ملخص
الطاقة الكهرومائية هي طريقة لتوليد الطاقة باستخدام الطاقة الكامنة للماء لتحويلها إلى طاقة كهربائية. يقوم مبدأها على استخدام انخفاض منسوب الماء (الطاقة الكامنة) للتدفق تحت تأثير الجاذبية (الطاقة الحركية)، مثل نقل المياه من مصادر المياه المرتفعة كالأنهار أو الخزانات إلى مستويات منخفضة. يدفع الماء المتدفق التوربين إلى الدوران، ويدفع المولد لتوليد الكهرباء. يأتي الماء المرتفع من حرارة الشمس، ويتبخر الماء المنخفض، لذا يمكن اعتباره استخدامًا غير مباشر للطاقة الشمسية. وبفضل تقنيتها المتطورة، تُعد حاليًا أكثر مصادر الطاقة المتجددة استخدامًا في العالم.
وفقاً لتعريف اللجنة الدولية للسدود الكبيرة (ICOLD) للسد الكبير، يُعرَّف السد بأنه أي سد يزيد ارتفاعه عن 15 متراً (من أدنى نقطة في الأساس إلى قمة السد) أو سد يتراوح ارتفاعه بين 10 و15 متراً، والذي يستوفي أحد الشروط التالية على الأقل:
لا يقل طول قمة السد عن 500 متر؛
لا تقل سعة الخزان المتكون بواسطة السد عن مليون متر مكعب؛
⑶ لا يجوز أن يقل الحد الأقصى لتدفق المياه الذي يتعامل معه السد عن 2000 متر مكعب في الثانية؛
تعتبر مشكلة أساسات السد صعبة بشكل خاص؛
تصميم هذا السد استثنائي.
وبحسب تقرير BP2021، شكلت الطاقة الكهرومائية العالمية 4296.8/26823.2=16.0% من توليد الطاقة العالمي في عام 2020، وهو أقل من توليد الطاقة بالفحم (35.1%) وتوليد الطاقة بالغاز (23.4%)، لتحتل المرتبة الثالثة في العالم.
في عام 2020، كان توليد الطاقة الكهرومائية هو الأكبر في شرق آسيا والمحيط الهادئ، حيث يمثل 1643/4370 = 37.6٪ من الإجمالي العالمي.
الصين هي الدولة صاحبة أعلى معدل توليد للطاقة الكهرومائية في العالم، تليها البرازيل والولايات المتحدة وروسيا. في عام ٢٠٢٠، بلغت نسبة توليد الطاقة الكهرومائية في الصين ١٣٢٢.٠/٧٧٧٩.١ = ١٧.٠٪ من إجمالي توليد الكهرباء في الصين.
على الرغم من أن الصين تحتل المرتبة الأولى عالميًا في توليد الطاقة الكهرومائية، إلا أنها لا تحتل مكانة بارزة في هيكل توليد الطاقة في البلاد. وكانت البرازيل (396.8/620.1 = 64.0%) وكندا (384.7/643.9 = 60.0%) الدول التي سجلت أعلى نسبة توليد للطاقة الكهرومائية من إجمالي توليد الكهرباء في عام 2020.
في عام ٢٠٢٠، اعتمد توليد الطاقة في الصين بشكل رئيسي على الفحم (بنسبة ٦٣.٢٪)، تليها الطاقة الكهرومائية (بنسبة ١٧٪)، بنسبة ١٣٢٢.٠/٤٢٩٦.٨ = ٣٠.٨٪ من إجمالي توليد الطاقة الكهرومائية العالمي. ورغم أن الصين تحتل المرتبة الأولى عالميًا في توليد الطاقة الكهرومائية، إلا أنها لم تبلغ ذروتها بعد. ووفقًا لتقرير موارد الطاقة العالمية لعام ٢٠١٦ الصادر عن مجلس الطاقة العالمي، فإن ٤٧٪ من موارد الطاقة الكهرومائية في الصين لا تزال غير مُستغلة.
مقارنة هيكل الطاقة بين أكبر 4 دول في توليد الطاقة الكهرومائية في عام 2020
يتضح من الجدول أن الطاقة الكهرومائية في الصين تُمثل 1322.0/4296.8 = 30.8% من إجمالي توليد الطاقة الكهرومائية العالمي، مُحتلةً بذلك المرتبة الأولى عالميًا. ومع ذلك، فإن نسبتها إلى إجمالي توليد الكهرباء في الصين (17%) أعلى بقليل من المتوسط العالمي (16%).
