-->

الأربعاء، 29 أبريل 2020

محطات توليد الكهرباء المائية Hydropower Power Stations

الشرح السابق:نبذة عن تاريخ القنبلة الذرية وبعض كوارثها الاشعاعية عبر العالم



محطات توليد الكهرباء المائية

    حيث توجد المياه في أماكن بها فروق ارتفاعات كالبحيرات ومجاري الأنهار يمكن التفكير بتوليد الطاقة الكهربائية ، خاصة إذا كانت طبيعة الأرض التي تهطل فيها الأمطار أو تجري فيها الأنهار جبلية ومرتفعة. ففي هذه الحالات يمكن توليد الكهرباء من مساقط المياه. أما إذا كانت مجاري الألنهار ذات انحدار خفيف فيقتضي عمل سدود في الأماكن المناسبة من مجرى النهر لتخزين المياه. و تنشأ محطات التوليد عادة بالقرب من هذه السدود كما هو الحال في مجرى نهر النيل وعلى نهر الفرات في شمال سوريا. 

   هذا بالإضافة إلى الشلالات الطبيعية التي تستخدم مباشرة لتوليد الكهرباء كما هو حاصل في شلالات نياجرا بين كندا والولايات المتحدة . وبصورة عامة فإن أية كمية من المياه موجودة على ارتفاع معين تحتوي على طاقة كامنة في موقعها ، فإذا هبطت كمية المياه إلى ارتفاع أدنى تحولت الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية . وإذا سلطت كمية المياه الساقطة على تربينة مائية دارت بسرعة كبيرة وتكونت على محور التربينة طاقة ميكانيكية . وإذا ربطت التربينة مع محور المولد الكهربائي تولد على أطراف العضو الثابت من المولد طاقة كهربائية .

      وهذه صور ة جوية لأكبر سد مائى فى أمريكا (سد هوفر بولاية كولورادو).

   1- محطات التوليد المائية:

           تتميز هذه المحطات عموما بأنها تنتج طاقة نظيفة ، و تستغرق عدة دقائق في الدخو ل على الشبكة ، ولها عمر افتراضي كبير ، و تكلفة التشغيل بسيطة ، ولها معدل الاستجابة على الشبكة عالي جدا (يمكن أن ترفع الإنتاج من 20MW إلى MW 150 مباشرة).
       لكن يعيبها أنها تحتاج إلى تكلفة إنشاء عالية ، وأن عملها مرتبط بكمية المياه المتوفرة أمام السد ، وبالتالى فالذى يتحكم في عملها مؤثرات خارجية مثل منسوب المياه المنصرف و احتياجات  الري.

1.1-طريقة توليد الطاقة الكهرومائية:

      أي كمية ماء موجودة على ارتفاع معين تحتوى على طاقة كامنة في موقعها ، فإذا هبطت كمية المياه إلى ارتفاع أدنى تحولت طاقة الوضع إلى طاقة حركة وإذا سلطت على توربين مائي فإنه يدور بسرعة كبيرة ، وإذا ربطت التوربين مع محور المولد الكهربائي ، تولد على أطراف العضو الثابت من المولد طاقة كهربائية كما فى الشكل:

     تتألف محطة توليد الكهرباء المائية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية التالية.
1-السد Dam.
2- الخزان Reservoir.
3-.المجرى المائل Penstock :وهو عبارة عن أنبوب كبير أو أكثر من أسفل السد إلى مدخل التوربين وتسيل المياه فيها بسرعة كبيرة يوجد فيها بوابات gates Control للتحكم في كمية المياه المارة.
4-.التوربين Turbine :تكون التربينة والمولد عادة في مكان واحد مركبين على محور رأسي واحد كما فى الشكل.
5 .و يركب المولد Generator فوق التربينة . وعندما تفتح البوابة في أسفل الأنابيب المائلة تتدفق المياه بسرعة كبيرة في تجاويف مقعرة فتدور بسرعة وتدير معها العضو الدوار في المولد حيث تتولد الطاقة الكهربائية على أطراف هذا المولد . كما في الشكل


6 .أنبوب السحب outflow :بعد أن تعمل المياه المتدفقة في تدوير التربين فلابد من سحبها للخارج بسرعة ويسر حتى لا تعوق الدوران.
7 .المعدات و الآلات المساعدة: مثل المضخات و المفاتيح ومعدات تنظيم سرعة الدوران . 

1.2- نظرية العمل:

    يبنى سد على مجرى مائي  ، فيحجز الماء خلفه لتتكون بحيرة اصطناعية بسعة مائية كبيرة. وتعتمد كمية الطاقة الكهربائية المولدة من المحطة على عنصرين أساسيين هما:
     ▪ ارتفاع المياه خلف المحطة (فرق المنسوب بين سطح المياه خلف السد ومنسوب التوربينات). 
     ▪ معدل تدفق كمية المياه خلال التوربينات.

ويمكن حساب القدرة الكهربائية كالاتى : 
    القدرة (وات)= الارتفاع (م) x كمية التدفق (م3/ث)x عجلة الجاذبية (9.81 م/ث²) x كثافة المياه (1000كجم/م ) x كفاءة المحطة.
    وبالنسبة إلى الكفاءة فهي تحسب بالتقريب بنحو 85 % بالنسبة لمحطات القوى المائية . 
   وتختلف قدرة كل سد مائي في توليد الكهرباء بحسب ارتفاع منسوب الماء فيه وكمية الماء التي تندفع في التوربين أو التوربينات وكفاءة التوربين والمولد الكهربائي ، كما تقول لنا معادلة القدرة.
  أكبر محطة لتوليد الكهرباء من سد مائي هي 18000 جيجاوات وتوجد في الصين الشعبية.

1.3- ما هو الارتفاع الحرج ؟

      الارتفاع الحرج هو أقصى ارتفاع لسطح المياه فى خزان السد بعده يتوقف تشغيل المحطة ، وذلك لحدوث ظاهرة التكهف (Cavitation) و سبب حدوث ظاهرة التكهف هو أنه عند زيادة الضغط المائي فى الخزان تزيد سرعة المياه داخل التوربينات ويقل ضغط المياه (equation Bernoulli) ، وعند هذه النقطة تتحول المياه من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية (غليان السائل) مكونة فقاعات غازية ، ومع زيادة سرعة التوربينات تنفجر هذه الفقاعات محدثة تآكل فى ريش التوربينات ، لذلك لابد من إيقاف التشغيل عند هذه السرعات العالية . 

1.4-محطات الضخ والتخزين:

     نشير هنا إلى أن أفضل طريقة حاليا تستعمل في تخزين الطاقة الكهربائية بكميات هائلة ، هي طريقة ضخ المياه إلى خزان علوي محفور بصورة طبيعية فوق جبل كما فى الشكل أسفله ثم استرجاع الطاقة بعد ذلك من خالل محطات توليد مائية ، فعند توفر فائض من الإنتاج يتم استعماله لرفع المياه بواسطة المضخات الكهربية للتخزين أعلى الجبل (تخزين فى صورة طاقة وضع) ، ثم استعمال هذه المياه المخزنة لتولد الطاقة عند ذروة الطلب ، حيث تندفع من أعلى الجبل لتصطدم بتربينات هيدروليكية لإنتاج الطاقة الكهربائية .
  وهذه الدورة يمكن أن تكو ن يومية أو أسبوعية أو فصلية. وتسمى بتقنية الضخ والتخزين Pumping Storage .
   وحاليا المغرب يتوفر على وحدة قيد الاشتغال بأفورار ووحدة أخرى في طور البناء بمدينة أكادير.

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق