تتولد الكهرباء من الماء نتيجه

تتولد الكهرباء من الماء نتيجه
تتولد الكهرباء من الماء نتيجه

الطاقة المائية ، أو الطاقة المائية ، هي شكل من أشكال الطاقة المتجددة التي تستخدم المياه المخزنة في السدود ، وكذلك التي تتدفق في الأنهار لتوليد الكهرباء في محطات الطاقة الكهرومائية. يقوم الماء المتساقط بتدوير شفرات التوربين ، والذي يقوم بعد ذلك بتدوير مولد يحول الطاقة الميكانيكية للتوربين الدوار إلى طاقة كهربائية. الطاقة الكهرومائية هي عنصر مهم في إنتاج الكهرباء في جميع أنحاء العالم.

يعتبر تولد الكهرباء من الماء إحدى أشكال الطاقة الموجودة على سطح الأرض و تسمى هذه الطاقة بالطاقة الكهرومائية و تُعرف على أنها طاقة كهربائية متجددة تنتج من تحويل الطاقة الكهرومائية إلى ماء، بحيث أن في هذا النوع من الطاقات يتم تحويل طاقة الحركة لتيار المياه الطبيعية.

استخدم الناس المياه المتحركة لمساعدتهم في عملهم عبر التاريخ ، ويستفيد الناس المعاصرون بشكل كبير من نقل المياه لإنتاج الكهرباء. لا شك أن Jack the Caveman علق بعض الأوراق القوية على عمود ووضعه في تيار متحرك. كان الماء يدور العمود الذي يسحق الحبوب لصنع فطائر نخالة ما قبل التاريخ اللذيذة قليلة الدسم. لعدة قرون ، تم استخدام الطاقة المائية لتشغيل المطاحن لطحن الحبوب وتحويلها إلى دقيق. استخدم الناس المياه المتحركة لمساعدتهم في عملهم عبر التاريخ ، ويستفيد الناس المعاصرون بشكل كبير من نقل المياه لإنتاج الكهرباء.

الطاقة الكهرومائية للأمة

على الرغم من أن معظم الطاقة في الولايات المتحدة يتم إنتاجها من خلال الوقود الأحفوري ومحطات الطاقة النووية ، إلا أن الطاقة الكهرومائية لا تزال مهمة للأمة. في الوقت الحاضر ، يتم وضع مولدات طاقة ضخمة داخل السدود . وتدور المياه المتدفقة عبر السدود شفرات التوربينات (مصنوعة من المعدن بدلاً من الأوراق) المتصلة بالمولدات. يتم إنتاج الطاقة وإرسالها إلى المنازل والشركات.

التوزيع العالمي للطاقة الكهرومائية

  • الطاقة المائية هي أهم مصادر الطاقة المتجددة وأكثرها استخدامًا.
  • تمثل الطاقة الكهرومائية حوالي 17٪ ( وكالة الطاقة الدولية ) من إجمالي إنتاج الكهرباء.
  • تعد الصين أكبر منتج للطاقة الكهرومائية ، تليها كندا والبرازيل والولايات المتحدة (المصدر: إدارة معلومات الطاقة ).
  • ما يقرب من ثلثي الإمكانات المجدية اقتصاديًا لا يزال يتعين تطويرها. لا تزال الموارد المائية غير المستغلة وفيرة في أمريكا اللاتينية وأفريقيا الوسطى والهند والصين.

إن إنتاج الكهرباء باستخدام الطاقة الكهرومائية له بعض المزايا مقارنة بالطرق الأخرى لإنتاج الطاقة . لنقم بمقارنة سريعة:

مزايا الطاقة الكهرومائية

  • لا يتم حرق الوقود لذلك يوجد حد أدنى من التلوث
  • يتم توفير المياه لتشغيل محطة الطاقة مجانًا بطبيعتها
  • تلعب الطاقة الكهرومائية دورًا رئيسيًا في الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري
  • تكاليف تشغيل وصيانة منخفضة نسبيًا
  • التكنولوجيا موثوقة ومثبتة بمرور الوقت
  • إنه متجدد – هطول الأمطار يجدد المياه في الخزان ، لذا فإن الوقود موجود دائمًا تقريبًا

مساوئ محطات توليد الكهرباء التي تستخدم الفحم والنفط ووقود الغاز

  • يستخدمون موارد طبيعية قيمة ومحدودة
  • يمكن أن تنتج الكثير من التلوث
  • يجب على الشركات حفر الأرض أو حفر الآبار للحصول على الفحم والنفط والغاز
  • لمحطات الطاقة النووية هناك مشاكل التخلص من النفايات

