الطاقة الكهرومائية

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 25 صور
الموسوعة الحرة

سد الخوانق الثلاثة في الصين؛ وهو سد كهرومائي يُعد أكبر محطة طاقة في العالم من حيث القدرة المركبة .

الطاقة الكهرومائية (من اليونانية القديمة ὑδρο ، وتعني "الماء")، والمعروفة أيضًا باسم طاقة الماء ، هي استخدام المياه المتساقطة أو المتدفقة بسرعة لإنتاج الكهرباء أو لتشغيل الآلات. ويتحقق ذلك بتحويل طاقة الوضع الجاذبية أو الطاقة الحركية لمصدر مائي إلى طاقة كهربائية. [ 1 ] تُعدّ الطاقة الكهرومائية طريقةً لإنتاج الطاقة المستدامة . وتُستخدم حاليًا بشكل أساسي لتوليد الطاقة الكهرومائية ، كما تُستخدم أيضًا كجزء من نظام تخزين الطاقة المعروف باسم تخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ .

تُعدّ الطاقة الكهرومائية بديلاً جذاباً للوقود الأحفوري ، إذ لا تُنتج ثاني أكسيد الكربون أو غيره من الملوثات الجوية بشكل مباشر ، كما أنها توفر مصدراً ثابتاً نسبياً للطاقة. ومع ذلك، فإن لها سلبيات اقتصادية واجتماعية وبيئية، وتتطلب مصدراً مائياً غنياً بالطاقة، كالنهر أو البحيرة المرتفعة . [ 2 ] وتنظر مؤسسات دولية، كالبنك الدولي، إلى الطاقة الكهرومائية كوسيلة منخفضة الكربون للتنمية الاقتصادية . [ 3 ]

منذ القدم، استُخدمت الطاقة الكهرومائية من طواحين المياه كمصدر طاقة متجدد للري وتشغيل الأجهزة الميكانيكية، مثل طواحين الحبوب ، ومناشر الأخشاب ، ومصانع النسيج، ومطارق الرفع ، ورافعات الأحواض ، والمصاعد المنزلية ، ومطاحن الخامات . ويُستخدم أحيانًا جهاز "الترومب" ، الذي يُنتج هواءً مضغوطًا من الماء المتساقط، لتشغيل آلات أخرى عن بُعد. [ 4 ] [ 1 ]

حساب مقدار الطاقة المتاحة

يمكن تقييم موارد الطاقة الكهرومائية من خلال الطاقة المتاحة فيها . الطاقة هي دالة للضغط الهيدروليكي ومعدل التدفق الحجمي . الضغط الهيدروليكي هو الطاقة لكل وحدة وزن (أو وحدة كتلة) من الماء. [ 5 ] يتناسب الضغط الهيدروليكي الساكن طرديًا مع فرق الارتفاع الذي يسقطه الماء. أما الضغط الهيدروليكي الديناميكي فيرتبط بسرعة الماء المتحرك. يمكن لكل وحدة من الماء أن تؤدي شغلًا يساوي وزنها مضروبًا في الضغط الهيدروليكي.

آلة حاسبة
كفاءة85 % 
معدل التدفق1 م 3 /ث
رأس10 أمتار
كثافة999.4 كجم/ م³
تسريع9.80665 م/ث 2
قوة83.307 كيلوواط
عامل السعة65 % 
إنتاج الطاقة السنوي474.665 ميغاواط ساعة

يمكن حساب الطاقة المتاحة من المياه المتساقطة من خلال معدل تدفق المياه وكثافتها، وارتفاع السقوط، والتسارع المحلي الناتج عن الجاذبية:

دبليو˙خارج=-η م˙ز Δح=-η ρV˙ ز Δح{\displaystyle {\dot {W}}_{\text{out}}=-\eta \ {\dot {m}}g\ \Delta h=-\eta \ \rho {\dot {V}}\ g\ \Delta h}
أين
  • دبليو˙خارج{\displaystyle {\dot {W}}_{\text{out}}}معدل تدفق العمل الخارج هو ناتج الطاقة المفيد (وحدة النظام الدولي للوحدات: واط ).
  • η{\displaystyle \eta }( إيتا ) هي كفاءة التوربين ( بدون أبعاد )
  • م˙{\displaystyle {\dot {m}}}معدل تدفق الكتلة (وحدة النظام الدولي للوحدات: كيلوغرام في الثانية)
  • ρ{\displaystyle \rho }( ρ ) هي كثافة الماء (وحدة النظام الدولي للوحدات: كيلوغرام لكل متر مكعب )
  • V˙{\displaystyle {\dot {V}}}معدل التدفق الحجمي (وحدة النظام الدولي للوحدات: متر مكعب في الثانية)
  • ز{\displaystyle g}هو التسارع الجاذبي (وحدة النظام الدولي للوحدات: متر في الثانية في الثانية)
  • Δح{\displaystyle \Delta h}(" Δh ") هو الفرق في الارتفاع بين المخرج والمدخل (وحدة النظام الدولي للوحدات: أمتار).

على سبيل المثال، يبلغ إنتاج الطاقة لتوربين بكفاءة 85٪، بمعدل تدفق 80 متر مكعب في الثانية (2800 قدم مكعب في الثانية) وارتفاع 145 مترًا (476 قدمًا) ، حوالي 97 ميجاوات: [ ملاحظة 1 ]

دبليو˙خارج=0.85×1000 (كيلوغرام/م3)×80 (م3/s)×9.81 (م/s2)×145 م≈97×106 (كيلوغرام م2/s3)=97 MW{\displaystyle {\dot {W}}_{\text{out}}=0.85\times 1000\ ({\text{kg}}/{\text{m}}^{3})\times 80\ ({\text{m}}^{3}/{\text{s}})\times 9.81\ ({\text{m}}/{\text{s}}^{2})\times 145\ {\text{m}}\approx 97\times 10^{6}\ ({\text{kg}}\ {\text{m}}^{2}/{\text{s}}^{3})=97\ {\text{MW}}}

يقارن مشغلو محطات الطاقة الكهرومائية إجمالي الطاقة الكهربائية المنتجة بالطاقة الكامنة النظرية للمياه المارة عبر التوربين لحساب الكفاءة. ترد إجراءات وتعريفات حساب الكفاءة في معايير الاختبار مثل ASME PTC 18 و IEC 60041. يُستخدم الاختبار الميداني للتوربينات للتحقق من صحة ضمان كفاءة الشركة المصنعة. يأخذ الحساب التفصيلي لكفاءة توربين الطاقة الكهرومائية في الاعتبار فقدان الضغط الناتج عن احتكاك التدفق في قناة الطاقة أو أنبوب التوربين، وارتفاع مستوى المياه في المصب نتيجة التدفق، وموقع المحطة وتأثير تغير الجاذبية، ودرجة حرارة الهواء والضغط الجوي، وكثافة الماء عند درجة الحرارة المحيطة، والارتفاعات النسبية لحوض التجميع وحوض التصريف. وللحصول على حسابات دقيقة، يجب مراعاة أخطاء التقريب وعدد الأرقام المعنوية للثوابت. [ 6 ]

تستطيع بعض أنظمة الطاقة الكهرومائية، مثل الدواليب المائية، استمداد الطاقة من تدفق المياه دون تغيير منسوبها بالضرورة. في هذه الحالة، تكون الطاقة المتاحة هي الطاقة الحركية للمياه المتدفقة. وتستطيع الدواليب المائية ذات التدفق العلوي استخلاص كلا النوعين من الطاقة بكفاءة. [ 7 ] يتفاوت تدفق المياه في الجداول بشكل كبير من موسم لآخر. ويتطلب تطوير موقع لتوليد الطاقة الكهرومائية تحليل سجلات التدفق ، التي قد تمتد لعقود، لتقييم إمدادات الطاقة السنوية الموثوقة. توفر السدود والخزانات مصدرًا أكثر موثوقية للطاقة من خلال تخفيف التغيرات الموسمية في تدفق المياه. ومع ذلك، فإن للخزانات تأثيرًا بيئيًا كبيرًا ، وكذلك تغيير تدفق الجداول الطبيعي. يجب أن يراعي تصميم السد أسوأ سيناريو، وهو "الفيضان الأقصى المحتمل" الذي يمكن توقعه في الموقع؛ وغالبًا ما يتم تضمين مفيض لتوجيه تدفقات الفيضان حول السد. ويُستخدم نموذج حاسوبي للحوض الهيدروليكي وسجلات هطول الأمطار والثلوج للتنبؤ بالفيضان الأقصى.

العيوب والقيود

مشروع لتوليد الطاقة الكهرومائية يستغل قوة المياه المتدفقة من جبال بريكون بيكونز، ويلز ؛ 2017

تم تحديد بعض عيوب الطاقة الكهرومائية. يمكن أن يكون لانهيار السدود آثار كارثية، بما في ذلك الخسائر في الأرواح والممتلكات وتلوث الأراضي.

