الطاقة الكهرومائية ، المعروفة أيضًا باسم الطاقة الكهرومائية ، هي الطاقة المشتقة من طاقة المياه المتساقطة أو سريعة الجريان ، والتي يمكن تسخيرها لأغراض مفيدة. تم استخدام الطاقة الكهرومائية من أنواع كثيرة من طواحين المياه عدة مرات كمصدر متجدد للطاقة للري وتشغيل الأجهزة الميكانيكية المختلفة ، مثل مناشر الخشب.
في القرن التاسع عشر ، أصبحت الطاقة الكهرومائية مصدرًا لتوليد الكهرباء. كان Cragside في نورثمبرلاند ، إنجلترا أول منزل يعمل بالطاقة الكهرومائية في عام 1878 وتم بناء أول محطة تجارية لتوليد الطاقة الكهرومائية في شلالات نياجرا في عام 1879. وفي عام 1881 ، كانت مصابيح الشوارع في مدينة شلالات نياجرا تعمل بالطاقة الكهرومائية.
أهداف التعلم
توليد الطاقة المائية
في توليد الطاقة الكهرومائية ، يتم جمع المياه أو تخزينها على ارتفاع أعلى وتوجيهها إلى أسفل عبر أنابيب أو أنفاق أكبر إلى ارتفاع منخفض. يُعرف الاختلاف في هذين الارتفاعين بالرأس . في نهاية مروره أسفل الأنابيب ، يتسبب الماء المتساقط في دوران التوربينات . وتقوم التوربينات بدورها بتشغيل المولدات التي تحول الطاقة الميكانيكية للتوربينات إلى كهرباء . ثم يتم استخدام المحولات لتحويل الجهد المتناوب المناسب للمولدات إلى جهد أعلى مناسب للنقل لمسافات طويلة. يُطلق على الهيكل الذي يضم التوربينات والمولدات ، والذي تتغذى فيه الأنابيب أو الأنابيب ، اسم القوة .
موقعك
عادة ما توجد محطات الطاقة الكهرومائية في السدود التي تحجز الأنهار ، مما يرفع مستوى المياه خلف السد ويخلق رأسًا مرتفعًا قدر الإمكان. الطاقة الكامنة التي يمكن اشتقاقها من حجم الماء تتناسب طرديًا مع رأس العمل. لإنتاج كمية متساوية من الطاقة ، يتطلب تركيب رأس العمل المنخفض كمية ماء أكبر من تركيب رأس العمل العالي.
تخزين الطاقة المائية
يختلف الطلب على الطاقة الكهربائية بشكل كبير في أوقات مختلفة من اليوم. من أجل موازنة الحمل على المولدات ، يتم أحيانًا بناء محطات كهرومائية للتخزين بالضخ. خلال فترات خارج الذروة ، يتم توفير بعض الطاقة الإضافية المتاحة للمولد الذي يعمل كمحرك ، مما يدفع التوربين إلى ضخ المياه في خزان مرتفع. تعتبر أنظمة التخزين بالضخ فعالة وتوفر طريقة اقتصادية لتلبية الأحمال القصوى.
في بعض المناطق الساحلية ، تم إنشاء محطات لتوليد الطاقة الكهرومائية للاستفادة من صعود وهبوط المد والجزر. عندما يأتي المد والجزر ، يتم حجز المياه في خزان واحد أو أكثر ويتم إطلاقها لتشغيل التوربينات الهيدروليكية والمولدات الكهربائية المقترنة بها.
يعتبر تساقط المياه أحد المصادر الرئيسية الثلاثة للطاقة المستخدمة لتوليد الطاقة الكهربائية ، والمصدران الآخران هما الوقود الأحفوري والوقود النووي . تتمتع الطاقة الكهرومائية بمزايا معينة مقارنة بالمصادر الأخرى لأنها متجددة باستمرار بسبب الطبيعة المتكررة للدورة الهيدرولوجية ولا تنتج تلوثًا حراريًا.
الطاقة الكهرومائية هي مصدر مفضل للطاقة في المناطق ذات الأمطار الغزيرة وفي المناطق الجبلية أو الجبلية القريبة بشكل معقول من مراكز التحميل الرئيسية.
تأتي العديد من الآثار البيئية السلبية للطاقة الكهرومائية من السدود المرتبطة بها ، والتي يمكن أن تعيق هجرة الأسماك التي تفرخ ، مثل السلمون ، وتؤدي إلى إزاحة المجتمعات البيئية والبشرية بشكل دائم مع امتلاء الخزانات.
يُعرف محول الطاقة الحراري أيضًا باسم المولد الحراري وهو جهاز يحول الحرارة مباشرة إلى كهرباء باستخدام الانبعاث الحراري بدلاً من تغييره أولاً إلى شكل آخر من أشكال الطاقة.
يحتوي محول الطاقة الحرارية على قطبين ، أحدهما مرفوع إلى درجات حرارة عالية بما يكفي ليصبح باعثًا حراريًا للإلكترون ، والقطب الآخر المسمى المجمع ، لأنه يستقبل الإلكترونات المنبعثة ، يتم تشغيله عند درجة حرارة منخفضة بشكل ملحوظ. تكون المسافة بين الأقطاب الكهربائية في بعض الأحيان فراغًا ولكنها عادة ما تكون مملوءة بالغاز أو البخار عند ضغط منخفض. المحولات الحرارية هي أجهزة صلبة بدون أجزاء متحركة وتظهر نسبة طاقة إلى وزن كبيرة نسبيًا ، وهي مناسبة تمامًا لبعض التطبيقات في المركبات الفضائية.
يمكن اعتبار محول الطاقة الحراري بمثابة صمام ثنائي إلكتروني يحول الحرارة إلى طاقة كهربائية عبر الانبعاث الحراري. يمكن أيضًا اعتباره من حيث الديناميكا الحرارية كمحرك حراري يستخدم غازًا غنيًا بالإلكترون كسائل عمله.
أنواع المحولات الحرارية
الأنواع الرئيسية للمحولات الحرارية هي:
مزايا الطاقة المائية
تشمل مزايا استخدام الطاقة الكهرومائية ؛
عيوب الطاقة المائية
تشمل مساوئ الطاقة الكهرومائية ؛
ملخص
