bizonyos mennyiségű, könnyen ionizálódó ún. sózóanyagot juttatnak (káliumot, céziumot stb.) A Szovjetunióban 1971 -ben helyezték üzembe a világ első nyílt ciklusú MHD erőművét. Teljesítménye 20 MW. Amint a mellékelt ábrán is látható, az ógókamrába tüzelőanyagot (földgázt), oxigénnel dúsított levegőt, valamint sózóanyagot adagolnak. A levegőt előzőleg kompresszor sűríti, majd az előmelegítóben 1500 K-re felhevítik. A keletkezett égéstermék vezetőképessége a sózóanyag hatására megfelel a követelményeknek. A keletkezett plazma a fúvókában 1000 m/s sebességre gyorsul fel, s innen a mintegy 2T erősségű mágneses térbe jut. A MHD-generátort elhagyvá a plazma hőmérséklete és sebessége még nagy, ezért góztermelésre használják fel, amely aztán hagyományos gőzturbinák által villamos energiát állít elő. A gőzgenerátorban az égéstermékekből eltávolítják a sózóanyagot, amely Így újra hasznosíthatná válik. A nyílt ciklusú MHD berendezések ígéretesek a jövő energiaellátása szempontjából. Főleg klasz- szikus hőerőművek részeként alkalmazhatók. A számítások szerint ezzel a hőerőművek hatásfoka a mai 40 százalékról 50—55 százalékra emelhető. A zárt ciklusú, folyékonyfémes berendezésekkel már több mint 20 éve folynak a kísérletek, de itt a remények kisebbek, mint a nyílt ciklusú berendezéseknél. Ismeretes, hogy a gyorsneutronos atomreaktorok hőhordozójaként folyékony fémet, leggyakrabban nátriumot alkalmaznak. A folyékony fém nagy villamos vezetőképessége folytán az MHD-generátor ideális munkaközege lehetne, problémát okoz azonban a megfelelő sebességre való felgyorsítása. Ez ma még megoldatlan kérdés, ezért a folyékonyfémes MHD berendezések napjainkban csak a laboratóriumi kísérletek állapotában vannak. A zárt ciklusú, nemesgázzal üzemelő MHD berendezések megvalósítását a gázhútésú atomreaktorok alkalmazása tenné lehetővé. Ahhoz azonban, hogy az ilyen MHD berendezés kielégítően üzemeljen, körülbelül 1700°C-os gázhőmérsékletre van szükség. A hatvanas évek végéig erőteljes kutatás folyt ebben az irányban, de mert nyilvánvalóvá vált, hogy 1700 °C hőmérsékletű hűtőgázzal működő atomreaktorok létesítésére az- elkövetkező 15-20 évben nem kerül sor, az érdeklődés kissé alábbhagyott. KOVÁCS ZOLTÁN A Topoíéanyi Béke Bútorgyárban az energiatakarékossági Intézkedések keretében bevezették az üzemben keletkező hulladékanyag, a fűrészpor gőztermelésre való elégetését A fúrészporelszlvó berendezések közvetlenül a kazánházba szállítják azt a másodlagos tüzelőanyagot amit azelőtt a szemétdombra hordtak ki. Az idei év első öt hónapja alatt az eljárás bevezetésével 307 tonna egyezményes tüzelőanyagot takarítottak meg, 215 ezer korona értékben, ami körülbelül 12 vagon szénnek felel meg. A felvételeken a kazánház fúrészporsilói láthatók, valamint Jozef Kuőera, a kazánház vezetője, amint a tüzelőanyag adagolását szabályozza. A ÖSTK felvétele Érdekességek, újdonságok Elektronikus fútésszabályozás A nagy fútökazánokon már évekkel ezelőtt megjelent a mikroprocesszoros szabályozó berendezés. Családi házak kazánjaihoz azonban eddig túl drága volt, ezért csak igen ritkán alkalmazták. Ez év márciusában az NSZK-beli Elesta AG Elektronika cég forgalomba hozta a Futuresta elnevezésű szabályozó rendszerét, melynek eladási ára lehetővé teszi, hogy a nagy lakótelepi és gyári fútökazánokon kívül a családi házaknál is al- kalmazhatókká váljanak. A berendezés az utóbbi napok hő- mérsékleti viszonyai szerint szabályozza a fűtést. A fűtési görbét önműködően illeszti a családi ház, épület termikus viszonyaihoz. Más-más idő- programja van a fűtőkörre és a melegvízkörre, s ezen belül a munkanapokra és a pihenőnapokra is. A váltás nyomógombbal végezhető el. A téli időszakról a nyárira való átállítás szintén gombnyomásra történik. Adattárolója és integráló üzemóra-számlálója nem igényel karbantartást. Nap- és szélenergia a távközlésben A nagy távolságok áthidalására lakatlan területeken és nehéz terepviszonyok esetén a híradástechnikai összeköttetésekhez előnyben részesítik a mikrohullámú láncokat a kábelekkel szemben. A mikrohullámú rádióösszeköttetések viszonylag gyorsan kiépíthetők több-kevesebb közvetítő állomás felépítésével, amelyek szakfelügyelet nélkül is megbízhatóan működhetnek, miközben az áramellátást dízel- generátorok vagy akkumulátorok biztosítják. A Siemens cég újabban nap- és szélgenerátorokat is alkalmaz a mikrohullámú láncok közbenső állomásainak áramellátására, ahol ezt a földrajzi viszonyok lehetővé teszik. Ilyen jellegű például az egyiptomi megrendelésre kiépített mikrohullámú hálózat a Sínai-félszígeten, valamint az Ománi Szuttanátusban létesített 1000 km-es hosszú sivatagi mikrohullámú lánc. A ŐKD Dukla Praha vállalatnál elkezdték a hőcserélővel ellátott innovált PGVE 100-as kazánok gyártását Az új kazánok hatásfoka mintegy 2 százalékkal javult, s 4,35 arkralékkal növekedett a maximális hőteljesítményük. A tüzelőanyag-megtakarítás 1000 kW teljesítményre számítva óránként 2,4 kg folyékony tüzelőanyagnak, illetve 2,8 mi3 földgáznak felel meg. Az innovált kazánok további előnye a füstgázok hőmérsékletének a csökkenése, ami a füstvezetékek és a kémény hóterhelését is mérsékli. A felvételen Miroslav Koníőek köszörüli, Josef Skuhravy pedig hegeszt! a kazánok első oldalát ÖSTK felvétele
