توليد الكهرباء من الماء الجاري – تسخير قوة المياه الجارية

يسمى توليد الكهرباء من الماء الجاري بالطاقة الكهرومائية، وباللغة الفرنسية (Hydro-électrique) وتعتبر من مصادر الطاقة المتجددة والمستدامة، والتي يعتمد عليها المغرب والجمهورية العربية السورية والعديد من الدول الأخرى في أوروبا وأمريكا باستخدام السدود الكبرى والضخمة، وهذا يدعو إلى ضرورة النهضة بهذا المجال وابتكار هذه المشاريع وتطويرها بطريقة أفضل مع الاعتماد على توليد الكهرباء عن طريق الطاقة الشمسية الحرارية والريحية أيضا، لأن هذه الطاقات النظيفة تلعب دورا مهما لتأمين وتوفير الاحتياجات الضرورية للبشرية أجمع والمتمثلة في التوليد الكهربائي بالأساس.

ما هي الطاقة الكهرومائية وكيف تعمل؟

الطاقة الكهرومائية هي عملية توليد الكهرباء من الماء الجاري. تعتبر مصدرا مهما للطاقة المتجدده لأنها موثوقة وفعالة من حيث التكلفة وصديقة للبيئة. تعمل الطاقة الكهرُومائية باستخدام التوربينات على توليد كميات كبيرة من الكهرباء مع الحد الأدنى من الانبعاثات أو التلوثات. توفر الطاقة الكهرومائية أيضًا كهرباء نظيف بدلاً من الوقود الأحفوري والذي يمكن أن نقلل اعتمادنا عليه والوصول إلى أهداف المشروع المناخي  حسب اتفاق باريس للمناخ.

يُحول الماء الجاري إلى طاقة ميكانيكية ، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لتوليد الكهرباء ونقله للمنازل والشركات والصناعات المختلفة. وقد تم استخدامه لعدة قرون لتشغيل الطواحين قبل آلاف السنين.

كيفية توليد الكهرباء من الماء الجاري

يعد توليد الكهرباء من المياه الجارية طريقة رائعة لتقليل الحاجة إلى مصَادر الطاقة الغير المتجددة. الطريقة الأكثر شيوعًا لتوليد الكهرباء من الماء العذب والماء المالح ا هي من خلال استخدام السدود أو البحار و الأنهار عبر تسخير قوة المد والجزر والتيارات على التوالي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن توليد الكهرباء من مياه الأمطار التي تتجمع في السدود أو الخزانات. يمكن بعد ذلك استِخدام قوة الماء المنطلق من الخزان لتشغيل التوربينات التي تولد الكهرباء.

تحتاج أنظمة توليد الكهرباء من الماء الجاري إلى توربين وأدوات أخرى لتحويل طاقَة المياه التي تتدفق بفعل الضغط إلى طاقه دورانية و التي تحوله إلى كهرباء نظيف. تتكون أنظمة الطاقة الكهرومائية هذه من المكونات التالية:

• التوربينات أو العجلة المائية او المضخات.
• خط أنابيب مضغوط لنقل المياه المتدفقة.
• مولد لتحويل القوة الدورانية إلى الطاقة الكهربائية .
• نظام التحكم في المُولد.
• الأسلاك لنقل الكهرباء وتوصيلها بالعداد.

تحديات توليد الكهرباء من الماء الجاري

يُعد توليد الكهرباء من المياه الجارية مصدرًا واعدًا للطاقة المتجددة ، لكنه يأتي مع مجموعة من التحديات الخاصة به. وتشمل هذه الحاجة إلى تدفق دائم وموثوق للمياه ، والتكاليف المرتبطة ببناء السدود وصيانتها ، والأثر البيئي لمثل هذه المشاريع كخطر الفيضانات في المناطق التي يتم فيها بناء السدود، وهذه بعض الأمثلة:

التنبؤ بكمية المياه

يعتبر توقع كمية المياه المتاحة تحديًا في أي مكان ، ولكن يمكن القيام بذلك عن طريق تحليل بيانات رطوبة الأرض لتحديد فترات الجفاف أو هطول الأمطار الغزيرة.

تبخر المياه المتجمعة

قد تؤدي الزيادة المفاجئة في درجة حرارة الكون إلى تبخر ماء السدود بنسبة 70 في المئة منه، كما أن 15 في المئة يبتلعها باطن الأَرض.

