ما هو محطة الطاقة المائية؟

ما هي محطة الطاقة المائية؟

تعريف محطة توليد الكهرباء المائية

تعتبر محطة توليد الكهرباء المائية مرافقاً ينتج الكهرباء من خلال استخدام الطاقة الحركية للمياه الساقطة لتدوير التوربين.

في محطة الطاقة المائية، يتم استخدام الطاقة الحركية الناتجة عن الجاذبية في المياه الساقطة من مستوى أعلى إلى مستوى أدنى لتدوير التوربين لإنتاج الكهرباء. الطاقة الكامنة المخزنة في المياه عند المستوى الأعلى ستنطلق كطاقة حركية عندما تسقط إلى المستوى الأدنى. هذا التوربين يدور عندما تضرب المياه الساقطة شفرات التوربين. لتحقيق فرق رأس مائي للمياه، تُبنى محطات الطاقة الكهربائية المائية عادةً في المناطق الجبلية. على طول نهر في المنطقة الجبلية، يتم بناء سد صناعي لإنشاء الرأس المائي المطلوب. من هذا السد يتم السماح للمياه بالسقوط نحو الأسفل بطريقة مسيطر عليها نحو شفرات التوربين. نتيجة لذلك، يدور التوربين بسبب قوة الماء التي تطبق على شفراته وبالتالي يدور المولد الكهربائي لأن عمود التوربين متصل بعمود المولد الكهربائي.

الإفادة الرئيسية من محطة الطاقة الكهربائية المائية هي أنها لا تحتاج إلى أي وقود. كل ما تحتاجه هو رأس مائي، وهو متاح بشكل طبيعي بمجرد بناء السد.

عدم الحاجة إلى الوقود يعني عدم وجود تكلفة للوقود، وعدم الاحتراق، وعدم وجود غازات الدخان، وعدم التلوث. هذا يجعل محطات الطاقة الكهربائية المائية نظيفة وصديقة للبيئة. كما أنها أسهل في البناء مقارنة بمحطات الطاقة الحرارية والنووية.

يمكن أن يكون بناء محطة طاقة كهربائية مائية أكثر تكلفة من محطة طاقة حرارية بسبب تكلفة بناء سد كبير. كما أن تكاليف الهندسة عالية أيضاً. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن بناء محطات الطاقة الكهربائية المائية في أي مكان؛ فهي تحتاج لمواقع محددة، غالباً بعيدة عن مراكز الحمل.

لذلك، تكون خطوط النقل طويلة لتوصيل الكهرباء المنتجة إلى مراكز الحمل.وهكذا قد تكون تكلفة النقل مرتفعة بما فيه الكفاية.

رغم ذلك، يمكن استخدام المياه المخزنة في السد أيضاً للأغراض الزراعية وأي أغراض مشابهة أخرى. أحياناً، من خلال إنشاء مثل هذه السدود في طريق النهر، يمكن السيطرة بشكل كبير على الفيضانات المتكررة في الجزء السفلي من النهر.

هناك ستة مكونات رئيسية فقط مطلوبة لبناء محطة طاقة كهربائية مائية. وهي السد، والأنفاق الضاغطة، وصهريج التدفق، ومبنى الصمامات، وأنبوب القلمة، والمصنع الكهربائي.

السد هو حاجز خرساني صناعي مبني عبر طريق النهر. المنطقة الخلفية للسد تخلق خزان مياه ضخموالأنفاق الضاغطة تأخذ المياه من السد إلى مبنى الصمامات.

في مبنى الصمامات، هناك نوعان من الصمامات متاحة. الأول هو صمام التسليك الرئيسي والثاني هو صمام العزل التلقائي. صمامات التسليك تتحكم في تدفق المياه إلى الأسفل وصمامات العزل التلقائية توقف تدفق المياه عندما يتم فصل الحمل الكهربائي فجأة من المحطة. صمام العزل التلقائي هو صمام حماية ولا يلعب أي دور مباشر في التحكم في تدفق المياه إلى التوربين. إنه يعمل فقط في حالات الطوارئ لحماية النظام من الانفجار.

أنبوب القلمة هو خط أنابيب من الفولاذ يربط بين مبنى الصمامات والمصنع الكهربائي. تتدفق المياه عبر أنبوب القلمة من مبنى الصمامات إلى المصنع الكهربائي.في المصنع الكهربائي هناك توربينات مائية ومولدات كهربائية مع محولات الخطوة المرتبطة بها وأنظمة التحويل لتكوين الكهرباء ومن ثم تسهيل نقلها.

أخيراً، سنصل إلى صهريج التدفق. صهريج التدفق هو ملحق حماية مرتبط بمحطة الطاقة الكهربائية المائية. ويقع قبل مبنى الصمامات. يجب أن يكون ارتفاع الصهريج أكبر من رأس الماء المخزن في الخزان المائي خلف السد. هذا خزان مائي مفتوح الأعلى.

الغرض من هذا الخزان هو حماية أنبوب القلمة من الانفجار عندما يرفض التوربين فجأة تدفق المياه. عند نقطة الدخول للتوربينات، هناك بوابات توربينية تتحكم فيها المحافظ. المحافظ يفتح أو يغلق بوابات التوربين حسب التقلبات في الحمل الكهربائي. إذا تم فصل الحمل الكهربائي فجأة من المحطة، يقوم المحافظ بإغلاق بوابات التوربين وتتم حجب المياه في أنبوب القلمة. يمكن أن يتسبب التوقف المفاجئ للمياه في حدوث انفجار خطير لأنبوب القلمة. يمتص صهريج التدفق هذا الضغط العكسي من خلال تحريك مستوى المياه في هذا الخزان.

بناء محطة الطاقة الكهربائية المائية

يتضمن بناء محطة طاقة كهربائية مائية إنشاء سد، وانفاق ضاغطة، ومبنى صمامات، وأنبوب قلمة، ومصنع كهربائي، وصهريج تدفق.

 مزايا الطاقة الكهربائية المائية

هذه المحطات فعالة من حيث التكلفة وصديقة للبيئة حيث لا تحتاج إلى وقود ولا تنتج تلوثاً.

عيوب الطاقة الكهربائية المائية

تكاليف البناء العالية والحاجة لخطوط نقل طويلة لتوصيل الكهرباء إلى حيث تحتاج يمكن أن تكون نقاط ضعف.

فوائد إضافية للسدود

يمكن أن توفر السدود المستخدمة في محطات الطاقة الكهربائية المائية فوائد إضافية مثل دعم الري وضبط الفيضانات.