الطاقة الكهرومائية الجارية في النهر

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة
سد تشيف جوزيف بالقرب من بريدجبورت، واشنطن ، الولايات المتحدة، هو محطة رئيسية تعتمد على جريان النهر بدون خزان كبير.
محطة توليد طاقة صغيرة وعائمة تعمل بنظام جريان النهر في النمسا.

الطاقة الكهرومائية الجارية ( ROR ) أو الطاقة الكهرومائية الجارية هي نوع من محطات توليد الطاقة الكهرومائية التي لا توفر تخزينًا مائيًا يُذكر. قد لا تحتوي محطات الطاقة الكهرومائية الجارية على أي تخزين مائي على الإطلاق، أو قد تحتوي على كمية محدودة من التخزين، وفي هذه الحالة يُشار إلى خزان التخزين باسم " البركة" . وتخضع المحطة التي لا تحتوي على بركة لتدفقات الأنهار الموسمية، لذا ستعمل كمصدر طاقة متقطع . أما الطاقة الكهرومائية التقليدية فتستخدم الخزانات ، التي تنظم المياه للتحكم في الفيضانات ، وتوفير الطاقة الكهربائية القابلة للتوزيع ، وتوفير المياه العذبة للزراعة .

مفهوم

محطة مانكالا للطاقة على طول نهر كيمي في إيتي ، فنلندا

تُعتبر الطاقة الكهرومائية الجارية، أو ما يُعرف اختصاراً بـ ROR، مثالية للجداول أو الأنهار التي يمكنها الحفاظ على تدفق أدنى أو تلك التي يتم تنظيمها بواسطة بحيرة أو خزان في المنبع. [ 1 ] [ 2 ]

عادةً ما يُبنى سد صغير لإنشاء حوض تجميع مياه يضمن تدفق كمية كافية من المياه إلى أنابيب التوربينات ، التي تقع على مستوى منخفض. [ 3 ] تستطيع المشاريع التي تحتوي على أحواض تجميع المياه، على عكس تلك التي لا تحتوي عليها، تخزين المياه لتلبية احتياجات الطاقة اليومية. [ 1 ] بشكل عام، تقوم المشاريع بتحويل جزء من تدفق النهر أو معظمه (حتى 95% من متوسط ​​التصريف السنوي) [ 4 ] عبر أنبوب و/أو نفق يؤدي إلى توربينات توليد الكهرباء، ثم تُعيد المياه إلى النهر في اتجاه المصب. [ 3 ]

تختلف مشاريع الطاقة الكهرومائية الجارية اختلافًا جذريًا في تصميمها ومظهرها عن مشاريع الطاقة الكهرومائية التقليدية. فالسدود الكهرومائية التقليدية تخزن كميات هائلة من المياه في خزانات ، مما قد يؤدي إلى غمر مساحات شاسعة من الأراضي. في المقابل، لا تعاني مشاريع الطاقة الكهرومائية الجارية من عيوب الخزانات ، وبالتالي فهي تُحدث آثارًا بيئية أقل. [ 5 ]

قناة إديسون سولت للطاقة - مجرى النهر، في سولت سانت ماري، ميشيغان ، الولايات المتحدة الأمريكية.

يختلف استخدام مصطلح "الطاقة الكهرومائية الجارية" لوصف مشاريع الطاقة حول العالم. فبعضهم يعتبر المشروع جارياً إذا تم توليد الطاقة دون تخزين المياه، بينما يعتبره آخرون كذلك في حال وجود سعة تخزين محدودة. وقد يُطلق المطورون على المشروع اسم "الطاقة الكهرومائية الجارية" لتلطيف التصورات العامة حول آثاره البيئية أو الاجتماعية. وتُفرّق الشبكة الأوروبية لمشغلي أنظمة نقل الكهرباء بين محطات الطاقة الكهرومائية الجارية ومحطات الطاقة الكهرومائية الخزانية ، التي يمكنها تخزين كمية كافية من المياه لتوليد الطاقة لمدة تصل إلى 24 ساعة (سعة الخزان / قدرة التوليد ≤ 24 ساعة)، وبين محطات الطاقة الكهرومائية الخزانية ، التي توفر طاقة توليد لأكثر من 24 ساعة دون الحاجة إلى مضخات. [ 6 ] ويصف مكتب المعايير الهندية الطاقة الكهرومائية الجارية على النحو التالي: [ 7 ]

