Vì sao lợi dụng từ trường để phát điện có thể tiết kiệm được năng lượng?

Việc tận dụng nhiệt của than, dầu và các nhiên liệu khác để phát điện hiện vẫn là một phương án quan trọng, đặc biệt ở những vùng thiếu nước. Tuy nhiên, dùng nhiên liệu để tạo nhiệt rồi phát điện rất tốn kém, trong khi hiệu suất nhiệt lại thấp, cao nhất cũng chỉ đạt khoảng 35%. Nghĩa là cứ sản xuất 100.000 kW điện bằng nhà máy nhiệt điện thì phải tiêu tốn một lượng than tiêu chuẩn rất lớn. Đây là sự lãng phí đáng kể.

Vì sao hiệu suất nhiệt của nhiên liệu dùng để phát điện lại thấp? Trước tiên, người ta phải đốt nhiên liệu để đun nước sôi thành hơi, sau đó dùng sức của dòng hơi nước đẩy tua bin quay để tạo ra điện. Như vậy, nhiệt năng của nhiên liệu được chuyển hóa gián tiếp thành điện năng qua nhiều bước trung gian. Vậy có thể trực tiếp biến nhiệt năng của nhiên liệu thành điện năng để giảm tổn thất trong quá trình chuyển hóa và nâng cao hiệu suất nhiệt không? Hiện nay, người ta đã tìm ra một phương thức phát điện trực tiếp, đó là phát điện bằng dòng từ trường.

Nguyên lý phát điện bằng dòng từ trường tương tự nguyên lý của máy phát điện tua bin khí thông thường: đều dựa trên việc đưa vật dẫn điện chuyển động trong từ trường. Điểm khác nhau là vật dẫn điện trong máy phát điện dòng từ trường là dòng khí tốc độ cao, còn vật dẫn điện trong máy phát điện tua bin là các vòng dây kim loại. Máy phát điện dòng từ trường gồm ba bộ phận chính: buồng đốt nhiên liệu, đường phát điện và nam châm tạo từ trường. Buồng đốt nhiên liệu tạo ra dòng khí dẫn điện ở nhiệt độ cao. Ở đáy buồng đốt có một ống gia tốc, qua đó dòng khí tốc độ khoảng 1.000 m/giây xuyên qua đường phát điện nằm giữa từ trường, cắt qua các đường sức từ. Các điện tử tự do trong dòng khí dẫn điện sẽ chuyển động có hướng theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Khi các cực điện của đường phát điện được nối với phụ tải, dòng điện sẽ xuất hiện.

Phát điện bằng dòng từ trường biến trực tiếp nhiệt năng của nhiên liệu thành điện năng có ích, nên giảm được khâu chuyển nhiệt năng thành động năng. Vì vậy, thiết bị đơn giản hơn, không cần hơi nước, không cần nhiều nước làm mát và cũng không cần các bộ phận truyền động phức tạp. Nhờ đó, hiệu suất nhiệt có thể cao hơn, đạt từ 60% trở lên.