ما المقصود بالطاقة الكهرومائية؟

تعد الطاقة الكهرومائية عن طريق احتجاز المياه، المعروفة أيضًا باسم طاقة الخزانات الكهرومائية، النوع الأكثر شيوعًا لتوليد الطاقة الكهرومائية. وتعتمد على منشآت مخصصة لحجز الميه، مثل الخزانات أو السدود الكبيرة، لتخزين المياه وإطلاقها عند الطلب عبر توربينات لتوليد الكهرباء.

حيث يعد هذا النوع من الطاقة الكهرومائية مناسبًا لتوليد الطاقة على نطاق واسع. تستوعب منشآت الاحتجاز تخزين كميات كبيرة من المياه، ما يعني أنها يمكن أن تنتج كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية. ونظرًا إلى ثبات تخزين المياه، فإن الطاقة الكهرومائية الاحتجازية تُعدّ مصدرًا موثوقًا ويمكن التنبؤ به للطاقة؛ لكن في أوقات الجفاف يمكن أن يتأثر توليد الطاقة.

تشتمل الطاقة الكهرومائية المعتمدة على التخزين بالمضخات على نقل المياه بين المحطات على ارتفاعات مختلفة. وتقوم هذه المنشآت بسحب المياه من ارتفاع منخفض إلى ارتفاع أعلى خلال أوقات انخفاض الطلب؛ وتطلقها مرة أخرى إلى الأسفل لتوليد الكهرباء خلال أوقات ارتفاع الطلب.

ويعمل هذا النوع من محطات الطاقة الكهرومائية مثل البطارية، حيث يخزن الطاقة المولدة من مصادر الطاقة الأخرى (مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة النووية) لاستخدامها لاحقًا. توفر أنظمة التخزين هذه طريقة لموازنة الحمل داخل الشبكة. ويمكن استخدام تخزين الطاقة لتلبية الطفرات المفاجئة في الطلب أو لتعويض النقص في الطاقة عندما لا تنتج مصادر الطاقة المتجددة المتقطعة (مثل الرياح والطاقة الشمسية) ما يكفي من الطاقة. لكن قد يكون العثور على مواقع مناسبة، مع وجود مسطحات مائية على ارتفاعات مختلفة، أمرًا صعبًا.

تتطلب الأنظمة القائمة على التحويل، والمعروفة باسم الطاقة الكهرومائية القائمة على تحويل مجرى النهر، القليل من التخزين المائي أو لا تتطلبه على الإطلاق. وبدلاً من ذلك، يتم استخدام التدفق الطبيعي للنهر وانخفاضه لتوليد الكهرباء المتجددة عن طريق تحويله عبر قناة أو أنبوب ضغط إلى التوربينات. ومن المرجح أن توجد محطات توليد الطاقة الكهرومائية صغيرة الحجم الخاصة بالطاقة الكهرومائية القائمة على التحويل في المناطق الجبلية، حيث يوفر الانخفاض الطبيعي للنهر تدفقًا قويًا لتوليد الطاقة.

وعادةً ما يكون لمنشآت الطاقة الكهرومائية هذه تأثير بيئي أقل من مرافق الطاقة الكهرومائية القائمة على احتجاز المياه لأنها لا تتطلب خزانات كبيرة ولها تأثير أقل على المنظومة الطبيعية. وعلى الرغم من ذلك، يمكن تطبيقها على نطاق أصغر؛ مما يقلل من قدرتها الإنتاجية للكهرباء. ولأنها تعتمد على تدفق النهر، فإنها يمكن أن تكون أكثر تغيراً، خاصة في المناطق التي يتغير فيها هطول الأمطار حسب الموسم.

وفي حين أن أنواع الطاقة الكهرومائية الموصوفة أعلاه تغطي معظم أنواع الطاقة الكهرومائية الموجودة حالياً، إلا إن هناك بعض المتغيرات الأخرى المستخدمة. على سبيل المثال، تستخدم بعض المرافق طاقة المد والجزر، عن طريق استخدام ارتفاع وانخفاض المد والجزر في المحيطات لتوليد الكهرباء. الطاقة الكهرومائية الصغيرة هي مصطلح يشير إلى الأنظمة الصغيرة المصممة لتوليد الطاقة لمجتمع صغير أو منزل واحد أو مرفق بعيد في منطقة نائية. ويمكن أن تكون إما من النوع المعتمد على جريان النهر أو استخدام خزان صغير.