يمكن أن يكون للسدود والخزانات آثار سلبية كبيرة على النظم البيئية النهرية ، مثل منع بعض الحيوانات من الهجرة عكس التيار، وتبريد المياه المتدفقة في اتجاه المصب ونقص الأكسجين فيها، وفقدان المغذيات نتيجة ترسب الجزيئات. [ 8 ] تُشكل رواسب الأنهار دلتا الأنهار، وتمنع السدود هذه الدلتا من استعادة ما فُقد منها بسبب التعرية. [ 9 ] [ 10 ] علاوة على ذلك، وجدت الدراسات أن بناء السدود والخزانات قد يؤدي إلى فقدان الموائل لبعض الأنواع المائية. [ 11 ] تغطي محطات السدود والخزانات الكبيرة والعميقة مساحات شاسعة من الأراضي، مما يتسبب في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من النباتات المتحللة تحت الماء. بالإضافة إلى ذلك، وعلى الرغم من أن مستوياتها أقل من مصادر الطاقة المتجددة الأخرى ، [ 12 ] فقد وُجد أن الطاقة الكهرومائية تُنتج غاز الميثان (CH4 ) بما يعادل مليار طن تقريبًا من غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) سنويًا . [ 13 ] يحدث هذا عندما تتراكم المواد العضوية في قاع الخزان بسبب نقص الأكسجين في الماء، مما يُحفز عملية الهضم اللاهوائي . [ 14 ]

يُهجَّر السكان القاطنون بالقرب من مواقع محطات الطاقة الكهرومائية أثناء أعمال الإنشاء أو عند عدم استقرار ضفاف الخزانات . [ 11 ] ومن العيوب المحتملة الأخرى أن المواقع الثقافية أو الدينية قد تعيق أعمال الإنشاء. [ 11 ] [ ملاحظة 2 ]

التطبيقات

يكسر هزاز شيشي-أودوشي الذي يعمل بالماء المتساقط هدوء الحديقة اليابانية بصوت ذراع هزاز من الخيزران يضرب صخرة.

الطاقة الميكانيكية

طواحين المياه

طاحونة مائية في براين لو شاتو ، بلجيكا (القرن الثاني عشر)
صورة داخلية لطاحونة لايم ريجيس المائية، المملكة المتحدة (القرن الرابع عشر)

الطاحونة المائية هي طاحونة تستخدم الطاقة الكهرومائية. وهي عبارة عن هيكل يستخدم عجلة مائية أو توربينًا مائيًا لتشغيل عملية ميكانيكية مثل الطحن أو الدرفلة أو الطرق . وتُعدّ هذه العمليات ضرورية في إنتاج العديد من السلع، بما في ذلك الدقيق والخشب والورق والمنسوجات والعديد من المنتجات المعدنية . وقد تشمل هذه الطواحين المائية طواحين الحبوب ، ومناشر الأخشاب ، ومصانع الورق ، ومصانع النسيج ، وطواحين الطرق ، وطواحين الطرق الدوارة، وطواحين الدرفلة ، وطواحين سحب الأسلاك .

إحدى الطرق الرئيسية لتصنيف طواحين المياه هي حسب اتجاه العجلة (رأسية أو أفقية)، حيث تعمل إحداها بعجلة مائية رأسية عبر آلية تروس ، بينما تُجهز الأخرى بعجلة مائية أفقية بدون هذه الآلية. ويمكن تقسيم النوع الأول، بحسب موضع اصطدام الماء بشفرات العجلة، إلى طواحين ذات دفع سفلي، وطواحين ذات دفع علوي، وطواحين ذات دفع أمامي، وطواحين ذات دفع خلفي (أو دفع عكسي). وهناك طريقة أخرى لتصنيف طواحين المياه وهي بحسب موقعها: فطواحين المد والجزر تستخدم حركة المد والجزر، أما طواحين السفن فهي طواحين مائية مثبتة على متن السفينة (وتُشكل جزءًا منها).

تؤثر طواحين المياه على ديناميكيات الأنهار في المجاري المائية التي تُقام فيها. فخلال فترة تشغيلها، تميل القنوات إلى الترسيب ، وخاصةً في المناطق الراكدة . [ 15 ] كما تزداد في المناطق الراكدة من فيضانات وترسيب السهول الفيضية المجاورة . ومع ذلك، بمرور الوقت، تُعادل هذه التأثيرات بارتفاع ضفاف النهر. [ 15 ] وعند إزالة الطواحين، يزداد تعمق مجرى النهر وتزداد القنوات عمقًا. [ 15 ]

النقل بالسكك الحديدية

سكة حديدية تعتمد على توازن الماء هي سكة حديدية معلقة أو سكة حديدية هوائية أو سكة حديدية تعمل بالكابلات وتستخدم وزن الماء لتحريك عرباتها.

الهواء المضغوط

يمكن توليد هواء مضغوط مباشرةً باستخدام كمية وفيرة من الماء دون الحاجة إلى أجزاء متحركة. في هذه التصاميم، يُخلط عمود مائي ساقط عمدًا مع فقاعات هواء تتولد بفعل الاضطراب أو بواسطة مُخفِّض ضغط فنتوري عند مدخل الماء العلوي. يسمح هذا للماء بالهبوط عبر بئر إلى حجرة تحت الأرض ذات سقف عالٍ، حيث ينفصل الهواء المضغوط عن الماء ويُحصر. يحافظ ارتفاع عمود الماء الساقط على ضغط الهواء في أعلى الحجرة، بينما يسمح مخرج مغمور تحت مستوى الماء في الحجرة بتدفق الماء عائدًا إلى السطح عند مستوى أدنى من مستوى المدخل. ويُزوِّد مخرج منفصل في سقف الحجرة الهواء المضغوط. بُنيَ مرفقٌ قائم على هذا المبدأ على نهر مونتريال في راجد شوتس بالقرب من كوبالت، أونتاريو ، عام ١٩١٠، وزوَّد المناجم المجاورة بـ ٥٠٠٠ حصان. [ ١٦ ]

كهرباء

تُعدّ الطاقة الكهرومائية أكبر تطبيقات الطاقة الكهرومائية، إذ تُولّد حوالي 15% من الكهرباء العالمية، وتُوفّر ما لا يقل عن 50% من إجمالي إمدادات الكهرباء لأكثر من 35 دولة. [ 17 ]  وفي عام 2021، بلغت القدرة الكهربائية المركبة للطاقة الكهرومائية عالميًا ما يقارب 1400 جيجاواط، وهي الأعلى بين جميع تقنيات الطاقة المتجددة. [ 18 ]

يبدأ توليد الطاقة الكهرومائية بتحويل إما طاقة الوضع الموجودة في الماء نتيجة لارتفاع الموقع أو الطاقة الحركية للماء المتحرك إلى طاقة كهربائية. [ 19 ]

تختلف محطات الطاقة الكهرومائية في طريقة توليد الطاقة. أحد أنواعها يعتمد على سد وخزان . يتوفر الماء في الخزان عند الطلب لتوليد الكهرباء عن طريق مروره عبر قنوات تربط السد بالخزان. يدير الماء توربينًا، موصولًا بالمولد الذي ينتج الكهرباء. [ 19 ]

أما النوع الآخر فيُسمى محطة توليد الطاقة الكهرومائية الجارية. في هذه الحالة، يُبنى سد للتحكم في تدفق المياه، في غياب خزان . تحتاج محطة توليد الطاقة الكهرومائية الجارية إلى تدفق مستمر للمياه، وبالتالي فإن قدرتها على توفير الطاقة عند الطلب أقل. وتُعد الطاقة الحركية للمياه المتدفقة المصدر الرئيسي للطاقة. [ 19 ]

لكلا التصميمين قيود. فعلى سبيل المثال، قد يتسبب بناء السدود في إزعاج السكان المجاورين. إذ يشغل السد والخزانات مساحة كبيرة نسبيًا قد تعارضها المجتمعات المجاورة. [ 20 ] علاوة على ذلك، قد يكون للخزانات عواقب بيئية وخيمة، مثل الإضرار بالموائل الواقعة في اتجاه مجرى النهر. [ 19 ] من جهة أخرى، يتمثل قيد مشروع جريان النهر في انخفاض كفاءة توليد الكهرباء، لأن العملية تعتمد على سرعة تدفق النهر الموسمي. وهذا يعني أن موسم الأمطار يزيد من توليد الكهرباء مقارنةً بموسم الجفاف. [ 21 ]

تتفاوت أحجام محطات الطاقة الكهرومائية من محطات صغيرة تُسمى محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة جدًا ، إلى محطات ضخمة تُزود دولة بأكملها بالطاقة. وحتى عام 2019، كانت أكبر خمس محطات طاقة في العالم محطات كهرومائية تقليدية مزودة بسدود. [ 22 ]

يمكن أيضاً استخدام الطاقة الكهرومائية لتخزين الطاقة على شكل طاقة كامنة بين خزانين على ارتفاعين مختلفين باستخدام تقنية التخزين بالضخ . يُضخ الماء إلى الخزانات صعوداً خلال فترات انخفاض الطلب ليتم إطلاقه لتوليد الطاقة عندما يرتفع الطلب أو ينخفض ​​إنتاج النظام. [ 23 ]

تشمل الأشكال الأخرى لتوليد الكهرباء باستخدام الطاقة الكهرومائية مولدات تيارات المد والجزر التي تستخدم الطاقة من طاقة المد والجزر المتولدة من المحيطات والأنهار وأنظمة القنوات التي صنعها الإنسان لتوليد الكهرباء. [ 19 ]

