يعرض لكم تريند تُستخدم طاقة المياه الجارية في الإنتاج ومحطات الطاقة الكهرومائية وكيفية توليد الطاقة الكهرومائية والطاقة المتجددة وأنواعها.
الطاقة هي أحد أشكال الوجود في الكون، وتتألف من أجسام وأجسام مختلفة. ومن خلال نظرية النسبية لأينشتاين، يُشار إلى تكافؤ الطاقة والمادة، ويمكن أن تتحول الطاقة إلى مادة أو العكس، وتوجد الطاقة بأشكال عديدة مثل الطاقة الحرارية، الطاقة الإشعاعية، الطاقة النووية، الطاقة الكهربائية، الطاقة الكيميائية وغيرها، ومن خلال الموقع نشرح الجواب لعبارة موضوعنا استخدام طاقة المياه الجارية للتوليد في الفقرات التالية.
تُستخدم طاقة المياه الجارية في الإنتاج
يتزايد عدد سكان العالم بمرور الوقت، مما يتطلب معرفة جميع الطرق المختلفة التي يتم من خلالها توليد الطاقة واستعادتها، ومع مرور الوقت، بدأ النفط والغاز في الانخفاض، مما يقلل من مسألة الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة في مظاهرها المختلفة. تتشكل، بينما يتم استخدام طاقة المياه الجارية لتوليد الكهرباء، وهو ما يعرف بالطاقة الكهرومائية.
- وتعتمد على التدفق المستمر وحركة المياه، والمساعد في هذا الأمر هو بناء السدود على الأنهار والبحيرات المتدفقة بشكل كامل، وبمرور مستوى معين من المياه في هذه الأنهار وعبورها عبر السدود، تكون الكهرباء ولدت.
- تنتمي الطاقة الكهرومائية إلى أنواع الطاقة المتجددة، وفي عام 2015، تم إنتاج حوالي 16.6٪ من كهرباء العالم باستخدام المياه، وحوالي 70٪ من الطاقة المتجددة تم إنتاجها من المياه بشكل عام.
- يتم إنتاج الطاقة الكهرومائية في حوالي 150 دولة. وسيطرت دولة آسيا والمحيط الهادئ على 33٪ من الطاقة الكهرومائية في العالم في عام 2013. والصين هي أكبر منتج لهذه الطاقة، إذا كان إنتاجها خلال عام 2013 م استهلاك الكهرباء في العالم.
- يمكن القول أن تكلفة الكهرباء المتجددة القائمة على المياه رخيصة نسبيًا، مما يجعلها مصدرًا تنافسيًا لجميع المصادر الأخرى.
- أما مصطلح الطاقة الكهرومائية فهو يتكون من ثلاث كلمات الطاقة والكهرباء والمياه، وقد تم الجمع بين مصطلحي الكهرباء والماء في كلمة واحدة – الطاقة الكهرومائية.
محطات الطاقة الكهرومائية
تختلف المحطات المسؤولة عن توليد الطاقة الكهرومائية باختلاف ما تعتمد عليه سواء أكان مجرى مائيًا أم تضاريس أم محطات حسب ارتفاع الشلالات، أما المحطات المعتمدة فهي
- المحطات الموجودة في المناطق الجبلية، على ارتفاعات عالية، ولكن مع انخفاض تدفق المياه.
- تميل المحطات ذات حركة المرور المرتفعة إلى أن تكون متوسطة الحجم.
- تقع المصانع في المجاري المائية والارتفاع غير مرتفع ويمكن أن يصل إلى حوالي 10 أو 15 مترا لكن كمية التدفق لهذه المصانع مهمة جدا.
- يتم ضخ وتشغيل محطات الطاقة الكهرومائية بواسطة التوربينات النهائية في الوقت المطلوب لارتفاع الطلب.
- يتم ضخ المياه بمجرد بدء المد والجزر المسؤولة عن توليد الطاقة، ويتم توجيه التدفقات الناتجة عن المد والجزر حسب الوزن والدعامات والتربة والسدود والحركة وغيرها من العوامل التي تؤثر على المادة، وهذا يعتمد على قوة السقوط، سواء كانت عالية أو منخفضة أو متوسطة.
- لتوليد الكهرباء في التوربينات أو المراوح أو ما يسمى بالتوربينات، يتم استخدام ثلاثة أنواع رئيسية بيلتون، كابلان، فرانسيس.
