هل الطاقة الكهرومائية من مصادر الطاقة المتجددة؟

توضح المقالة التالية ماهية الطاقة الكهرومائية وأهم المعلومات عنها، واستخداماتها ومميزاتها وعيوبها، كما تتحدث عن طريقة توليد الطاقة الكهرومائية ومحطات الطاقة الكهرومائية.

ما هي الطاقة الكهرومائية؟

الطاقة الكهرومائية (Hydroelectric energy) هي طاقة يتم فيها استغلال الطاقة المائية لتوليد طاقة كهربائية، أو طاقة المياه التي تتدفق من الأعلى إلى الأسفل، ويكون مصدرها كل من مياه الخزانات ومجاري الأنهار. ويعتمد مبدأ عملها على استغلال قوة حركة المياه المتدفقة لتوليد الطاقة، تمامًا كما يحدث عندما يتدفق الماء فوق الشلالات. ولقد استُخدمت الطاقة الكهرومائية قديمًا منذ آلاف السنين من قبل اليونانيين، عندما استغلوا المياه المتدفقة في عجلات المطاحن تحويل القمح إلى طحين.

هل الطاقة الكهرومائية من مصادر الطاقة المتجددة؟

صحيح، تعتبر الطاقة الكهرومائية أحد مصادر الطاقة المتجددة إلى جانب الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الحرارية الأرضية، والطاقة الأحيائية والبحرية، وهي أكبر مصدر للطاقة المتجددة في القطاع الكهربائي. ويجدر القول أن الطاقة المتجددة هي الطاقة التي تنتج عن مصادر طبيعية وتتجدد بمعدلات تفوق استهلاكها، وتتميز بوفرتها وتواجدها في كل مكان وقلة تكلفتها وتعدد وظائفها.

طريقة توليد الطاقة الكهرومائية

يمكن التعرف على طريقة توليد الطاقة الكهرومائية من خلال ما يلي:

• من أجل الحصول على الطاقة الكهرومائية يتوجب توفر خزَّان للمياه، وصمام للتحكم في كمية المياه المتدفقة منه، إلى جانب المخرج الذي سيخرج منه الماء المتدفق من الأعلى نحو الأسفل.
• تعتمد طريقة توليد الطاقة الكهرومائية على اكتساب الماء للطاقة الكامنة، والتي تحدث قبل انسكابه إلى الأسفل.

محطات الطاقة الكهرومائية

توجد ثلاثة أنواع لمحطات الطاقة الكهرومائية ويستخدم بعضها السدود التي أثبتت قوتها في ضخ الطاقة المتجددة، الأمر الذي عمدت إليه الولايات المتحدة التي يوجد لديها ما يقارب 2300 سدًا لإنتاج الطاقة.
فيما يلي توضيح لثلاثة أنواع محطات الطاقة الكهرومائية:

• محطة الحجز (impoundment facility) وهي الأكثر شيوعًا، وتعتمد على السد لتخزين مياه الأنهار في الخزان والتحكم في كمية المياه المتدفقة، إذ تتدفق المياه فيما بعد من الخزان عن طريق توربين يدور حوله، ويعمل كمنشط لتوليد الكهرباء، وفي حال تطلَّب الأمر إنتاج المزيد من الطاقة يتم إطلاق الماء من السد، وتعمل الجاذبية بدورها على تدفق الماء من الأعلى إلى الأسفل من خلال التوربين، لتبدأ عملية توليد الطاقة.
• محطة التحويل (run-of-river facility) لا تستخدم هذه المحطة السد، وتسمى بمحطة مجرى النهر لأن فيها يتم توجيه مياه النهر عن طريق سلسلة من القنوات للاستفادة من ارتفاع المياه الذي وصل إليه قاع النهر ومن ثم توليد الطاقة، إذ تتدفق المياه إلى التوربينات وتُوَلَّد الطاقة دون الحاجة للسد من خلال أنبوب الضغط (penstock) الذي ينظم عملية تدفق الماء.
• محطة التخزين للضخ (A PSH facility)، وتعمل كبطارية ضخمة كونها قادرة على تخزين الكهرباء التي تم توليدها من مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية، والرياح. وفي الطاقة الكهرومائية تقوم محطة التخزين بالضخ بتخزين الطاقة عن طريق ضخ المياه من خزان منخفض الارتفاع إلى خزان أعلى ارتفاعًا، وهي محطة مناسبة في حالات انخفاض الطلب على الكهرباء، فتُخزن الطاقة عن طريق ضخ المياه من الأسفل إلى الأعلى، ولكن عندما يزداد الطلب على الكهرباء تعيد المحطة المياه إلى الخزان السفلي وتعمل التوربينات فيما بعد على توليد الكهرباء.

أما عن أحجام محطات الطاقة الكهرومائية فهناك محطات صغيرة الحجم وتتناسب مع المنازل والقرى الصغيرة، وهناك الصغيرة جدًا والتي تعود لأفراد لإدارة ما يحتاجونه من الطاقة وبإمكانهم بيعها للمرافق وتُنتج ما بين 100 كيلوواط و 10 ميغاواط، وأخرى كبيرة يُستفاد منها شريحة كبيرة من المستهلكين وتبلغ طاقتها 30 ميغاواط. 

استخدامات الطاقة الكهرومائية

تتعدد استخدامات الطاقة الكهرومائية وأهمها:

• توفير مياه الشرب النظيفة.
• توفير مياه الري للمحاصيل، وإخماد حرائق الغابات.
• التحكم في مستويات الجفاف والفيضانات.
• تعمل في خدمات الملاحة.
• أحد استخدامات الطاقة الكهرومائية أنها تعمل كأحد مصادر إمدادات الطاقة في المناطق التي تتعرض للجفاف أو الفيضانات، إذ يمكن لخزانات الطاقة الكهرومائية التقاط الجريان السطحي الخطير للمياه ومنعها من التدفق للبلدان التي قد تتعرض لفقدان في الممتلكات أو الأرواح.

