خدمات / الطاقة المتجددة / الطاقة المائية / الطاقة المائية

الطاقة المائية

 

ومن آخر الإحصائيات وجد أن حوالي 30 % من الطاقة الناتجة في العالم تم الحصول عليها من الطاقة المائية . كما توجد دول كثيرة مثل النرويج تحصل على 99 % من طاقتها من الماء وكذلك كندا تحصل على 78 % من طاقتها من الماء . وتنتج سويسرا حوالي 95 % من طاقتها من المياه أيضا وتظل الطاقة الكهربائية المائية في مقدمة الطاقات حتى الآن. فالماء أرخص مصدر من مصادر الطاقة وبالرغم من الإستثمارات الكثيرة في الطاقة المائية إلا أن تكاليف التشغيل قليلة بالمقارنة مع المصادر الأخرى للطاقة فالطاقة المائية أقل تكلفة من الطاقة المولدة بالفحم والبترول . وبالإضافة إلى توليد الطاقة المائية فإن نظام التوليد ينتج عنه فوائد أخرى مثل توفير الماء للري والتحكم في الماء وتوجيه وترشيد استخدامه .  

يتم الحصول على الطاقة المائية باستخدام التربينات حيث أن اندفاع الماء تحت ضغط مرتفع يسبب دوران عجلات التربينات ويمكن أن يكون تقابل الماء مع العجلات من أعلى أو من أسفل حيث أنه في تقابل الماء من أعلى مع التربينات يعتمد على تخزين الماء خلف السد أما في تقابل الماء من أسفل مع التربينة فيعتمد على طبوغرافية المنطقة 

                ولحساب الطاقة المتولدة في المولد بواسطة المياه يجب أن نعرف أنواع الطاقات المتولدة.

       فالماء المخزن عند السد له طاقة وضع معينة وعندما يسقط من ارتفاع عالي تتحول طاقة الوضع للماه إلى طاقة حركة ويتبع ذلك حدوث دوران للتربينات بواسطة المياه فيدور المولد الكهربي الذي يولد الكهرباء .

وطاقة الوضع لحجم معين من الماء على  ارتفاع معين يمكن إيجادها من العلاقة التالية :   

 

×                 حيث :                    

P.E. = m g h

P.E.    = طاقة الوضع ( جول ) .

   m    = كتلة الماء ( كجم ) .

=     g   عجلة الجاذبية الأرضية ( م / ث2 ) .

   h    = إرتفاع الماء ( متر ) .

ومعنى ذلك أن 1 م3من الماء كتلته 1000 كجم فإن طاقة الوضع لهذا الحجم على ارتفاع 100 متر تكون :                       

                                P.E.  =  1000 х 9.8 х 100

                             =  9.8 х 105     J        

                                      0.27     K . W . h =

وهناك صوره أخرى من الطاقات وهى الطاقة الحركية الناتجة من سرعة المياه. ويمكن إيجادها من العلاقة التالية .                                                      K . E . = ½ m v2          حيث :

             K . E    =  طاقة الحركة ( جول ) .  

  M                =  كتلة الماء ( كجم ) .

v                  =  سرعة تحرك الماء ( متر / ث ) .

ومن المعروف أن طاقة الوضع تتحول إلى طاقة حركة بمجرد تركها تتحرك بحرية .

وكلما كانت سرعة المياه الخارجة من التوربينة قليلة كانت كفاءة التوربينة عالية جدا والكفاءة الكلية ( حاصل ضرب كفاءة التوربينة × كفاءة المولد الكهربي ) .

 

?       توجد عدة أنواع من التوربينات تنقسم إلى :

 

         ‌د-    حسب طريقة دخول المياه :

§              توربينات الدفع : Impulse Turbines

وفي هذا النوع من التوربينات يخرج الماء من اختناق في نهاية الأنبوبة فتصطدم بالريش فتتحول طاقة الضغط إلى طاقة حركية حسب إدارة التوربينة وأشهر التوربينات المتحركة هي التوربينة ذات العمود الأفقي وفي التوربينات المتحركة تتحول طاقة الماء أولا إلى طاقة حركية وذلك بإمرار الماء خلال بشبوري إلى أن تصل لأوعية منخفضة في محيط عجلة التوربين ويصطدم الماء بسرعة عالية ويخرج بسرعة منخفضة بعد إدارة مراوح التوربين أي أنها أعطت طاقتها في إدارة التوربين وتحتوى هذه التوربينة على الأجزاء التالية :-

-  البشبوري :

 عبارة عن فتحة توجه الماء إلى أعلى في الاتجاه المطلوب وتوجد بها إبرة مخروطية تتحكم في معدل التصرف وبإدخالها تزيد مساحة الفتحة فيزيد التصرف .

2-  عجلة التوربينة :

تتركب من قرص مثبت في عمود أفقي وفي محيط العجلة تركب أوعية على مسافات منتظمة .

3-الغطاء :

الغطاء ليست له وظيفة هيدروليكية لكنه يحمى عجلة التوربينة وكما يمنع الماء من التبخر.

4-                     النافورة العكسية :

وتستخدم في الإيقاف الفجائي للتوربينة لأن التوربينة تستمر في الدوران بفعل القصور الذاتي بعد إيقاف البشبوري لذا تستخدم هذه النافورة العكسية على ظهر الأوعية .

§              وتحسب كفاءة التوربينة من العلاقة التالية :          

 

×                

×                 حيث:

               =  كفاءة التوربينة . 

               =   كثافة الماء ( كجم / متر3 ) .                             

Q           =   تصرف الماء ( م3 / ساعة ) .

h             =   الضاغط المائي ( متر ) .

p             =   القدرة الناتجة بالحصان .

 

 

§             توربينة رد الفعل :  Reactio Turbine

وفي هذه التوربينة يدخل الماء على طول محيط التوربينة ويؤثر الماء على العجلة التوربينية تحت ضغط أكبر من الضغط الجوى أو قد تكون التوربينة أسفل ماسورة الراجع أو فوقها ويستحسن أن تكون فوق الماسورة لسهولة الوصول إليها وصيانتها وقبل دخول الماء للتوربينة تكون له طاقة ضغط وطاقة حركة تؤدى إلى إدارة العجلة وتستخدم هذه التوربينة للضغوط المنخفضة والمتوسطة .

               ‌د-   حسب اتجاه سريان الماء :

×  وهي تنقسم إلى :

                توربينات مماسية .

                توربينات قطرية .

                توربينات محورية.

          توربينات محورية قطرية .

              ‌ج-                   حسب موقع العمود :

                توربينة رأسية .

                توربينة أفقية .

               ‌ه-   حسب الضاغط المائي :

                عالية الضغط .

                متوسطة الضغط .

                منخفضة الضغط .

× المكونات الرئيسية لمحطة توليد الطاقة الكهربائية المائية

1- خزان .              2- بحيرة الخزان .              3- مجرى مائي .         4- توربينات مائية .     5- مولدات .              6- غرفة تحكم .

7- غرفة محولات .    

8- أنبوبة تصريف  الماء من التوربينة .

9- خط نقل القدرة .

 



البوم الصور