الأنواع الرئيسية ومقدمة عن محطات الطاقة الكهرومائية العالمية

الطاقة الكهرومائية هي عملية تحويل طاقة المياه الطبيعية إلى طاقة كهربائية باستخدام التدابير الهندسية. وهي الطريقة الأساسية لاستغلال طاقة المياه. يتميز هذا النموذج التشغيلي بعدم استهلاك الوقود وعدم تلويث البيئة، وإمكانية تغذية طاقة المياه باستمرار عن طريق هطول الأمطار، وبساطة المعدات الكهروميكانيكية، وسهولة ومرونة التشغيل. مع ذلك، فإن الاستثمار المطلوب عادةً ما يكون كبيرًا، وفترة الإنشاء طويلة، وقد تحدث بعض الخسائر بسبب الفيضانات. غالبًا ما تُدمج الطاقة الكهرومائية مع التحكم في الفيضانات والري والنقل البحري لتحقيق استغلال شامل. (بقلم: بانغ مينغلي)

هناك ثلاثة أنواع من الطاقة الكهرومائية:

1. محطة توليد الطاقة الكهرومائية التقليدية
أي الطاقة الكهرومائية من السدود، والمعروفة أيضاً بالطاقة الكهرومائية من الخزانات. يتشكل الخزان من المياه المخزنة في السد، وتُحدد أقصى طاقة إنتاجية له بحجم الخزان والفرق بين موضع مخرج المياه وارتفاع سطح الماء. يُسمى فرق الارتفاع هذا بالارتفاع، وتُعرف أيضاً بالانخفاض أو فرق الضغط، وتتناسب طاقة الوضع للماء طردياً مع الارتفاع.

2. محطة توليد الطاقة الكهرومائية الجارية في النهر (ROR)
أي أن الطاقة الكهرومائية المولدة من جريان الأنهار، والمعروفة أيضًا باسم الطاقة الكهرومائية الناتجة عن الجريان السطحي، هي شكل من أشكال الطاقة الكهرومائية التي تستخدم الطاقة الكهرومائية ولكنها لا تتطلب سوى كمية قليلة من المياه أو لا تحتاج إلى تخزين كميات كبيرة منها لتوليد الطاقة. لا تحتاج الطاقة الكهرومائية المولدة من جريان الأنهار تقريبًا إلى تخزين المياه على الإطلاق، أو تحتاج فقط إلى إنشاء مرافق تخزين مياه صغيرة جدًا. عند إنشاء مرافق تخزين مياه صغيرة، يُطلق على هذا النوع من مرافق تخزين المياه اسم حوض الضبط أو الخزان الأمامي. ونظرًا لعدم وجود مرافق تخزين مياه واسعة النطاق، فإن توليد الطاقة من جريان الأنهار في سيتشوان حساس للغاية للتغيرات الموسمية في حجم المياه في المصدر المائي المذكور. لذلك، تُصنف محطة توليد الطاقة من جريان الأنهار في سيتشوان عادةً كمصدر طاقة متقطع. وإذا تم إنشاء خزان تنظيم قادر على تنظيم تدفق المياه في أي وقت في محطة تشوانليو لتوليد الطاقة، فيمكن استخدامها كمحطة لتخفيف ذروة الطلب أو كمحطة لتوليد الطاقة الأساسية.

3. قوة المد والجزر
يعتمد توليد الطاقة من المد والجزر على ارتفاع وانخفاض مستوى مياه المحيط الناتج عن المد والجزر. عادةً ما تُبنى خزانات لتوليد الكهرباء، ولكن يُمكن أيضًا استخدام مياه المد والجزر مباشرةً لتوليد الكهرباء. لا توجد مواقع كثيرة مناسبة لتوليد الطاقة من المد والجزر في العالم. يوجد ثمانية مواقع مناسبة في المملكة المتحدة، ويُقدّر أن إمكاناتها كافية لتلبية 20% من احتياجات البلاد من الطاقة.
بطبيعة الحال، تهيمن محطات الطاقة الكهرومائية التقليدية على أنماط توليد الطاقة الكهرومائية الثلاثة. إضافةً إلى ذلك، تستخدم محطات التخزين بالضخ عادةً الطاقة الفائضة في شبكة الكهرباء (كالطاقة في موسم الفيضانات، أو العطلات، أو انخفاض الطلب في ساعات الليل المتأخرة) لضخ المياه من الخزان السفلي إلى الخزان العلوي لتخزينها. عند ذروة حمل الشبكة، تُضخ المياه من الخزان العلوي، وتُشغل التوربينات المائية مولدات الطاقة لتوليد الكهرباء. وبفضل وظيفتيها المزدوجة في تخفيف ذروة الطلب وتعبئة الفجوات، تُعدّ هذه المحطات الحل الأمثل لتوفير الطاقة في أوقات الذروة. كما يمكن استخدامها أيضًا لتعديل التردد، وتعديل الطور، وتنظيم الجهد، والتشغيل الاحتياطي، مما يُسهم بشكل كبير في ضمان التشغيل الآمن وعالي الجودة لشبكة الكهرباء، وتحسين كفاءة النظام.
لا تُنتج محطات تخزين الطاقة بالضخ الطاقة الكهربائية بنفسها، بل تُسهم في تنظيم التوازن بين توليد الطاقة وإمدادها في شبكة الكهرباء؛ إذ يلعب تنظيم ذروة الأحمال دورًا هامًا في حالات ذروة الأحمال قصيرة الأجل؛ كما أن سرعة بدء التشغيل وتغيير الإنتاج يضمنان موثوقية إمداد شبكة الكهرباء ويُحسّنان جودته. ولا يُعزى هذا الدور حاليًا إلى الطاقة الكهرومائية، بل إلى تخزين الطاقة.
يوجد حاليًا 193 محطة لتوليد الطاقة الكهرومائية عاملة في العالم بقدرة مركبة تزيد عن 1000 ميغاواط، بالإضافة إلى 21 محطة قيد الإنشاء. ومن بينها، 55 محطة عاملة في الصين بقدرة مركبة تزيد عن 1000 ميغاواط، و5 محطات قيد الإنشاء، ما يجعلها تحتل المرتبة الأولى عالميًا.