توليد الطاقة الكهرومائية
مشاركة الكهرباء الكهرومائية
نصيب الفرد من الطاقة الكهرومائية
التغير السنوي في الطاقة الكهرومائية

قوة المطر

يمكن أن تهطل مليارات اللترات من مياه الأمطار، والتي يمكن أن تولد كميات هائلة من الطاقة الكهربائية إذا استُخدمت بالطريقة الصحيحة. [ 24 ] تُجرى أبحاثٌ حول طرقٍ مختلفة لتوليد الطاقة من المطر، مثل استخدام الطاقة الكامنة في اصطدام قطرات المطر. لا تزال هذه الأبحاث في مراحلها الأولى، حيث يجري اختبار وتطوير نماذج أولية لتقنيات جديدة وناشئة. وقد أُطلق على هذه الطاقة اسم "طاقة المطر". [ 25 ] [ 26 ] ومن بين الطرق التي جُرِّبت في هذا الصدد استخدام ألواح شمسية هجينة تُسمى "ألواح شمسية لجميع الأحوال الجوية"، والتي يمكنها توليد الكهرباء من الشمس والمطر معًا. [ 27 ]

بحسب عالم الحيوان ومُدرّس العلوم والتكنولوجيا، لويس فيلازون، قدّرت دراسة فرنسية أُجريت عام 2008 إمكانية استخدام الأجهزة الكهروإجهادية ، التي تُولّد الطاقة عند حركتها، لاستخلاص 12 ملي واط من قطرة مطر. وعلى مدار عام، يُعادل هذا أقل من 1 واط ساعة لكل متر مربع، وهو ما يكفي لتشغيل جهاز استشعار عن بُعد. واقترح فيلازون تطبيقًا أفضل يتمثل في جمع مياه الأمطار المتساقطة واستخدامها لتشغيل توربين، مع تقدير توليد طاقة يبلغ 3  كيلو واط ساعة سنويًا لسطح مساحته 185 مترًا مربعًا . [ 28 ] وقد استُخدم نظام قائم على التوربينات الدقيقة، ابتكره ثلاثة طلاب من الجامعة التكنولوجية في المكسيك، لتوليد الكهرباء. يستخدم نظام "بلوفيا" تيار مياه الأمطار المتدفقة من مزاريب أسطح المنازل لتدوير توربين دقيق داخل غلاف أسطواني. وتُستخدم الكهرباء المُولّدة من هذا التوربين لشحن بطاريات 12 فولت. [ 29 ]

وقد تم تطبيق مصطلح طاقة الأمطار أيضاً على أنظمة الطاقة الكهرومائية التي تشمل عملية تجميع مياه الأمطار. [ 24 ] [ 28 ]

تاريخ

التاريخ القديم

مكبس مائي من كتاب نونغشو من صنع وانغ تشن (نشط في الفترة ما بين 1290 و1333)
شلالات سانت أنتوني ، الولايات المتحدة الأمريكية ؛ تم استخدام الطاقة الكهرومائية هنا لطحن الدقيق.
مطحنة خام تعمل بالطاقة المائية المباشرة، أواخر القرن التاسع عشر

تشير الأدلة إلى أن أسس الطاقة الكهرومائية تعود إلى الحضارة اليونانية القديمة . [ 30 ] وتشير أدلة أخرى إلى أن دولاب الماء ظهر بشكل مستقل في الصين في نفس الفترة تقريبًا. [ 30 ] وتعود الأدلة على وجود دواليب المياه والطواحين المائية إلى الشرق الأدنى القديم في القرن الرابع قبل الميلاد. [ 31 ] علاوة على ذلك، تشير الأدلة إلى استخدام الطاقة الكهرومائية باستخدام آلات الري في حضارات قديمة مثل سومر وبابل . [ 11 ] وتشير الدراسات إلى أن دولاب الماء كان الشكل الأولي للطاقة المائية. [ 11 ]

في الإمبراطورية الرومانية ، وصف فيتروفيوس الطواحين المائية في القرن الأول قبل الميلاد. [ 32 ] كانت طاحونة باربيغال ، الواقعة في فرنسا الحالية، تضم 16 عجلة مائية تعالج ما يصل إلى 28 طنًا من الحبوب يوميًا. [ 4 ] كما استُخدمت العجلات المائية الرومانية في نشر الرخام، مثل منشرة هيرابوليس التي تعود إلى أواخر القرن الثالث الميلادي. [ 33 ] احتوت هذه المناشر على عجلة مائية تُشغّل ذراعين توصيل لتشغيل منشارين. ويظهر هذا التصميم أيضًا في منشرتين رومانيتين شرقيتين من القرن السادس ، تم التنقيب عنهما في أفسس وجراسا على التوالي. حوّلت آلية ذراع التوصيل في هذه الطواحين المائية الرومانية الحركة الدورانية للعجلة المائية إلى حركة خطية لشفرات المنشار. [ 34 ]

كان يُعتقد في البداية أن المطارق والمنافخ التي تعمل بالطاقة المائية في الصين، خلال عهد أسرة هان (202  ق.م. - 220 م)، كانت تُشغَّل بواسطة مغارف المياه . [ 35 ] ومع ذلك، اقترح بعض المؤرخين أنها كانت تُشغَّل بواسطة دواليب المياه. ويعود ذلك إلى افتراض أن مغارف المياه لم تكن لتملك القوة الدافعة اللازمة لتشغيل منافخ أفران الصهر . [ 36 ] تصف العديد من النصوص دولاب المياه الخاص بأسرة هان؛ ومن أقدمها قاموس جيجيوبيان الذي يعود تاريخه إلى 40 ق.م.، ونص يانغ شيونغ المعروف باسم فانغيان الذي يعود تاريخه إلى 15 ق.م.، بالإضافة إلى كتاب شين لون الذي كتبه هوان تان حوالي عام 20 م. [ 37 ] وفي هذه الفترة أيضًا، استخدم المهندس دو شي (حوالي عام 31 م ) قوة دواليب المياه لتشغيل المكابس والمنافخ في صناعة الحديد الزهر. [ 37 ]     

تشير النصوص الهندية القديمة التي يعود تاريخها إلى القرن الرابع قبل الميلاد إلى مصطلح "تشاكافاتكا " (العجلة الدوارة)، والذي تفسره الشروح بأنه "أراهاتا-غاتي-يانتا" (آلة مزودة بأواني على شكل عجلة)، إلا أن ما إذا كانت تعمل بالطاقة المائية أم اليدوية محل خلاف بين الباحثين [ 31 ]. وبناءً على ذلك، اقترح جوزيف نيدهام أن الآلة كانت " نوريا" . ومع ذلك، يجادل تيري إس. رينولدز بأن "المصطلح المستخدم في النصوص الهندية غامض ولا يشير بوضوح إلى جهاز يعمل بالطاقة المائية". ويرى ثوركيلد شيولر أنه "من المرجح أن تشير هذه المقاطع إلى نوع من أجهزة رفع المياه التي تعمل بالدوس أو باليد، بدلاً من عجلة رفع المياه التي تعمل بالطاقة المائية".

استقبلت الهند طواحين المياه والحمامات الرومانية في أوائل القرن الرابع الميلادي، وفقًا للمصادر اليونانية. [ 38 ] وشهدت الهند تطورًا في بناء السدود، والمفيضات، والخزانات، والقنوات، وأنظمة موازنة المياه خلال عهد الإمبراطوريات الماورية ، والغوبتا ، والشولا . [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]

يُعدّ " الضخّ" مثالًا آخر على الاستخدام المبكر للطاقة الكهرومائية ، وهو أسلوب تعدين تاريخي يعتمد على الفيضانات أو تدفق المياه للكشف عن عروق المعادن. استُخدم هذا الأسلوب لأول مرة في مناجم دولاوكوثي للذهب في ويلز بدءًا من عام 75 ميلاديًا. ثمّ طُوّر هذا الأسلوب لاحقًا في إسبانيا في مناجم مثل لاس ميدولاس . كما شاع استخدام "الضخّ" في بريطانيا خلال العصور الوسطى وما بعدها لاستخراج خامات الرصاص والقصدير . وتطوّر لاحقًا إلى التعدين الهيدروليكي عند استخدامه خلال حمى الذهب في كاليفورنيا في القرن التاسع عشر. [ 42 ]

امتدت الإمبراطورية الإسلامية على مساحة شاسعة، معظمها في آسيا وأفريقيا، بالإضافة إلى المناطق المحيطة بها. [ 43 ] خلال العصر الذهبي الإسلامي والثورة الزراعية العربية (القرون 8-13)، شاع استخدام الطاقة الكهرومائية وتطورت بشكل كبير. وظهرت استخدامات مبكرة لطاقة المد والجزر بالتزامن مع إنشاء مجمعات صناعية هيدروليكية ضخمة. [ 44 ] استُخدمت في المنطقة مجموعة واسعة من المطاحن الصناعية التي تعمل بالطاقة المائية، بما في ذلك مطاحن الصوف ، ومطاحن الحبوب ، ومطاحن الورق ، ومطاحن تقشير الحبوب ، ومناشر الأخشاب ، ومطاحن بناء السفن ، ومطاحن الطوابع ، ومطاحن الصلب ، ومطاحن السكر ، ومطاحن المد والجزر . وبحلول القرن الحادي عشر، كانت هذه المطاحن الصناعية تعمل في كل ولاية من ولايات الإمبراطورية الإسلامية، من الأندلس وشمال أفريقيا إلى غرب آسيا ووسط آسيا . [ 45 ] كما استخدم المهندسون المسلمون التوربينات المائية، ووظفوا التروس في طواحين المياه وآلات رفع المياه. كما أنهم كانوا روادًا في استخدام السدود كمصدر للطاقة المائية، لتوفير طاقة إضافية لطواحين المياه وآلات رفع المياه. [ 46 ] وقد تم إدخال تقنيات الري الإسلامية، بما في ذلك العجلات الفارسية ، إلى الهند، وتم دمجها مع الأساليب المحلية، خلال سلطنة دلهي والإمبراطورية المغولية . [ 47 ]

علاوة على ذلك، وصف المهندس الميكانيكي المسلم الجزري (1136-1206) في كتابه " كتاب معرفة الميكانيكا البارعة" تصاميم لخمسين جهازًا. كان العديد من هذه الأجهزة يعمل بالطاقة المائية، بما في ذلك الساعات، وجهاز لتقديم النبيذ، وخمسة أجهزة لرفع المياه من الأنهار أو البرك، ثلاثة منها تعمل بقوة الحيوانات، بينما يمكن تشغيل الجهاز الرابع إما بالحيوانات أو بالماء. كما تضمنت هذه الأجهزة حزامًا لا نهائيًا مزودًا بأباريق، وشادوفًا يعمل بقوة الأبقار ( أداة ري تشبه الرافعة)، وجهازًا تردديًا بصمامات مفصلية. [ 48 ]

بينوا فورنيرون، المهندس الفرنسي الذي طور أول توربين للطاقة الكهرومائية

القرن التاسع عشر

في القرن التاسع عشر، طوّر المهندس الفرنسي بينوا فورنييرون أول توربين لتوليد الطاقة الكهرومائية. تم تركيب هذا الجهاز في محطة نياجرا فولز التجارية عام ١٨٩٥، ولا يزال يعمل حتى اليوم. [ ١١ ] في أوائل القرن العشرين، بنى المهندس الإنجليزي ويليام أرمسترونغ وشغّل أول محطة خاصة لتوليد الطاقة الكهربائية في منزله في كراغسايد، نورثمبرلاند ، إنجلترا. [ ١١ ] في عام ١٧٥٣، نشر المهندس الفرنسي برنارد فورست دي بيليدور كتابه " العمارة الهيدروليكية" ، الذي وصف فيه الآلات الهيدروليكية ذات المحور الرأسي والمحور الأفقي. [ ٤٩ ]

كان الطلب المتزايد على الطاقة خلال الثورة الصناعية دافعًا رئيسيًا للتطور أيضًا. [ 50 ] في بداية الثورة الصناعية في بريطانيا، كان الماء المصدر الرئيسي للطاقة للاختراعات الجديدة، مثل إطار الماء الذي ابتكره ريتشارد أركرايت . [ 51 ] ورغم أن الطاقة المائية حلت محلها الطاقة البخارية في العديد من المطاحن والمصانع الكبيرة، إلا أنها ظلت تُستخدم خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر في العديد من العمليات الصغيرة، مثل تشغيل المنافيخ في أفران الصهر الصغيرة (مثل فرن ديفي ) وطواحين الحبوب ، كتلك التي بُنيت في شلالات سانت أنتوني ، والتي تستفيد من انخفاض منسوب مياه نهر المسيسيبي بمقدار 15 مترًا (50 قدمًا) . [ 52 ] [ 51 ] 

أدت التطورات التكنولوجية إلى تحويل دولاب الماء المفتوح إلى توربين مغلق أو محرك مائي . في عام 1848، قام المهندس البريطاني الأمريكي جيمس ب. فرانسيس ، كبير مهندسي شركة لويل للأهوسة والقنوات، بتحسين هذه التصاميم ليصنع توربينًا بكفاءة 90%. [ 53 ] طبق فرانسيس المبادئ العلمية وأساليب الاختبار على مشكلة تصميم التوربينات. سمحت له أساليبه الحسابية الرياضية والبيانية بتصميم توربينات عالية الكفاءة بدقة لتتوافق تمامًا مع ظروف التدفق الخاصة بكل موقع. ولا يزال توربين فرانسيس التفاعلي قيد الاستخدام. في سبعينيات القرن التاسع عشر، وانطلاقًا من استخداماته في صناعة التعدين في كاليفورنيا، طور ليستر آلان بيلتون توربين بيلتون عالي الكفاءة ، الذي يستخدم الطاقة الكهرومائية من تيارات المياه ذات الارتفاعات العالية المميزة لسلسلة جبال سييرا نيفادا .

القرن العشرين

يبدأ التاريخ الحديث للطاقة الكهرومائية في مطلع القرن العشرين، حيث بُنيت سدود ضخمة ليس فقط لتزويد المصانع والمعامل المجاورة بالطاقة [ 54 ] ، بل لتوفير الكهرباء على نطاق واسع لمجموعات سكانية متزايدة التباعد. وقد حفز التنافس إلى حد كبير الهوس العالمي بالطاقة الكهرومائية: تنافست أوروبا فيما بينها لتكون السبّاقة في مجال الكهرباء، وألهمت محطات الطاقة الكهرومائية الأمريكية في شلالات نياجرا وسلسلة جبال سييرا نيفادا إنشاءات أكبر وأكثر جرأة في جميع أنحاء العالم. [ 55 ] كما ساهم الممولون والخبراء الأمريكيون والسوفيتيون في نشر فكرة السدود والطاقة الكهرومائية في جميع أنحاء العالم خلال الحرب الباردة ، مساهمين في مشاريع مثل سد الخوانق الثلاثة والسد العالي في أسوان . [ 56 ] وقد استلزم تلبية الرغبة في توفير الكهرباء على نطاق واسع باستخدام المياه بالضرورة بناء سدود ضخمة على أنهار قوية، [ 57 ] مما أثر على المصالح العامة والخاصة في المناطق الواقعة أسفل مجرى النهر وفي مناطق الفيضانات. [ 58 ] ونتيجة لذلك، عانت المجتمعات الصغيرة والفئات المهمشة. لم يتمكنوا من مقاومة الشركات التي أغرقت منازلهم أو أغلقت ممرات سمك السلمون التقليدية . [ 59 ] توفر المياه الراكدة الناتجة عن السدود الكهرومائية بيئة خصبة للآفات ومسببات الأمراض ، مما يؤدي إلى تفشي الأوبئة المحلية . [ 60 ] مع ذلك، في بعض الحالات، قد تؤدي الحاجة المشتركة للطاقة الكهرومائية إلى التعاون بين دول كانت متنافسة. [ 61 ]

بدأت تكنولوجيا الطاقة الكهرومائية والتوجهات نحوها بالتغير في النصف الثاني من القرن العشرين. فبينما تخلت الدول إلى حد كبير عن أنظمة الطاقة الكهرومائية الصغيرة بحلول ثلاثينيات القرن العشرين، بدأت محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة بالعودة إلى الظهور في سبعينيات القرن نفسه، مدعومةً بالدعم الحكومي والتشجيع على زيادة عدد منتجي الطاقة المستقلين. [ 57 ] وبدأ بعض السياسيين الذين كانوا يدافعون عن مشاريع الطاقة الكهرومائية الكبيرة في النصف الأول من القرن العشرين بالتعبير عن معارضتهم لها، كما ازداد عدد جماعات المواطنين المنظمة ضد مشاريع السدود. [ 62 ]

في ثمانينيات وتسعينيات القرن الماضي، صعّبت الحركة الدولية المناهضة للسدود إيجاد مستثمرين حكوميين أو من القطاع الخاص لمشاريع الطاقة الكهرومائية الكبيرة الجديدة، وأدت إلى ظهور منظمات غير حكومية مكرسة لمكافحة بناء السدود. [ 63 ] بالإضافة إلى ذلك، وبينما انخفضت تكلفة مصادر الطاقة الأخرى، ارتفعت تكلفة بناء سدود كهرومائية جديدة بنسبة 4% سنويًا بين عامي 1965 و1990، ويعود ذلك إلى ارتفاع تكاليف البناء وانخفاض مواقع البناء عالية الجودة. [ 64 ] في تسعينيات القرن الماضي، لم تتجاوز نسبة الكهرباء المنتجة من الطاقة الكهرومائية 18% من إجمالي الكهرباء في العالم. [ 65 ] كما برز إنتاج الطاقة المدية في ستينيات القرن الماضي كنظام بديل واعد للطاقة الكهرومائية، إلا أنه لم يرسخ مكانته كمنافس قوي في مجال الطاقة حتى الآن. [ 66 ]

