تكنولوجيات وآفاق الطاقة الكهرومائية الصغيرة ومنخفضة الضغط

أدت مخاوف تغير المناخ إلى تجديد التركيز على زيادة إنتاج الطاقة الكهرومائية كبديل محتمل للكهرباء المولدة من الوقود الأحفوري. تُمثل الطاقة الكهرومائية حاليًا حوالي 6% من الكهرباء المُنتجة في الولايات المتحدة، ولا يُنتج توليد الكهرباء منها أي انبعاثات كربونية تُذكر. ومع ذلك، بما أن معظم موارد الطاقة الكهرومائية الأكبر حجمًا والأكثر تقليدية قد طُوّرت بالفعل، فقد يكون هناك الآن مبررٌ للطاقة النظيفة لتطوير موارد الطاقة الكهرومائية الصغيرة ومنخفضة الاستهلاك.
توليد الطاقة من الأنهار والجداول ليس خاليًا من الجدل، ويجب موازنة القدرة على إنتاج الطاقة من هذه المصادر مع الاعتبارات البيئية وغيرها من الاعتبارات المتعلقة بالمصلحة العامة. ويمكن تعزيز هذا التوازن من خلال البحث في التقنيات الجديدة ووضع لوائح تنظيمية استشرافية تشجع على تطوير هذه الموارد بطرق فعالة من حيث التكلفة وصديقة للبيئة، مع الأخذ في الاعتبار أن هذه المرافق، بمجرد بنائها، يمكن أن تدوم 50 عامًا على الأقل.
قدمت دراسة جدوى أجراها مختبر أيداهو الوطني عام ٢٠٠٦ تقييمًا لإمكانية تطوير مصادر طاقة صغيرة ومنخفضة الارتفاع لتوليد الطاقة الكهرومائية في الولايات المتحدة. وقد حُدد ما يقرب من ٥٤٠٠ موقع من أصل ١٠٠ ألف موقع تتمتع بإمكانيات مشاريع كهرومائية صغيرة (أي توفر ما بين ١ و٣٠ ميغاواط من متوسط ​​الطاقة السنوي). وقدّرت وزارة الطاقة الأمريكية أن هذه المشاريع (في حال تطويرها) ستؤدي إلى زيادة إجمالي توليد الطاقة الكهرومائية بنسبة تزيد عن ٥٠٪. عادةً ما تُشير الطاقة الكهرومائية منخفضة الارتفاع إلى المواقع التي يقل ارتفاعها (أي فرق الارتفاع) عن خمسة أمتار (حوالي ١٦ قدمًا).

تعتمد محطات الطاقة الكهرومائية القائمة على جريان الأنهار عادةً على التدفق الطبيعي للأنهار والجداول، وهي قادرة على استغلال كميات أقل من تدفق المياه دون الحاجة إلى بناء خزانات ضخمة. كما يمكن تسخير البنية التحتية المصممة لنقل المياه عبر قنوات، مثل القنوات وقنوات الري والقنوات المائية وخطوط الأنابيب، لإنتاج الكهرباء. وتُتيح صمامات تخفيض الضغط، المستخدمة في أنظمة إمدادات المياه والصناعة، للحد من تراكم ضغط السوائل في الصمام أو لخفض الضغط إلى مستوى مناسب لاستخدام مستخدمي أنظمة المياه، فرصًا إضافية لتوليد الطاقة.
تسعى عدة مشاريع قوانين قيد النظر في الكونغرس، تتعلق بالتخفيف من آثار تغير المناخ والطاقة النظيفة، إلى إرساء معيار فيدرالي للطاقة المتجددة (أو الكهرباء). ومن أبرزها القانون الأمريكي للطاقة النظيفة والأمن لعام 2009 (HR 2454)، والقانون الأمريكي لقيادة الطاقة النظيفة لعام 2009 (S. 1462). وبموجب المقترحات الحالية، يُلزم هذا المعيار موردي الكهرباء بالتجزئة بالحصول على نسب متزايدة من الكهرباء المتجددة مقابل الطاقة التي يقدمونها للعملاء. ورغم أن الطاقة الكهرومائية تُعتبر عمومًا مصدرًا نظيفًا للطاقة الكهربائية، إلا أن تقنيات الطاقة الكهرومائية الحركية (التي تعتمد على المياه المتحركة) والتطبيقات المحدودة للطاقة الكهرومائية هي وحدها المؤهلة للحصول على هذا المعيار. ونظرًا للصياغة الحالية في مشاريع القوانين قيد النظر، فمن غير المرجح أن تستوفي معظم مشاريع الطاقة الكهرومائية الجديدة منخفضة الارتفاع والصغيرة متطلبات "الطاقة الكهرومائية المؤهلة" ما لم تُنشأ هذه المشاريع في سدود قائمة غير كهرومائية.
نظراً لصغر حجم المشاريع مقارنةً بتكاليف تطوير مشاريع الطاقة الكهرومائية الصغيرة ومنخفضة الاستهلاك، فإنّ الحوافز على الكهرباء المُنتَجة على مرّ الزمن قد تزيد من جدوى أي مشروع قائم على مبيعات الطاقة. وبالتالي، قد تكون الحوافز الحكومية مُفيدة، باعتبار سياسات الطاقة النظيفة دافعاً رئيسياً. ومن المُرجّح أن يتحقّق المزيد من تطوير مشاريع الطاقة الكهرومائية الصغيرة ومنخفضة الاستهلاك على نطاق واسع فقط نتيجةً لسياسة وطنية تهدف إلى تعزيز أهداف الطاقة النظيفة.