تتمتع الطاقة الكهرومائية بتاريخ طويل من التطوير وسلسلة صناعية كاملة
الطاقة الكهرومائية هي تقنية طاقة متجددة تستخدم الطاقة الحركية للمياه لتوليد الكهرباء. إنها طاقة نظيفة مستخدمة على نطاق واسع مع العديد من المزايا، مثل القدرة على التجديد، وانخفاض الانبعاثات، والاستقرار، والقدرة على التحكم. يعتمد مبدأ عمل الطاقة الكهرومائية على مفهوم بسيط: استخدام الطاقة الحركية لتدفق المياه لتشغيل التوربين، والذي يقوم بعد ذلك بتدوير المولد لتوليد الكهرباء. خطوات توليد الطاقة الكهرومائية هي: تحويل المياه من خزان أو نهر، والذي يتطلب مصدر مياه، وعادة ما يكون خزانًا (خزانًا اصطناعيًا) أو نهرًا طبيعيًا، والذي يوفر الطاقة؛ توجيه تدفق المياه، يتم توجيه تدفق المياه إلى شفرات التوربين من خلال قناة التحويل. يمكن لقناة التحويل التحكم في تدفق تدفق المياه لضبط سعة توليد الطاقة؛ يعمل التوربين، ويضرب تدفق المياه شفرات التوربين لجعله يدور. يشبه التوربين عجلة الرياح في توليد طاقة الرياح؛ يولد المولد الكهرباء، ويدير تشغيل التوربين المولد، الذي يولد الكهرباء من خلال مبدأ الحث الكهرومغناطيسي؛ نقل الطاقة، يتم نقل الكهرباء المولدة إلى شبكة الكهرباء وتوفيرها للمدن والصناعات والأسر. هناك أنواع عديدة من الطاقة الكهرومائية. وفقًا لمبادئ العمل المختلفة وسيناريوهات التطبيق، يمكن تقسيمها إلى توليد طاقة الأنهار، وتوليد طاقة الخزانات، وتوليد طاقة المد والجزر والمحيطات، والطاقة الكهرومائية الصغيرة. للطاقة الكهرومائية مزايا متعددة، ولكن لها أيضًا بعض العيوب. تتمثل المزايا بشكل أساسي في: الطاقة الكهرومائية هي مصدر طاقة متجدد. تعتمد الطاقة الكهرومائية على دوران المياه، لذا فهي متجددة ولن تستنفد؛ إنها مصدر طاقة نظيف. لا تنتج الطاقة الكهرومائية غازات دفيئة وملوثات هواء، ولها تأثير ضئيل على البيئة؛ يمكن التحكم فيها. يمكن تعديل محطات الطاقة الكهرومائية وفقًا للطلب لتوفير طاقة حمل أساسية موثوقة. العيوب الرئيسية هي: قد تتسبب مشاريع الطاقة الكهرومائية واسعة النطاق في إتلاف النظام البيئي، بالإضافة إلى مشاكل اجتماعية مثل هجرة السكان ومصادرة الأراضي؛ إن الطاقة الكهرومائية محدودة بسبب توافر الموارد المائية، وقد يؤثر الجفاف أو انخفاض تدفق المياه على قدرة توليد الطاقة.
الطاقة الكهرومائية، كشكل متجدد من الطاقة، لها تاريخ طويل. توربينات المياه المبكرة وعجلات المياه: في وقت مبكر من القرن الثاني قبل الميلاد، بدأ الناس في استخدام توربينات المياه وعجلات المياه لتشغيل الآلات مثل المطاحن ومصانع الخشب. تستخدم هذه الآلات الطاقة الحركية لتدفق المياه للعمل. ظهور توليد الطاقة: في أواخر القرن التاسع عشر، بدأ الناس في استخدام محطات الطاقة الكهرومائية لتحويل طاقة المياه إلى كهرباء. تم بناء أول محطة طاقة كهرومائية تجارية في العالم في ولاية ويسكونسن بالولايات المتحدة الأمريكية عام 1882. بناء السدود والخزانات: في أوائل القرن العشرين، توسع نطاق الطاقة الكهرومائية بشكل كبير مع بناء السدود والخزانات. تشمل مشاريع السدود الشهيرة سد هوفر في الولايات المتحدة وسد الخوانق الثلاثة في الصين. التقدم التكنولوجي: بمرور الوقت، تم تحسين تكنولوجيا الطاقة الكهرومائية باستمرار، بما في ذلك إدخال التوربينات ومولدات التوربينات وأنظمة التحكم الذكية، مما أدى إلى تحسين كفاءة وموثوقية الطاقة الكهرومائية.
