إن الطاقة الكهرومائية هي عبارة عن شكل من أشكال الطاقة التي تسخر قوة الماء المتحرك لتوليد الكهرباء، حيث استخدم الناس هذه القوة لآلاف السنين، فمنذ أكثر من ألفي عام استخدم الناس في اليونان حقاً المياه المتدفقة لتحويل عجلة مطحنة القمح إلى دقيق، وفي حين أن الطاقة الكهرومائية قديمة فهذا الشيء قد يكسبها أن تكون طاقة مستقبلية لجميع أنحاء العالم.
ما هي محطات الطاقة الكهرومائية؟
هي عبارة عن منشآت تعمل على تحريك كتل المياه المتدفقة؛ بسبب الجريان السريع في المجاري المائية لتحويلها إلى طاقة (كهرباء)، وتنقسم محطات الطاقة الكهرومائية عادةً إلى محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة (أقل من 1 ميجاواط من الطاقة) ومحطات الطاقة المركزية الصغيرة الهيدروليكية (1-10 ميجاواط) ومحطات طاقة هيدروليكية كبيرة الطاقة (أكثر من 10 ميجاواط من الطاقة الكهربائية).
ما هي أنواع محطات الطاقة الكهرومائية؟
لا تبدو أن آفاق الطاقة مشرقة مع مصادر الطاقة القائمة على الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي، وهذا الاحتمال الكئيب بالاقتران مع التزايد المستمر في عدد سكان العالم والتصنيع السريع لاقتصادات العالم الثالث يترك البشر في خطر شديد من نقص الطاقة في المستقبل.
وإذا استمرت هذه الأحداث بلا هوادة فلن تكون هناك قوة كافية لتلبية احتياجات البشرية اليومية، ولهذا تصرفت العديد من الحكومات بسرعة كبيرة لتخفيف هذا التهديد من خلال اقتراح حلول واسعة النطاق، بما في ذلك استكشاف المزيد من النفط والتوسع في الطاقة النووية والاستثمار في الطاقة الكهرومائية، وهنا تمثل الطاقة الكهرومائية أفضل إمكانية لاعتمادها على نطاق واسع، وقد يتضح هذا من خلال العديد من محطات الطاقة الكهرومائية.
– فيما يلي أنواع محطات الطاقة الكهرومائية:
- محطات توليد الطاقة المائية المتحركة: بشكل عام بهذه المحطات لا يوجد خزان، ولا تحتوي التضاريس على منحدر كبير، ومن الضروري أن يكون تدفق النهر ثابتاً بدرجة كافية لضمان مستوى محدد من الطاقة على مدار العام، وخلال موسم الأمطار يولدون طاقتهم القصوى، ويتعين عليهم إطلاق المياه الزائدة، ومع ذلك في موسم الجفاف تنخفض الطاقة اعتماداً على التدفق، حيث تصل في بعض الأنهار إلى الصفر تقريباً خلال فصل الصيف.
- محطات توليد الطاقة في الخزان: عادةً عن طريق بناء واحد أو أكثر من السدود التي تشكل البحيرات الاصطناعية يتم تخزين كمية كبيرة من المياه في الجزء العلوي من التوربينات، حيث يسمح الخزان بتنظيم كمية المياه التي تمر عبر التوربينات، ومع الخزان يمكن إنتاج الكهرباء طوال العام حتى إذا جف النهر بالكامل خلال بضعة أشهر، ولن يكون هذا ممكناً مع محطة الطاقة المائية المتحركة، كما تتطلب محطات الطاقة هذه عموماً استثماراً أعلى من نقل محطات المياه، ويوجد في هذا النوع احتمالان:
1. محطات توليد الطاقة التي بنيت في السد نفسه: وفي هذا القسم من النهر يوجد هناك اختلاف ملحوظ في منسوب المياه، حيث يتم بناء السد على ارتفاع معين، وتقع غرفة التوربينات بعد السد.
2. محطات توليد الطاقة المائية المحولة: وهنا يتم تحويل مياه النهر عن طريق سد صغير، ومن ثم يتم دفعها باستخدام قناة مع الحد الأدنى من الاختلاف في مستوى المياه إلى رواسب صغيرة تسمى غرفة الضغط، ومن هنا يوجد أنبوب قسري يذهب إلى غرفة التوربينات، وبعد ذلك يتم إرجاع المياه إلى اتجاه مجرى النهر باستخدام قناة تصريف، ويتم تحقيق اختلافات أكبر في المستوى مقارنة بمحطات الطاقة الموجودة على السد نفسه.
- محطات الضخ أو الطاقة القابلة للعكس: هذا نوع خاص من محطات الطاقة التي تستخدم الموارد الهيدروليكية بشكل أكثر عقلانية، حيث أن لديهم خزانان يقعان على مستوى مختلف، وعندما يكون الطلب اليومي على الطاقة الكهربائية هو الحد الأقصى فقد تعمل محطات الطاقة هذه كمحطة طاقة كهرومائية تقليدية، حيث يسقط الماء من الخزان العلوي، مما يجعل التوربينات تدور ثم يتم تخزينها في الخزان السفلي، وخلال الساعات التي يقل فيها الطلب يتم ضخ المياه مرة أخرى إلى الخزان العلوي لبدء دورة الإنتاج مرة أخرى.
- ضخ الطاقة الكهرومائية للتخزين: يعمل هذا النوع من محطات الطاقة الكهرومائية كثيراً مثل البطارية، حيث أنه يخزن الكهرباء التي تنتجها مصادر الطاقة الأخرى مثل الرياح والطاقة الشمسية والنووية لاستخدامها لاحقاً، وتعمل هذه التقنية عن طريق ضخ المياه بشكل متكرر وسريع من خزان ذي مستوى أعلى إلى خزان ذي مستوى منخفض، كما يحدث ضخ المياه إلى الخزان المرتفع عندما يكون الطلب على الكهرباء في أدنى مستوياته، وعندما يرتفع الطلب على الكهرباء يُسمح للمياه بالتدفق مرة أخرى إلى الخزان السفلي لتدوير التوربينات وإنتاج الكهرباء.
