الطاقة الكهرومائية هي عملية تحويل طاقة المياه الطبيعية إلى طاقة كهربائية باستخدام أساليب هندسية. وهي الطريقة الأساسية لاستغلال طاقة المياه. ومن مزاياها أنها لا تستهلك وقودًا، ولا تلوث البيئة، ويمكن تجديد طاقة المياه باستمرار عن طريق الأمطار، وتتميز ببساطتها في المعدات الميكانيكية والكهربائية، ومرونة وسهولة تشغيلها. إلا أن الاستثمار الإجمالي كبير، ومدة الإنشاء طويلة، وقد تتسبب أحيانًا في بعض الخسائر بسبب الفيضانات. وغالبًا ما تُدمج الطاقة الكهرومائية مع التحكم في الفيضانات، والري، والشحن، وغيرها لتحقيق الاستخدام الشامل.
هناك ثلاثة أنواع من توليد الطاقة الكهرومائية:
1. الطاقة الكهرومائية التقليدية
هذا هو مفهوم الطاقة الكهرومائية من نوع السد، والمعروفة أيضًا بالطاقة الكهرومائية من نوع الخزان. يتكون الخزان من تخزين المياه في سد، وتُحدد أقصى طاقة خرج له بالفرق بين حجم الخزان وموقع مخرج المياه وارتفاع سطح الماء. يُسمى هذا الفرق في الارتفاع "الرأس"، أو ما يُسمى أيضًا بالهبوط أو الرأس، وتتناسب الطاقة الكامنة للماء طرديًا مع الرأس.
2. توليد الطاقة الكهرومائية من جريان النهر (ROR)
وهذا يعني أن الطاقة الكهرومائية المتدفقة، والمعروفة أيضًا باسم الطاقة الكهرومائية المتدفقة، هي شكل من أشكال الطاقة الكهرومائية التي تستخدم طاقة المياه ولكنها تتطلب كمية صغيرة فقط من المياه أو لا تحتاج إلى تخزين كمية كبيرة من المياه لتوليد الكهرباء. لا تتطلب الطاقة الكهرومائية المتدفقة أي تخزين للمياه تقريبًا، أو تتطلب منشأة تخزين مياه صغيرة جدًا، والتي تسمى حوض التكييف أو الساحة الأمامية عند بناء منشأة تخزين مياه صغيرة. ونظرًا لعدم وجود مرافق تخزين مياه واسعة النطاق، فإن توليد الطاقة المتدفقة حساس للغاية للتغيرات الموسمية في كمية المياه المستخدمة في مصادر المياه، لذلك تُعرف محطات الطاقة المتدفقة عادةً بأنها مصادر طاقة متقطعة. وإذا تم بناء حوض تنظيم في محطة تشوانليو للطاقة يمكنه ضبط تدفق المياه في أي وقت، فسيتم استخدامه كمحطة طاقة لحلاقة الذروة أو محطة طاقة للحمل الأساسي.
3. قوة المد والجزر
يعتمد توليد طاقة المد والجزر على ارتفاع وانخفاض منسوب مياه المحيطات بفعل المد والجزر. عادةً ما تُبنى الخزانات لتخزين الكهرباء، ولكن يُستغل أيضًا تدفق المياه الناتج عن المد والجزر مباشرةً لتوليد الكهرباء. لا توجد أماكن كثيرة في العالم مناسبة لتوليد طاقة المد والجزر، ولكن يُقدر أن ثمانية أماكن في المملكة المتحدة لديها القدرة على تلبية 20% من احتياجات البلاد من الكهرباء.
بالطبع، هناك ثلاثة أنواع من توليد الطاقة الكهرومائية هي محطات الطاقة الكهرومائية التقليدية، وهناك نوع آخر من محطات الطاقة، وهو محطة تخزين الطاقة بالضخ، والتي تستخدم عمومًا الكهرباء الزائدة في نظام الطاقة (موسم الفيضان، أو العطلات، أو كهرباء الوادي المنخفض في النصف الثاني من الليل). )، يتم ضخ المياه الموجودة في الخزان السفلي إلى الخزان العلوي للتخزين؛ وعندما يصل حمل النظام إلى ذروته، يتم وضع المياه الموجودة في الخزان العلوي، ويتم تشغيل التوربين بواسطة التوربين لتوليد الكهرباء. يتميز بوظيفتين هما حلاقة الذروة وملء الوادي، وهو مصدر طاقة حلاقة الذروة المثالي لنظام الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، يمكنه أيضًا تنظيم التردد والطور والجهد والعمل كنسخة احتياطية، مما يلعب دورًا مهمًا في ضمان التشغيل الآمن والعالي الجودة لشبكة الطاقة وتحسين اقتصاد النظام.
محطة توليد الطاقة بالضخ والتخزين لا تُولّد الكهرباء في حد ذاتها، بل تُسهم في تنسيق التناقض بين توليد الطاقة وإمدادات الطاقة في شبكة الكهرباء؛ ولها دورٌ كبير في تنظيم ذروة الحمل خلال فترات الذروة القصيرة؛ إذ تتغير معدلات بدء التشغيل والإنتاج بسرعة، مما يضمن موثوقية إمدادات الطاقة لشبكة الكهرباء ويحسّن جودة الطاقة. لم تعد تُصنّف الآن كطاقة كهرومائية، بل كتخزين للكهرباء.
حتى الآن، يوجد 193 محطة طاقة كهرومائية عاملة بسعة مُركّبة تتجاوز 1000 ميجاوات في جميع دول العالم، و21 منها قيد الإنشاء. من بينها، يوجد 55 محطة طاقة كهرومائية عاملة بسعة مُركّبة تزيد عن 1000 ميجاوات في الصين، و5 منها قيد الإنشاء، محتلةً بذلك المرتبة الأولى عالميًا.
وقت النشر: ١٤ سبتمبر ٢٠٢٢