هناك أربعة أشكال لتوليد الطاقة الكهرومائية: توليد الطاقة الكهرومائية من نوع السد، وتوليد الطاقة الكهرومائية من خلال التخزين بالضخ، وتوليد الطاقة الكهرومائية من نوع التيار، وتوليد الطاقة الكهرومائية من خلال المد والجزر.
توليد الطاقة الكهرومائية من نوع السد
الطاقة الكهرومائية من نوع السدود، والمعروفة أيضًا بالطاقة الكهرومائية من نوع الخزان. يتشكل الخزان عن طريق تخزين المياه في سدود ترابية، وتُحدد طاقته الإنتاجية القصوى بالفرق بين حجم الخزان وموضع مخرجه وارتفاع سطح الماء. يُسمى هذا الفرق في الارتفاع بالرأس، وتتناسب الطاقة الكامنة للماء طرديًا مع الرأس.
في منتصف سبعينيات القرن العشرين، نشر المهندس الفرنسي برنارد فورست دي بيه ليدور كتابه "هيدروليكا البناء"، الذي وصف فيه مكابس هيدروليكية ذات محورين رأسي وأفقي. في عام ١٧٧١، جمع ريتشارد أركرايت بين الهيدروليكا والإطارات المائية والإنتاج المستمر، ليلعب دورًا هامًا في الهندسة المعمارية. طوّر نظامًا للمصنع واعتمد ممارسات توظيف حديثة. في أربعينيات القرن التاسع عشر، طُوّرت شبكة طاقة كهرومائية لتوليد الكهرباء ونقلها إلى المستخدمين. وبحلول نهاية القرن التاسع عشر، طُوّرت المولدات، وأصبح من الممكن الآن ربطها بالأنظمة الهيدروليكية.
كان أول مشروع للطاقة الكهرومائية في العالم هو فندق كراغسايد الريفي في نورثمبرلاند، إنجلترا، عام ١٨٧٨، والذي استُخدم لأغراض الإضاءة. بعد أربع سنوات، افتُتحت أول محطة طاقة خاصة في ويسكونسن، الولايات المتحدة الأمريكية، وشُغّلت مئات محطات الطاقة الكهرومائية لاحقًا لتوفير الإضاءة المحلية.
محطة شيلونغبا للطاقة الكهرومائية هي أول محطة للطاقة الكهرومائية في الصين، وتقع على نهر تانغلانغ في ضواحي مدينة كونمينغ بمقاطعة يوننان. بدأ بناؤها في يوليو 1910 (عام جينغشو)، وتم توليد الكهرباء في 28 مايو 1912. بلغت القدرة الأولية المُركّبة 480 كيلوواط. في 25 مايو 2006، وافق مجلس الدولة على إدراج محطة شيلونغبا للطاقة الكهرومائية ضمن الدفعة السادسة من وحدات حماية الآثار الثقافية الوطنية الرئيسية.
وفقًا لتقرير REN21 لعام 2021، بلغت القدرة العالمية المركبة للطاقة الكهرومائية في عام 2020 1170 جيجاوات، مع زيادة الصين بمقدار 12.6 جيجاوات، وهو ما يمثل 28٪ من الإجمالي العالمي، وهو أعلى من البرازيل (9٪)، والولايات المتحدة (7٪)، وكندا (9.0٪).
وبحسب إحصاءات شركة بي بي لعام 2021، بلغ توليد الطاقة الكهرومائية العالمي في عام 2020 نحو 4296.8 تيراوات ساعة، منها 1322.0 تيراوات ساعة في الصين، وهو ما يمثل 30.1% من الإجمالي العالمي.
يُعدّ توليد الطاقة الكهرومائية أحد المصادر الرئيسية لإنتاج الكهرباء عالميًا، والمصدر الرئيسي للطاقة المتجددة. ووفقًا لإحصاءات شركة بي بي لعام ٢٠٢١، بلغ إنتاج الكهرباء العالمي في عام ٢٠٢٠ ما مقداره ٢٦٨٢٣.٢ تيراوات/ساعة، منها ٤٢٢٢.٢ تيراوات/ساعة من توليد الطاقة الكهرومائية، أي ما يعادل ١٥.٧٪ من إجمالي توليد الكهرباء العالمي.
