مشاريع صغيرة لتوليد الطاقة الكهرومائية عن طريق المياه الجارية مايكرو هيدرو) ، هو نوع من مشاريع توليد الكهرباء التي تنتج عادة من 5 إلى 100 كيلوواط من الكهرباء باستخدام التدفق الطبيعي للمياه. يمكن لهذه المرافق توفير الطاقة لمنزل معزول أو مجتمع صغير ، أو يمكن توصيلها أحيانًا بشبكات الطاقة الكهربائية. هناك العديد من هذه المرافق في جميع أنحاء العالم ، وخاصة في البلدان النامية لأنها يمكن أن توفر مصدرًا اقتصاديًا للطاقة دون شراء الوقود. تعتبر المشاريع الصغيرة لتوليد الكهرباء عن طريق المياه الجارية مكملة لمشاريع توليد الكهرباء عن طريق الطاقة الشمسية ، لأن تدفق المياه يسمح بتوليد الكهرباء في كثير من الأماكن ، وهي في أعلى مستوياتها في الشتاء عند استخدام الطاقة الشمسية. الطاقة عند أدنى مستوى لها. يتم توليد الكهرباء باستخدام عجلة بيلتون ، والتي توفر ضغطًا أعلى حتى لو كان تدفق المياه منخفضًا. غالبًا ما يكون المرفق مجرد بركة على شكل سد صغير ، أعلى شلال تمر منه الأنابيب عدة مئات من الأقدام التي تؤدي في النهاية إلى موقع مولد صغير.

التركيب[عدل]

تعتمد تفاصيل بناء مشروع محطة الطاقة الكهرومائية على الموقع الدقيق. في بعض الأحيان ، يمكن استخدام خزان اصطناعي للبركة أو غيرها من الخزانات التي يتم توفيرها بحيث يتم تكييفها لإنتاج الطاقة. بشكل عام ، يتكون مشروع محطة الطاقة الكهرومائية من عدة مكونات.^[1] أهمها نقطة تحويل المياه من مجرى مائي طبيعي أو نهر أو ربما شلال. يجب وضع شبكة لمنع دخول الأجسام الصلبة والأسماك العائمة ، وذلك لمنع دخول الأجسام الكبيرة. في المناخات الباردة ، يجب أن يمنع هذا الهيكل دخول الجليد أيضًا. أن يكون لها بوابة توقف دخول المياه للفحص والصيانة. يتم ضخ المياه المحولة إلى مبنى توليد الكهرباء حيث توجد التوربينات. في المناطق الجبلية ، يشكل الوصول إلى مسار الأنابيب تحديات كبيرة ، خاصة إذا كان مصدر المياه والتوربينات بعيدًا عن بعضهما البعض ، وقد يشكل إنشاء الأنبوب الجزء الأكبر من تكاليف البناء. في التوربين ، يتم تركيب صمام تحكم لتنظيم تدفق المياه وسرعة التوربين. يقوم التوربين بتحويل تدفق المياه وضغطها إلى طاقة ميكانيكية ، ويعود الماء الذي يخرج من التوربين إلى المسار الطبيعي على طول قناة المولد اللاحق. يقوم التوربين بتدوير مولد متصل بشبكة الكهرباء لمبنى واحد في منشآت صغيرة ، أو يمكن ربطه بشبكة الكهرباء الخاصة بنظام توزيع لعدد من المنازل أو المباني.^[1] عادة ما ترتبط المشاريع الكهرومائية الصغيرة بسد أو خزان ، مثل محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة ، وتعتمد على الحد الأدنى من كمية المياه المتاحة على مدار العام.

تنظيم وطريقة العمل[عدل]