تعتمد محطة توليد الطاقة على جريان النهر لتوليد الكهرباء، مع وجود خزانات مياه كافية لتوفير المياه اللازمة لتلبية التقلبات اليومية أو الأسبوعية للطلب. في مثل هذه المحطات، لا يتغير المسار الطبيعي للنهر بشكل ملحوظ. [ 7 ]

صُممت العديد من مشاريع الطاقة الكهرومائية الجارية الكبيرة بحجم وقدرة توليد تُضاهي بعض السدود الكهرومائية التقليدية. [ 8 ] على سبيل المثال، تبلغ قدرة محطة بوهارنوا لتوليد الطاقة الكهرومائية في كيبيك 1853 ميغاواط . [ 9 ] تقع بعض مشاريع الطاقة الكهرومائية الجارية أسفل سدود وخزانات أخرى. لم يُبنَ الخزان ضمن المشروع، ولكنه يستفيد من المياه التي يُوفرها. ومن الأمثلة على ذلك محطة لا غراند-1 لتوليد الطاقة التي بُنيت عام 1995 بقدرة 1436 ميغاواط . أما السدود والخزانات السابقة التي بُنيت أعلى النهر فكانت جزءًا من مشروع خليج جيمس الذي أُقيم في ثمانينيات القرن الماضي .

توجد أيضًا أشكال صغيرة ومتحركة نوعًا ما من محطات توليد الطاقة الكهرومائية الجارية. ومن الأمثلة على ذلك ما يُسمى بـ" العوامة الكهربائية" ، وهي محطة صغيرة عائمة لتوليد الطاقة الكهرومائية . وكما هو الحال مع معظم العوامات، تُثبّت هذه العوامة في قاع النهر. وتُستخدم الطاقة الكامنة في المياه الجارية لتشغيل مولد كهربائي ، وبالتالي توليد الكهرباء. وتُستخدم نماذج أولية من إنتاج شركات تجارية لتوليد الطاقة في نهر الراين الأوسط في ألمانيا، وفي نهر الدانوب في النمسا. [ 10 ]

الأنواع الرئيسية

تختلف مزايا وعيوب السدود الجارية باختلاف نوعها، وتشير الأقسام التالية عمومًا إلى سدود قاعدة النهر ما لم يُذكر خلاف ذلك. وقد رُتبت هذه السدود من الأقل تأثيرًا إلى الأكثر تأثيرًا، بالإضافة إلى حجم المشروع المطلوب (في المتوسط).

إصبع القدم الممزق

لا يوجد في دام-تو أي نظام لتنظيم التدفق، ويعتمد على التدفق الطبيعي للنهر لتشغيل التوربينات. ويعتمد توليد الكهرباء بشكل كبير على تدفق النهر. [ 11 ]

سد التحويل

لا يتمتع سد التحويل بتنظيم كبير لتدفق المياه، ويُستخدم عادةً لتغطية ذروة الطلب على الكهرباء في أوقات قصيرة الأجل فقط. كما يعتمد سد التحويل بشكل كبير على التدفق الطبيعي للنهر. [ 11 ]

عبودية

على غرار السدود العادية، يتم تخزين المياه خلال فترات انخفاض منسوبها لاستخدامها خلال أوقات الذروة. وهذا يسمح لسدود التخزين بتنظيم التدفقات اليومية و/أو الأسبوعية حسب الموقع. [ 11 ]