الطاقة الكهرومائية مصدر طاقة نظيف ومتجدد، وتغطي سلسلتها الصناعية عدة حلقات رئيسية، بدءًا من إدارة موارد المياه ووصولًا إلى نقل الطاقة. وتُعد إدارة موارد المياه الحلقة الأولى في سلسلة صناعة الطاقة الكهرومائية، والتي تشمل جدولة تدفقات المياه وتخزينها وتوزيعها لضمان إمداد توربينات توليد الطاقة بها بشكل مستقر. وتتطلب إدارة موارد المياه عادةً مراقبة معايير مثل هطول الأمطار ومعدل تدفق المياه ومستوى المياه لاتخاذ القرارات المناسبة. كما تركز الإدارة الحديثة لموارد المياه على الاستدامة لضمان الحفاظ على قدرة إنتاج الطاقة حتى في الظروف القاسية كالجفاف. وتُعد السدود والخزانات المائية مرافق رئيسية في سلسلة صناعة الطاقة الكهرومائية، حيث تُستخدم عادةً لرفع منسوب المياه، وتوليد ضغط مائي، وبالتالي زيادة الطاقة الحركية لتدفق المياه. وتُستخدم الخزانات لتخزين المياه لضمان توفير تدفق كافٍ من المياه خلال أوقات الذروة. ويجب مراعاة الظروف الجيولوجية وخصائص تدفق المياه والآثار البيئية عند تصميم وبناء السدود لضمان السلامة والاستدامة. وتُعتبر التوربينات المكونات الأساسية في سلسلة صناعة الطاقة الكهرومائية. عندما يتدفق الماء عبر ريش التوربين، تتحول طاقته الحركية إلى طاقة ميكانيكية، مما يؤدي إلى دورانه. يمكن اختيار تصميم ونوع التوربين بناءً على سرعته ومعدل تدفقه وارتفاعه لتحقيق أعلى كفاءة للطاقة. بعد دوران التوربين، يُشغّل المولد المتصل به لتوليد الكهرباء. يُعد المولد جهازًا رئيسيًا يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. بشكل عام، يقوم مبدأ تشغيل المولد على تحريض تيار عبر مجال مغناطيسي دوار لتوليد تيار متردد. يجب تحديد تصميم المولد وسعته بناءً على الطلب على الطاقة وخصائص تدفق المياه. الكهرباء التي يولدها المولد هي تيار متردد، وعادةً ما تحتاج إلى معالجتها عبر محطة فرعية. تشمل الوظائف الرئيسية للمحطات الفرعية رفع الجهد (زيادة الجهد لتقليل فقد الطاقة أثناء نقل الطاقة) وتحويل أنواع التيار (تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر أو العكس) لتلبية متطلبات نظام نقل الطاقة. الحلقة الأخيرة هي نقل الطاقة. تُنقل الطاقة المُولّدة من محطة الطاقة إلى مستخدميها في المدن والمناطق الصناعية والمناطق الريفية عبر خطوط النقل. ويجب تخطيط خطوط النقل وتصميمها وصيانتها لضمان نقل الطاقة بأمان وكفاءة إلى الوجهة المقصودة. وفي بعض المناطق، قد يلزم أيضًا إعادة معالجة الطاقة عبر محطات فرعية لتلبية احتياجات مختلف الفولتية والترددات.
موارد الطاقة الكهرومائية الغنية وتوليد الطاقة الكهرومائية الكافية
الصين هي أكبر دولة في العالم في توليد الطاقة الكهرومائية، بفضل مواردها المائية الوفيرة ومشاريعها الكهرومائية واسعة النطاق. ويلعب قطاع الطاقة الكهرومائية في الصين دورًا محوريًا في تلبية الطلب المحلي على الطاقة، وخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، وتحسين هيكل الطاقة. ويُعدّ الاستهلاك الاجتماعي للكهرباء مؤشرًا اقتصاديًا رئيسيًا يعكس مستوى استهلاك الكهرباء في أي بلد أو منطقة، وله أهمية بالغة في قياس الأنشطة الاقتصادية، وإمدادات الطاقة، والأثر البيئي. ووفقًا للبيانات الصادرة عن الإدارة الوطنية للطاقة، شهد إجمالي استهلاك الكهرباء في بلدي نموًا مستقرًا. وبحلول نهاية عام 2022، بلغ إجمالي استهلاك بلدي من الكهرباء 863.72 مليار كيلوواط/ساعة، بزيادة قدرها 324.4 مليار كيلوواط/ساعة عن عام 2021، أي بنسبة نمو سنوية قدرها 3.9%.
