محطات الطاقة الكهرومائية
تعتمد محطات الطاقة الكهرومائية على طاقة المياه لتوليد الكهرباء، حيث يقوم التوربين بتحويل الطاقة الحركية لمياه السقوط إلى طاقة ميكانيكية، ثم يحول المولد الطاقة الميكانيكية من التوربين إلى طاقة كهربائية، ويتم توليد الطاقة الكهربية من المياه بالعديد من الطرق بداية بما يسمى Hydroplants التي لا تشغل سوى عدد قليل من المنازل إلى السدود الضخمة مثل سد هوفر التي توفر الكهرباء لملايين الأشخاص.
متطلبات توليد الكهرباء من الماء
تتضمن معظم محطات الطاقة الكهرومائية التقليدية أربعة مكونات رئيسية :
السد : وهو يعمل على رفع مستوى مياه النهر ليخلق ماءًا ساقطًا، كما يسيطر السد أيضا على تدفق المياه، والخزان الذي يتم تكوينه هو في الواقع الطاقة المخزنة.
التوربينات : تؤدي قوة سقوط الماء فوق ريش التوربين إلى دوران التوربين، وتشبه التوربينات المائية طاحونة الهواء باستثناء ان مصدر الطاقة هو المياه المتساقطة بدلاً من الرياح، ويعمل التوربين على تحويل الطاقة الحركية لمياه السقوط إلى طاقة ميكانيكية.
مولد كهرباء : ترتبط التوربينات عن طريق مهاوي وربما تروس حتى عندما يدور التوربين فإنه يؤدي إلى دوران المولد أيضا، ويحول الطاقة الميكانيكية من التوربين إلى طاقة كهربائية حيث تعمل المولدات في محطات الطاقة المائية مثل المولدات في أنواع أخرى من محطات الطاقة.
خطوط نقل : نقل الكهرباء من محطة الطاقة الكهرمائية إلى المنازل والأعمال التجارية.
كمية الكهرباء التي تنتجها محطات الطاقة الكهرومائية
تعتمد كمية الكهرباء التي تنتجها محطة الطاقة الكهرمائية على عاملين :
– كلما انخفض الماء كلما زادت قوته : وعموما فإن المسافة سقوط المياه تعتمد على حجم السد، حيث كلما ارتفع السد كلما انخفض الماء وكانت قوة سقوطه أكبر، وقد يقول العلماء إن قوة سقوط الماء متناسبة مباشرة مع المسافة التي تسقط فيها.
– كمية المياه المتساقطة : المزيد من المياه التي تسقط عبر التوربين ستنتج المزيد من الطاقة، وكمية المياه المتاحة تعتمد على كمية المياه المتدفقة أسفل النهر، وأكبر الأنهار لديها المزيد من المياه المتدفقة ويمكن أن تنتج المزيد من الطاقة، كما أن الطاقة متناسبة مباشرة مع تدفق النهر، حيث أن النهر الذي يحتوي على ضعف كمية المياه المتدفقة مقارنة بنهر آخر يمكن أن ينتج ضعف الطاقة.
حساب الطاقة الكهربية التي ينتجها السد
لقد وجد المهندسون أنه يمكن حساب قوة السد باستخدام الصيغة التالية :
القوة = (ارتفاع السد) x (تدفق النهر) x (الكفاءة) / 11.8
حيث تقاس الطاقة الكهربائية بالكيلو وات(واحد كيلو واط تساوي 1000 واط)، وارتفاع السد هو المسافة التي تقاس فيها المياه بالقدم، وتدفق النهر هو كمية المياه المتدفقة في النهر وتقاس بالقدم المكعبة في الثانية، والكفاءة هي كيف تعمل التوربينات والمولدات على تحويل طاقة السقوط إلى طاقة كهربائية، والرقم 11.8 يحول الوحدات من الأقدام والثواني إلى كيلوواط.