טכנולוגיה הידרואלקטרית בקנה מידה קטן הממירה אנרגיה קינטית במים לצורות אנרגיה אחרות

לייצור אנרגיה הידרואלקטרית בקנה מידה קטן (המכונה אנרגיה הידרואלקטרית קטנה) אין הגדרה ותיחום עקביים של טווח קיבולת במדינות ברחבי העולם. אפילו באותה מדינה, בזמנים שונים, הסטנדרטים אינם זהים. באופן כללי, בהתאם לקיבולת המותקנת, ניתן לחלק אנרגיה הידרואלקטרית קטנה לשלוש דרגות: מיקרו, קטנה וקטנה. בחלק מהמדינות יש דרגה אחת בלבד, ובחלק מהמדינות מחולקות לשתי דרגות, שהן שונות למדי. על פי התקנות הנוכחיות של מדינתי, אלו עם קיבולת מותקנת של פחות מ-25,000 קילוואט נקראות תחנות אנרגיה הידרואלקטריות קטנות; אלו עם קיבולת מותקנת של לא פחות מ-25,000 קילוואט ופחות מ-250,000 קילוואט הן תחנות אנרגיה הידרואלקטריות בינוניות; אלו עם קיבולת מותקנת של יותר מ-250,000 קילוואט הן תחנות אנרגיה הידרואלקטריות בקנה מידה גדול.
טכנולוגיה הידרואלקטרית בקנה מידה קטן הטכנולוגיה של המרת אנרגיה קינטית במים לצורות אנרגיה אחרות היא תהליך מבוסס היטב ומשמש ביעילות במשך מאות שנים לייצור חשמל. לכן, היא הפכה לאחד האמצעים העיקריים לייצור חשמל במדינות רבות, במיוחד בכמה מדינות פחות מפותחות באפריקה, אסיה ודרום אמריקה. הטכנולוגיה התחילה בקנה מידה קטן ושירתה מספר קהילות ליד גנרטורים, אך ככל שהידע התרחב, היא אפשרה ייצור חשמל בקנה מידה גדול והולכה למרחקים ארוכים. גנרטורים הידרואלקטריים בקנה מידה גדול משתמשים במאגרים עצומים הדורשים בניית סכרים מיוחדים כדי לשלוט בזרימת המים, ולעתים קרובות דורשים שימוש בכמויות גדולות של אדמה למטרה זו. כתוצאה מכך, גוברים החששות לגבי השפעת פיתוחים כאלה על הסביבה והמערכות האקולוגיות. חששות אלה, יחד עם העלות הגבוהה של ההולכה, משכו מחדש את העניין בייצור אנרגיה הידרואלקטרית בקנה מידה קטן. בתחילה, בשלבים המוקדמים של פיתוח טכנולוגיה זו, ייצור חשמל לא היה מטרתה העיקרית. כוח הידראולי משמש בעיקר לביצוע עבודות מכניות לביצוע משימות ייעודיות כגון שאיבת מים (אספקת מים ביתית והשקיה), טחינת תבואה ופעולות מכניות לפעילויות תעשייתיות.

תחנות כוח הידרואלקטריות מרכזיות בקנה מידה גדול הוכחו כיקרות ומזיקות לסביבה, ומשבשות את איזון המערכות האקולוגיות. הניסיון מלמד אותנו שהן המקור האולטימטיבי לעלות ההולכה הגבוהה ולצריכת החשמל הגבוהה הנובעת מכך. מלבד זאת, כמעט ואין נהרות במזרח אפריקה שיכולים לתמוך בציוד כזה באופן בר-קיימא ויציב, אך ישנם כמה נהרות קטנים שניתן להשתמש בהם לייצור חשמל בקנה מידה קטן. יש להשתמש במשאבים אלה ביעילות כדי לספק חשמל למשקי בית כפריים מפוזרים. מלבד נהרות, ישנן דרכים נוספות להפיק חשמל ממשאבי מים. לדוגמה, אנרגיה תרמית של מי ים, אנרגיית גאות ושפל, אנרגיית גלים ואפילו אנרגיה גיאותרמית הם כולם מקורות אנרגיה מבוססי מים שניתן לרתום. למעט אנרגיה גיאותרמית ואנרגיה הידרואלקטרית, לשימוש בכל מקורות האנרגיה האחרים הקשורים למים לא הייתה השפעה משמעותית על מערכת אספקת החשמל העולמית. אפילו אנרגיה הידרואלקטרית, אחת מטכנולוגיות ייצור החשמל הוותיקות ביותר, מפותחת היטב ומשמשת בקנה מידה גדול כיום, מהווה רק כ-3% מסך ייצור החשמל בעולם. הפוטנציאל של אנרגיה הידרואלקטרית כמקור אנרגיה גבוה יותר באפריקה מאשר במזרח אירופה ודומה לזה שבצפון אמריקה. אך למרבה הצער, למרות שיבשת אפריקה מובילה את העולם בפוטנציאל אנרגיה הידרואלקטרית בלתי מנוצל, לאלפי תושבים עדיין אין גישה לחשמל. עקרון הניצול של אנרגיה הידרואלקטרית כרוך בהמרת האנרגיה הפוטנציאלית הכלולה במים במאגר לאנרגיה קינטית של נפילה חופשית לעבודה מכנית. משמעות הדבר היא שהציוד המאחסן את המים חייב להיות מעל נקודת המרת האנרגיה (כגון גנרטור). כמות וכיוון הזרימה החופשית של מים נשלטים בעיקר באמצעות צינורות מים, המכוונים את זרימת המים למקום בו מתרחש תהליך ההמרה, ובכך מייצרים חשמל. 1
תפקידה וחשיבותה של אנרגיית מים קטנה תעשיית החשמל היא התעשייה המובילה בכלכלה הלאומית. אנרגיה היא גם נושא דחוף במדינתנו כיום. חשמול כפרי הוא היבט חשוב של מודרניזציה חקלאית, ומשאבי האנרגיה ההידרואלקטרית הקטנים של המדינה הם גם מקור אנרגיה טוב לאספקת חשמל כפרי. במהלך השנים, בתמיכת הרמות המדינית והמקומית, גויסו כוחות שונים, ניהול מים וייצור חשמל שולבו באופן הדוק, ועסקי ייצור האנרגיה ההידרואלקטרית בקנה מידה קטן השיג פיתוח נמרץ. משאבי האנרגיה ההידרואלקטרית הקטנים של ארצי עשירים למדי. על פי סקר משאבי האנרגיה ההידרואלקטרית הכפריים (10MW ≤ קיבולת מותקנת של תחנה בודדת ≤ 50MW) שאורגן על ידי המדינה, כמות משאבי האנרגיה ההידרואלקטרית הכפריים הניתנת לפיתוח במדינה היא 128 מיליון קילוואט, מתוכם נבדקת כמות משאבי האנרגיה ההידרואלקטרית הקטנים הניתנים לפיתוח (מעל 10MW). קיבולת מותקנת של נהרות ותחנה בודדת 0.5MW ≤ קיבולת מותקנת