الولايات المتحدة

خاصةً في بداية تجربة الطاقة الكهرومائية الأمريكية، شرع المهندسون والسياسيون في مشاريع ضخمة للطاقة الكهرومائية لحل مشكلة "الطاقة المهدرة" بدلاً من تزويد السكان المحتاجين للكهرباء. فعندما بدأت شركة نياجرا فولز للطاقة بدراسة بناء سد على شلالات نياجرا، أول مشروع كهرومائي ضخم في الولايات المتحدة، في تسعينيات القرن التاسع عشر، واجهت صعوبة في نقل الكهرباء من الشلالات إلى مسافة كافية لتصل إلى عدد كافٍ من السكان وتبرر تركيب السد. وقد نجح المشروع إلى حد كبير بفضل اختراع نيكولا تيسلا لمحرك التيار المتردد . [ 67 ] [ 68 ] وفي الجانب الآخر من البلاد، خاض مهندسو سان فرانسيسكو ونادي سييرا والحكومة الفيدرالية صراعاً حول الاستخدام الأمثل لوادي هيتش هيتشي . على الرغم من الحماية الظاهرية التي توفرها محمية طبيعية، نجح مهندسو المدينة في الحصول على حقوق المياه والطاقة في وادي هيتش هيتشي عام ١٩١٣. وبعد انتصارهم، قاموا بتزويد سان فرانسيسكو بالطاقة الكهرومائية والمياه من وادي هيتش هيتشي بعد عقد من الزمن، وبتكلفة مضاعفة عن التكلفة المتفق عليها، حيث باعوا الطاقة لشركة PG&E التي أعادت بيعها بدورها لسكان سان فرانسيسكو بربح. [ ٦٩ ] [ ٧٠ ] [ ٧١ ]

اتجه الغرب الأمريكي، بفضل أنهاره الجبلية ونقص الفحم فيه، إلى الطاقة الكهرومائية مبكراً وبشكل متكرر، لا سيما على طول نهر كولومبيا وروافده. بنى مكتب الاستصلاح سد هوفر عام ١٩٣١، رابطاً رمزياً بين أولويات خلق فرص العمل والنمو الاقتصادي في برنامج الصفقة الجديدة . [ ٧٢ ] وسرعان ما حذت الحكومة الفيدرالية حذو هوفر ببناء سد شاستا وسد غراند كولي . لم يكن الطلب على الطاقة في ولاية أوريغون مبرراً لبناء سد على نهر كولومبيا حتى كشفت الحرب العالمية الأولى عن نقاط ضعف اقتصاد الطاقة القائم على الفحم. عندها بدأت الحكومة الفيدرالية بإعطاء الأولوية للطاقة المترابطة - وبكميات كبيرة. [ ٧٣ ] وتدفقت الكهرباء من السدود الثلاثة إلى الإنتاج الحربي خلال الحرب العالمية الثانية . [ ٧٤ ]

بعد الحرب، وفّر سد غراند كولي والمشاريع الكهرومائية المصاحبة له الكهرباء لمعظم المناطق الريفية في حوض نهر كولومبيا ، لكنه لم يُحسّن حياة السكان والمزارعين هناك كما وعد مؤيدوه، بل ألحق الضرر بالنظام البيئي للنهر وأعداد سمك السلمون المهاجر. وفي أربعينيات القرن العشرين، استغلت الحكومة الفيدرالية الكميات الهائلة من الطاقة غير المُستغلة والمياه المتدفقة من غراند كولي لبناء موقع نووي على ضفاف نهر كولومبيا. وقد تسربت مواد مشعة من الموقع النووي إلى النهر، مما أدى إلى تلوث المنطقة بأكملها. [ 75 ]

بعد الحرب العالمية الثانية، حوّل الأمريكيون، ولا سيما مهندسو هيئة وادي تينيسي ، تركيزهم من بناء السدود المحلية إلى الترويج للطاقة الكهرومائية في الخارج. [ 76 ] [ 77 ] وبينما استمر بناء السدود المحلية حتى سبعينيات القرن العشرين، حيث بنى مكتب الاستصلاح وفيلق المهندسين بالجيش أكثر من 150 سدًا جديدًا في غرب الولايات المتحدة، [ 76 ] فقد اندلعت معارضة منظمة للسدود الكهرومائية في خمسينيات وستينيات القرن العشرين انطلاقًا من مخاوف بيئية. ونجحت الحركات البيئية في إيقاف مشاريع السدود الكهرومائية المقترحة في النصب التذكاري الوطني للديناصورات والجراند كانيون ، واكتسبت المزيد من الأدوات لمكافحة الطاقة الكهرومائية مع تشريعات بيئية صدرت في سبعينيات القرن العشرين. ومع نمو الطاقة النووية والوقود الأحفوري في سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين، ودفع النشطاء البيئيين من أجل ترميم الأنهار، تضاءلت أهمية الطاقة الكهرومائية تدريجيًا في الولايات المتحدة. [ 78 ]

أفريقيا

كثيراً ما استخدمت القوى الأجنبية والمنظمات الحكومية الدولية مشاريع الطاقة الكهرومائية في أفريقيا كأداة للتدخل في التنمية الاقتصادية للدول الأفريقية، كما فعل البنك الدولي مع سدي كاريبا وأكوسومبو ، والاتحاد السوفيتي مع سد أسوان . [ 79 ] وقد عانى نهر النيل بشكل خاص من تبعات استخدام دولٍ على ضفافه، بالإضافة إلى جهات أجنبية بعيدة، للنهر لتوسيع نفوذها الاقتصادي أو قوتها الوطنية. فبعد الاحتلال البريطاني لمصر عام 1882، تعاون البريطانيون مع مصر لبناء سد أسوان الأول، [ 80 ] الذي تم رفعه عامي 1912 و1934 في محاولة لكبح فيضان النيل. وقد وضع المهندس المصري أدريانو دانينوس مخططاً لسد أسوان العالي، مستوحياً تصميمه من سد متعدد الأغراض تابع لهيئة وادي تينيسي.

عندما تولى جمال عبد الناصر السلطة في خمسينيات القرن العشرين، قررت حكومته تنفيذ مشروع السد العالي، مُروّجةً له كمشروع تنموي اقتصادي. [ 77 ] بعد رفض الولايات المتحدة تمويل السد، وتصاعد المشاعر المعادية لبريطانيا في مصر، وتزايد المصالح البريطانية في السودان المجاور ، مما دفع المملكة المتحدة إلى الانسحاب، قام الاتحاد السوفيتي بتمويل السد العالي في أسوان. [ 81 ] بين عامي 1977 و1990، ولّدت توربينات السد ثلث كهرباء مصر. [ 82 ] أثار بناء سد أسوان نزاعًا بين السودان ومصر حول تقاسم مياه النيل، لا سيما بعد أن أغرق السد جزءًا من السودان وقلّل من كمية المياه المتاحة لهما. استغلت إثيوبيا ، الواقعة أيضًا على النيل، توترات الحرب الباردة لطلب المساعدة من الولايات المتحدة في استثماراتها في الري والطاقة الكهرومائية في ستينيات القرن العشرين. [ 83 ] في حين توقف التقدم بسبب انقلاب عام 1974 وفي أعقاب الحرب الأهلية الإثيوبية التي استمرت 17 عامًا، بدأت إثيوبيا في بناء سد النهضة الإثيوبي الكبير في عام 2011. [ 84 ]

إلى جانب نهر النيل، تغطي مشاريع الطاقة الكهرومائية أنهار وبحيرات أفريقيا. وقد نوقشت محطة إنغا لتوليد الطاقة على نهر الكونغو منذ الاستعمار البلجيكي في أواخر القرن التاسع عشر، وتم بناؤها بنجاح بعد الاستقلال. إلا أن حكومة موبوتو لم تُجرِ الصيانة الدورية للمحطات، ما أدى إلى انخفاض قدرتها الإنتاجية حتى عام ١٩٩٥، حين تم إنشاء تجمع الطاقة في جنوب أفريقيا ، الذي أنشأ شبكة طاقة متعددة الجنسيات وبرنامجًا لصيانة المحطات. [ ٨٥ ] غالبًا ما تبيع الدول التي تتمتع بوفرة في الطاقة الكهرومائية، مثل جمهورية الكونغو الديمقراطية وغانا ، فائض الطاقة إلى الدول المجاورة. [ ٨٦ ] وقد اقترحت جهات أجنبية ، مثل شركات الطاقة الكهرومائية الصينية، عددًا كبيرًا من مشاريع الطاقة الكهرومائية الجديدة في أفريقيا، [ ٦٣ ] وقامت بالفعل بتمويل وتقديم الاستشارات في العديد من المشاريع الأخرى في دول مثل موزمبيق وغانا. [ ٨٦ ]

لعبت الطاقة الكهرومائية الصغيرة دورًا هامًا في كهربة أفريقيا مطلع القرن العشرين. ففي جنوب أفريقيا، شغّلت توربينات صغيرة مناجم الذهب وأول خط سكة حديد كهربائي في تسعينيات القرن التاسع عشر، كما أنشأ المزارعون في زيمبابوي محطات صغيرة لتوليد الطاقة الكهرومائية في ثلاثينيات القرن العشرين. ومع تراجع الاهتمام بهذا النوع من الطاقة مع تحسن شبكات الكهرباء الوطنية في النصف الثاني من القرن، بدأت الحكومات الوطنية في القرن الحادي والعشرين في دول مثل جنوب أفريقيا وموزمبيق، بالإضافة إلى المنظمات غير الحكومية التي تخدم دولًا مثل زيمبابوي، في إعادة استكشاف الطاقة الكهرومائية الصغيرة لتنويع مصادر الطاقة وتحسين كهربة المناطق الريفية. [ 87 ]