هذه البيانات صادرة عن اللجنة الدولية للسدود (ICOLD). ووفقًا للتسجيل في أبريل 2020، يوجد حاليًا 58713 سدًا حول العالم، وتمثل الصين 23841/58713 = 40.6% من الإجمالي العالمي.
وفقًا لإحصاءات شركة بي بي لعام 2021، في عام 2020، شكلت الطاقة الكهرومائية في الصين 1322.0/2236.7=59% من كهرباء الطاقة المتجددة في الصين، واحتلت المكانة المهيمنة في توليد الطاقة المتجددة.
وفقًا لتقرير حالة الطاقة الكهرومائية لعام 2021 الصادر عن رابطة الطاقة الكهرومائية الدولية (iha)، في عام 2020، سيصل إجمالي توليد الطاقة الكهرومائية في العالم إلى 4370 تيراواط ساعة، ومن بينها الصين (31% من الإجمالي العالمي)، والبرازيل (9.4%)، وكندا (8.8%)، والولايات المتحدة (6.7%)، وروسيا (4.5%)، والهند (3.5%)، والنرويج (3.2%)، وتركيا (1.8%)، واليابان (2.0%)، وفرنسا (1.5%) وما إلى ذلك، سيكون لديها أكبر توليد للطاقة الكهرومائية.
في عام 2020، كانت منطقة شرق آسيا والمحيط الهادئ هي المنطقة التي شهدت أكبر قدر من توليد الطاقة الكهرومائية في العالم، حيث مثلت 1643/4370 = 37.6٪ من الإجمالي العالمي؛ ومن بينها، تبرز الصين بشكل خاص، حيث تمثل 31٪ من الإجمالي العالمي، وتمثل 1355.20 / 1643 = 82.5٪ في هذه المنطقة.
يتناسب حجم توليد الطاقة الكهرومائية مع إجمالي السعة المُركّبة وسعة التخزين المُضخّ. تمتلك الصين أكبر سعة توليد طاقة كهرومائية في العالم، كما تحتل سعتها المُركّبة وسعة التخزين المُضخّ المرتبة الأولى عالميًا. ووفقًا لتقرير حالة الطاقة الكهرومائية لعام 2021 الصادر عن الرابطة الدولية للطاقة الكهرومائية (iha)، بلغت السعة المُركّبة للطاقة الكهرومائية في الصين (بما في ذلك التخزين المُضخّ) 370160 ميجاوات في عام 2020، أي ما يُمثّل 370160/1330106 = 27.8% من الإجمالي العالمي، مُحتلةً بذلك المرتبة الأولى عالميًا.
محطة الخوانق الثلاثة للطاقة الكهرومائية، أكبر محطة للطاقة الكهرومائية في العالم، تتمتع بأكبر قدرة توليد للطاقة الكهرومائية في الصين. تستخدم المحطة 32 توربينًا من طراز فرانسيس، كل منها بقدرة 700 ميجاوات، وتوربينين بقدرة 50 ميجاوات، بطاقة مُركّبة تبلغ 22500 ميجاوات، ويبلغ ارتفاع السد 181 مترًا. ستبلغ قدرة توليد الطاقة في عام 2020 111.8 تيراوات/ساعة، وستبلغ تكلفة إنشائها 203 مليارات ين. ومن المقرر اكتمالها في عام 2008.
بُنيت أربع محطات طاقة كهرومائية عالمية المستوى في قطاع نهر جينشا على نهر اليانغتسي في سيتشوان: شيانغجيابا، وشيلودو، وبايهتان، وودونغده. تبلغ السعة الإجمالية المُركّبة لهذه المحطات الأربع 46508 ميجاوات، أي ما يعادل 46508/22500 = 2.07 ضعف السعة المُركّبة لمحطة الخوانق الثلاثة للطاقة الكهرومائية البالغة 22500 ميجاوات. ويبلغ معدل توليدها السنوي من الطاقة 185.05/101.6 = 1.82 ضعف. تُعد بايهتان ثاني أكبر محطة طاقة كهرومائية في الصين بعد محطة الخوانق الثلاثة للطاقة الكهرومائية.
حاليًا، تُعد محطة الخوانق الثلاثة للطاقة الكهرومائية في الصين أكبر محطة طاقة في العالم. وتحتل الصين ستة مراكز ضمن أكبر 12 محطة طاقة كهرومائية في العالم. أما سد إيتايبو، الذي احتل المركز الثاني عالميًا لفترة طويلة، فقد تراجع إلى المركز الثالث بعد سد بايهتان في الصين.
