الطاقة الكهرومائية

الطاقة الكهرومائية (بالإنجليزية: Hydroelectric Energy)، أو (بالإنجليزية: Hydroelectricity)، أو (بالإنجليزية: Hydroelectric Power) هي نوع من أنواع الطاقة التي يُستخدَم فيها المياه، وذلك عن طريق الاستفادة من قوة تدفق المياه المتحركة لتوليد الطاقة الكهربائية، وقد كانت تستخدم هذه الطريقة منذ القدم، إذ استخدَمتها الحضارة اليونانية قبل ألفي عام لتحريك عجلة مطحنة القمح لتحويله إلى دقيق، وتُعدّ الطاقة الكهرومائية من أكثر أنواع الطاقة المتجددة استخدامًا، وتوجد أكبر محطة توليد طاقة كهرومائية في العالم في الصين، وهو سد الممرات الثلاثة (بالإنجليزية: Three Gorges Dam)، والذي يُعدّ أكبر سد لتوليد الطاقة الكهربائية من خلال الطاقة الكهرومائية، وتوجد فيه مولدات تكفي لإنتاج 22,500 ميغاواط من الطاقة، ومن الدول التي تُنتِج الطاقة الكهرمائية: الولايات المتحدة الأمريكية، وروسيا، وكندا، والبرازيل، والهند.[١]

أنواع محطات الطاقة الكهرومائية

يوجد ثلاثة أنواع من محطات توليد الطاقة الكهرومائية:[١][٢]

  • منشأة الحجز: يتمّ في محطة منشأة الحجز (بالإنجليزية: Impoundment Facility) استخدام السد للتحكم في تدفق المياه الموجودة في الحوض أو النهر، فعندما يكون هناك حاجة لمزيد من الطاقة، يتمّ إطلاق المياه من السد وبفعل الجاذبية تتدفق المياه إلى الأسفل عبر التوربين، وعند دوران ريش التوربين، يبدأ المولد بالعمل، وهو أكثر أنواع المحطات شيوعًا.
  • منشأة التحويل: يُستخدَم في محطة منشأة التحويل (بالإنجليزية: Diversion Facility) سلسلة من القنوات لتوجيه المياه المتدفقة من النهر إلى التوربينات لتوليد الطاقة، وهنا لا يتمّ استخدام السدود.
  • منشأة الضخ للتخزين: يتمّ في منشأة الضخ للتخزين (بالإنجليزية: Pumped-storage Facility) تجميع الطاقة التي تمّ الحصول عليها عن طريق قوة تدفق المياه من السد وعبوره من القنوات، إذ يتمّ تخزين الطاقة عن طريق ضخ المياه صعودًا من بركة على ارتفاع منخفض إلى خزان يقع على ارتفاع أعلى، وعندما يكون هناك طلب كبير على الكهرباء، يتمّ تحرير المياه الموجودة في البركة الأعلى، عندها يتدفق الماء إلى الخزان السفلي، فيدير التوربين لتوليد المزيد من الكهرباء، وتصل كفاءة هذه العملية إلى نسبة 80%، وتُعدّ جيدة اقتصاديًا.


طريقة عمل الطاقة الكهرومائية

تعمل الطاقة الكهرومائية في محطات توليد الطاقة كالآتي: عادة ما تحتوي محطة الطاقة الكهرومائية على خزان ماء، وبوابة أو صمام للتحكم في كمية المياه المتدفقة، كما تحتوي على مخرج للماء عند التدفق إلى أسفل، فقبل أن ينسكب الماء من السد أو قبل أن يتدفق إلى أسفل فإنّه يمتلك طاقة كامنة، ومع تدفق المياه إلى أسفل تتحول الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية، والتي تعمل على تحريك ريش التوربينات لتوليد الطاقة الكهربائية، والتي تُستخدَم في طحن الحبوب، ويتمّ إيصال الكهرباء إلى الشبكة الكهربائية، لإيصالها بالتالي إلى الشركات، والمنازل، والمنشآت الصناعية.[١][٣]


مزايا الطاقة الكهرومائية

هناك العديد من الإيجابيات لاستخدام الطاقة الكهرومائية لتوليد الطاقة، منها:[٤]

  • مصدر وقود نظيف للبيئة.
  • مصدر طاقة متجددة لا يفنى.
  • تقليل انبعاث غازات الاحتباس الحراري.
  • تكلفة التشغيل والصيانة منخفضة.
  • مصدر موثوق ويُمكن الاعتماد عليه في إنتاج الطاقة الكهربائية.
  • مصدر طاقة محلي، ويقلل من الاعتماد على المصادر الدولية في استيراد الطاقة.[٥]
  • التحكم في الفيضانات، والري، وإمدادات المياه.[٥]
  • الاعتماد على دورة المياه.[٥]
  • استخدام المياه مجانًا لتشغيل محطات التوليد.[٦]
  • توفر طاقة احتياطية عند انقطاع الطاقة الكهربائية.[٦]


