توليد الكهرباء من السدود ( الطاقة الكهرومائية )
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
استخدام السدود في توليد الكهرباء ( الطاقة الكهرومائية )
Hydropower
كيفية توليد الكهرباء من الماء
تعريف الطاقة الكهرَومائية : هي الطاقة الكهربائية التي نحصل عليها من الطاقة المائية الكامنة. وهي بذلك تعد من أشكال الطاقة النظيفة الصديقة للبيئة والمستخدمة في نطاق عالمي واسع.
شرط توليد كهرباء من طاقة المياه :
لكي يتم توليد كهرباء من طاقة المياه ينبغي أن :يبنى سد على المياه الجارية، حيث يتم حجز المياه وراء السدود في بحيرات للحفاظ على المياه باقي أيام السنة دون أن تفقد؛ بحيث تكون هذه البحيرات كبيرة جدا مثل البحيرة الموجود ة وراء السد العالي بمصر وتسمى بحيرة ناصر، ويتم بذلك الاحتفاظ بطاقة تسمى طاقة الوضع في تلك البحيرات الكبيرة، وتكون هذه البحيرات عالية في المنسوب عن ما بعد السد، حيث عند فتح أبواب السد يتم تحويل تلك الطاقة المسماة بطاقة الوضع إلى طاقة الحركة، حيث تندفع المياه من خلال مواسير بكمية شديدة جدا ومنحدرة بشدة، ويتم بذلك تدوير التوربينات، وينتج التيار الكهربي المستخدم في إنارة العديد من المدن.
مكونات محطات توليد الكهرباء من مياه السدود :
- السد : يعمل السد على حجز المياه بهدف زيادة طاقة الوضع ، وكلما كان ارتفاع السد كبير ، زادة طاقة الوضع الكامنة في المياه .
- مسقط المياه أو المجرى المائي : عبارة عن أنبو يوصل بين الماء في السد والتوربينات ، فيسير الماء بسرعة كبيرة داخل الأنبوب لأن السد يكون مرتفع على التوربينات ، بحيث يكون هنالك صمام للتحكم بكمية المياه الوصلة إلى التوربينات .
- التوربين : يتم وضع التوربين بالقرب من المولد الكهربائي بيحث يوصل المولد بالتوربين وعندما تسقط المياه على التوربين فإنه يدور ، فيدور معه الدينامو ويولد تيار كهربائي .
- أنبوبة السحب : يتم تصميم أنبوبة بشكل خاص بحيث تعمل على سحب الماء الخارج من التوربين بسرعة كبيرة حتى لا تعيق المياه لعمل التوربين .
- معدات وآلات مساعدة : تعمل هذه المعدات والآلات على التحكم بمنسوب المياه والتحكم بكمية المياه الساقطة على التوربين ، كما أن من بين تلك المعدات مضخات لضخ المياه في مواضع معينة ، وكذلك وجود بوابات للتحكم في تدفق المياه .
فكرة انتاج الطاقة الكهربائي من السدود :
يتم توليد الطقاة الكهربائية من خلال تحويل المياه الجارية إلى طاقة حركية ، حيث يتم صناعة منحدرشديد لماء السد من مكان مرتفع إلى مكان منخفض فيسقط على توربينات، فتدور التوربينات ، والتوربيات متصلة بالدينامو ( مولد التيار الكهربائي ) ، وعندما يدور الدينامو يولد تياراً كهربائياً ،
وتعتمد كمية الكهرباء على كمية المياه وارتفاعها، ووعلى سرعة تدفقها في الثانية الواحدة، فكلما زادت كمية تدفق المياه وارتفعت، وزادت كمية الدفع للمياه كلما زاد انتاج الطاقة من خلال المولد في التوربينات، وهذا ما يسمى في علوم الكهرباء بمعامل التناسب ، كما كبر حجم المولد يلعب دوراً هاماً في كمية الكهرباء المتولدة .
فكرة عملها :
عند فتح المنفذ المائي في السد, تتدفق المياه بتأثير الجاذبية, وتتحول طاقة الوضع الكامنة في الماء إلى طاقة حركية. وإذا أهملنا مقاومة أنبوب تدفق المياه أثناء حركتها إلى التوربين يمكن القول أن طاقة الوضع للماء تتحول بكاملها تقريبا إلى طاقة حركية تدير التوربين. يدير التوربين بدوره مولد الكهرباء في معمل التوليد وينشأ التيار الكهربائي. يعتمد مردود هذه العملية على كفاءة تدوير العنفات, ومقدار الطاقة المهدورة بالاحتكاك خلال التدوير. في المولد الكهربائي تتحول طاقة التدوير الآلية بواسطة المجال المغناطيسي العالي الموجود به إلى توليد الطاقة الكهربائية بالحث المغناطيسي , تماما كما في مولد الدراجة (يسمى أحيانا "الدينامو") أو السيارة. أخيرا تنقل الطاقة الكهربائية المولدة إلى شبكة التغذية بتوتر عال لتقليل الهدر الناجم عن مقاومة التيار الكهربائي في الأسلاك. تستعمل تقنيات أخرى في توليد الطاقة الكهرَمائية، كاستخدام طاقة المياه الحركية في الأمواج مثلا أو طاقة المد والجزر.
الطاقة الكهرومائية هي طاقة صديقة للبيئة ( طاقة نظيفة ) :
تتميز الطاقة الكهربائية التي نحصل عليها من المحطات المائية بأنها أقل كلفة في التشغيل والصيانة والاستبدال القليل للتجهيزات والاستفادة من نفس كمية المياه أكثر من مرة في إنتاج الطاقة في المحطات المقامة على مدرجات الأنهار من خلال الاستفادة من كامل الضاغط المتوفر وتساهم المحطات المائية في تخفيض الانبعاثات الغازية الى الجو مقارنة مع محطات الطاقة الحرارية الأخرى التي تعمل على تلويث الجو وزيادة نسبة الغازات الضارة في البيئة ، حيث أن احتراق طن واحد من الوقود فيها يطلق ثلاثة أطنان من غاز ثاني أكسيد الكربون الملوثة للبيئة ويحتاج احتراق كل واحد طن فيول في توليد الطاقة الى 0051 ليرة سورية لإزالة الأضرار البيئية التي تسببها .كما أن الوقود المستخدم هو الماء وهو غير معرض لارتفاعات الأسعار العالمية حيث أن كلفة إنتاج كل 1 كيلو واط من الطاقة الكهرمائية عالمياً في المحطات الحرارية ما يعادل 6 ليرات سورية باعتبار أن كل 1 كغ من مادة الفيول تستخدم في توليد الطاقة في المحطات الحرارية والغازية تنتج 4 كيلو واط ساعي من الكهرباء .
مميزات المحطات الكهرومائية :
تقدر حصة الطاقة الكهرمائية بنسبة 19 بالمئة من إنتاج الطاقة الكهربائية العالمي(المصدر: الويكي الفرنسية). وتكمن أهميتها في أنها من مصادر الطاقة المتجددة, والأقل خطرا على البيئة مقارنة بمعامل الكهرباء الحرارية التي تعمل بالوقود العضوي (فحم, نفط...) أو النووي.و بشكل عام، تعتبر عملية توليد هذا النوع من الطاقة عالية المردود، إذ يصل مردودها إلى نسبة 80% - 90% وأكثر.
أكبر قدرة لمحطة توليد مائية موجودة حاليا تصل إلى 18 جيجاواط (سد الصين العظيم).
فيديو يوضح كيفية عمل السد في توليد الكهرباء
يمكنكم تحميل كتب فيزياء مترجمة من صفحة : كتب فيزياء مترجمة pdf