سوف نتعرف في هذا المقال على ثلاث نقاط رئيسية:
- مفهوم الطاقة الكهرومائية.
- إنتاج الطاقة الكهرومائية وآلية عملها.
- أبرز مزايا وعيوب الطاقة الكهرومائية.
- أولاً: مفهوم الطاقة الكهرومائية:
تُحوِل الطاقة الكهرومائية طاقة نقل المياه إلى كهرباء، ويشمل عدداً من تقنيات التوليد والتخزين في الغالب الطاقة الكهرومائية وتخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ (PHES)، كما تعد الطاقة الكهرومائية واحدة من أقدم تقنيات الطاقة وأكثرها نضجاً وقد تم استخدامها بأشكال مختلفة مُنذ القدم.
- ثانياً: إنتاج الطاقة الكهرومائية وآلية عملها:
يتم إنتاج الطاقة الكهرومائية عن طريق تمرير المياه عادة من خزان أو سد من خلال مولد كهربائي يعرف باسم التوربينات، عندما يمر الماء عبر ريش التوربين فإنه يدفع المولد لتحويل الحركة إلى طاقة كهربائية.
الشكل (1): ضخ تخزين الطاقة الكهرومائية ( PHES ).
كيف يعمل ضخ تخزين الطاقة الكهرومائية ( PHES ):
في تخزين الطاقة الكهرومائية ( PHES ) يتم استخدام خزانات المياه كوسيلة لتخزين الطاقة، من خلالها يمكن استخدام الطاقة الزائدة سواءً من الشبكة أو من مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح أو الطاقة الشمسية خلال فترات انخفاض الطلب لضخ المياه من السد السفلي إلى السد الأعلى، مما يؤدي بشكل أساسي إلى تحويل الخزان العلوي إلى بطارية عملاقة.
يمكن بعد ذلك إطلاق الطاقة المخزنة عن طريق إعادة الماء عبر التوربينات الكهرومائية إلى الخزان السفلي بحيث يمكن توليد الطاقة الكهرومائية على الفور، مما يجعل من الممكن إدخال الطاقة في الشبكة عند الحاجة إليها للمساعدة في تقليل الارتفاع المفاجئ في التيار وتجنب انقطاع التيار الكهربائي أو تلبية الارتفاع المفاجئ في الطلب على الكهرباء، يمكن أن ينتج في تخزين الطاقة الكهرومائية كميات كبيرة من الكهرباء على مدى فترة طويلة بحيث يمكن أن توفر توليداً موثوقاً به وقابلًا للتوزيع.
فيديو توضيحي عن آلية عمل ضخ تخزين الطاقة الكهرومائية ( PHES ):
- ثالثاً: أبرز مزايا وعيوب الطاقة الكهرومائية:
مزايا الطاقة الكهرومائية:
1. متجددة: تصنف الطاقة الكهرومائية على أنها مصدر طاقة متجددة؛ لأنها تعمل بالماء والماء هو مورد متجدد بشكل طبيعي نظراً لأنه هو مصدر الطاقة الذي يشغل محطة الطاقة الكهرومائية فلا يوجد تلوث ينبعث أثناء توليد الطاقة.
2. انبعاثات منخفضة: لا ينتج عن عملية توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الكهرومائية ثاني أكسيد الكربون وهو أحد الغازات المسببة للاحتباس الحراري الذي يتسبب في تغير المناخ العالمي.
بعد بناء محطة للطاقة الكهرومائية فإنها لا تنبعث منها تلوث في الغلاف الجوي مثل العديد من نظيراتها من الطاقة غير المتجددة مثل الفحم والغاز الطبيعي.
3. موثوقة: تعد الطاقة الكهرومائية مصدرًا موثوقاً للغاية للطاقة المتجددة، عادةً ما يكون تدفق المياه متوقعاً للغاية ويؤخذ في الاعتبار عند تحديد مكان إنشاء محطة للطاقة الكهرومائية إما على نهر يتدفق بنشاط أو يتم بناؤه بسد لإدارة تدفق المياه، بالإضافة إلى ذلك يمكن تعديل ناتج الكهرباء إذا كان الطلب على الطاقة منخفضاً يمكن تجنب المياه من التوربينات وسيتم إنتاج طاقة أقل والعكس صحيح إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من الطاقة يمكن أن يتدفق المزيد من المياه إلى المحطة لإنتاج الكهرباء.
4. آمن: الطاقة الكهرومائية هي شكل آمن للغاية لتوليد الطاقة، لا ينبعث أي تلوث مسبب للمرض أثناء توليد الطاقة ولا توجد فرصة لحدوث انسكابات نفطية أو انكسار أنابيب الغاز؛ لأن الوقود الوحيد المستخدم لتشغيل محطة الطاقة الكهرومائية هو الماء.
عيوب الطاقة الكهرومائية:
1. العواقب البيئية: ما يعيب هذه المنشآت أنها قد تؤثر سلباً على الكائنات الحية وتغير مسار مستويات المياه والتيارات لهجرة العديد من الأسماك، كما يمكن أن تكون منشآت الطاقة الكهرومائية صعبة مثل بناء السدود.
2. التكلفة باهظة: يعد بناء أي نوع من محطات الطاقة باهظ التكلفة، يمكن أن تكلف محطات الطاقة الكهرومائية ما يصل إلى 580 دولارًا للكيلو واط المراد بناؤه وعادة ما تتراوح من 10 ميجاوات إلى 30 ميجاوات (حيث يساوي واحد ميجاوات 1000 كيلوواط)، تعد الطاقة الكهرومائية مشروعًا متجدداً أكثر صعوبة للتمويل.
3. الجفاف المحتمل: يمكن تقليل القدرة على توليد الكهرباء بشكل كبير في حالة حدوث جفاف وعدم تدفق كمية كافية من المياه إلى المحطة.
النبأ السار هو أن معظم فترات الجفاف هي فترة قصيرة من الانقطاع عن دورة المياه النموذجية ويجب ألا تؤدي إلا إلى تأخير بسيط في توليد الكهرباء.
4. الخزانات المحدودة: من الصعب العثور على بقعة مناسبة بها إمدادات مياه كبيرة على مدار العام بكمية مناسبة من المياه وقريبة بدرجة كافية من خطوط الطاقة الحالية، كما إن إجراء الموازنة دقيق للحفاظ على ما يكفي من مياه الأنهار البرية _بمعنى بدون سدود_ مقابل سد العديد من الأنهار من أجل الطاقة.
