امير الحب والأحساس
عضو ذهبي
توليد الطاقة الكهربائية من الماء واستخدامات المياه وأساليب إدارتها
محطات التوليد المائية : Hydraulic Power Stations
حيث توجد المياه في أماكن مرتفعة كالبحيرات ومجاري الأنهار يمكن التفكير بتوليد الطاقة ، 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 الأنهار ذات انحدار خفيف فيقتضي عمل سدود في الأماكن المناسبة من مجرى النهر لتخزين المياه . تنشاء محطات التوليد عادة بالقرب من هذه السدود كما هو الحال في مجرى نهر النيل. وقد بني السد العالي وبنيت معه محطة توليد كهرباء بلغت قدرتها المركبة 1800 ميغاواط . وعلى نهر الفرات في شمال سوريا بني سد ومحطة توليد كهرباء بلغت قدرتها المركبة 800 ميغاواط .
إذا كان مجرى النهر منحدرا انحدار كبيرا فيمكن عمل تحويرة في مجرى النهر باتجاه أحد الوديان المجاورة وعمل شلال اصطناعي . هذا بالإضافة إلى الشلالات الطبيعية التي تستخدم مباشرة لتوليد الكهرباء كما هو حاصل في شلالات نياغرا بين كندا والولايات المتحدة . وبصورة عامة أن أية كمية من المياه موجودة على ارتفاع معين تحتوي على طاقة كامنة في موقعها . فإذا هبطت كمية المياه إلى ارتفاع ادنى تحولت الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية . وإذا سلطت كمية المياه على توربينة مائية دارت بسرعة كبيرة وتكونت على محور التوربينة طاقة ميكانيكية . وإذا ربطت التوربينة مع محور المولد الكهربائي تولد على أطراف العضو الثابت من المولد طاقة كهربائية .
مكونات محطة التوليد المائية : Components of Hydro-Electric Station
تتألف محطة توليد الكهرباء المائية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية التالية.
مساقط المياه (المجرى المائل) Penstock
وهو عبارة عن أنبوب كبير أو أكثر يكون في اسفل السد أو من أعلى الشلال إلى مدخل التوربينة وتسيل في المياه بسرعة كبيرة . يوجد سكر في أوله (بوابة) (VALVE) وسكر آخر في آخره للتحكم في كمية المياه التي تدور التوربينة .
تجدر الإشارة الى أن السدود وبوابات التحكم وأقنية المياه الموصلة للأنابيب المائلة تختلف حسب كمية المياه وأماكن تواجدها .
ب. التوربين: Turbine
تكون التوربينة والمولد عادة في مكان واحد مركبين على محور رأسي واحد . يركب المولد فوق التوربينة . وعندما تفتح البوابة في اسفل 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 .
ج ) أنبوبة السحب : Draught Tubes
بعد أن تعمل المياه المتدفقة في تدوير التوربين فلا بد من سحبها للخارج بسرعة ويسر حتى لا تعوق الدوران . لذا توضع أنابيب بأشكال خاصة لسحبها للخارج السرعة اللازمة.
د) المعدات والآلات المساعدة : Auxiliaries
تحتاج محطات التوليد المائية آلي العديد من الآلات المساعدة مثل المضخات والبوابات والمفاتيح ومعدات تنظيم سرعة الدوران وغيرها .
استخدامات المياه وأساليب إدارتها
1- المياه من أجل الناس (مياه الشرب والصرف الصحي) :
إن المهمة المتمثلة في تحقيق الغاية العاشرة من الأهداف الإنمائية للألفية -
تخفيض نسبة الأشخاص الذين لا يمكنهم الحصول على خدمات مستدامة لمياه الشرب المأمونة والصرف الصحي الأساسي إلى النصف بحلول عام 2015 - هي مهمة بالغة الصعوبة. ولا يحصل حالياً أكثر من 1.1 مليار شخص على مياه الشرب من مصادر محسّنة، ويفتقر 2.6 مليار شخص إلى خدمات الصرف الصحي الأساسية.