المزايا

عند تطوير مشاريع الطاقة الكهرومائية الجارية مع مراعاة حجمها وموقعها، يمكنها توليد طاقة مستدامة مع تقليل آثارها على البيئة المحيطة والمجتمعات المجاورة. [ 3 ] تستغل هذه المشاريع الطاقة الكامنة الطبيعية للمياه، مما يُغني عن حرق الفحم أو الغاز الطبيعي لتوليد الكهرباء اللازمة للمستهلكين والصناعة. ومن مزاياها:

طاقة أنظف وانبعاثات غازات دفيئة أقل

على غرار جميع مصادر الطاقة الكهرومائية، تستغل محطات الطاقة الكهرومائية الجارية طاقة المياه الكامنة الطبيعية، مما يُغني عن حرق الفحم أو الغاز الطبيعي لتوليد الكهرباء اللازمة للمستهلكين والصناعة. علاوة على ذلك، لا تحتوي هذه المحطات على خزانات، وبالتالي تُقلل من انبعاثات غازي الميثان وثاني أكسيد الكربون الناتجة عن تحلل المواد العضوية في خزانات السدود الكهرومائية التقليدية. [ 12 ] تُعد هذه ميزة خاصة في البلدان الاستوائية، حيث يُمكن أن يُشكل توليد غاز الميثان مشكلة.

انخفاض الفيضانات

بدون خزان، لا يحدث فيضان في الجزء العلوي من النهر. ونتيجة لذلك، يبقى الناس يعيشون على ضفاف النهر أو بالقرب منه، ولا تغمر المياه الموائل القائمة. ويستمر نمط الفيضان الحالي دون تغيير، مما يشكل خطرًا على المنشأة والمناطق الواقعة أسفل مجرى النهر.

التنفيذ ذو التأثير المنخفض

نظراً لتأثيرها المنخفض، يمكن إنشاء سدود جريان النهر في سدود الري القائمة مع تغيير طفيف أو معدوم في النظام البيئي النهري المحلي . [ 13 ]

العيوب

سلطة "غير مستقرة"

تُعتبر الطاقة الكهرومائية الجارية مصدراً "غير مستقر" للطاقة: إذ يفتقر مشروع الطاقة الكهرومائية الجارية إلى القدرة الكافية لتخزين الطاقة، أو لا يمتلك أي قدرة على الإطلاق [ 14 ] ، وبالتالي لا يستطيع تنسيق إنتاج الكهرباء لتلبية طلب المستهلكين. ونتيجة لذلك، يُنتج هذا المشروع طاقة أكبر بكثير عندما يكون تدفق النهر الموسمي مرتفعاً ( فيضان الربيع ) [ 15 ] ، وتقلّ طاقته بشكل ملحوظ خلال أشهر الصيف الجافة أو أشهر الشتاء المتجمدة، وذلك بحسب الموقع.

بحسب الموقع والنوع، من المرجح أن يكون منسوب المياه في المحطة أقل من منسوب المياه في السد، وبالتالي ستنتج طاقة أقل. [ 13 ] [ 16 ]

توافر المواقع

يمكن أن توفر المنحدرات ضغطًا هيدروليكيًا كافيًا

تعتمد الطاقة الكامنة في موقع ما على منسوب المياه وتدفقها. فعند بناء سد على نهر، يصبح منسوب المياه متاحًا لتوليد الطاقة عند مدخل السد. قد يُنشئ السد خزانًا مائيًا يمتد لمئات الكيلومترات، ولكن في حالة جريان النهر، يُنقل منسوب المياه عادةً عبر قناة أو أنبوب أو نفق يُبنى أعلى مجرى النهر قبل محطة توليد الطاقة. ونظرًا لتكلفة الإنشاءات في أعلى المجرى، يُفضّل وجود انحدار حاد، مثل الشلالات أو المنحدرات المائية. [ 17 ]

الآثار البيئية

يمكن تطوير مشاريع صغيرة الحجم ذات مواقع مناسبة تعتمد على جريان الأنهار مع الحد الأدنى من التأثيرات البيئية. [ 3 ] أما المشاريع الأكبر حجماً فتثير مخاوف بيئية أكبر. ففي الأنهار التي تعيش فيها الأسماك، قد يكون من الضروري إنشاء سلم، وقد تؤثر الغازات الذائبة في المصب على الأسماك.