وفقًا للبيانات الصادرة عن مجلس الكهرباء الصيني، فإن أكبر استهلاك للكهرباء في بلدي هو في الصناعة الثانوية، تليها الصناعة الثالثة. استهلكت الصناعة الأولية 114.6 مليار كيلوواط/ساعة من الكهرباء، بزيادة قدرها 10.4٪ عن العام السابق. من بينها، زاد استهلاك الكهرباء في الزراعة ومصايد الأسماك وتربية الحيوانات بنسبة 6.3٪ و 12.6٪ و 16.3٪ على التوالي. أدى الترويج الشامل لاستراتيجية إحياء الريف والتحسن الكبير في ظروف الكهرباء الريفية والتحسين المستمر لمستويات الكهربة في السنوات الأخيرة إلى النمو السريع لاستهلاك الكهرباء في الصناعة الأولية. استهلكت الصناعة الثانوية 5.70 تريليون كيلوواط/ساعة من الكهرباء، بزيادة قدرها 1.2٪ عن العام السابق. من بينها، زاد الاستهلاك السنوي للكهرباء في صناعات التكنولوجيا الفائقة وتصنيع المعدات بنسبة 2.8٪، وزاد الاستهلاك السنوي للكهرباء في تصنيع الآلات والمعدات الكهربائية وتصنيع الأدوية والاتصالات الحاسوبية وغيرها من صناعات تصنيع المعدات الإلكترونية بأكثر من 5٪؛ ارتفع استهلاك الكهرباء في صناعة مركبات الطاقة الجديدة بشكل ملحوظ بنسبة 71.1%. وبلغ استهلاك الكهرباء في قطاع الخدمات 1.49 تريليون كيلوواط/ساعة، بزيادة قدرها 4.4% عن العام السابق. رابعًا، بلغ استهلاك الكهرباء لسكان الحضر والريف 1.34 تريليون كيلوواط/ساعة، بزيادة قدرها 13.8% عن العام السابق.
تتوزع مشاريع الطاقة الكهرومائية في الصين في جميع أنحاء البلاد، بما في ذلك محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة ومحطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة ومشاريع الطاقة الكهرومائية الموزعة. تشمل مشاريع الطاقة الكهرومائية الشهيرة محطة الطاقة Three Gorges، وهي واحدة من أكبر محطات الطاقة الكهرومائية في الصين والعالم، وتقع في منطقة Three Gorges في الروافد العليا لنهر اليانغتسي. تتمتع بقدرة هائلة على توليد الطاقة وتوفر الكهرباء للصناعات والمدن؛ محطة الطاقة Xiangjiaba، وتقع محطة الطاقة Xiangjiaba في مقاطعة سيتشوان وهي واحدة من أكبر محطات الطاقة الكهرومائية في جنوب غرب الصين. تقع على نهر جينشا وتوفر الكهرباء للمنطقة؛ محطة الطاقة Sailimu Lake، وتقع محطة الطاقة Sailimu Lake في منطقة شينجيانغ الويغورية ذاتية الحكم وهي واحدة من مشاريع الطاقة الكهرومائية المهمة في غرب الصين. تقع على بحيرة Sailimu ولها وظيفة إمداد طاقة كبيرة. وفقًا للبيانات الصادرة عن المكتب الوطني للإحصاء، فقد زاد توليد الطاقة الكهرومائية في بلدي باطراد عامًا بعد عام. بحلول نهاية عام ٢٠٢٢، بلغ إنتاج الطاقة الكهرومائية في بلدي ١,٣٥٢.١٩٥ مليار كيلوواط/ساعة، بزيادة قدرها ٠.٩٩٪ على أساس سنوي. وفي أغسطس ٢٠٢٣، بلغ إنتاج الطاقة الكهرومائية في بلدي ٧١٨.٧٤ مليار كيلوواط/ساعة، بانخفاض طفيف عن الفترة نفسها من العام الماضي، بنسبة ٠.١٦٪ على أساس سنوي. ويعود السبب الرئيسي إلى انخفاض كبير في معدل هطول الأمطار في عام ٢٠٢٣ نتيجةً لتأثير المناخ.
وقت النشر: ١٩ ديسمبر ٢٠٢٤
