كيفية بناء محطة صغيرة لتوليد الطاقة الكهرومائية باستخدام التيار النهري

يتكون نظام الطاقة الكهرومائية الجارية من عدة مكونات مترابطة يجب تصميمها بعناية.
يحوّل مأخذ المياه المياه من النهر إلى محطة توليد الطاقة الكهرومائية. ويرفع سد تحويلي مستوى المياه قليلاً لضمان تدفق كافٍ إلى قناة المأخذ. وتعمل المرشحات وشبكات إزالة المخلفات على إزالة الشوائب التي قد تُلحق الضرر بالتوربين. ومن المبادئ الأساسية للتصميم سحب المياه من أعلى نقطة ممكنة في عمود الماء لتقليل انجراف الرواسب.
يتدفق الماء من المدخل عبر قناة التغذية (مفتوحة أو مغلقة) إلى حوض الترسيب. يسمح حوض الترسيب الخشن بترسيب الرمل والجسيمات الأثقل قبل دخول الماء إلى نظام النقل. وفي اتجاه مجرى النهر، يقوم حوض الترسيب الناعم بإزالة الرواسب الإضافية.
يعمل خزان التجميع الأمامي كحاجز قبل أنبوب التوربين مباشرة، مما يضمن إمدادًا ثابتًا من المياه إلى التوربين حتى أثناء تقلبات التدفق الطفيفة.
أنبوب التوربين هو الأنبوب المضغوط الذي ينقل الماء من حوض التجميع إلى التوربين. داخل هذا الأنبوب، تتحول طاقة الوضع للماء إلى طاقة حركية نتيجةً لانخفاض الارتفاع. يجب أن تحدد حسابات التصميم القطر والسماكة الأمثلين، مع مراعاة موازنة فقدان الاحتكاك مع تكاليف المواد. تشمل المواد الشائعة الفولاذ، والبولي فينيل كلوريد (PVC)، والبولي إيثيلين، ولكل منها خصائص مختلفة من حيث التكلفة والمتانة.
يقوم المولد بتحويل الطاقة الميكانيكية للتوربين إلى طاقة كهربائية.
يضم مبنى محطة توليد الطاقة التوربين والمولد وأنظمة التحكم ولوحة التوزيع الكهربائية. ويجب تصميمه بحيث يسهل الوصول إليه وصيانته وحمايته من الفيضانات.
بعد مرور المياه عبر التوربين، يتم توجيهها عبر قناة التصريف إلى النهر في اتجاه المصب.
تتم عملية البناء عادةً على مراحل خلال فترة تتراوح من سنة إلى ثلاث سنوات، وذلك حسب حجم المشروع.
الأعمال المدنية (السنتان الأولى والثانية): تشمل هذه الأعمال بناء سد المدخل، وحفر أو إنشاء قناة التغذية، وتركيب أنبوب التوربين (الذي يُمدد عادةً على طول التضاريس الطبيعية أو يُدفن)، وبناء أساسات محطة توليد الطاقة ومبناها. وتمثل الأعمال المدنية عادةً الحصة الأكبر من التكاليف الرأسمالية، حيث تصل إلى حوالي 45% من إجمالي الاستثمار.
التركيبات الكهروميكانيكية (السنتان الثانية والثالثة): بعد اكتمال الهياكل المدنية، يتم تركيب وتوصيل التوربين والمولد ولوحات التحكم والمعدات الكهربائية. وتمثل المعدات الميكانيكية والكهربائية معًا ما يقارب 40% من التكاليف الرأسمالية.