مزايا وعيوب الطاقة الكهرومائية، بما في ذلك تأثيرها على البيئة

تتدفق الأنهار لآلاف الأميال، محملةً بطاقة هائلة. ويُطلق على عملية تحويل طاقة المياه الطبيعية إلى كهرباء اسم الطاقة الكهرومائية. يتكون التيار الهيدروليكي من عنصرين أساسيين هما التدفق والارتفاع. ويحدد النهر نفسه معدل التدفق، وسيكون معدل استخدام الطاقة الحركية لاستخدام مياه النهر مباشرةً منخفضًا جدًا، نظرًا لاستحالة ملء كامل النهر بتوربينات مائية.
يعتمد الاستخدام الهيدروليكي بشكل أساسي على الطاقة الكامنة، ويجب أن يكون هناك انخفاض في استخدام هذه الطاقة. ومع ذلك، يتشكل الانخفاض الطبيعي في منسوب الأنهار تدريجيًا على طول مجرى النهر، ويكون الانخفاض الطبيعي في تدفق المياه منخفضًا نسبيًا ضمن مسافة قصيرة نسبيًا. لذا، يجب اتخاذ تدابير هندسية مناسبة لزيادة الانخفاض بشكل مصطنع، وذلك بتركيز الانخفاض الطبيعي المتناثر لتكوين رأس مائي صالح للاستخدام.

مزايا الطاقة الكهرومائية
1. تجديد طاقة المياه
تُستمد طاقة المياه من جريان الأنهار الطبيعي، والذي يتكون أساسًا من دوران الغاز الطبيعي والمياه. يُتيح دوران المياه إعادة تدوير طاقة المياه واستخدامها، ولذلك تُسمى طاقة المياه "طاقة متجددة". وتتمتع "الطاقة المتجددة" بمكانة فريدة في مجال بناء الطاقة.
2. يمكن الاستفادة من موارد المياه بشكل شامل
تعتمد الطاقة الكهرومائية على طاقة المياه المتدفقة فقط، ولا تستهلك الماء. وبالتالي، يُمكن استغلال موارد المياه على نحو شامل، فبالإضافة إلى توليد الطاقة، يُمكنها الاستفادة في الوقت نفسه من التحكم في الفيضانات، والري، والنقل البحري، وإمدادات المياه، وتربية الأحياء المائية، والسياحة، وغيرها، وتحقيق تنمية متعددة الأهداف.
3. تنظيم طاقة المياه
لا يمكن تخزين الطاقة الكهربائية، إذ يتم إنتاجها واستهلاكها في آنٍ واحد. أما الطاقة المائية، فيمكن تخزينها في خزانات تُنتج وفقًا لمتطلبات نظام الطاقة. تعمل هذه الخزانات كمستودعات لتخزين الطاقة في نظام الطاقة. يُحسّن تنظيم الخزانات قدرة نظام الطاقة على تنظيم الأحمال، مما يزيد من موثوقية ومرونة إمدادات الطاقة.
4. قابلية عكس توليد الطاقة الكهرومائية
يمكن لتوربين مائي، يوجه الماء من مكان مرتفع إلى مكان منخفض، أن يُولّد الكهرباء ويُحوّل طاقة الماء إلى طاقة كهربائية؛ وفي المقابل، تُمتصّ المسطحات المائية الموجودة في المستويات السفلية بواسطة مضخات كهربائية، وتُرسَل إلى خزانات في المستويات العليا لتخزينها، مُحوّلةً الطاقة الكهربائية إلى طاقة مائية. إنّ استخدام قابلية عكس توليد الطاقة الكهرومائية لبناء محطات توليد الطاقة بالضخّ والتخزين له دورٌ فريدٌ في تحسين قدرة نظام الطاقة على تنظيم الأحمال.
5. مرونة تشغيل الوحدة
تتميز وحدات توليد الطاقة الكهرومائية بمعدات بسيطة، ومرونة في التشغيل وموثوقية عالية، وسهولة في زيادة الأحمال أو خفضها. ويمكن تشغيلها أو إيقافها بسرعة وفقًا لاحتياجات المستخدمين، كما يسهل أتمتتها. وهي الأنسب لمهام خفض ذروة الطاقة وتعديل التردد في نظام الطاقة، بالإضافة إلى استخدامها كوحدات احتياطية للطوارئ، وضبط الأحمال، وغيرها من الوظائف. كما أنها تزيد من موثوقية نظام الطاقة، مع مزايا ديناميكية متميزة. تُعدّ محطات الطاقة الكهرومائية المصدر الرئيسي للأحمال الديناميكية في نظام الطاقة.
6. انخفاض تكلفة إنتاج الطاقة الكهرومائية وارتفاع كفاءتها
لا تستهلك الطاقة الكهرومائية الوقود، ولا تتطلب استثمارات كبيرة في القوى العاملة والمرافق لاستخراج ونقل الوقود. تتميز معداتها بالبساطة، مع عدد أقل من المشغلين، وطاقة مساعدة أقل، وعمر افتراضي طويل للمعدات، وتكاليف تشغيل وصيانة منخفضة. لذلك، فإن تكلفة إنتاج الطاقة الكهربائية في محطات الطاقة الكهرومائية منخفضة، حيث تتراوح بين خُمس وثمن تكلفة محطات الطاقة العاملة بالوقود الأحفوري. علاوة على ذلك، يتميز معدل استخدام الطاقة في محطات الطاقة الكهرومائية بارتفاعه، حيث يتجاوز 85%، بينما لا يتجاوز معدل استخدام الطاقة في محطات الطاقة العاملة بالوقود الأحفوري 40%.
7. يساعد على تحسين البيئة البيئية
لا يُلوِّث توليد الطاقة الكهرومائية البيئة. تُنظِّم المساحة المائية الشاسعة للخزان المناخ المحلي للمنطقة والتوزيع الزمني والمكاني لتدفق المياه، مما يُسهم في تحسين البيئة البيئية للمناطق المحيطة. بالنسبة لمحطات الطاقة التي تعمل بالفحم، يُطلِق كل طن من الفحم الخام حوالي 30 كجم من ثاني أكسيد الكبريت، ويُطلِق أكثر من 30 كجم من غبار الجسيمات. ووفقًا لإحصاءات 50 محطة طاقة كبيرة ومتوسطة الحجم تعمل بالفحم على مستوى البلاد، فإن 90% من محطات الطاقة تُطلِق ثاني أكسيد الكبريت بتركيز يزيد عن 860 ملجم/م3، وهو تلوث خطير للغاية. في عالم اليوم الذي يُولى فيه اهتمام متزايد للقضايا البيئية، يُعدُّ تسريع بناء محطات الطاقة الكهرومائية وزيادة نسبتها في الصين أمرًا بالغ الأهمية للحد من التلوث البيئي.