كيفية توليد الطاقة الكهرومائية
تعتمد فكرة توليد الطاقة الكهرومائية على الطاقة الحركية للمياه الناتجة عن تحويل الطاقة الكامنة، أو على انحدار الماء من منحدر مرتفع، مما يساهم في التحكم في التوربينات، وهي الجهاز المسؤول عن التحكم في حركة الماء، حيث يعمل مولد كهربائي لتوليد الطاقة الكهربائية.
- بالنسبة لكمية الطاقة المتولدة، فهي تعتمد بشكل أساسي على كمية المياه التي تمر في الثانية الواحدة وارتفاعها، وكلما زادت سرعة مرور الماء عبر التوربينات، زاد معدل توليد الطاقة.
- أما المعامل المسؤول عن التناسب فيتمثل في تسارع الجاذبية، ومن أجل استكمال توليد الكهرباء بتزويد الطاقة بالماء، يجب بناء السد على المجرى المائي بحيث يعمل على حفظ المياه خلفه.، والتي تصبح بحيرة صناعية ذات سعة كبيرة وتحمل نسبة كبيرة من المياه.
- تعتمد الطاقة الكامنة في هذه الحالة على كمية الماء في الخزان وكتلته، بالإضافة إلى ارتفاع منسوب المياه، وجاذبية الأرض، مما يقودنا إلى المعادلة الرياضية التالية
- الطاقة الكامنة = الكتلة × الجاذبية × الارتفاع
- حيث تقاس الكتلة بالكيلوجرام بينما تقاس جاذبية الأرض بمعدل ثابت يبلغ حوالي 9.81 مترًا لكل ثانية مربعة ويقاس الارتفاع بالأمتار.
- الارتفاع هنا يعني مستوى الماء في التوربين.
- بمجرد فتح مخرج المياه في السد، يبدأ الماء في التدفق تحت تأثير الجاذبية، وتتحول الطاقة الكامنة للماء إلى طاقة حركة، بحيث يقوم التوربين بدوره بتشغيل مولد كهربائي وتحويل نقل الطاقة إلى طاقة لتوليد تيار كهربائي.
- بالنسبة للتيارات المتولدة من هذه المادة، فهي تعتمد بشكل كبير على كفاءة التوربين وكمية الطاقة التي يتم إنفاقها على الاحتكاك.
- في المولدات الكهربائية، يتم تحويل الطاقة المستخدمة لتحويل الآلات إلى طاقة كهربائية استجابةً لمجال مغناطيسي قوي، ويشار أحيانًا إلى هذا النوع من المولدات باسم دينامو.
- في النهاية يتم نقل الطاقة الكهربائية المتولدة إلى شبكات الجهد العالي مما يقلل من الفاقد الناتج عن المقاومة الكهربائية في الأسلاك.
- يمكن استخدام العديد من التقنيات المختلفة لإكمال إنتاج الطاقة الكهرومائية، مثل استخدام الطاقة الحركية التي تنتجها الأمواج في عمليات المد والجزر.
الطاقة المتجددة وأنواعها
اكتسب مصطلح الطاقة المتجددة رواجًا مؤخرًا وأصبح من الأمور المهمة في جميع أنحاء العالم، أما بالنسبة لتعريف هذه الطاقة فهي الطاقة التي يتم توليدها وتجديدها بشكل طبيعي دون تدخل بشري، ومن مزايا هذه الطاقة هي أنها تتجدد باستمرار لأنها لا تنتهي، وكل هذه الطاقات نقية وخالية من الملوثات ولا تساهم في الإضرار بالجو، وهناك أنواع عديدة من الطاقات، حسب مصدرها، وهي كالآتي
- طاقة المياه الجارية هي نوع من الطاقة تستخدم لإنتاج العديد من الطاقات المختلفة التي تساهم في الالتزامات الحياتية، وأهمها الطاقة الكهرومائية، والتي ناقشناها بالتفصيل في الفقرات السابقة.
- الطاقة الشمسية هي الطاقة التي يتلقاها الإنسان من خلال الشمس والضوء، ويتم تحويلها إلى تقنيات وطاقات مختلفة، بما في ذلك الخلايا الكهروضوئية.
- طاقة الكتلة الحيوية هي الطاقة التي تعتمد بشكل أساسي على الكائنات الحية الحيوانية والنباتية المتبقية وفضلاتها، وفي هذا الشكل من الطاقة، تتم معالجة هذه المخلفات وحرقها ثم تجفيفها.
- طاقة الرياح هي نوع من الطاقة يتم إنتاجها عن طريق استخدام حركة الرياح باستمرار، ويمكن للفرد استخدام هذه الطاقة وإنتاجها بمساعدة طاحونة هوائية أو ما يسمى بتوربينات الرياح.