الطاقة الكهرومائية واستخداماتها
هناك تاريخ طويل من تسخير الطاقة الكهرومائية لأعمال مفيدة للبشرية، فإذا سبق لك أن لاحظت نهراً يندفع أسفل جبل أو سبحت مع وجود أمواج على شاطئ البحر، فلا بد أنك قد شعرت بمياه متحركة تتميز بطاقة العالية.
لعدة قرون، استخدم الناس هذه الطاقة المائية لطحن الحبوب من أجل صنع الدقيق والوجبات، في العصر الحديث، يستخدم الناس طاقة المياه لتوليد الكهرباء النظيفة للمساعدة في تشغيل المباني والمصانع وحتى السيارات، وهناك العديد من الأمور التي تحكم الطاقة الكهرومائية واستخداماتها.
طاقة المياه المتدفقة
يصعب على المرء شرح الطاقة الكهرومائية كمفهوم واحد، لكن بغض النظر عن التعريفات المختلفة نقطة البداية مشتركة هي أن الطاقة في المياه المتحركة تأتي من الجاذبية، كجزء من دورة المياه على الأرض، يتبخر الماء من سطح الأرض أو يتم إطلاقه من النباتات، وعندما يتم نقل بخار الماء المنبعث إلى ارتفاعات أكثر برودة مثل المناطق الجبلية فإنه يتكثف في قطرات سحابية، وعندما تصبح هذه القطرات السحابية كبيرة بما فيه الكفاية، فإنها تسقط من السماء، إما كسائل (مطر) أو إذا كان الجو بارداً بما فيه الكفاية، تسقط كمادة صلبة (ثلج) على الأرض.
تؤدي الجاذبية إلى تدفق الماء، إذا سقطت المياه على شكل مطر، فإن بعضها يتدفق إلى أسفل التل في القنوات الطبيعية ويصبح نهراً، أما إذا سقط الماء على شكل ثلوج، فإنه يذوب ببطئ مع ارتفاع درجات الحرارة ويتبع نفس المسار. تتكون الأنهار التي تتشكل من مياه الأمطار على ارتفاعات عالية وتتدفق أسفل المنحدرات الحادة للجبال.
تحويل الماء المتدفق إلى كهرباء
تلتقط مرافق الطاقة الكهرومائية الطاقة في المياه المتدفقة باستخدام أجهزة تسمى التوربينات، عندما يجري الماء فوق شفرات التوربينات – نوعاً ما مثل عجلة دبوس عملاقة – فإنها تدور، يتم توصيل هذا التوربين الدوار بعمود يدور داخل جهاز يسمى المولد، والذي يستخدم تأثيراً يسمى الحث ليحول الطاقة في عمود العزل إلى كهرباء.
هناك نوعان رئيسيان من مرافق الطاقة الكهرومائية واستخداماتها، النوع الأول يسمى منشأة الطاقة الكهرومائية "جريان النهر"، وتتكون هذه المرافق من قناة تحول المياه المتدفقة من النهر إلى التوربين، يتبع إنتاج الكهرباء من التوربينات توقيت تدفق النهر.
عندما يكون النهر ممتلئاً بالكثير من المياه الذائبة في الينابيع، فهذا يعني أنه من الممكن للتوربين أن ينتج المزيد من الكهرباء. في وقت لاحق أو في الصيف، عندما تنخفض طاقة تدفق النهر، ينخفض إنتاج الكهرباء في التوربينات، وعادة ما تكون هذه المرافق صغيرة وسهلة البناء، ولكن هناك قدرة محدودة على التحكم بإنتاجها.
النوع الثاني يسمى منشأة الطاقة الكهرومائية "الخزان" أو "السد"، تستخدم هذه المرافق سداً لكبح تدفق النهر وإنشاء بحيرة اصطناعية خلف السد، تحتوي السدود على الطاقة الكهرومائية على مآخذ تتحكم في كمية المياه التي تتدفق عبر الممرات داخل السد، تقوم التوربينات الموجودة في الجزء السفلي من هذه الممرات بتحويل المياه المتدفقة لكهرباء.
لإنتاج الكهرباء، يطلق مشغل السد المياه من البحيرة الاصطناعية، تتسارع هذه المياه عندما تسقط من المآخذ بالقرب من الجزء العلوي من السد إلى التوربينات بالقرب من القاع، يتم إطلاق المياه التي تخرج من التوربينات مرة أخرى في اتجاه مجرى النهر،عادة ما تكون مرافق الطاقة الكهرومائية في الخزانات هذه كبيرة ويمكن أن تؤثر على موائل الأنهار، ولكنها يمكن أن تنتج أيضاً الكثير من الكهرباء بطريقة يمكن التحكم بها،
مستقبل الطاقة الكهرومائية
تعتمد الطاقة الكهرومائية على توافر المياه في الأنهار المتدفقة، وبما أن تغير المناخ يؤثرعلى دورة المياه فقد يكون لدى بعض المناطق كمية أقل من الأمطار وبالتالي أقل في توليد الطاقة الكهرومائية.
أيضاً، ليس إنتاج الكهرباء هو الشيء الوحيد الذي يتعين على مشغلي السدود التفكير فيه عندما يقررون كمية المياه التي يجب السماح لها بالمرور. عليهم التأكد من الاحتفاظ ببعض المياه خلف السد ليستخدمها الناس والسماح بمرور ما يكفي من المياه للحفاظ على موطن النهر أسفل السد.
يمكن أن تلعب الطاقة الكهرومائية أيضاً دوراً في الحد من تغير المناخ لأنها شكل من أشكال الكهرباء المتجددة. يمكن لمرافق الطاقة الكهرومائية زيادة وتقليل إنتاجها من الكهرباء لسد الفجوات في توليد الرياح والطاقة.
المصدر: The Conversation