ومع ذلك ، فإن الطاقة الكهرومائية ليست مثالية ، ولها بعض العيوب

  • ارتفاع تكاليف الاستثمار
  • تعتمد على الهيدرولوجيا ( هطول الأمطار )
  • في بعض الحالات ، غمر موائل الأرض والحياة البرية
  • في بعض الحالات ، فقدان أو تعديل موائل الأسماك
  • حجز الأسماك أو تقييد مرورها
  • في بعض الحالات ، تغييرات في الخزان وجودة المياه
  • في بعض الحالات ، نزوح السكان المحليين

الطاقة المائية والبيئة

الطاقة الكهرومائية غير ملوثة ، لكن لها تأثيرات بيئية

الطاقة المائية لا تلوث الماء أو الهواء. ومع ذلك ، يمكن أن يكون لمرافق الطاقة الكهرومائية تأثيرات بيئية كبيرة من خلال تغيير البيئة والتأثير على استخدام الأراضي والمنازل والموائل الطبيعية في منطقة السد.

تحتوي معظم محطات الطاقة الكهرومائية على سد وخزان. قد تعيق هذه الهياكل هجرة الأسماك وتؤثر على سكانها. قد يؤدي تشغيل محطة الطاقة الكهرومائية أيضًا إلى تغيير درجة حرارة الماء وتدفق النهر. قد تضر هذه التغييرات بالنباتات والحيوانات المحلية في النهر وعلى اليابسة. قد تغطي الخزانات منازل الناس ، والمناطق الطبيعية المهمة ، والأراضي الزراعية ، والمواقع الأثرية. لذلك ، قد يتطلب بناء السدود نقل الناس. قد يتشكل الميثان ، وهو أحد غازات الدفيئة القوية ، في بعض الخزانات وينتشر في الغلاف الجوي . (المصدر: EPA Energy Kids)

بناء الخزان “يجف” في الولايات المتحدة

يا إلهي ، تبدو الطاقة الكهرومائية رائعة – فلماذا لا نستخدمها لإنتاج كل طاقتنا؟ في الأساس لأنك تحتاج إلى الكثير من المياه والكثير من الأراضي حيث يمكنك بناء سد وخزان ، وكل ذلك يتطلب الكثير من المال والوقت والبناء. في الواقع ، تم بالفعل اتخاذ معظم المواقع الجيدة لتحديد مواقع محطات الطاقة المائية. في الجزء الأول من القرن ، كانت محطات الطاقة الكهرومائية تزود أقل بقليل من نصف طاقة الدولة ، لكن العدد انخفض إلى حوالي 10 في المائة اليوم. من المحتمل أن يكون الاتجاه في المستقبل هو بناء محطات طاقة مائية صغيرة الحجم يمكنها توليد الكهرباء لمجتمع واحد.

كما يوضح هذا الرسم البياني ، فإن بناء الخزانات السطحية قد تباطأ بشكل كبير في السنوات الأخيرة. في منتصف القرن العشرين ، عندما كان التحضر يحدث بمعدل سريع ، تم بناء العديد من الخزانات لتلبية الطلب المتزايد للسكان على المياه والطاقة. منذ حوالي عام 1980 ، تباطأ معدل بناء الخزان بشكل كبير.

محطة توليد الطاقة الكهرومائية النموذجية

يتم إنتاج الطاقة الكهرومائية بواسطة قوة الماء المتساقط. تعتمد القدرة على إنتاج هذه الطاقة على كل من التدفق المتاح والارتفاع الذي تسقط منه. تتراكم المياه خلف السد العالي الطاقة الكامنة. يتحول هذا إلى طاقة ميكانيكية عندما يندفع الماء أسفل السد ويضرب الريش الدوارة للتوربين. يدور دوران التوربين مغناطيسات كهربائية تولد تيارًا في ملفات ثابتة من الأسلاك. أخيرًا ، يتم إدخال التيار من خلال محول حيث يتم زيادة الجهد للإرسال لمسافات طويلة عبر خطوط الطاقة.

تنتج المياه المتساقطة طاقة كهرومائية.  النظرية هي بناء سد على نهر كبير به انخفاض كبير في الارتفاع (لا توجد العديد من محطات الطاقة الكهرومائية في كانساس أو فلوريدا). يخزن السد الكثير من المياه خلفه في الخزان. بالقرب من قاع جدار السد يوجد مدخل المياه. تسبب الجاذبية في سقوطه من خلال القلم داخل السد. في نهاية القلم يوجد مروحة توربينية ، يتم تشغيلها بواسطة الماء المتحرك. يرتفع عمود التوربين إلى المولد الذي ينتج الطاقة. يتم توصيل خطوط الكهرباء بالمولد الذي ينقل الكهرباء إلى منزلك ومنجم. يستمر الماء بعد المروحة من خلال الذيل إلى النهر بعد السد.