أكبر محطة طاقة كهرومائية تقليدية في العالم في عام 2021
يوجد في العالم 198 محطة طاقة كهرومائية بسعة مُركّبة تتجاوز 1000 ميجاوات، منها 60 محطة في الصين، أي ما يُعادل 60/198 = 30% من الإجمالي العالمي. تليها البرازيل وكندا وروسيا.
يوجد في العالم 198 محطة طاقة كهرومائية بسعة مُركّبة تتجاوز 1000 ميجاوات، منها 60 محطة في الصين، أي ما يُعادل 60/198 = 30% من الإجمالي العالمي. تليها البرازيل وكندا وروسيا.
هناك 60 محطة للطاقة الكهرومائية بسعة مثبتة تزيد عن 1000 ميجاوات في الصين، معظمها 30 محطة في حوض نهر اليانغتسي، وهو ما يمثل نصف محطات الطاقة الكهرومائية في الصين بسعة مثبتة تزيد عن 1000 ميجاوات.
محطات الطاقة الكهرومائية التي تبلغ قدرتها المركبة أكثر من 1000 ميجاوات دخلت حيز التشغيل في الصين
انطلاقا من سد جيتشوبا وعبور روافد نهر اليانغتسي عبر سد الخوانق الثلاثة، فإن هذا هو القوة الرئيسية لنقل الطاقة في الصين من الغرب إلى الشرق، وأيضا أكبر محطة طاقة متسلسلة في العالم: هناك حوالي 90 محطة للطاقة الكهرومائية في التيار الرئيسي لنهر اليانغتسي، بما في ذلك سد جيتشوبا والخوانق الثلاثة، و10 في نهر ووجيانغ، و16 في نهر جيالينغ، و17 في نهر مينجيانغ، و25 في نهر دادو، و21 في نهر يالونغ، و27 في نهر جينشا، و5 في نهر مولي.
تمتلك طاجيكستان أعلى سد طبيعي في العالم، وهو سد أوسوي، بارتفاع 567 مترًا، أي أعلى بمقدار 262 مترًا من أعلى سد صناعي قائم، وهو سد جين بينغ من المستوى الأول. تأسس سد أوسوي في 18 فبراير 1911، عندما ضرب زلزال بقوة 7.4 درجة مدينة ساريز، وتسبب سد طبيعي على طول نهر مورغاب في عرقلة تدفق النهر. تسبب ذلك في انهيارات أرضية واسعة النطاق، وسد نهر مورغاب، وتشكل أعلى سد في العالم، سد أوسوي، مكونًا بحيرة ساريز. للأسف، لا توجد تقارير عن توليد الطاقة الكهرومائية.
في عام ٢٠٢٠، بلغ عدد السدود ٢٥١ سدًا بأعلى ارتفاع يتجاوز ١٣٥ مترًا في العالم. أعلى سد حاليًا هو سد جين بينغ-آي، وهو سد مقنطر بارتفاع ٣٠٥ أمتار. يليه سد نوريك على نهر فاخش في طاجيكستان، بطول ٣٠٠ متر.
أعلى سد في العالم في عام 2021
يبلغ ارتفاع سد جين بينغ-1 في الصين، وهو أطول سد في العالم حاليًا، 305 أمتار، لكن ثلاثة سدود قيد الإنشاء تستعد لتجاوزه. سيصبح سد روغون، الذي يجري بناؤه حاليًا، أطول سد في العالم، ويقع على نهر فاخش جنوب طاجيكستان. يبلغ ارتفاع السد 335 مترًا، وقد بدأ بناؤه عام 1976. ومن المتوقع تشغيله بين عامي 2019 و2029، بتكلفة بناء تتراوح بين 2 و5 مليارات دولار أمريكي، وسعة إنتاجية تتراوح بين 600 و3600 ميجاوات، وتوليد طاقة سنوي يبلغ 17 تيراواط/ساعة.
ثانيها هو سد بختياري قيد الإنشاء على نهر بختياري في إيران، بارتفاع 325 مترًا وبقدرة 1500 ميجاوات. تبلغ تكلفة المشروع ملياري دولار أمريكي، وتبلغ قدرته الإنتاجية السنوية 3 تيراواط/ساعة. أما ثالث أكبر سد على نهر دادو في الصين فهو سد شوانغجيانغكو، بارتفاع 312 مترًا.