أوروبا

في أوائل القرن العشرين، حفز عاملان رئيسيان التوسع في استخدام الطاقة الكهرومائية في أوروبا: ففي دول الشمال النرويج والسويد ، أثبتت الأمطار الغزيرة والجبال أنها موارد استثنائية لتوليد الطاقة الكهرومائية بوفرة، وفي الجنوب، دفع نقص الفحم الحكومات وشركات المرافق إلى البحث عن مصادر طاقة بديلة. [ 88 ]

في وقت مبكر، أقامت سويسرا سدودًا على أنهار جبال الألب ونهر الراين السويسري ، مما أدى، إلى جانب إيطاليا والدول الاسكندنافية ، إلى سباق في مجال الطاقة الكهرومائية في جنوب أوروبا. [ 89 ] في وادي بو الإيطالي ، لم يكن التحول الرئيسي في القرن العشرين هو إنشاء الطاقة الكهرومائية، بل التحول من الطاقة الكهرومائية الميكانيكية إلى الكهربائية. كانت 12000 طاحونة مائية تعمل في حوض نهر بو في تسعينيات القرن التاسع عشر، لكن أول محطة تجارية لتوليد الطاقة الكهرومائية، التي اكتمل بناؤها عام 1898، أشارت إلى نهاية هيمنة الطاقة الميكانيكية. [ 90 ] نقلت هذه المحطات الكبيرة الجديدة الطاقة من المناطق الجبلية الريفية إلى المراكز الحضرية في السهل المنخفض. أعطت إيطاليا الأولوية للكهرباء المبكرة على مستوى شبه وطني، معتمدة بشكل شبه كامل على الطاقة الكهرومائية، مما عزز صعودها كقوة أوروبية وإمبريالية مهيمنة. ومع ذلك، فشلت في التوصل إلى أي معيار حاسم لتحديد حقوق المياه قبل الحرب العالمية الأولى. [ 91 ] [ 90 ]

استند بناء سدود الطاقة الكهرومائية الألمانية الحديثة إلى تاريخ من السدود الصغيرة التي كانت تُستخدم لتشغيل المناجم والمطاحن في القرن الخامس عشر. واعتمدت بعض قطاعات الصناعة الألمانية على الدواليب المائية أكثر من البخار حتى سبعينيات القرن التاسع عشر. [ 92 ] لم تكن الحكومة الألمانية قد شرعت في بناء سدود ضخمة مثل سدود أورفت وموهني وإيدر التي بُنيت قبل الحرب بهدف توسيع نطاق الطاقة الكهرومائية، بل كان هدفها الرئيسي الحد من الفيضانات وتحسين الري. [ 93 ] ومع ذلك، سرعان ما برزت الطاقة الكهرومائية كميزة إضافية لهذه السدود، لا سيما في الجنوب الذي كان يعاني من نقص الفحم. حتى أن بافاريا أنشأت شبكة كهرباء على مستوى الولاية عن طريق بناء سد على بحيرة فالشنزي عام 1924، مستلهمةً ذلك جزئيًا من فقدان احتياطيات الفحم بعد الحرب العالمية الأولى. [ 94 ]

أصبحت الطاقة الكهرومائية رمزًا للفخر الإقليمي والنفور من "أباطرة الفحم" في الشمال، على الرغم من أن الشمال كان متحمسًا لها بشدة أيضًا. [ 95 ] ازداد بناء السدود بسرعة بعد الحرب العالمية الثانية، بهدف زيادة الطاقة الكهرومائية. [ 96 ] ومع ذلك، رافق بناء السدود وانتشار الطاقة الكهرومائية صراعٌ: فقد تضررت المصالح الزراعية من انخفاض الري، وفقدت المطاحن الصغيرة تدفق المياه، وتنازعت جماعات المصالح المختلفة حول مواقع السدود، متحكمةً في المستفيدين منها وفي المنازل التي غمرتها. [ 97 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ بافتراض أن كثافة الماء تبلغ 1000 كيلوغرام لكل متر مكعب (62.5 رطل لكل قدم مكعب) وأن تسارع الجاذبية يبلغ 9.81 متر في الثانية في الثانية.
  2. ↑ انظر اللجنة العالمية للسدود (WCD) للاطلاع على المعايير الدولية المتعلقة بتطوير السدود الكبيرة.