مميزات الطاقة الكهرومائية

تكمن مميزات الطاقة الكهرومائية فيما يأتي:

• أحد مميزات الطاقة الكهرومائية أنها متجددة بسبب طبيعة الدورة الهيدرولوجية المتجددة، ولا ينتج عنها تلوث حراري، ولكن قد تُنتج بعض السدود غاز الميثان بسبب تحلل الغطاء النباتي الموجود تحت الماء.
• من الممكن الحصول على الطاقة الكهرومائية بمجرد بناء سد وتركيب المعدات اللازمة، ليصبح هناك مصدرًا للطاقة المتدفقة والمجانية.
• من مميزات الطاقة الكهرومائية قدرتها على توفير كميات كبيرة من الكهرباء والتي يمكن تعديلها من خلال التحكم في المياه عن طريق التوربينات.
• يمكن الاعتماد على الطاقة الكهرومائية ليلًا ونهارًا باستثناء فترات الجفاف.
• تُقلل الطاقة الكهرومائية من فواتير الطاقة في كافة أنحاء العالم، بسبب مساعدتها على تقليل تكاليف البناء، وتسهيل بناء المرافق دون الحاجة للإخلال البيئي المحلي.
• قد تكون الطاقة الكهرومائية منقذة في حالات فقدان القدرة على تشغيل الكهرباء في مناطق معيدة كالمستشفيات ومناطق الحر الشديد.

عيوب الطاقة الكهرومائية

فيما يلي توضيح لأبرز عيوب الطاقة الكهرومائية:

• من عيوب الطاقة الكهرومائية أنها تتأثر بحالات الجفاف وتغيرات المناخ كونها تعتمد على أنواع هطول الأمطار.
• يؤثر وجود السدود المرتبطة بالطاقة الكهرومائية على حياة بعض الأسماك، مثل تعطيل هجرة أسماك السلمون، وعلى الرغم من إنشاء معدات مخصصة لمساعدة الأسماك على الصعود فوق السدود للتكاثر أعلى النهر إلا أنها ليست فعالة دائمًا، وفي السياق، لقد فقد سمك السلمون في حوض نهر كولومبيا القدرة على الوصول إلى ما يقارب 40% من موطنها التاريخي بسبب السدود.
• من الممكن أن تُعطل مشاريع السدود الكبيرة النظم البيئية المتمثلة بالأنهار، وما حولها من مجتمعات، الأمر الذي يؤثر على الحياة البرية والبشرية، مما يجبر السكان على النزوح من أماكن عيشهم، وهذا يتطابق مع ما حدث في سد الممرات الثلاثة الذي تسبب بنزوح ما يقارب 1.2 مليون شخصًا وإغراق العديد من القرى.
• ترتبط الطاقة الكهرومائية بحالة المياه، فعلى سبيل المثال تم إغلاق سد أوروفيل في شهر أغسطس من عام 2021 والذي كان يُعد أحد أكبر محطات الطاقة الكهرومائية في كاليفورنيا بسبب جفاف المنطقة على مدار الوقت.
• تُقلل محطات الطاقة الكهرومائية من الأكسجين المُذاب في الماء، وهذا يؤثر على موائل الأنهار، وعلى الحياة البرية التابعة للمنطقة مثلما حدث في إندونيسيا التي يهدد مشروع الطاقة الكهرومائية فيها إنسان الغاب التابانولي النادر.

معلومات عن الطاقة الكهرومائية

فيما يلي أبرز المعلومات الواردة عن الطاقة الكهرومائية:

• تعتبر الصين أكبر دولة مُنتِجة للطاقة الكهرومائية في العالم.
• الولايات المتحدة الأمريكية، والبرازيل، وكندا، والهند وروسيا هم أكبر الدول المنتجة للطاقة الكهرومائية بعد الصين.
• يأتي ما يقارب 71% من طاقة الكهرباء المتجددة المُولَّدة على الأرض من الطاقة الكهرومائية.
• سد الممرات الثلاثة في الصين هو أكبر سد لتوليد الطاقة الكهرومائية في العالم لتوليد الكهرباء، بطول يبلغ 2335 مترًا، وارتفاع 185مترًا، وتكفي مولداته لإنتاج ما يقارب 22500 ميغاواط من الطاقة.
• كانت مصانع الحبوب والأخشاب تعمل بالطاقة الكهرومائية مباشرة في الولايات المتحدة قبل توفر الطاقة البخارية والكهرباء.
• في عام 1880 تم تشغيل 16 مصباحا قوسيًا في مصنع في ولاية ميشيغان ليكون الاستخدام الصناعي الأول للطاقة الكهرومائية في توليد الكهرباء.
• سد كولي الكبير هو أكبر محطة للطاقة الكهرومائية في الولايات المتحدة من حيث القدرة على توليد الكهرباء، والذي يتواجد على نهر كولومبيا في ولاية واشنطن بقدرة توليد تصل 6765 ميغاواط.

اقرأ/ي أيضًا:

هل محرك السيارات الكهربائية أقوى من محرك الوقود؟

هل السيارات الكهربائية صديقة للبيئة؟

هل الطاقة النظيفة لها أثر إيجابي على البيئة؟

هل يوجد قيمة لعجلة الجاذبية الأرضية؟

هل الحفاظ على البيئة مهم وضروري؟