مزايا وعيوب الطاقة الكهرومائية، بما في ذلك تأثيرها على البيئة

تتدفق الأنهار لآلاف الأميال، حاملةً معها طاقة هائلة. يُطلق على تطوير واستخدام طاقة المياه الطبيعية لتوليد الكهرباء اسم الطاقة الكهرومائية. يتكون عنصران أساسيان للطاقة الكهرومائية من التدفق والارتفاع. يتحدد التدفق بفعل النهر نفسه، وسيكون معدل استغلال الطاقة الحركية باستخدام مياه النهر مباشرةً منخفضًا جدًا، نظرًا لاستحالة ملء كامل مجرى النهر بتوربينات مائية.
يعتمد الاستغلال الهيدروليكي بشكل أساسي على الطاقة الكامنة، ولا بد من وجود انخفاض في مستوى هذه الطاقة. ومع ذلك، يتشكل الانخفاض الطبيعي في الأنهار تدريجيًا على طول مجرى النهر، ويكون هذا الانخفاض منخفضًا نسبيًا ضمن مسافة قصيرة. لذا، يلزم اتخاذ تدابير هندسية مناسبة لزيادة هذا الانخفاض، وذلك بتركيز الانخفاض الطبيعي المتناثر لتكوين مستوى مائي قابل للاستخدام.

مزايا الطاقة الكهرومائية
1. تجديد طاقة المياه
تُستمد الطاقة المائية من جريان الأنهار الطبيعي، والذي يتكون أساسًا من الغاز الطبيعي ودوران المياه. يُمكّن دوران المياه من إعادة تدوير الطاقة المائية وإعادة استخدامها، ولذلك تُسمى الطاقة المائية "الطاقة المتجددة". وتحتل "الطاقة المتجددة" مكانة فريدة في مجال الطاقة.
2. يمكن استغلال موارد المياه بشكل شامل
تعتمد الطاقة الكهرومائية على الطاقة الموجودة في تدفق المياه فقط، ولا تستهلك المياه. ولذلك، يمكن استغلال موارد المياه بشكل شامل، فإلى جانب توليد الطاقة، يمكن الاستفادة منها في مجالات أخرى مثل التحكم في الفيضانات، والري، والنقل البحري، وإمدادات المياه، وتربية الأحياء المائية، والسياحة، وغيرها، مما يحقق تنمية متعددة الأهداف.
3. تنظيم الطاقة المائية
لا يمكن تخزين الطاقة الكهربائية، ويتم إنتاجها واستهلاكها في آنٍ واحد. أما الطاقة المائية، فيمكن تخزينها في خزانات تُنتج وفقًا لاحتياجات نظام الطاقة. وتعمل هذه الخزانات كمستودعات لتخزين الطاقة في نظام الطاقة. ويُحسّن تنظيم الخزانات قدرة نظام الطاقة على تنظيم الأحمال، مما يزيد من موثوقية ومرونة إمدادات الطاقة.
4. إمكانية عكس توليد الطاقة الكهرومائية
يمكن لتوربين مائي، يوجه المياه من منطقة مرتفعة إلى منطقة منخفضة، توليد الكهرباء وتحويل الطاقة المائية إلى طاقة كهربائية. وبدورها، تُضخ المياه الموجودة في المناطق المنخفضة بواسطة مضخات كهربائية وتُرسل إلى خزانات في المناطق المرتفعة لتخزينها، مما يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة مائية. ويُعدّ استخدام خاصية عكسية توليد الطاقة الكهرومائية لإنشاء محطات تخزين الطاقة بالضخ ذا أهمية بالغة في تحسين قدرة نظام الطاقة على تنظيم الأحمال.
5. مرونة تشغيل الوحدة
تتميز وحدات توليد الطاقة الكهرومائية ببساطة تجهيزاتها، ومرونة تشغيلها وموثوقيته، وسهولة زيادة أو خفض الأحمال. ويمكن تشغيلها أو إيقافها بسرعة حسب احتياجات المستخدمين، كما يسهل أتمتتها. وهي الأنسب لتنفيذ مهام تقليل ذروة الطلب وتعديل التردد في نظام الطاقة، فضلاً عن كونها بمثابة محطات احتياطية للطوارئ، وتعديل الأحمال، وغيرها من الوظائف. وتساهم في تعزيز موثوقية نظام الطاقة، مع فوائد ديناميكية ملحوظة. وتُعد محطات الطاقة الكهرومائية من أهم مصادر الأحمال الديناميكية في نظام الطاقة.
6. انخفاض تكلفة إنتاج الطاقة الكهرومائية وارتفاع كفاءتها
لا تستهلك الطاقة الكهرومائية الوقود، ولا تتطلب عددًا كبيرًا من العمالة أو استثمارات ضخمة في استخراج ونقل الوقود. تتميز معداتها بالبساطة، وقلة عدد المشغلين، وانخفاض الطاقة المساعدة، وطول عمرها التشغيلي، وانخفاض تكاليف التشغيل والصيانة. لذلك، فإن تكلفة إنتاج الطاقة الكهربائية من محطات الطاقة الكهرومائية منخفضة، إذ تتراوح بين خُمس إلى ثُمن تكلفة محطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري. إضافةً إلى ذلك، فإن معدل استغلال الطاقة في محطات الطاقة الكهرومائية مرتفع، حيث يصل إلى أكثر من 85%، بينما لا يتجاوز في محطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري 40%.
7. إنه يساهم في تحسين البيئة الإيكولوجية
لا يُلوِّث توليد الطاقة الكهرومائية البيئة. فمساحة سطح الماء الشاسعة للخزان تُنظِّم المناخ المحلي للمنطقة والتوزيع الزمني والمكاني لتدفق المياه، مما يُسهم في تحسين البيئة الإيكولوجية للمناطق المحيطة. أما بالنسبة لمحطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم، فإن كل طن من الفحم الخام يُنتج حوالي 30 كيلوغرامًا من ثاني أكسيد الكبريت، وأكثر من 30 كيلوغرامًا من الغبار الجزيئي. ووفقًا لإحصاءات 50 محطة توليد طاقة تعمل بالفحم كبيرة ومتوسطة الحجم على مستوى البلاد، فإن 90% من هذه المحطات تُصدر ثاني أكسيد الكبريت بتركيز يزيد عن 860 ملليغرام/متر مكعب، وهو ما يُعد تلوثًا خطيرًا للغاية. في عالمنا اليوم، حيث يتزايد الاهتمام بالقضايا البيئية، يُعد تسريع بناء محطات الطاقة الكهرومائية وزيادة نسبتها في الصين أمرًا بالغ الأهمية للحد من التلوث البيئي.

