مفهوم الطاقة الكهرومائية
تعتبر الطاقة الكهرومائية أحد أشكال الطاقة المتجددة التي تُنتج عبر تدفق الماء السريع. يتم ذلك باستخدام مولدات ترتبط بتوربينات تقوم بتحويل الطاقة الناتجة عن حركة المياه إلى طاقة ميكانيكية. تُعد الطاقة الكهرومائية من أكثر الأنواع استخداماً في الوقت الحاضر.
تطبيقات الطاقة الكهرومائية
تتعدد استخدامات الطاقة الكهرومائية، وفيما يلي بعض منها:
توليد الطاقة والكهرباء
يتم إنتاج الطاقة الكهرومائية عبر الوسائل التالية:
- السدود والبنى التحتية المائية
تُعتبر المياه المخزنة في السدود مصدر الطاقة الرئيسي، حيث تتميز بتكلفة مالية منخفضة مقارنة بطرق إنتاج الطاقة الأخرى.
- المد والجزر
تم إقامة بعض محطات الطاقة الكهرومائية في فرنسا اعتمادًا على ظاهرة المد والجزر، حيث تُحجز مياه المد داخل الخزانات أثناء ارتفاع المد، ويتم إطلاقها لتشغيل التوربينات والمولدات الكهربائية عند انخفاض المد.
تخزين مياه الشرب
تقوم خزانات محطات الطاقة الكهرومائية بتجميع مياه الأمطار، والتي تُستخدم لاحقاً في الري وتزويد السكان بمياه الشرب النظيفة. كما تحمي هذه المياه الموارد الجوفية من التناقص وتقلل من جفاف الأراضي وارتفاع منسوب المياه.
مكافحة التغيرات المناخية
تساعد الطاقة الكهرومائية في تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة مقارنة بمحطات الطاقة التي تعتمد على الوقود الأحفوري، وبالتالي يلعب دوراً مهماً في التخفيف من الاحتباس الحراري.
تحسين جودة الهواء
تؤدي الطاقة الكهرومائية إلى تقليل تلوث الهواء، مما يساهم في الحد من الأمطار الحمضية والضباب الدخاني الناتج عن استخدام الوقود الأحفوري.
تشغيل الأجهزة الميكانيكية
تستفيد الطاقة الكهرومائية في تشغيل الطواحين المائية والرافعات البحرية والآلات المخصصة لعمليات الري.
كيف يتم إنتاج الطاقة الكهرومائية؟
تعمل محطات الطاقة الكهرومائية على إنشاء خزانات تحتوي على مضخات تتحكم في كمية المياه المتدفقة. ينساب الماء إلى المصب السفلي، حيث يكتسب الماء خلال هذه العملية طاقة كامنة، والتي تتحول إلى طاقة حركية بفعل التدفق. يساعد تدفق المياه عبر التوربينات في إنتاج الكهرباء، والتي تُوزع لاحقًا على مختلف المحطات.
المصادر الأساسية للطاقة الكهرومائية
تتمثل المصادر الأساسية لتوليد الطاقة الكهرومائية في:
تساقط الأمطار
تُخزن مياه الأمطار في السدود ليكون التحكم بها ممكنًا لاحقًا. عند الحاجة لإنتاج طاقة أكبر، يُضخ مزيد من الماء، وعندما يبدأ التدفق تعمل الجاذبية على سقوط الماء بسرعة كبيرة داخل التوربينات، مما يؤدي إلى دوران التوربينات بسرعة وإنتاج طاقة كهربائية متنوعة.
محطات تحويل مياه الأنهار
لا تتطلب هذه المحطات بناء سدود، بل تستخدم سلسلة من القنوات لتوجيه مياه النهر نحو التوربينات.
الطاقة النووية
تستفيد هذه المحطات من تجميع الطاقة التي تم إنتاجها من مصادر الطاقة الشمسية، وطاقة الرياح مع الطاقة النووية، وتقوم بتخزين هذه الطاقة لاستخدامها في المستقبل داخل محطات الطاقة.
يتم ضخ المياه من بركة منخفضة الارتفاع إلى خزان أعلى، وعند تحرير المياه من الخزان العالي، يتدفق الماء للأسفل، مما يُحرك التوربينات بسرعة كبيرة لتوليد كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية.
أكبر محطات الطاقة الكهرومائية
تشمل أكبر محطات الطاقة الكهرومائية:
- محطة توليد الطاقة الصينية، التي تُعد من أكبر المحطات في العالم، حيث تنتج حوالي 71% من إجمالي الكهرباء المتجددة المُولّدة في العالم، ويبلغ طول السد 2335 مترًا وارتفاعه 185 مترًا، مع مولدات قادرة على إنتاج 22500 ميجاواط.
- سد أوروفيل في كاليفورنيا، الذي يُعتبر أيضاً من أكبر محطات توليد الطاقة الكهرومائية.
فوائد الطاقة الكهرومائية
من فوائد الطاقة الكهرومائية:
- مصدر طاقة طبيعي ومتجدد باستمرار بفضل الدورة الهيدرولوجية.
- لا تسبب هذه الطاقة أي ملوثات، على الرغم من أنها قد تؤدي إلى انبعاث غاز الميثان في بعض السدود نتيجة لتدهور الغطاء النباتي.
- تكلفتها الاقتصادية منخفضة، كونها تتمركز في المناطق ذات الأمطار الغزيرة والجبال.
العيوب المحتملة للطاقة الكهرومائية
تشمل العيوب المحتملة للطاقة الكهرومائية:
- تأثير سلبي على هجرة بعض أنواع الأسماك، مثل سمك السلمون، خلال مواسم تكاثرها.
- إزاحة أو غمر المجتمعات البيئة بسبب امتلاء الخزانات والسدود.
- قد تؤدي الظروف البيئية الصعبة إلى جفاف بعض السدود المائية في مناطق معينة.