تعد الصين أكبر منتج للطاقة الكهرومائية في العالم، حيث تبلغ قدرتها المركبة أكثر من 356,000 ميجاوات. وقد استثمرت الدولة بكثافة في مشاريع الطاقة الكهرومائية، بما في ذلك سد "الممرات الثلاثة" ، وهو أكبر مشروع للطاقة الكهرومائية في العالم. تبلغ قدرة السد، الذي يقع على نهر اليانغتسي واكتمل بناؤه في عام 2012، 22.5 جيجاوات.

وتشكل محطات الطاقة الكهرومائية ومصادر أخرى نحو 6% من الكهرباء التي يتم توليدها في الولايات المتحدة.² يُعد سد "جراند كولي" على نهر كولومبيا في ولاية واشنطن أكبر مشروع للطاقة الكهرومائية في الولايات المتحدة، حيث تبلغ قدرته على إنتاج الكهرباء حوالي 6.8 جيجاوات. لكن لعل أشهر مشروع للطاقة الكهرومائية في العالم هو سد "هوفر". والذي يقع على الحدود بين ولايتي أريزونا ونيفادا، وقد اكتمل إنشاؤه في عام 1936 وتبلغ قدرته حوالي 2 جيجاوات. حيث لا يوفر هذا السد الكهرباء للمرافق العامة والخاصة في نيفادا وأريزونا وكاليفورنيا فحسب، بل ينظم أيضًا تدفق المياه لأغراض الري ويمنح إمكانية التحكم في الفيضانات.

تُعد الطاقة الكهرومائية مصدرًا مهمًا للطاقة المتجددة في أوروبا، حيث تمثل أكثر من 12% من توليد الكهرباء في الاتحاد الأوروبي^.3 فالنرويج، على سبيل المثال، تولد أكثر من 90% من إجمالي الطاقة الكهربائية من الطاقة الكهرومائية^.4 وكان أكبر مشروع للطاقة الكهرومائية في أوروبا من حيث القدرة الإنتاجية هو سد "سايانو شوشينسكايا" في روسيا. وهي سابع أكبر محطة لتوليد الطاقة الكهرومائية في العالم، بقدرة 6.4 جيجاوات.

يوجد العديد من مشروعات الطاقة الكهرومائية الرئيسية في قارة أمريكا الجنوبية. يُعد سد "إيتايبو"، وهو مشروع مشترك بين البرازيل وباراغواي على نهر بارانا، أحد أكبر مصادر إنتاج الطاقة الكهرومائية العاملة في العالم. حيث تبلغ قدرته على توليد الكهرباء المركبة 14 جيجاوات. وتبلغ قدرة سد "غوري" في فنزويلا، المعروف أيضًا باسم محطة "سيمون بوليفار" الكهرومائية، حوالي 10.2 جيجاوات وتوفر ما يصل إلى 80% من الطاقة الكهربائية في البلاد.

يتجه العديد من الدول في أفريقيا إلى الطاقة الكهرومائية كوسيلة لتلبية احتياجاتها المتزايدة من الطاقة. فمشروعات مثل سد النهضة الإثيوبي الكبير وسد "إنغا" في جمهورية الكونغو الديمقراطية لديها القدرة على توفير كميات كبيرة من الطاقة المتجددة للقارة. في مصر، يُعدّ السد العالي في أسوان على نهر النيل أحد أكبر مشروعات الطاقة الكهرومائية في إفريقيا. وتم الانتهاء منه في عام 1970، وتبلغ قدرته على توليد الكهرباء حوالي 2.1 جيجاوات. وقد أثر السد في الزراعة والاقتصاد في مصر من خلال توفير زيادة التخزين المائي للري وإنتاج الطاقة الكهرومائية.