اقرأ في هذا المقال
- ما هي الطاقة الكهرومائية؟
- كيف تعمل محطة الطاقة الكهرومائية؟
- ما هي مكونات محطة الطاقة الكهرومائية؟
- ما هي أنواع توربينات الطاقة الكهرومائية؟
إن الطاقة المائية هي إلى حد بعيد الشكل الأكثر استخداماً لموارد الطاقة المتجددة في العالم، حيث إنها أقدم طريقة لتوليد الطاقة، وإحصائياً قد تبلغ نسبة الكهرباء في العالم التي تنتجها الطاقة الكهرومائية حوالي 21٪، وقد يبلغ إجمالي عدد الأشخاص الذين تزودهم الطاقة المولدة من محطات هذه الطاقة الكهرومائية (1.250.000.000) شخص، وتشير كل هذه الإحصائيات إلى حقيقة أن الطاقة الكهرومائية ستظل تحكم العالم، على الرغم من أن أشكال الطاقة المتجددة الأخرى مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح تتزايد بسرعة.
ما هي الطاقة الكهرومائية؟
هي ببساطة عبارة عن عملية تسخير الطاقة الحركية من خلال نقل المياه لإنتاج الطاقة (الكهرباء)، حيث تصنف الطاقة الكهرومائية على أنها طاقة متجددة بسبب حقيقة أن دورة المياه تتجدد باستمرار بواسطة الشمس، وقد تم حقاً استخدام الطاقة الكهرومائية لأول مرة في المطاحن الميكانيكية مثل طحن الحبوب، وفي العالم الحديث تستخدم محطات الطاقة الكهرومائية التوربينات والمولدات لإنتاج الكهرباء.
كيف تعمل محطة الطاقة الكهرومائية؟
من أجل توليد القوة هنا يجب أن تكون هناك ثلاثة أشياء وهم: مجرى للمياه وتوربين ومولد، حيث تضرب المياه المتدفقة من السد أو المنبع التوربينات، مما يؤدي إلى دورانها، ومن ثم يتم توصيل التوربين بالمولد من خلال عمود، لذلك عندما يدور التوربين يدور العمود أيضاً، مما يؤدي إلى بدء تشغيل المولد في النهاية لإنتاج الطاقة.
وبشكل عام يشبه مبدأ الطاقة الكهرومائية مبدأ طاقة الرياح التي عادةً تعمل على تدوير عجلات التوربين بطاقتها، حيث تستخدم الطاقة الكهرومائية التدفق الطبيعي للمياه لإعطاء طاقة ميكانيكية للتوربينات لإنتاج الكهرباء، ومن ثم يتدفق الماء بشكل مستمر لتوفير الطاقة، وأخيراً تعطي طاقة الجاذبية الماء (الطاقة الحركية) اللازمة لتقوم المياه بالتدفق لإنتاج الكهرباء.
وفي الحالات العادية يكفي تدفق المياه العادي لعمله مثل الكهرباء المنزلية، ولكن في حالات أخرى يجب زيادة تدفقها وكفاءتها، وهو ما يمكن القيام به عن طريق تحويل المياه على طول القنوات التي من شأنها زيادة الإنتاج.
– ولفهم كيف تعمل محطة الطاقة الكهرومائية بدقة أكثر يجب أن نتعرف على مكونات محطة الطاقة الكهرومائية:
ما هي مكونات محطة الطاقة الكهرومائية؟
- السد: تم بناء السدود لرفع منسوب مياه النهر من أجل خلق المياه المتساقطة، كما يتحكم السد أيضاً في تدفق المياه، والجسم المائي المتكون (الخزان) هو في الأساس طاقة مخزنة.
- العنفة: وهذا المكون يحتوي على المياه المتساقطة التي تحتوي عادةً على الكثير من الطاقة، بحيث أنها عندما تسقط على التوربين فإنها قد تتسبب في دورانها، حيث تعمل التوربينات الدوارة على تحويل الطاقة الحركية للماء إلى طاقة ميكانيكية.
- مولد للكهرباء: يتم توصيل المولد عادة بالتوربين عبر أعمدة، وعندما يدور التوربين تدور المولدات أيضاً، ويقوم المولد بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء، كما تعمل مولدات محطات الطاقة الكهرومائية ايضاً بنفس الطريقة التي تعمل بها المولدات المستخدمة في محطات الطاقة الأخرى.
- خطوط نقل: وهذه الخطوط تعمل على نقل الكهرباء من محطات الطاقة الكهرومائية إلى المستخدمين النهائيين مثل المنازل والشركات.
ما هي أنواع توربينات الطاقة الكهرومائية؟
عادةً يتم تصنيف توربينات الطاقة الكهرومائية إلى قسمين وهم: التوربينات النبضية وتوربينات التفاعل، وإن نوع التوربينات المختارة لمشروع معين يتوقف إلى حد كبير على ارتفاع الماء الراكد المعروف باسم (الرأس)، وفيما يلي لمحة عن التصنيفين الرئيسيين لتوربينات الطاقة الكهرومائية:
التوربينات النبضية (التوربينات الدافعة)
هذا هو نوع مستوى الدخول من التوربينات المستخدمة في معظم محطات توليد الطاقة الكهرومائية، وإن وظيفة التوربينات الدافعة مثيرة للاهتمام إلى حد ما، حيث يتم تمرير سائل سريع الحركة عبر فوهة رفيعة عند ريش التوربين للسماح للشفرات بالدوران، وعادة ما تكون الشفرات المثبتة على التوربينات النبضية على شكل دلو، لذا فهي تحجز السائل وتوجهه بزاوية.
وفي سيناريوهات أخرى (السائل المعاد توجيهه إلى حيث نشأ) قد يحدث ذلك بهذه الطريقة؛ لأن العملية توفر أفضل نقل للطاقة من السائل إلى التوربين، وباختصار يُجبر السائل على ضرب التوربين بسرعات تفوق سرعة الصوت، وهذه النبضات المستمرة للطاقة هي أساسيات عمل التوربينات الدافعة.
توربينات رد الفعل (توربينات التفاعل):
تعمل توربينات التفاعل بطريقة مختلفة قليلاً عن التوربينات الدافعة، وهنا يتم ضبط الشفرات في حجم أكبر بكثير من السوائل وتدور مع تدفق السائل من خلالها، ولا يغير هذا النوع من التوربينات اتجاه تدفق السوائل على الفور كما تفعل التوربينات النبضية بل إنه يدور فقط بينما يتدفق السائل عبره بينما يمر عبر الشفرات.
وقد تشترك ميزات توربينات التفاعل كثيراً مع توربينات الرياح، وخير مثال على ذلك هو التوربينات التي تقع تحت توربينات التفاعل وهي توربينات المروحة.