يتم إنشاء سد يزيد طوله عن 305 أمتار
كان أعلى سد جاذبية في العالم في عام 2020 هو سد جراند ديكسنس في سويسرا، بارتفاع 285 مترًا.
أكبر سد في العالم من حيث سعة تخزين المياه هو سد كاريبا على نهر زامبيزي في زيمبابوي. شُيّد عام ١٩٥٩، وتبلغ سعته التخزينية ١٨٠.٦ كيلومترًا مكعبًا، يليه سد براتسك على نهر أنغارا في روسيا، وسد أكوسومبو على بحيرة كاناوالت، بسعة تخزينية تبلغ ١٦٩ كيلومترًا مكعبًا.
أكبر خزان في العالم
يقع سد الخوانق الثلاثة على مجرى نهر اليانغتسي الرئيسي، ويتمتع بأكبر سعة تخزين مياه في الصين. اكتمل بناؤه عام ٢٠٠٨، وتبلغ سعته التخزينية ٣٩.٣ كيلومترًا مكعبًا، محتلًا بذلك المرتبة السابعة والعشرين عالميًا.
أكبر خزان في الصين
أكبر سد في العالم هو سد تاربيلا في باكستان. بُني عام ١٩٧٦، ويبلغ ارتفاع هيكله ١٤٣ مترًا. تبلغ سعة السد ١٥٣ مليون متر مكعب، وتبلغ طاقته الإنتاجية ٣٤٧٨ ميجاوات.
أكبر سد في الصين هو سد الخوانق الثلاثة، الذي اكتمل بناؤه عام ٢٠٠٨. يبلغ ارتفاعه ١٨١ مترًا، وحجمه ٢٧.٤ مليون متر مكعب، وطاقته الإنتاجية ٢٢٥٠٠ ميجاوات. ويحتل المرتبة ٢١ عالميًا.
أكبر سد في العالم
يتكون حوض نهر الكونغو بشكل أساسي من جمهورية الكونغو الديمقراطية. يمكن لجمهورية الكونغو الديمقراطية تطوير قدرة وطنية مركبة تبلغ 120 مليون كيلووات (120000 ميجاوات) وتوليد طاقة سنوي يبلغ 774 مليار كيلووات في الساعة (774 تيراواط في الساعة). بدءًا من كينشاسا على ارتفاع 270 مترًا ووصولًا إلى قسم ماتادي، يكون مجرى النهر ضيقًا، مع ضفاف شديدة الانحدار وتدفق مياه مضطرب. يبلغ أقصى عمق 150 مترًا، مع انخفاض يبلغ حوالي 280 مترًا. يتغير تدفق المياه بانتظام، وهو أمر مفيد للغاية لتطوير الطاقة الكهرومائية. تم التخطيط لثلاثة مستويات من محطات الطاقة الكهرومائية واسعة النطاق، حيث يكون المستوى الأول هو سد بيوكا، الواقع على الحدود بين جمهورية الكونغو الديمقراطية وجمهورية الكونغو. يقع كل من سد جراند إنغا من المستوى الثاني وسد ماتادي من المستوى الثالث في جمهورية الكونغو الديمقراطية. تستخدم محطة بيوكا للطاقة الكهرومائية منابع مياه يبلغ ارتفاعها 80 مترًا، وتعتزم تركيب 30 وحدة، بطاقة إجمالية تبلغ 22 مليون كيلوواط، وتوليد طاقة سنوي يبلغ 177 مليار كيلوواط/ساعة، حيث تحصل جمهورية الكونغو الديمقراطية وجمهورية الكونغو على نصف هذه الكمية لكل منهما. تستخدم محطة ماتادي للطاقة الكهرومائية منابع مياه يبلغ ارتفاعها 50 مترًا، وتعتزم تركيب 36 وحدة، بطاقة إجمالية تبلغ 12 مليون كيلوواط، وتوليد طاقة سنوي يبلغ 87 مليار كيلوواط/ساعة. يُعد قسم منحدرات نهر ينغجيا، الذي يبلغ انخفاضه 100 متر ضمن مسافة 25 كيلومترًا، القسم النهري الأكثر تركيزًا لموارد الطاقة الكهرومائية في العالم.