عادة ، يتحكم جهاز التحكم الآلي في صمام عند مدخل التوربين للحفاظ على سرعة ثابتة (ونبض تيار) عندما يتغير الحمل على المولد. في الحالات التي تكون فيها الأنظمة متصلة بشبكة ذات مصادر متعددة ، فإن أجهزة التحكم في التوربينات تضمن تدفق الطاقة من المولد إلى الشبكة. يجب أن يتناسب تذبذب التيار مع تذبذب تيار الشبكة الرئيسية التي يتصل بها المولد ، وإذا كان الحمل المستخدم أقل من الطاقة المولدة من المولد ، فيجب توصيل المولد تلقائيًا بأحمال إضافية لتبديد الطاقة الزائدة ، بينما تذهب هذه الطاقة إلى الهدر ، إذا لم يكن ذلك ممكنًا ، قم بإيقاف تدفق المياه عبر التوربين. يعمل المولد الأساسي دائمًا على تذبذب الشبكة بغض النظر عن سرعة دورانه ؛ كل ما هو ضروري هو التأكد من أن التوربين يدور بشكل أسرع من سرعة الإجماع بحيث ينتج التوربين الطاقة بدلاً من استهلاكها. أما بالنسبة للأنواع الأخرى من التوربينات ، فهي تتطلب أنظمة تحكم في السرعة لتتناسب مع الاهتزاز بينها وبين الأنظمة الأخرى. في هذه الأيام ، عندما تتوفر أجهزة التحكم في الطاقة الإلكترونية الحديثة ، غالبًا ما يكون من الأسهل تشغيل المولد بأي تردد عشوائي وتغذية ناتجه من خلال محول ينتج نبض الشبكة. تسمح أجهزة التحكم في الطاقة الإلكترونية الحديثة الآن باستخدام مغناطيس دائم يعمل على استقرار التيار المتذبذب. يتيح استخدام هذه الطريقة أن تكون توربينات الضغط المنخفض / المنخفض قادرة على المنافسة ويمكن تشغيلها بسرعة أفضل لتوليد الطاقة ، ويتم التحكم في النبضات الحالية بواسطة الأجهزة الإلكترونية بدلاً من المولد. بالنسبة للوحدات الصغيرة التي تولد بضعة كيلوواط أو أقل ، يمكن توليد تيار مباشر لشحن البطاريات التي يمكن استخدامها في أوقات ذروة الاستخدام.

أنواع التوربينات[عدل]

يمكن استخدام عدة أنواع مختلفة من توربينات المياه في المنشآت المائية الصغيرة. يعتمد الاختيار على ضغط المياه وحجم التدفق وعوامل أخرى مثل توافر خدمات الصيانة المحلية ونقل المعدات إلى الموقع. بالنسبة للمناطق الجبلية حيث يمكن العثور على شلال بارتفاع 50 مترًا أو أكثر ، يمكن استخدام عجلة بيلتون. لتركيبات الضغط المنخفض ، يمكن استخدام توربين فرانسيس أو توربوفان. بالنسبة للمنشآت ذات الضغط المنخفض للغاية ، والتي لا يتجاوز ارتفاعها بضعة أمتار ، يمكن استخدام توربين المروحة ووضعه في حفرة. ربما تستخدم المنشآت المائية الصغيرة جدًا مضخات الطرد المركزي الصناعية بحيث تدور في الاتجاه المعاكس لتكون المحرك الرئيسي ، وفي مثل هذه الحالات قد لا تكون الكفاءة عالية كما في التوربينات التي تم إنشاؤها لهذا الغرض ، ولكن التكلفة نسبيًا منخفضة ، مما يجعل هذه المشاريع مجدية اقتصاديًا. في التركيبات ذات الضغط المنخفض ، غالبًا ما تصبح تكاليف الصيانة والآلات كبيرة. ينقل الماء ذو ​​الضغط المنخفض كميات كبيرة من الماء تحمل الكثير من الأوساخ على سطحها. لهذا السبب ، فإن استخدام توربين بانكي يسمى أيضًا توربين أوسبرجر ، والذي يشبه العجلة المتقاطعة ، غالبًا ما يكون مفضلًا لأنظمة توليد الطاقة منخفضة الضغط. على الرغم من أنها أقل كفاءة ، إلا أنها أسهل في البناء وأقل تكلفة من التوربينات الأخرى منخفضة الضغط من نفس السعة. نظرًا لأن الماء يدخل ويخرج ، فإنهم ينظفون أنفسهم ويقل احتمال تعطلهم بسبب الأوساخ.

جهاز توربين ارخميدس (البرغي المعكوس): يوجد منه مشروعان يعملان بالضغط المنخفض في إنكلترا، مشروع Settle Hydro ومشروع Torrs Hydro يستخدمان جهاز توربين ارخميدس (البرغي المعكوس) وهو تصميم آخر يتحمل الأوساخ وتصل كفاءته إلى 85٪.
Gorlov: توربينGorlov الحلزوني الذي يعمل في الجريان المحصور أو غير المحصور مع وجود سد إو بدونه.
توربينات فرانسيس والتوربينات المروحية.
توربينات كابلان: هنلك بديل لتوربين كابلان التقليدي باستخدام مغناطيس دائم ذو قطر كبير، يدور ببطء، يعمل بضغط منخفض جداً وتصل كفائته إلى 90٪.
توربين الدوامة لإنتاج الطاقة باستخدام الجاذبية: يمكن تحويل جزء من مياه النهر عند حافة أو شلال طبيعي إلى حوض له مخرج في وسطه مما يشكل دوامة عند خروج المياه منه. أن الطاقة الحركية الناتجة تدير عموداً يدور بسببها ويكون متصلاً بمولد كهرباء تصل كفاءته إلى 83٪ وتنخفض إلى 64٪ عندما ينخفض تدفق المياه إلى الثلث.