في مقاطعة كولومبيا البريطانية ، جعلت التضاريس الجبلية ووفرة الأنهار الكبيرة منها أرضًا خصبة لاختبار تقنية توليد الطاقة الكهرومائية الجارية بقدرة تتراوح بين 10 و50 ميغاواط على مستوى العالم . وحتى مارس 2010، كان هناك 628 طلبًا معلقًا للحصول على تراخيص مائية جديدة مخصصة لتوليد الطاقة فقط، وهو ما يمثل أكثر من 750 نقطة محتملة لتحويل مجرى النهر. [ 18 ]

في المناطق غير المطورة، يمكن أن تتسبب الطرق الجديدة وخطوط نقل الطاقة في تجزئة الموائل ، مما يسمح بدخول الأنواع الغازية. [ 16 ]

معرضة لتغير المناخ

تعتمد مشاريع جريان الأنهار بشكل كبير على التدفق المستمر للمياه، لافتقارها إلى الخزانات واعتمادها على التدفق الطبيعي للأنهار. ونتيجة لذلك، فإن هذه المشاريع أكثر عرضة لتغير المناخ مقارنةً بالمشاريع القائمة على التخزين. وتتأثر هذه المشاريع بظواهر مناخية قصيرة الأجل مثل ظاهرة النينيو الجنوبية (ENSO).يمكن أن يؤدي ذلك إلى تعطيل التدفق بشكل كبير، وقد يكون له تأثير بالغ على تشغيل هذه المشاريع. لذا، فإن دمج اعتبارات تغير المناخ في التصميم الأولي واختيار مواقع مشاريع جريان الأنهار يمكن أن يساعد في التخفيف من تأثر هذه المشاريع بالاضطرابات المرتبطة بالمناخ. [ 13 ]