هناك محطات طاقة كهرومائية أكثر في العالم من سد الخوانق الثلاثة التي لم تكتمل بعد
نهر يارلونغ زانغبو هو أطول نهر هضبي في الصين، ويقع في منطقة التبت ذاتية الحكم، وأحد أعلى أنهار العالم. نظريًا، بعد اكتمال محطة نهر يارلونغ زانغبو للطاقة الكهرومائية، ستصل قدرتها المركبة إلى 50,000 ميجاوات، وسيبلغ إنتاجها من الكهرباء ثلاثة أضعاف إنتاج سد الخوانق الثلاثة (98.8 تيراواط/ساعة)، ليصل إلى 300 تيراواط/ساعة، مما سيجعلها أكبر محطة طاقة في العالم.
نهر يارلونغ زانغبو هو أطول نهر هضبي في الصين، ويقع في منطقة التبت ذاتية الحكم، وأحد أعلى أنهار العالم. نظريًا، بعد اكتمال محطة نهر يارلونغ زانغبو للطاقة الكهرومائية، ستصل قدرتها المركبة إلى 50,000 ميجاوات، وسيبلغ إنتاجها من الكهرباء ثلاثة أضعاف إنتاج سد الخوانق الثلاثة (98.8 تيراواط/ساعة)، ليصل إلى 300 تيراواط/ساعة، مما سيجعلها أكبر محطة طاقة في العالم.
أُعيدت تسمية نهر يارلونغ زانغبو إلى "نهر براهمابوترا" بعد تدفقه من أراضي لويو إلى الهند. وبعد أن جريانه عبر بنغلاديش، أُعيدت تسميته إلى "نهر جامونا". وبعد التقاءه بنهر الجانج في أراضيه، تدفق إلى خليج البنغال في المحيط الهندي. يبلغ الطول الإجمالي 2104 كيلومترات، ويبلغ طول النهر 2057 كيلومترًا في التبت، ويبلغ إجمالي الانحدار 5435 مترًا، ويحتل متوسط الانحدار المرتبة الأولى بين الأنهار الرئيسية في الصين. يمتد الحوض في اتجاه الشرق والغرب، ويبلغ أقصى طول له أكثر من 1450 كيلومترًا من الشرق إلى الغرب، ويبلغ أقصى عرض له 290 كيلومترًا من الشمال إلى الجنوب. يبلغ متوسط الارتفاع حوالي 4500 متر. التضاريس مرتفعة في الغرب ومنخفضة في الشرق، مع أدنى مستوى في الجنوب الشرقي. وتبلغ المساحة الإجمالية لحوض النهر 240480 كيلومترًا مربعًا، وهو ما يمثل 20% من المساحة الإجمالية لجميع أحواض الأنهار في التبت، وحوالي 40.8% من المساحة الإجمالية لنظام الأنهار الخارجة في التبت، ويحتل المرتبة الخامسة بين جميع أحواض الأنهار في الصين.
وفقًا لبيانات عام ٢٠١٩، تُعدّ أيسلندا (٥١٦٩٩ كيلوواط/ساعة للشخص) والنرويج (٢٣٢١٠ كيلوواط/ساعة للشخص) الدولتين صاحبتي أعلى استهلاك للكهرباء للفرد في العالم. تعتمد أيسلندا على توليد الطاقة الحرارية الأرضية والكهرومائية، بينما تعتمد النرويج على الطاقة الكهرومائية، التي تُشكّل ٩٧٪ من هيكل إنتاج الكهرباء في النرويج.
لا يعتمد هيكل الطاقة في نيبال وبوتان، الدولتان غير الساحليتين، القريبتان من التبت في الصين، على الوقود الأحفوري، بل على مواردهما المائية الغنية. ولا يقتصر استخدام الطاقة الكهرومائية على الاستهلاك المحلي فحسب، بل يُصدّر أيضًا.
توليد الطاقة الكهرومائية المخزنة بالضخ
الطاقة الكهرومائية المُخزَّنة بالضخ هي طريقة لتخزين الطاقة، وليست طريقة لإنتاج الكهرباء. عندما يكون الطلب على الكهرباء منخفضًا، تستمر الطاقة الإنتاجية الزائدة للكهرباء في توليد الكهرباء، مما يدفع المضخة الكهربائية إلى ضخ المياه إلى مستوى عالٍ للتخزين. عند ارتفاع الطلب على الكهرباء، يُستخدم مستوى المياه العالي لتوليد الطاقة. تُحسّن هذه الطريقة من معدل استخدام مجموعات المولدات، وهي بالغة الأهمية في قطاع الأعمال.