مراجع

  1. 1 2 إيغري، دومينيك؛ ميليفسكي، جوزيف (2002). "تنوع مشاريع الطاقة الكهرومائية". سياسة الطاقة . 30 (14): 1225-1230 . Bibcode : 2002EnPol..30.1225E . doi : 10.1016/S0301-4215(02)00083-6 .
  2. ↑ بارتل، أليسون (2002). "إمكانات الطاقة الكهرومائية وأنشطة التطوير". سياسة الطاقة . 30 (14): 1231-1239 . Bibcode : 2002EnPol..30.1231B . doi : 10.1016/S0301-4215(02)00084-8 .
  3. ↑ هوارد شنايدر (8 مايو 2013). "البنك الدولي يتجه نحو الطاقة الكهرومائية لمواءمة التنمية مع تغير المناخ" . صحيفة واشنطن بوست . مؤرشف من الأصل في 22 يوليو 2013. تم الاطلاع عليه في 9 مايو 2013 .
  4. 1 2 هيل، دونالد (2013). تاريخ الهندسة في العصور الكلاسيكية والوسطى . روتليدج . ص 163-164 . ISBN  978-1-317-76157-0.
  5. ↑ "الضغط الهيدروليكي" . تعليم الطاقة . 27 سبتمبر 2021. تم الاطلاع عليه في 8 نوفمبر 2021. بشكل عام، يُعد الضغط الهيدروليكي طريقة لتمثيل الطاقة المخزنة في سائل - في هذه الحالة الماء - لكل وحدة وزن.
  6. ↑ ديهان، جيمس؛ هولس، ديفيد (10 فبراير 2023). "قياسات طاقة المولد لاختبار أداء التوربينات في محطات توليد الطاقة التابعة لمكتب الاستصلاح" (PDF) .
  7. ↑ ساهديف، إس كيه . الهندسة الكهربائية الأساسية . بيرسون للتعليم الهند. ص 418. ISBN  978-93-325-7679-7.
  8. ↑ "كيف تُلحق السدود الضرر بالأنهار" . أنهار أمريكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 نوفمبر 2021 .
  9. ↑ "مع غرق دلتا العالم، فإن ارتفاع منسوب البحار ليس السبب الوحيد" . ييل إي 360. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 نوفمبر 2021 .
  10. ↑ "لماذا تفقد أنهار العالم الرواسب ولماذا يُعدّ ذلك مهماً" . ييل E360 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 نوفمبر 2021 .
  11. 1 2 3 4 5 6 7 Breeze 2018 ، ص. 
  12. ↑ «الطاقة الكهرومائية مصدر خفي لانبعاثات غاز الميثان. هؤلاء الأشخاص يسعون لإيجاد حل لهذه المشكلة» . www.bbc.com . ٢٧ مارس ٢٠٢٤. تاريخ الاطلاع: ١ يوليو ٢٠٢٦ .
  13. ↑ «الطاقة الكهرومائية مصدر خفي لانبعاثات غاز الميثان. هؤلاء الأشخاص يسعون لإيجاد حل لهذه المشكلة» . www.bbc.com . ٢٧ مارس ٢٠٢٤. تاريخ الاطلاع: ٣٠ مارس ٢٠٢٤ .
  14. ↑ Breeze 2019 ، ص 116.
  15. 1 2 3 ماس، آنا-ليزا؛ شوترومبف، هولجر (2019). "سهول الفيضانات المرتفعة وحفر قنوات المياه نتيجةً لبناء وإزالة طواحين المياه". حوليات جغرافية: السلسلة أ، الجغرافيا الطبيعية . 101 (2): 157-176 . Bibcode : 2019GeAnA.101..157M . doi : 10.1080/04353676.2019.1574209 . S2CID 133795380 . 
  16. ↑ ماينارد، فرانك (نوفمبر 1910). "خمسة آلاف حصان من فقاعات الهواء" . مجلة الميكانيكا الشعبية : 633.
  17. ↑ كايغوسوز، ك. (4 يونيو 2016). "الطاقة الكهرومائية كمصدر طاقة نظيف ومتجدد لتوليد الكهرباء" . مجلة البحوث الهندسية والعلوم التطبيقية . 5 (1): 359-369 .
  18. ↑ وكالة الطاقة الدولية (2022)، الطاقة المتجددة 2022، وكالة الطاقة الدولية، باريس https://www.iea.org/reports/renewables-2022 ، الترخيص: CC BY 4.0
  19. 1 2 3 4 5 Breeze 2019 ، ص. 
  20. ↑ تاولر، برايان ف. (2014). "الطاقة الكهرومائية". مستقبل الطاقة . ص 215-235 . doi : 10.1016/B978-0-12-801027-3.00010-5 . ISBN  978-0-12-801027-3.
  21. ↑ فورسوند، فين ر. (2015). "الطاقة الكهرومائية بالتخزين بالضخ". اقتصاديات الطاقة الكهرومائية . سلسلة دولية في بحوث العمليات وعلوم الإدارة. المجلد 217. الصفحات 183-206 . doi : 10.1007/978-1-4899-7519-5_8 . ISBN   978-1-4899-7518-8.
  22. ↑ ديفيس، سكوت (2003). الطاقة الكهرومائية الصغيرة: طاقة نظيفة من الماء . جزيرة غابريولا، كولومبيا البريطانية: دار نشر نيو سوسايتي. رقم ISBN 978-0-86571-484-7.
  23. ↑ سيماديني، ماركو (2004). "تخزين الطاقة، نظرة عامة". موسوعة الطاقة . ص 719-738 . doi : 10.1016/B0-12-176480-X/00104-2 . ISBN  978-0-12-176480-7.
  24. 1 2 نزارلي، أمينة (16 يونيو 2018). "إذا كان بالإمكان توليد الطاقة من الرياح، فلماذا لا يتم ذلك من المطر؟" . صحيفة آيريش تايمز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2021 .
  25. ↑ كارينغتون، داميان (13 مارس 2018). "في جميع الأحوال: خلية شمسية جديدة تلتقط الطاقة من قطرات المطر" . صحيفة الغارديان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2021 .
  26. ↑ فينغاس، جون (9 فبراير 2020). "قد يصبح المطر قريباً مصدراً فعالاً للطاقة المتجددة" . إنجادجيت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2021 .
  27. ↑ نيكولز، ميغان (21 مايو 2018). "علماء يصممون خلايا شمسية جديدة لالتقاط الطاقة من المطر" . يورو ساينتست . مؤرشف من الأصل في 9 أبريل 2022. تم الاطلاع عليه في 19 يوليو 2021 .
  28. 1 2 فيلازون، لويس (28 أبريل 2014). "هل من الممكن تسخير قوة المطر المتساقط؟" . بي بي سي ساينس فوكس . تم الاطلاع عليه في 19 يوليو 2021 .
  29. ↑ كوكسورث، بن (26 مارس 2014). "استخدام مياه الأمطار لتوليد الكهرباء" . نيو أطلس . تم الاطلاع عليه في 19 يوليو 2021 .
  30. 1 2 مونوز-هيرنانديز، جيرمان أردول؛ منصور، سعد بتروس؛ جونز، ديوي إيوان (2013). نمذجة محطات الطاقة الكهرومائية والتحكم بها . لندن: سبرينغر لندن. ISBN 978-1-4471-2291-3.
  31. 1 2 رينولدز 1983 ، ص. 14.
  32. ↑ أوليسون، جون بيتر (1984). أجهزة رفع المياه الميكانيكية اليونانية والرومانية: تاريخ تقنية . سبرينغر. ص 373. ISBN  90-277-1693-5JSTOR 10.3138/ j.ctvcj2t2n . ASIN 9027716935 .  
  33. ↑ غرين، كيفن (1990). "وجهات نظر حول التكنولوجيا الرومانية". مجلة أكسفورد لعلم الآثار . 9 (2): 209-219 . doi : 10.1111/j.1468-0092.1990.tb00223.x .
  34. ↑ ماغنوسون، روبرتا ج. (2002). تكنولوجيا المياه في العصور الوسطى: المدن والأديرة وشبكات المياه بعد الإمبراطورية الرومانية . بالتيمور: مطبعة جامعة جونز هوبكنز. ISBN 978-0-8018-6626-5.
  35. ↑ رينولدز 1983 ، ص 26-30.
  36. ↑ لوكاس، آدم (2006). الرياح، الماء، العمل: تكنولوجيا الطحن القديمة والوسيطة . ليدن: بريل. ص 55. 
  37. 1 2 نيدهام، جوزيف (1986). العلم والحضارة في الصين، المجلد 4: الفيزياء والتكنولوجيا الفيزيائية، الجزء 2، الهندسة الميكانيكية . تايبيه: مطبعة جامعة كامبريدج. ص 370. ISBN  0-521-05803-1.
  38. ↑ ويكاندر 2000 ، ص 400 : 
    هذه هي الفترة التي بدأت فيها طواحين المياه بالانتشار خارج حدود الإمبراطورية السابقة. ووفقًا لسيدرينوس (مختصر التاريخ)، فإن شخصًا يُدعى مترودوروس ذهب إلى الهند حوالي عام 325 ميلاديًا "بنى طواحين مياه وحمامات، لم تكن معروفة لديهم [البراهمة] حتى ذلك الحين".
  39. ↑ كريستوفر ف. هيل (2008). جنوب آسيا: تاريخ بيئي . ABC-CLIO. ص 33 وما بعدها. ISBN  978-1-85109-925-2.
  40. ↑ جاين، شاراد؛ شارما، عائشة؛ موجومدار، ب.ب. (2022). "تطور ممارسات إدارة المياه في الهند". أنظمة الأنهار . ص 325-349 . doi : 10.1007/978-3-030-87067-6_18 . ISBN  978-3-030-87066-9.
  41. ↑ سينغ، بوشبندرا كومار؛ داي، بانكاج؛ جاين، شاراد كومار؛ موجومدار، براديب ب. (5 أكتوبر 2020). "علم المياه وإدارة موارد المياه في الهند القديمة" . علم المياه وعلوم نظام الأرض . 24 (10): 4691-4707 . Bibcode : 2020HESS...24.4691S . doi : 10.5194/hess-24-4691-2020 .
  42. ↑ ناكامورا، تايلر ك.؛ سينغر، مايكل بليس؛ غابيت، إيمانويل ج. (2018). "بقايا القرن التاسع عشر: التخزين العميق لرواسب التعدين الهيدروليكي الملوثة على طول نهر يوبا السفلي، كاليفورنيا" . مجلة علوم العناصر . 6 (1): 70. رمز Bibcode : 2018EleSA...6...70N . doi : 10.1525/elementa.333 .
  43. ↑ هولاند، روبرت ج. (2015). في سبيل الله: الفتوحات العربية ونشأة الإمبراطورية الإسلامية . أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 978-0-19-991636-8.
  44. ↑ الحسن، أحمد ي. (1976). تقي الدين والهندسة الميكانيكية العربية. مع الأساليب السامية للآلات الروحية. مخطوطة عربية من القرن السادس عشر . معهد تاريخ العلوم العربية، جامعة حلب. ص 34-35 . OCLC 7902681 .  
  45. ↑ لوكاس، آدم روبرت (2005). "الطحن الصناعي في العالم القديم والوسيط: دراسة استقصائية للأدلة على الثورة الصناعية في أوروبا في العصور الوسطى". التكنولوجيا والثقافة . 46 (1): 1-30 . doi : 10.1353/tech.2005.0026 . JSTOR 40060793 . 
  46. ↑ الحسن، أحمد ي. "نقل التكنولوجيا الإسلامية إلى الغرب، الجزء الثاني: نقل الهندسة الإسلامية" . تاريخ العلوم والتكنولوجيا في الإسلام . مؤرشف من الأصل في 18 فبراير 2008.
  47. ↑ صديقي
  48. ↑ جونز، آر في (أكتوبر 1974). "كتاب معرفة الأجهزة الميكانيكية المبتكرة". نشرة الفيزياء . 25 (10): 474. doi : 10.1088/0031-9112/25/10/040 .
  49. ↑ "تاريخ الطاقة الكهرومائية" . وزارة الطاقة الأمريكية. مؤرشف من الأصل في 26 يناير 2010.
  50. ↑ "الطاقة الكهرومائية" . موسوعة المياه.
  51. 1 2 بيركن، هارولد جيمس (1969). أصول المجتمع الإنجليزي الحديث، 1780-1880 . لندن: روتليدج وكيجان بول بي إل سي. ISBN 978-0-7100-4567-6.
  52. ↑ أنفينسون، جون. "نهر التاريخ: دراسة للموارد التاريخية لنهر المسيسيبي الوطني ومنطقة الترفيه" . نهر التاريخ . نظام المتنزهات الوطنية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يوليو 2023 .
  53. ↑ لويس، بي جيه؛ سيمبالا؛ وودن (2014). "التطورات التاريخية الرئيسية في تصميم عجلات المياه وتوربينات فرانسيس المائية" . سلسلة مؤتمرات IOP: علوم الأرض والبيئة . 22 (1). IOP: 5-7 . Bibcode : 2014E & ES...22a2020L . doi : 10.1088/1755-1315/22/1/012020 .
  54. ↑ مونتري، سي.، الطاقة المائية، والتصنيع الصناعي، والتحول البيئي في نيو إنجلاند في القرن التاسع عشر ، تم الاطلاع عليه في 7 مايو 2022
  55. ↑ بلاكبيرن 2006 ، ص 217-218.
  56. ↑ مكولي، ب. (2001). الأنهار الصامتة: بيئة وسياسة السدود الكبيرة . دار زيد للنشر. ص 18-19 . ISBN  978-1-85649-901-9.
  57. 1 2 McCully 2001 ، ص. 227.
  58. ↑ بلاكبيرن 2006 ، ص 222-24.
  59. ↑ DamNation ، Patagonia Films، Felt Soul Media، Stoecker Ecological، 2014
  60. ↑ مكولي 2001 ، ص 93.
  61. ↑ فراي، فيليكس (7 أغسطس 2020). "ستار حديدي سائل: التعاون النرويجي السوفيتي في مجال الطاقة الكهرومائية في وادي باسفيك، 1955-1965". المجلة الإسكندنافية للتاريخ . 45 (4): 506-526 . doi : 10.1080/03468755.2019.1629336 .
  62. ↑ ديسوزا، ر. (7 يوليو 2008). "تأطير أزمة المياه في الهند: سياسات السدود الكبيرة الحديثة". مجلة مونثلي ريفيو . 60 (3): 112-124 . doi : 10.14452/MR-060-03-2008-07_7 .
  63. 1 2 جوكينج، روجر (يونيو 2021). "سد بوي في غانا والنزاع على الطاقة الكهرومائية في أفريقيا" . مجلة الدراسات الأفريقية . 64 (2): 339-362 . doi : 10.1017/asr.2020.41 .
  64. ↑ مكولي 2001 ، ص 274.
  65. ↑ مكولي 2001 ، ص 134.
  66. ↑ شارلييه، ر. هـ. (ديسمبر 2007). "أربعون شمعة لمدّ وجزر محطة رانس ريفر الحرارية توفر توليدًا متجددًا ومستدامًا للطاقة". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 11 (9): 2032-2057 . Bibcode : 2007RSERv..11.2032C . doi : 10.1016/j.rser.2006.03.015 .
  67. ^ بيرتون 2010 ، ص 203-209.
  68. ↑ بيرتون 2010 ، ص 216.
  69. ↑ سينكلير، ب. (2006). "المعركة حول سد هيتش هيتشي: أكثر سدود أمريكا إثارة للجدل وولادة الحركة البيئية الحديثة (مراجعة)". التكنولوجيا والثقافة . 47 (2). مطبعة جامعة جونز هوبكنز: 444-445 . doi : 10.1353/tech.2006.0153 .
  70. ↑ هيتش هيتشي ، 2020 ، تم الاطلاع عليه في 8 مايو 2022
  71. ↑ بلاكبيرن 2006 ، ص 218.
  72. ↑ لي، جي.، عصر السدود الكبيرة ، تم الاطلاع عليه في 8 مايو 2022
  73. ↑ وايت 1995 ، ص 48-58.
  74. ↑ مكولي 2001 ، ص 16.
  75. ↑ وايت 1995 ، ص 71-72، 85، 89-111.
  76. 1 2 لي، جي، عصر السدود الكبيرة ، تم الاطلاع عليه في 8 مايو 2022
  77. 1 2 شكر، أحمد (ربيع 2009). "السياسة المائية والاقتصاد والسد العالي في أسوان في منتصف القرن العشرين في مصر". مجلة الدراسات العربية؛ واشنطن . 17 (1): 9-31 . ProQuest 742434774 . 
  78. ↑ لي، جي.، نهاية عصر السدود الكبيرة ، تم الاطلاع عليه في 8 مايو 2022
  79. ↑ جوكينج، ر. (يونيو 2021). "سد بوي في غانا والنزاع على الطاقة الكهرومائية في أفريقيا" . مجلة الدراسات الأفريقية . 64 (2). مطبعة جامعة كامبريدج: 339-362 . doi : 10.1017/asr.2020.41 .
  80. ↑ روس، سي. (2017). البيئة والسلطة في عصر الإمبراطورية: أوروبا وتحول العالم الاستوائي . مطبعة جامعة أكسفورد. ص 37-38 . ISBN  978-0-19-182990-1.
  81. ↑ دوغيرتي، جيمس إي. (1959). "قرار أسوان من منظور تاريخي". مجلة العلوم السياسية الفصلية . 74 (1): 21-45 . doi : 10.2307/2145939 . JSTOR 2145939 . 
  82. ↑ ماكنيل 2001 ، ص 169-170.
  83. ↑ سوين، أشوك (ديسمبر 1997). "إثيوبيا والسودان ومصر: نزاع نهر النيل". مجلة الدراسات الأفريقية الحديثة . 35 (4): 675-694 . doi : 10.1017/S0022278X97002577 .
  84. ↑ جبريلويل، غويتوم (3 أبريل 2014). "سد النهضة الإثيوبي الكبير: هل ينهي أقدم تنافس جيوسياسي في أفريقيا؟". مجلة واشنطن الفصلية . 37 (2): 25-37 . doi : 10.1080/0163660X.2014.926207 .
  85. ↑ غوتشالك، كيث (3 مايو 2016). "السياسة المائية والطاقة الكهرومائية: ملحمة مشروع إنغا الممتدة على مدى قرن". المجلة الكندية للدراسات الأفريقية . 50 (2): 279-294 . doi : 10.1080/00083968.2016.1222297 .
  86. 1 2 أدوفور تسيكودو، كوامي (2 يناير 2021). "سد بوي الكهرومائي في غانا وتحديات إنشاء الربط". منتدى دراسات التنمية . 48 (1): 153-174 . doi : 10.1080/08039410.2020.1858953 .
  87. ↑ كلون، كيم جونكر (أغسطس 2013). "الطاقة الكهرومائية الصغيرة في جنوب أفريقيا - نظرة عامة على خمس دول في المنطقة" . مجلة الطاقة في جنوب أفريقيا . 24 (3): 14-25 . doi : 10.17159/2413-3051/2013/v24i3a3138 (غير نشط في 1 يوليو 2025). معرف مخرجات CORE: 231111067 . {{cite journal}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  88. ^ بارتولومي رودريغيز، إيزابيل (30 ديسمبر 2011). "هل كان قطاع الكهرباء هو المستفيد الأكبر من "السياسة الهيدروليكية" قبل الحرب الأهلية؟ (1911-1936)" [ هل كان قطاع الكهرباء هو المستفيد الأكبر من "السياسة الهيدروليكية" قبل الحرب الأهلية؟ (1911-1936) ] . هسبانيا (بالإسبانية). 71 (239): 789–818 . دوى : 10.3989/hispania.2011.v71.i239.360 .
  89. ↑ بلاكبيرن 2006 ، ص 217.
  90. 1 2 بارينيلو، جياكومو (2018). "أنظمة الطاقة: منهج مكاني بيئي تقني للطاقة المائية والتصنيع في وادي بو بإيطاليا، حوالي 1880-1970". التكنولوجيا والثقافة . 59 (3): 652-688 . doi : 10.1353/tech.2018.0062 . PMID 30245498 . 
  91. ↑ ماكنيل 2001 ، ص 174-175.
  92. ↑ بلاكبيرن 2006 ، ص 198-207.
  93. ↑ بلاكبيرن 2006 ، ص 212-213.
  94. ↑ لاندري، مارك (يوليو 2015). "العواقب البيئية للسلام: الحرب العالمية الأولى، والبحيرات المسدودة، والتاريخ الهيدروليكي في جبال الألب الشرقية". التاريخ البيئي . 20 (3): 422-448 . doi : 10.1093/envhis/emv053 .
  95. ↑ بلاكبيرن 2006 ، ص 219.
  96. ↑ بلاكبيرن 2006 ، ص 327.
  97. ↑ بلاكبيرن 2006 ، ص 222-236.