عيوب الطاقة الكهرومائية
استثمار كبير لمرة واحدة - أعمال ترابية وخرسانية ضخمة لبناء محطات الطاقة الكهرومائية؛ علاوة على ذلك، سيتسبب في خسائر فادحة بسبب الفيضانات ويتطلب دفع تكاليف إعادة توطين ضخمة؛ كما أن فترة البناء أطول من فترة بناء محطات الطاقة الحرارية، مما يؤثر على معدل دوران أموال البناء. حتى لو تم تقاسم بعض الاستثمارات في مشاريع الحفاظ على المياه بين مختلف الجهات المستفيدة، فإن الاستثمار لكل كيلوواط من الطاقة الكهرومائية أعلى بكثير من الاستثمار في الطاقة الحرارية. ومع ذلك، في العمليات المستقبلية، سيتم تعويض الوفورات في نفقات التشغيل السنوية عامًا بعد عام. يرتبط الحد الأقصى لفترة التعويض المسموح بها بمستوى تنمية الدولة وسياسة الطاقة. إذا كانت فترة التعويض أقل من القيمة المسموح بها، فمن المعقول زيادة السعة المركبة لمحطة الطاقة الكهرومائية.
خطر الأعطال - بسبب الفيضانات، تحجز السدود كميات كبيرة من المياه، والكوارث الطبيعية، والأضرار البشرية، وجودة البناء، مما قد يؤدي إلى عواقب وخيمة على المناطق الواقعة أسفل النهر والبنية التحتية. قد تؤثر هذه الأعطال على إمدادات الطاقة والحيوانات والنباتات، وقد تتسبب أيضًا في خسائر فادحة وإصابات.
أضرار النظام البيئي - تُسبب الخزانات المائية الكبيرة فيضانات واسعة النطاق عند منبع السدود، مما يُدمر أحيانًا الأراضي المنخفضة وغابات الوديان والمراعي. وفي الوقت نفسه، يُؤثر ذلك أيضًا على النظام البيئي المائي المحيط بالنبات، ويؤثر بشكل كبير على الأسماك والطيور المائية وغيرها من الحيوانات.