الاستخدام[عدل]

تتميز أنظمة التوربينات هذه بالمرونة الشديدة ويمكن استخدامها في عدد من البيئات المختلفة. يعتمد على كمية المياه المتدفقة من المصدر (جدول ، نهر ، أو مجرى) وسرعته. يمكن تخزين الطاقة في حزم البطاريات في مواقع بعيدة عن المنشأة أو استخدامها بالإضافة إلى النظام المتصل مباشرة ليكون موجودًا عند الحاجة في حالات زيادة الطلب على الطاقة. يمكن تصميم هذه الأنظمة لتقليل الأضرار المحتملة التي تسببها السدود الكبيرة أو المواقع الكهرومائية الكبيرة الأخرى بشكل منتظم.

التنمية الريفية المحتملة[عدل]

فيما يتعلق بالتنمية الريفية ، فإن التكاليف البسيطة والمنخفضة نسبيًا لأنظمة توليد الكهرباء ذات التوربينات الصغيرة تفتح فرصًا جديدة لبعض المجتمعات المحلية المعزولة التي تحتاج إلى الكهرباء. من خلال تيار صغير فقط ، يمكن أن تصل الإضاءة والاتصالات إلى المنازل والعيادات والمدارس والمرافق الأخرى في المناطق النائية. يمكن تشغيل أنظمة توليد الطاقة التوربينية الصغيرة على مستوى معين بواسطة الشركات الصغيرة لدعم قدراتها. هناك بالفعل برامج مماثلة نشطة في المناطق الواقعة على طول جبال الأنديز وسريلانكا والصين. أحد الاستخدامات غير المتوقعة لهذه الأنظمة في بعض المناطق هو إبقاء أعضاء المجتمع الشباب ينتقلون إلى المزيد من المناطق الحضرية من أجل تحفيز النمو الاقتصادي. بالإضافة إلى احتمال تقديم حوافز مالية لعمليات نمو أقل كثافة للكربون ، ربما ستصبح النظم المائية الصغيرة في المستقبل أكثر جاذبية.

إيجابيات وسلبيات[عدل]

مزايا النظام[عدل]

يتم إنشاء طاقة Micro Hydro من خلال العمليات التي تستخدم التدفق الطبيعي للمياه. الأكثر شيوعًا هو تحويل هذه الطاقة إلى طاقة كهربائية. مع عدم وجود انبعاثات مباشرة من عملية التحويل هذه ، فهذا يعني أنها صديقة للبيئة وإذا تم التخطيط لها جيدًا ، وبالتالي فهي تؤمن الطاقة من مصدر طاقة متجددة. Micro Hydro هو نظام “مجرى نهر” مما يعني أن المياه المحولة من نهر أو نهر يتم توجيهها مرة أخرى إلى مجرى واحد. بالإضافة إلى الفوائد الاقتصادية المحتملة للميكروهيدرو الكفاءة والموثوقية والفعالية من حيث التكلفة.

عيوب النظام[عدل]

أنظمة توليد الطاقة التوربينية الصغيرة محدودة بموقعها. تأتي التأثيرات الأكثر مباشرة من مصادر المياه ذات التدفقات الصغيرة. وبالمثل ، يمكن أن تتغير التدفقات بشكل موسمي في بعض المناطق. أخيرًا ، من أكثر الآثار السلبية ، وربما الخلل في المقام الأول ، المسافة من مصدر التوليد إلى المكان المحتاج لهذه الطاقة. يجب مراعاة مشكلة التوزيع ، بالإضافة إلى الأمور الأساسية الأخرى ، عند النظر في إمكانية استخدام أنظمة توليد الكهرباء على نطاق صغير عن طريق التوربينات.

مرجع[عدل]

في كومنز ، صور وملفات على: مشاريع صغيرة لتوليد الكهرباء باستخدام المياه الجارية

• بوابة الطاقة
• بوابة الطاقة المتجددة

تم الاسترجاع من «https://en.wikipedia.org/w/index.php؟title=small-projects-to-generate-electricity-by-running-water&oldid=59469154»