عيوب الطاقة الكهرومائية
يتطلب إنشاء محطات الطاقة الكهرومائية استثمارًا ضخمًا لمرة واحدة، يشمل أعمال حفر وتسوية ضخمة. علاوة على ذلك، سيُسبب ذلك خسائر فادحة نتيجة الفيضانات، ويتطلب تكاليف إعادة توطين باهظة. كما أن مدة الإنشاء أطول من مدة إنشاء محطات الطاقة الحرارية، مما يؤثر على دوران أموال الإنشاء. حتى مع تقاسم بعض الاستثمارات في مشاريع الري بين مختلف الجهات المستفيدة، فإن تكلفة الكيلوواط الواحد من الطاقة الكهرومائية أعلى بكثير من تكلفة الطاقة الحرارية. مع ذلك، ستُعوَّض الوفورات في نفقات التشغيل السنوية تدريجيًا مع مرور الوقت. ترتبط أقصى مدة تعويض مسموح بها بمستوى التنمية في الدولة وسياستها في مجال الطاقة. إذا كانت مدة التعويض أقل من القيمة المسموح بها، يُعتبر من المنطقي زيادة القدرة المركبة لمحطة الطاقة الكهرومائية.
مخاطر الانهيار – بسبب الفيضانات، تحجز السدود كميات كبيرة من المياه، والكوارث الطبيعية، والأضرار البشرية، وجودة البناء، مما قد يؤدي إلى عواقب وخيمة على المناطق والبنية التحتية الواقعة أسفلها. قد تؤثر هذه الانهيارات على إمدادات الطاقة، والحيوانات والنباتات، وقد تتسبب أيضًا في خسائر فادحة وإصابات بشرية.
تضرر النظام البيئي – تتسبب الخزانات الكبيرة في حدوث فيضانات واسعة النطاق في المناطق الواقعة أعلى السدود، مما يؤدي أحيانًا إلى تدمير الأراضي المنخفضة وغابات الوديان والمراعي. وفي الوقت نفسه، ستؤثر أيضًا على النظام البيئي المائي المحيط بالمحطة، ولها تأثير كبير على الأسماك والطيور المائية وغيرها من الحيوانات.