مساوئ الطاقة الكهرمائية 

على الرغم من المزايا التي تتمتع بها الطاقة الكهرومائية إلّا أنّه يوجد لها جوانب سيئة، وهي:[٦][٧]

  • تعطيل النظام البيئي للأنهار والمناطق المجاورة؛ مما يضر بالحياة البرية.
  • غرق القرى المحيطة بالمحطة الكهرومائية، وهجرة السكان المحليين.
  • إعاقة السدود لحركة بعض أنواع من الأسماك التي بحاجة إلى الانتقال إلى أعلى النهر للقيام بوضع بيوضها (السرء).
  • انخفاض الأكسجين المذاب في الماء؛ مما يضر بموائل الكائنات البحرية.
  • تغيّر المناخ وزيادة الجفاف.
  • زيادة نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون؛ بسبب تحلل المواد العضوية في خزانات تجميع المياه.
  • اعتمادها على هطول الأمطار أحيانًا.
  • ارتفاع تكلفة الاستثمار في محطات الطاقة الكهرومائية.
  • التغيير في جودة المياه الجارية التي تعتمد عليها محطات الطاقة الكهرومائية.


عوامل اختيار بناء محطة الطاقة الكهرومائية

يوجد هناك العديد من العوامل التي يجب الانتباه إليها عند اختيار موقع بناء المحطة، وهي:[٨]

  • مواد أولية: حيث يجب التأكد أن المواد الأولية المُستخدَمة -مثل الإسمنت- في بناء السد ستفي بالغرض لمدة طويلة، بالتالي يجب أن تكون جدران السد لها القدرة على تحمل قوة تدفق المياه.
  • مسار النهر: يجب اختيار أفضل موقع لمحطة الطاقة الكهرومائية، ويُفضل أن تكون على طول النهر أو المكان الذي يضيق فيه النهر، بالتالي يتيح عملية جمع المياه أو تحويل مجرى النهر.
  • التركيب الجيولوجي: يجب أن تكون الأرض التي ستبنى عليه المحطة قوية وكافية لتحمل وزن وقوة المياه في السد، ويُمكن أن يتحمل الكوارث الطبيعية مثل الزلازل، حتى لا تتسرب المياه.
  • مياه كافية: يجب أن تكون المياه التي تدفق للسد كافية لملئه، والتأكد من كمية مياه الأمطار التي تهطل في تلك المنطقة، ومقدار فقدان المياه نتيجة التبخر والترشيح، وتحديد الحجم الصافي للمياه المتاحة لتوليد الطاقة.


استخدامات الطاقة الكهرومائية

تستخدم الطاقة الكهرومائية في العديد من المجالات والطرق ومنها:[٩]

  • توليد كهرباء نظيفة: تُعدّ الطاقة الكهرومائية من أرخص مصادر الطاقة وغير ملوِّثة؛ لأنّها تستخدِم السدود والأنهار.
  • تمكين الري والزراعة: تعمل سدود الطاقة الكهرومائية على تحويل المياه للري.
  • إدارة مخاطر الفيضانات: يُمكن التحكم بحدوث الفيضانات عن طريق معرفة وقت تفريغ الأحواض بالضبط استعدادًا للطقس الشتوي ومتى يجب إعادة ملئها في فصل الربيع لتخزين المياه.
  • توفير المرافق الترفيهية: يُمكن توفير بعض مرافق الترفيه عن طريق توفير وسائل الاستجمام، مثل: السباحة، وصيد الأسماك، وركوب القوارب.
  • فوائد للأعمال: يُمكن أن تكون المواقع المائية أماكن جيدة لتحديد أماكن لبناء منشآت إنتاج رئيسة تناسب رجال الأعمال؛ لأنّ الطاقة الكهرومائية تنتج طاقة رخيصة ووفيرة.

المراجع

  1. ^ أ ب ت "hydroelectric energy", nationalgeographic, Retrieved 6/6/2021. Edited.
  2. ↑ "pumped-hydropower", energystorage, Retrieved 7/6/2021. Edited.
  3. ↑ "how-hydropower-works", energy, Retrieved 18/6/2021. Edited.
  4. ↑ "Hydroelectric Power Water Use", usgs, Retrieved 6/6/2021. Edited.
  5. ^ أ ب ت "benefits-hydropower", energy, Retrieved 18/6/2021. Edited.
  6. ^ أ ب ت "hydropower", nationalgeographic, Retrieved 18/6/2021.
  7. ↑ "hydroelectric-power-water-use", usgs, Retrieved 18/6/2021. Edited.
  8. ↑ Loise Kinyanjui (9/1/2018), "Factors Affecting a Selection Site for a Hydroelectric Station", sciencing, Retrieved 6/6/2021. Edited.
  9. ↑ Sneha Sha (17/12/2012), "-uses-hydropower-energy", bizfluent, Retrieved 18/6/2021. Edited.