يُعدّ تخزين المياه بالضخّ عنصرًا أساسيًا في أنظمة الطاقة النظيفة الحديثة والمستقبلية. وقد أدّى الارتفاع الكبير في مصادر الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، إلى جانب استبدالها بالمولدات الكهربائية التقليدية، إلى زيادة الضغط على شبكة الكهرباء، وتأكيد ضرورة استخدام "بطاريات المياه" لتخزين المياه بالضخّ.
يتناسب حجم توليد الطاقة الكهرومائية طرديًا مع السعة المُركّبة لمحطات التخزين المُضخّ، ويرتبط بكمية هذه المحطات. في عام ٢٠٢٠، كان هناك ٦٨ محطة عاملة و٤٢ محطة قيد الإنشاء حول العالم.
تحتل الصين المرتبة الأولى عالميًا في توليد الطاقة الكهرومائية، وبالتالي، فإن عدد محطات توليد الطاقة بالضخ والتخزين العاملة والتي قيد الإنشاء يحتل المرتبة الأولى عالميًا. تليها اليابان والولايات المتحدة.
محطة تخزين الطاقة المضخية الأكبر في العالم هي محطة تخزين الطاقة المضخية في مقاطعة باث في الولايات المتحدة، بسعة مثبتة تبلغ 3003 ميجاوات.
محطة توليد الطاقة بالضخ والتخزين في الصين هي محطة توليد الطاقة بالضخ والتخزين في هويشو، بسعة مثبتة تبلغ 2448 ميجاوات.
محطة توليد الطاقة بالضخ والتخزين في قوانغدونغ هي ثاني أكبر محطة لتوليد الطاقة بالضخ والتخزين في الصين، بسعة مثبتة تبلغ 2400 ميجاوات.
تحتل محطات توليد الطاقة بالضخ والتخزين قيد الإنشاء في الصين المرتبة الأولى عالميًا. هناك ثلاث محطات بسعة مُركّبة تتجاوز 1000 ميجاوات: محطة فينغنينغ لتوليد الطاقة بالضخ والتخزين (3600 ميجاوات، اكتمل بناؤها بين عامي 2019 و2021)، ومحطة جيشي لتوليد الطاقة بالضخ والتخزين (1800 ميجاوات، اكتمل بناؤها عام 2018)، ومحطة هوانغغو لتوليد الطاقة بالضخ والتخزين (1200 ميجاوات، اكتمل بناؤها عام 2019).
محطة الطاقة الكهرومائية التي تعمل بالضخ هي أعلى محطة طاقة تخزينية في العالم، وتقع في التبت، الصين، على ارتفاع 4441 متراً.
توليد الطاقة الكهرومائية
الطاقة الكهرومائية المتدفقة من النهر (ROR)، والمعروفة أيضًا باسم الطاقة الكهرومائية الجارية، هي شكل من أشكال الطاقة الكهرومائية التي تعتمد على الطاقة الكهرومائية ولكنها لا تتطلب سوى كمية صغيرة من المياه أو لا تتطلب تخزين كميات كبيرة من المياه لتوليد الطاقة. لا يتطلب توليد الطاقة الكهرومائية المتدفقة من النهر تخزين المياه بشكل شبه كامل أو يتطلب فقط إنشاء مرافق تخزين مياه صغيرة جدًا. عند إنشاء مرافق تخزين مياه صغيرة، تسمى مرافق تخزين المياه هذه أحواض التعديل أو أحواض المقدمة. نظرًا لعدم وجود مرافق تخزين مياه واسعة النطاق، فإن توليد الطاقة من الجداول حساس للغاية للتغيرات الموسمية في حجم المياه في مصدر المياه. لذلك، تُعرف محطات توليد الطاقة من الجداول عادةً بأنها مصادر طاقة متقطعة. إذا تم بناء حوض تنظيم في محطة توليد طاقة من الجداول يمكنه تنظيم تدفق المياه في أي وقت، فيمكن استخدامه كمحطة طاقة لحلاقة الذروة أو محطة طاقة للحمل الأساسي.
أكبر محطة طاقة كهرومائية في العالم تعمل بتقنية تدفق سيتشوان هي سد جيراو على نهر ماديرا في البرازيل. يبلغ ارتفاع السد 63 مترًا، وطوله 1500 متر، وطاقته المركبة 3075 ميجاوات. وقد اكتمل بناؤه عام 2016.