مصادر

  • بيرتون، بيير (2010). نياجرا: تاريخ الشلالات . مطبعة جامعة ولاية نيويورك. رقم ISBN 978-1-4384-2930-4.
  • بلاكبيرن، د. (2006). غزو الطبيعة: الماء، والمناظر الطبيعية، وتكوين ألمانيا الحديثة . نورتون. ISBN 978-0-393-06212-0.
  • بريز، بول (2018). الطاقة الكهرومائية . doi : 10.1016/C2016-0-03622-7 . ISBN 978-0-12-812906-7.
  • بريز، بول (2019). تقنيات توليد الطاقة . doi : 10.1016/C2017-0-03267-6 . ISBN 978-0-08-102631-1.
  • ماكنيل، الابن (2001). شيء جديد تحت الشمس: تاريخ بيئي لعالم القرن العشرين . دبليو دبليو نورتون وشركاه. رقم ISBN 978-0-393-32183-8.
  • رينولدز، تيري س. (1983). أقوى من مئة رجل: تاريخ دولاب الماء العمودي . بالتيمور: مطبعة جامعة جونز هوبكنز. ISBN 0-8018-7248-0.
  • ويكاندر، أورجان (2000)، "طاحونة الماء"، في ويكاندر، أورجان (محرر)، دليل تكنولوجيا المياه القديمة ، التكنولوجيا والتغير في التاريخ، المجلد  2، ليدن: بريل، الصفحات 371-400 ، ISBN  90-04-11123-9
  • وايت، ريتشارد (1995). الآلة العضوية . هيل ووانغ. ISBN 978-0-8090-3559-5.