بدأت إثيوبيا إنتاج الكهرباء من "سد النهضة"، في 20 فبراير/شباط 2022، هذا المشروع الذي تخشى مصر والسودان أن يتسبب في نقص المياه قرب المصب – بنته إثيوبيا بمليارات الدولارات لتوليد الطاقة من منبع نهر النيل، ويعد "سد النهضة" أكبر سد كهرومائي بإفريقيا، ما قد يثير تساؤلات مثل: كيف تعمل السدود الكهرومائية؟ وكيفية التحكم في إنتاج الكهرباء؟ ولماذا تعتبر مصدراً مهماً للطاقة المتجددة؟
أجاب موقع World Atlas الكندي عن بعض الأسئلة الفنية حول طريقة عمل السدود الكهرومائية التي تعد شكلاً من أشكال الطاقة المتجددة.
اقرأ أيضاً
كيف تعمل السدود الكهرومائية؟
ببساطة شديدة يستغل السد طاقة حركة المياه ويحولها إلى كهرباء قابلة للاستخدام، ويقوم بحفظ الطاقة أو كبحها، والتحكم في تدفقها، كما يمكن من الاستفادة من تدفق المياه بفاعليةٍ أكبر لأن سرعته وحركته هما المسؤولان عن تدوير المحركات التوربينية التي تولد الكهرباء.
إذ تعتمد غالبية أشكال الطاقة على الحركة لتوليد الكهرباء، مع منظومة مصممة لاستغلال تلك الطاقة والتحكم فيها، ويؤدي المحرك التوربيني هذا الدور داخل محطات الطاقة الكهرومائية، إذ يُعتبر في الأساس بمثابة مروحةٍ ضخمة تدور حول عمود.
حيث تدفع المياه هذا المحرك، كما تفعل الرياح مع طواحين الهواء، لتقوم بتدوير المحرك التوربيني والعمود. بينما يعد العمود جزءاً من مولدٍ كهربائي، لهذا فإن حركته تشبه المحرك العادي الذي يولد الطاقة.
يُؤدّي السد دوراً أساسياً في هذه العملية لأنه يُصمّم بارتفاعات عالية. إذ عادةً ما يتم بناء السد بارتفاعٍ كبير على الأنهار الضخمة، بينما يتراكم من خلفه تدفق الماء الطبيعي للنهر.
وفي الجزء السفلي من جدار السد يقع ممرٌ يُعرف بنفق المأخذ، حيث يؤدي تراكم المياه من تيار النهر وراء جدار السد إلى توليد الضغط، ويسقط الماء في النهاية عبر أنبوب الضغط أو صمام نفق المأخذ، نتيجةً لزيادة الضغط والجاذبية داخل الخزان.
ويقود أنبوب الضغط أو صمام نفق المأخذ إلى مروحة المحرك التوربيني مباشرةً، ومع تدفق المياه فوق المحرك التوربيني؛ سيؤدي تيارها وسرعتها إلى دوران المروحة التوربينية، وبالتالي إنتاج الطاقة داخل المولد.
كيف تتحكم السدود في إنتاج الكهرباء؟
تتألف محطة الطاقة الكهرومائية عادةً من عدة مولدات تكون متصلةً بخطوط وأبراج الطاقة، والمفترض أنها تحمل خطوط الطاقة الكهرباء إلى المجتمعات، والمدن، والمنازل في المناطق المجاورة.
تسمح السدود الكهرومائية للمحطات بالتحكم في كمية الطاقة المُنتجة، ما يعني إمكانية توليد الكثير من الكهرباء في أوقات الذروة (صباحاً عادةً)، مع توليد كميات أقل في المساء لقلة الحاجة إلى الكهرباء.
يجري هذا باستخدام منظومة "تخزين الطاقة بالضخ"، التي تُعيد استخدام نفس المياه، فبمجرد تدفق المياه عبر أنبوب الضغط الأولي يجري ضخها إلى حوض التخزين أعلى محطة الطاقة.
تجري هذه العملية عادةً بعيداً عن أوقات الذروة حين ينخفض الطلب على الطاقة، وبعدها يجري ضخ المياه من تلك المستودعات حتى تتمكن المحطة من إعادة استخدامها والحصول على إمدادات وافرة من المياه حين يرتفع الطلب على الكهرباء.
لماذا تعتبر السدود أكثر فائدة من الطرق الأخرى لإنتاج الكهرباء؟
أهم ما يميز الطاقة الكهرومائية هو كونها طاقةً متجددة، أي أن مصدرها (المياه) لا يمكن أن ينفد على الإطلاق نظرياً، بعكس الوقود الأحفوري مثل الفحم أو النفط، ما دام الماء موجوداً بالطبع.
وبمجرد مرور المياه فوق المروحة وتدويرها للمحرك التوربيني؛ تخرج على الفور من المنظومة وتواصل طريقها إلى الجانب الآخر من السد، ما يعني أنّ العملية تستخدم تيار المياه فقط دون أن تغير مسار النهر أو تقطعه.
بالتالي سيستمر السد في توليد طاقةٍ لا نهائية تقريباً، ما دام استمر تدفق النهر في المنطقة بنفس القوة.