ثالث أكبر محطة لتوليد الطاقة الكهرومائية في العالم هو سد تشيف جوزيف على نهر كولومبيا في الولايات المتحدة، بارتفاع 72 مترًا وطول 1817 مترًا، وسعة إنتاجية مُركّبة تبلغ 2620 ميجاوات، وتوليد طاقة سنوي يبلغ 9780 جيجاوات ساعة. وقد اكتمل بناؤه عام 1979.
أكبر محطة طاقة كهرومائية على طراز سيتشوان في الصين هي سد تيانشينغكياو الثاني، الواقع على نهر نانبان. يبلغ ارتفاع السد 58.7 مترًا، وطوله 471 مترًا، وسعة تخزينه 4800000 متر مكعب، وقدرته الإنتاجية المركبة 1320 ميجاوات. وقد اكتمل بناؤه عام 1997.
توليد الطاقة المدية
تُولَّد طاقة المد والجزر من ارتفاع وانخفاض منسوب مياه المحيطات بفعل المد والجزر. عادةً ما تُبنى الخزانات لتوليد الكهرباء، ولكن هناك أيضًا استخدامات مباشرة لتدفق مياه المد والجزر. لا توجد أماكن كثيرة مناسبة عالميًا لتوليد طاقة المد والجزر، ويُقدَّر أن ثمانية أماكن في المملكة المتحدة لديها القدرة على تلبية 20% من الطلب على الكهرباء في البلاد.
كانت أول محطة لتوليد الطاقة من المد والجزر في العالم هي محطة لانس لتوليد الطاقة من المد والجزر، الواقعة في لانس، فرنسا. بُنيت المحطة بين عامي ١٩٦٠ و١٩٦٦ لمدة ست سنوات. وتبلغ قدرتها الإنتاجية ٢٤٠ ميجاوات.
أكبر محطة طاقة مدية في العالم هي محطة طاقة المد والجزر في بحيرة سيوا في كوريا الجنوبية، بسعة مثبتة تبلغ 254 ميجاوات وتم الانتهاء منها في عام 2011.
أول محطة لتوليد الطاقة من المد والجزر في أمريكا الشمالية هي محطة أنابوليس رويال لتوليد الطاقة، الواقعة في رويال، أنابوليس، نوفا سكوشا، كندا، عند مدخل خليج فندي. تبلغ قدرتها المركبة 20 ميجاوات، وقد اكتمل بناؤها عام 1984.
أكبر محطة طاقة مدية في الصين هي محطة جيانغشيا للطاقة المدية، الواقعة جنوب هانغتشو، بسعة مُركّبة تبلغ 4.1 ميجاوات فقط، وتضم 6 مجموعات طاقة. بدأت المحطة العمل عام 1985.
تم تركيب أول مولد تيار مد وجزر ضمن مشروع تجربة طاقة المد والجزر الصخري في أمريكا الشمالية في جزيرة فانكوفر، كندا، في سبتمبر 2006.
في الوقت الحاضر، يتم بناء أكبر مشروع للطاقة المدية في العالم، MeyGen (مشروع طاقة المد والجزر MeyGen)، في Pentland Firth، شمال اسكتلندا، بسعة مثبتة تبلغ 398 ميجاوات ومن المتوقع أن يكتمل في عام 2021.
تخطط ولاية غوجارات الهندية لبناء أول محطة طاقة مدية تجارية في جنوب آسيا. وقد تم تركيب محطة طاقة بقدرة 50 ميجاوات في خليج كوتش على الساحل الغربي للهند، وبدأ بناؤها في أوائل عام 2012.
تبلغ الطاقة الإنتاجية لمشروع محطة بينجين لتوليد الطاقة المدية في شبه جزيرة كامتشاتكا بروسيا 87100 ميجاوات، وتبلغ طاقتها الإنتاجية السنوية 200 تيراواط/ساعة، مما يجعلها أكبر محطة لتوليد الطاقة المدية في العالم. وعند اكتمالها، ستبلغ الطاقة الإنتاجية لمحطة خليج بينرينا لتوليد الطاقة المدية أربعة أضعاف الطاقة الإنتاجية الحالية لمحطة الخوانق الثلاثة.
وقت النشر: ٢٥ مايو ٢٠٢٣
