1. المكونات الأساسية والوظائف لمحطة الطاقة الكهرومائية
السد (حاجز النهر)
الوظيفة: يعتبر السد مكونًا أساسيًا في محطة الطاقة الكهرومائية. وظيفته الرئيسية هي حجب النهر وتشكيل خزان مائي. من خلال رفع مستوى المياه، يخزن كمية كبيرة من المياه، مما يزيد من الطاقة الكامنة للمياه. يمكن للسد التحكم في كمية المياه في المصب العلوي وتنظيم مستوى المياه وتدفق الخزان وفقًا لمتطلبات توليد الطاقة وكذلك الاحتياجات الشاملة لاستخدام المياه ومكافحة الفيضانات في المصب السفلي.
نظام الري والصرف
الوظيفة: يقع الري بالقرب من قاع السد في الخزان. دوره هو إدخال المياه من الخزان إلى نظام توليد الطاقة. عادةً ما يكون للري أبواب وشبكات فرز. يمكن للأبواب التحكم في تدفق المياه، ويمكن للشبكات الفرزية منع الأجسام العائمة في المياه (مثل الأغصان، القمامة، إلخ) من دخول نظام الصرف لتجنب أضرار المعدات مثل التوربينات. يتضمن نظام الصرف الأنفاق الضاغطة والأقنية الضاغطة وغيرها. يقوم بنقل المياه من الري إلى التوربينة، وفي هذه العملية يستخدم الانخفاض ليجعل المياه تحت ضغط وكفاءة كافية. على سبيل المثال، في بعض محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة في وديان الجبال العالية، يتم توجيه المياه من الخزان إلى محطة توليد الكهرباء الموجودة في المصب السفلي عبر أنفاق ضاغطة طويلة المسافة.
التوربينة
الوظيفة: تعتبر التوربينة المعدات الأساسية التي تقوم بتحويل طاقة تدفق المياه إلى طاقة ميكانيكية. عندما تؤثر المياه بضغط وكفاءة معينة على المروحة التوربينية، تبدأ المروحة في الدوران. اعتمادًا على نوع التوربينة (مثل توربينة فرانسيس، توربينة كابلان، توربينة أنبوبية، إلخ)، فإن بنية المروحة وطريقة تأثير المياه عليها مختلفة، ولكن المبدأ الأساسي هو استخدام الطاقة الحركية والطاقة الكامنة للمياه لتحريك المروحة للدوران. على سبيل المثال، توربينة فرانسيس مناسبة لمحطات الطاقة الكهرومائية ذات الرأس المتوسط إلى العالي. يمكن لمروحتها تحويل طاقة المياه بكفاءة عالية إلى طاقة ميكانيكية تحت تأثير تدفق المياه، مما يدفع المولد لتوليد الكهرباء.
المولد
الوظيفة: يتم ربط المولد مباشرة بالتوربينة، ووظيفته هي تحويل الطاقة الميكانيكية التي يولدها التوربينة إلى طاقة كهربائية. يعتمد مبدأ عمل المولد على قانون الإثارة الكهرومغناطيسية. عندما يدفع التوربينة الدوار للمولد للدوران في المجال المغناطيسي، سيتم إثارة قوة كهربية في ملفات الثابت، وبالتالي توليد تيار متردد. على سبيل المثال، في محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة، يمكن أن يصل سعة الوحدة الواحدة للمولد إلى عدة مئات من الآلاف من الكيلووات، مما يحول بكفاءة الطاقة الميكانيكية للتوربينة إلى طاقة كهربائية عالية الجهد وبسعة كبيرة للنقل عن بعد.
المجرى والمخرج
الوظيفة: المجرى هو القناة التي تتدفق منها المياه المنبعثة من التوربينة. يوجه المجرى المياه إلى قناة النهر السفلية. المخرج هو نقطة الاتصال بين المجرى وقناة النهر السفلية. من خلال المخرج، يتم تصريف المياه مرة أخرى إلى النهر. أثناء هذا العملية، يجب التأكد من أن التصريف لا يسبب آثارًا سلبية مثل التعرية على قناة النهر السفلية، ويجب أيضًا مراعاة المتطلبات البيئية لحفظ التدفق البيئي للنهر. على سبيل المثال، تقوم بعض محطات الطاقة الكهرومائية بتثبيت مرافق استهلاك الطاقة، مثل أحواض الاستراحة، عند المخرج لتقليل سرعة المياه وتجنب الأضرار لقاع النهر والشاطئ السفلي.
محطة الطاقة الكهرومائية إيتيتو (البرازيل وباراغواي)
تقع محطة الطاقة الكهرومائية إيتيتو على نهر بارانا وهي محطة طاقة كهرومائية كبيرة تم بناؤها بشكل مشترك بين البرازيل وباراغواي. السد هو سد جاذبية خرساني فارغ بارتفاع 196 متراً وبسعة تخزينية إجمالية تبلغ 290 مليار متر مكعب. تحتوي محطة الطاقة الكهرومائية إيتيتو على 18 وحدة توليد كهرباء مائية بسعة وحدة واحدة تبلغ 700,000 كيلووات، وسعتها الإجمالية المثبتة تبلغ 1,260,000 كيلووات. توفر كمية كبيرة من الكهرباء للبرازيل وباراغواي، ولعبت دورًا مهمًا في توفير الطاقة لأمريكا الجنوبية وأيضًا في تعزيز التنمية الاقتصادية المحلية وإنشاء البنية التحتية.
محطة الطاقة الكهرومائية أسوان (مصر)
تم بناء محطة الطاقة الكهرومائية أسوان على نهر النيل وهي بنية تحتية مهمة للطاقة في مصر. السد هو سد ترابي صخري بارتفاع 111 متراً وبسعة تخزينية للخزان تبلغ 1,689 مليار متر مكعب. تحتوي محطة الطاقة الكهرومائية أسوان على سعة مثبتة تبلغ 2,100,000 كيلووات. كان بناؤها له أهمية بعيدة المدى لتزويد مصر بالكهرباء، والسقي الزراعي، ومكافحة الفيضانات. من خلال التحكم في كمية المياه في نهر النيل، تضمن محطة الطاقة الكهرومائية أسوان المياه اللازمة للسقي الزراعي في مصر وتوفير الكهرباء المستقرة للصناعة والحياة اليومية للمواطنين في مصر.
