MHD発電

用語解説
MHD発電
エネルギア総合研究所　発電・材料担当　松村　栄郎
次世代の高効率発電方式の1つとして実現が期待さ
れるMHD発電について紹介する。
1
加し，導電性を持つプラズマとしたものを作動流体と
して発電する。燃料に含まれる硫黄分はシード物質と
の化合物として除去できる利点を持つ。（1）
MHD発電の原理
MHD（Magneto-Hydro-Dynamics，
電磁流体力学）
発電は，図1に示すように導電性を持つ作動流体（プ
ラズマ）を，外部から磁界が印加された発電機流路内
に流し，ファラデーの電磁誘導の法則に基づいて発生
する起電力により発電するものである。（１）
外部負荷抵抗
インバータ
起電力
u×B
図1　MHD発電の原理（1）
MHD発電は，発電機流路内に可動部分がないこと
から，2,000∼3,000℃の高温の作動流体を用いるこ
とができ，蒸気タービンやガスタービンと組み合わせ
ることにより50∼60％の高い熱効率（発電端，HHV）
を達成することが期待される。システム構成により作
動流体を大気放出するオープンサイクルと循環使用す
るクローズドサイクルに大別される。
CO+ H2
電気出力
燃焼器
プラント効率
（％）
O2
クローズドサイクル
MHD発電
ガスタービン複合発電
（天然ガス）
超超臨界圧発電
（天然ガス）
加圧流動床
ボイラ
複合発電
原子力
（ABWR）
オープンサイクル
MHD発電
石炭ガス化
複合発電
石炭 蒸気
CO2+H2O
ガス化炉 C,CO, CO2
H 2,H 2O
空気予熱器
3
微粉炭焚ボイラ
火力発電
500
1000
1500
2000
酸素製造
装置
O2
CO+ H2
CO2分離器
図4　CO2回収型高効率石炭燃焼MHDプラント（2）
2500
3000
まとめ
MHD発電は克服しなければならない課題が少なくな
く，今すぐ実現できるものではないが，将来の高効率発
（1）
電技術の候補として注目する価値があると考えられる。
図2　発電プラントの使用最高温度と効率（1）
オープンサイクルMHD発電
予熱空気または酸素富加空気で石炭や天然ガスを燃
焼させ高温の燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスに微
量のシード物質（カリウムなどのアルカリ金属）を添
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MHD
CO2
サイクル最高温度
（℃）
2
復水器
圧縮機
60
20
0
空気
MHD発電は高温の作動流体を用いるため，電極や熱
交換器の腐食，プラズマの不安定性，強力な磁界を得る
ため超伝導磁石が大型化するなどの課題があり，期待さ
れたほどの熱効率が得られていないのが現状である。
最近では，CO2排出量削減に寄与するため，CO2回
収型の高効率石炭燃焼MHDプラントが提案されてい
る。その特徴は，石炭ガスを酸素燃焼させ，その燃焼
ガスでMHDを駆動するとともに石炭のガス化を行い，
CO2濃度の高い排ガスよりCO2を回収するものであ
る。CO2回収動力を含んでも，熱効率が50％を超え
ることが期待されている。（2）
70
30
空気
圧縮機
給水
ポンプ
図3　オープンサイクルMHD発電（1）
作動気体 絶縁壁
40
蒸気タービン
電気出力
電極壁
50
燃焼
排ガス
ボイラ
予熱空気
電流
流速
u
磁界
B
燃焼器
燃料 MHD発電機
空気予熱器
【参考文献】
（1）http：//www.es.titech.ac.jp/okuno/kaisetsu.pdf
（2）N.Harada,“Magnetohydrodynamics For Advanced Power
Generation System，”The International Conference on
Electrical Engineering 2008，No.O-043，2008.
エネルギア総研レビュー　No.25