طاقة الماء هي طاقة مشتقة من الماء، وغالبًا ما تكون من حركتها، كانت مصادر الطاقة التي تستخدم المياه موجودة منذ آلاف السنين في شكل ساعات مائية وعجلات مائية، كان الابتكار الأحدث هو الطاقة الكهرومائية، أو الكهرباء الناتجة عن تدفق المياه فوق السدود، في القرن 21، يعمل العلماء على تطوير تطبيقات قائمة على الماء تتراوح من طاقة المد والجزر إلى الطاقة الحرارية.
كيف تعمل الطاقة المائية
من اجل فهم طبيعة الطاقة المائية بشكل كامل، يجب تعريف المصطلحين بشكل أكثر دقة الطاقة والعمل، في الاستخدام اليومي غالبًا ما تشير كلمة طاقة إلى مادة مثل البنزين أو الفحم أو الغاز الطبيعي، بالمعنى الدقيق للكلمة هذه المواد ليست طاقة، هي مجرد مواد كيميائية طاقتها محبوسة داخل روابطها الكيميائية، ويجب إطلاقها عن طريق حرقها، ما يجعل هذه المواد مفيدة هو أنها تحتوي على الكثير من الطاقة التي يمكن إطلاقها بسهولة من خلال الاحتراق.
يمكن لهذه المواد أن تؤدي قدرًا كبيرًا من العمل، لكن العلماء يحددون العمل بطريقتهم الخاصة، بالنسبة لمعظم الناس، يعني العمل شيئًا مثل الأعمال الروتينية أو الوظيفة، مثل جز العشب.
يشير مصطلح العمل إلى عملية تحويل شكل من أشكال الطاقة إلى شكل آخر، مثل تحويل الطاقة الكيميائية للغاز الطبيعي إلى حرارة تستخدم لغلي الماء أو تدفئة المنزل، يقيس العلماء عادةً إنتاج الطاقة من حيث مقدار العمل الذي يمكن القيام به بها، على سبيل المثال السعرات الحرارية، التي تُستخدم غالبًا في مناقشات النظام الغذائي والتمارين الرياضية والوزن، هي في الواقع وحدة تقيس شكلاً من أشكال العمل، وحدة العمل الأكثر شيوعًا بين العلماء هي الجول، الجول جزء من النظام المتر بالوحدات، وتستخدم لقياس الحرارة وطاقة الحركة والطاقة الكهربائية.
أهمية الطاقة المائية
لإنتاج الطاقة، ليس من الضروري دائمًا حرق شيء ما، على سبيل المثال عند التنظيف بعد العشاء فإن المهمة الأولى للعائلة هي شطف الأطباق والأواني والمقالي باستخدام الماء من صنبور المطبخ، ومع ذلك فإن ما يشطف الأطباق ليس ماء الصنبور في حد ذاته بقدر ما هو الطاقة الموجودة في المياه الجارية، هذا النوع من الطاقة يسمى الطاقة الحركية، تأتي كلمة (kinetic) من الكلمة اليونانية (kinesis) والتي تعني الحركة، لذا فإن الطاقة الحركية هي الطاقة الموجودة في جسم مائي عندما يكون في حالة حركة.
في المناقشات حول الطاقة المائية، في بعض الأحيان يتم استخدام مصطلح الطاقة الهيدروليكية بدلاً من الطاقة الحركية، حيث ان كلمة هيدروليكي مشتق من هيدرو، الكلمة اليونانية التي تعني الماء، تشير الطاقة الحركية والطاقة الهيدروليكية إلى نفس الشيء.
لتشغيل الماء، يجب أن يكون الماء في حالة حركة، أفضل طريقة لوضع كميات كبيرة من الماء في الحركة هي ترك الجاذبية تقوم بالعمل، الأنهار والجداول، على سبيل المثال تتدفق لأن الماء فيها يتحرك إلى أسفل، حتى ولو بشكل طفيف، بعد سحب الجاذبية لأسفل، في المنزل، حيث يتدفق الماء إلى أسفل لأن مياه المدينة يتم تخزينها في خزانات كبيرة مرتفعة، حيث تحتوي على طاقة مخزنة، عندما يفتح صاحب المنزل صنبورًا، يتدفق الماء في اتجاه هبوطي من الخزان عبر أنابيب المياه في المدينة وخارج الصنبور، حيث يحمل طاقة حركية كافية للتخلص من بقايا الطعام من أطباق العشاء المتسخة، المساعدة هي الوزن الهائل للمياه، الذي يدفعها إلى أسفل عبر أنابيب المياه في المدينة.
يقيس العلماء مقدار العمل الذي يمكن لجسم من الماء القيام به باستخدام التدفق، وهو ببساطة حجم الماء المُقاس، على سبيل المثال جالونًا أو لترًا في الثانية أو الدقيقة، هذا شيء منطقي، صاحب المنزل الذي يريد شطف الشرفة المتسخة يستخدم خرطومًا، وليس مسدسًا، لأن التدفق من الخرطوم أكبر بكثير من التدفق من مسدس الرش، لذلك يمكن للماء القيام بمزيد من العمل في فترة زمنية معينة، قد يعمل مسدس الرش، لكن المهمة ستستغرق وقتًا طويلاً جدًا.