أمثلة رئيسية

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. 1 2 دويفيدي، أ. ك. راجا، أميت براكاش سريفاستافا، مانيش (2006). هندسة محطات الطاقة . نيودلهي: نيو إيج إنترناشونال. ص  354. ISBN 81-224-1831-7.{{cite book}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  2. ↑ راغوناث، إتش إم (2009). علم المياه: المبادئ والتحليل والتصميم ( الطبعة الثانية المنقحة). نيودلهي: نيو إيج إنترناشونال. ص 288. ISBN   978-81-224-1825-5.
  3. 1 2 3 4 دوغلاس تي، برومهول بي، أور سي. (2007). الطاقة الكهرومائية الجارية في كولومبيا البريطانية: دليل المواطن لفهم الموافقات والتأثيرات واستدامة مشاريع الطاقة المستقلة
  4. ↑ شركة نايت بيسولد للاستشارات. مشروع مدخل بوت التابع لشركة بلوتونيك هيدرو. ملخص لمعايير مدخل المشروع والتوربينات . شركة نايت بيسولد للاستشارات.
  5. ↑ شركة هايدروماكس للطاقة المحدودة. موقع شركة هايدروماكس للطاقة المحدودة
  6. ↑ "وصف نمذجة المياه (ملف PDF)" (ملف PDF) . www.entsoe.eu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أغسطس 2020 .
  7. 1 2 بارثا ج. داس، نيراج فاغوليكار. “سدود شمال شرق الهند” (PDF) . كالبافريكش وأرانياك وأكشن إيد الهند. ص 4 – 5 . تم الاسترجاع 11 يوليو 2011 . 
  8. ↑ بلوتونيك باور (2008). وصف المشروع المنقح لمتطلبات مشروع بوت إنليت الكهرومائي. ص1 . بلوتونيك باور.
  9. ↑ "محطات توليد الطاقة الكهرومائية - إنتاج هيدرو-كيبيك" . www.hydroquebec.com .
  10. ^ أخبار ORF. Strom aus Bojen serienreif . الألمانية. تم الاسترجاع في 30 نوفمبر 2019.
  11. 1 2 3 كوريكي، ألبان؛ بينهيرو، أنطونيو ن.؛ سوردو-وارد، ألفارو؛ بيجارانو، ماريا د.؛ جاروت، لويس (2021-05-01). "الآثار البيئية لمحطات الطاقة الكهرومائية الجارية - الوضع الحالي والآفاق المستقبلية على أعتاب التحول الطاقي" . مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 142 110833. Bibcode : 2021RSERv.14210833K . doi : 10.1016/j.rser.2021.110833 . ISSN 1364-0321 . 
  12. ↑ "انبعاثات الخزانات" . أنهار دولية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 فبراير 2017 .
  13. 1 2 3 سكوليكاريس، شارالامبوس (يناير 2021). "محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة الجارية كأصول لتعزيز المرونة الكهرومائية في مواجهة تغير المناخ" . الاستدامة . 13 (24) 14001. doi : 10.3390/su132414001 . ISSN 2071-1050 . 
  14. ↑ دوغلاس، ت. (2007). الطاقة الكهرومائية "الخضراء": فهم التأثيرات والموافقات واستدامة مشاريع الطاقة المستقلة عن جريان الأنهار في كولومبيا البريطانية . مراقبة مستجمعات المياه.
  15. ↑ لجنة حماية البرية. تعليقات لجنة حماية البرية على مسودة الشروط المرجعية لمشروع بوت إنليت للطاقة الكهرومائية الخاص. رسالة إلى كاثي إيشنبرغر، مساعدة مدير المشروع. ص1 . لجنة حماية البرية.
  16. 1 2 ميشيلز بريتو، أدريان؛ رودريغيز، دانيال أندريس؛ كروز جونيور، ويلينغتون لويس؛ نيلدو دي سوزا فيانا، جواو (2021-09-01). "الآثار المحتملة لتغير المناخ على محطة جريان النهر والأبعاد البيئية والاقتصادية للاستدامة" . مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 147 111238. بيب كود : 2021RSERv.14711238M . دوى : 10.1016/j.rser.2021.111238 . ردمك 1364-0321 . 
  17. ↑ زيدي، أرجوماند ز.؛ خان، ماجد (20 نوفمبر 2016). "تحديد المواقع ذات الإمكانات العالية لمحطات توليد الطاقة الكهرومائية الجارية باستخدام نظم المعلومات الجغرافية ونماذج الارتفاع الرقمية" . مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 89 : 106-116 . doi : 10.1016/j.rser.2018.02.025 .
  18. ↑ موقع IPPwatch.com. تم أرشفة موقع IPPwatch.com بتاريخ 13 يناير 2011 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
  19. ↑ إنتاج هيدرو-كيبيك (2012)، محطات توليد الطاقة الكهرومائية (حتى 31 ديسمبر 2010) ، هيدرو-كيبيك ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 مايو 2011
  20. ↑ "مشروع ناثبا - جاكري الكهرومائي، هيماشال براديش، الهند" (ملف PDF) . هيئة المسح الجيولوجي الهندية. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 2 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أغسطس 2011 .
  21. ↑ جيزهوبا، الصين ، تكنولوجيا الطاقة، نوفمبر 2021 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 سبتمبر 2022

مراجع

  • فريدمان، ب.، 2007، العلوم البيئية: منظور كندي؛ الطبعة الرابعة، بيرسون للتعليم كندا، تورنتو، ص 226،394.