أضرار بيئية

قد يؤدي وجود الضغط الزائد على السد إلى تدهور جدرانه الإسمنتية والذي قد يؤدي إلى كسره، مما سيسبب فياضانات كبيرة تلحق الأذى بالمواطنين والأراضي الفلاحية.

فوائد توليد الكهرباء من الماء الجاري

توليد الكهرباء باستخدام أو استغلال الماء الجاري له مزايا عديدة مقارنة بمصادر الطاقة الأخرى لتوليد الكهرباء نذكر منها:

• لا يَنتج عنه أي تلوث للهواء أو غازات دفيئة، يعني أنها صديقة للبيئة.
• لا يعتمد على موارد محدودة مثل الفحم أو النفط.
• يمكن استخدامه لتوليد كميات كبيرة من الطاقة بسرعة عند الحاجة.
• يمكن تخزين الطاقة الكهرومائية في الخزانات لاستخدامها خلال أوقات الذروة عندما يكون الطلب على الكهرباء مرتفعًا.

هذا يجعلها خيارًا رائعًا لتوفير طاقة موثوقة للمجتمعات التي قد تعتمد بخلاف ذلك على مصادر طاقه أكثر تكلفة أو أقل موثوقية. علاوة على ذلك ، تعد الطاقة الكهرومائية موردًا متجددًا يمكن تجديده بشكل طبيعي بمرور الوقت. تشمل مزايا الطاقة الكهرومائية تكلفتها المنخفضة ، وقدرتها على توليد كميات كبيرة من الكهرباء مع الحد الأدنى من التأثير البيئي ، وحقيقة أنه يمكن استخدامها في المواقع النائية حيث قد لا تتوفر مَصادر أخرَى للكهرباء.

توربينات توليد الطاقة الكهرومائية

تتوليد الكهرباء بطريقه إقتصاديه عبر الحركة الدورانية للمياه  والتي تشغل التوربينات لتوليد الكهرباء، هناك عدة أنواع من التوربينات المستخدمة في توليد الطاقة الكهْرومائية ، ولكل منها تصميمها الفريد ومزاياها. وتشمل هذه توربينات فرنسيس ، توربين كابلان ، وتوربينات عجلة بيلتون التي تستخدم ضغط الماء لإنشاء حركة دورانية في مُولد ينتج الكهرباء. كمعلومة إضافية كل نوع من التوربينات له مجموعته الخاصة من المزايا والعيوب التي تجعله مناسبًا لتطبيقات معينة.

تاريخ الطاقة الكهرومائية

تاريخ الطاقة الكهرومائية يشير إلى التطور التاريخي للطاقة الكَهربائية من الزمن القديم حتى الآن. بدءا من القرون الوسطى، الطاقة الكَهرومائية كانت تستخدم في الصناعات الصغيرة. في القرن الثامن عشر، بدأ علماء الكهرباء يحققون التقدم في الطاقة الكهرومائية. وفي القرن التاسع عشر والعشرين، استخدمت الطاقة الكهرومائية في الصناعة الثقيلة والصناعة الصغيرة، وأصبحت أساسية للحياة اليومية.

أنواع محطات الطاقة الكهرومائية

هناك عدة أنواع  مختلفة من محطات الطاقة الكهرومائية ، كل منها يستخدم لتوليد الكهرباء بطرق مختلفة. تتضمن بعض الأنواع الشائعة لمحطات الطاقة الكهرومائية ما يلي:

مصادر توليد الكهرباء

هناك العديد من مصادِر تَوليد الطاقة الكهربائيه المختلفة، كل منها يستخدم للإنتاج تيار كهربائي بشكل مختلف، وذلك بحسب طبيعة المادة الخام. الأنواع الشائعة لمصدر توليد الطاقة الكهربائية هي: الطاقة الشمْسية، الطاقة الهيدروليكية، طَاقة الرياح، الطاقة الغازية والطاقة النووية.

خلاصة: ناقشنا في هذه المقالة معلومات قيمة حول توليد الكهرباء من الماء الجاري التي تسمى أيضا بالطاقة الكهرومائية ، والتي تعتبر مصدرًا متجددًا ومستدامًا للطاقة. وعرفنا كيفية عمل الطاقة الكهرومائية ، وكيفية توليدها باستخدام التوربينات ، ومكوناتها. وتحديات وفوائد توليد الكهرباء من المياه الجارية ، فضلاً عن تاريخ الطاقة الكهرومائية.