وتشير التقديرات إلى أن ذلك سيقتضي تقريباً مضاعفة الجهود التي بُذلت خلال السنوات الخمس عشرة الماضية لتحقيق المستهدف الخاص بالصرف الصحي ضمن الأهداف الإنمائية للألفية، وزيادة هذه الجهود بمقدار الثلث لبلوغ المستهدف الخاص بمياه الشرب ضمن الأهداف الإنمائية، ويُعتبر الحصول على خدمات مياه الشرب والصرف الصحي الكافية عاملاً رئيسياً في خفض وفيات الأطفال. حيث يُعزى أكثر من 1.5 مليون وفاة سنوياً على مستوى العالم (معظمها من الأطفال) إلى أمراض مرتبطة بمياه الشرب والصرف الصحي مثل الإسهال المُعدي.
2- المياه من أجل الغذاء (الري والصرف الزراعي) :
يُعتبر تحسين إدارة المياه في قطاع الزراعة أمرا بالغ الأهمية حيث إن الزراعة تستهلك نحو 70 من المياه المستخدمة على مستوى العالم. وتُعتبر إمكانية الحصول على المياه وخدمات الري من بين المُحدّدات الرئيسية لإنتاجية الأراضي واستقرار غلّة المحاصيل. فإنتاجية الأراضي المروية تفوق مِثلي إنتاجية الأراضي البعليّة (المروية بالأمطار)، إلا أن تحسين الزراعة البعلية مازال يشكل تحدياً رئيسيا أمام التنمية نظراً لأنها مسئولة عن توفير 60 في المائة من إنتاج الغذاء، بالإضافة إلى أهميتها البالغة بالنسبة لسبل كسب عيش الشرائح الأكثر فقراً في العالم.
في أفريقيا جنوب الصحراء، لا يتم ري حالياً سوى 4 في المائة من الأراضي المُستخدمة في الإنتاج الزراعي، مقارنة بنسبة 39 في المائة في منطقة جنوب آسيا و29 في المائة في منطقة شرق آسيا. وبما أن تغيّر المناخ يؤدي حالياً إلى احتمالات يشوبها الغموض في الزراعة البعليّة، ستزداد باطراد أهمية الاستثمار في التدابير المتعلقة بالمياه على مستوى البلد والحوض والمزرعة. وحتى مع ازدياد شحة المياه وارتفاع تكاليف شبكات الري الكبيرة، هنالك العديد من الفرص لتعزيز الإنتاجية من خلال إدارة استهلاك المياه في شبكات الري القائمة، ومساندة تطوير مصادر مستدامة للمياه الجوفية، وتوسيع نطاق المشاريع الصغيرة وعمليات جمع المياه.
3- المياه من أجل الطاقة (الطاقة الكهرومائية) :
تشكل الطاقة الكهرومائية حوالي 20 في المائة من الكهرباء المولّدة على مستوى العالم، و90 في المائة من الطاقة المولّدة من مصادر الطاقة المتجددة، وبينما تصل نسبة استغلال الطاقة المائية في أوروبا وأمريكا الشمالية إلى 70 في المائة تقريباً، لا تبلغ هذه النسبة في البلدان النامية إلا حوالي 20 في المائة (في أفريقيا، تصل النسبة إلى 7 في المائة). وسوف تلعب الطاقة الكهرومائية دوراً هاماً في مواجهة تغير المناخ، سواء باعتبارها مصدراً للطاقة ينتج عنه قدر منخفض من الغازات الكربونية أو في إدارة الأزمات الشديدة من خلال تخزين المياه.
4- المياه من أجل البيئة :
تعتبر حماية الموارد المائية - مستجمعات المياه والبحيرات ومناطق إعادة تغذية الخزانات والأراضي الرطبة - عنصرا حيويا لضمان أن توفر الأنظمة الإيكولوجية الخدمات البيئية الضرورية لاستخداماتها المتعددة. وتستلزم الإدارة المستدامة بيئيا للأنهار والبحيرات ومستودعات المياه الجوفية والأراضي الرطبة والأنظمة الساحلية ومصبّات الأنهار تحقيق توازن بين المنافع الناشئة عن استخدام المياه في القطاعات الأخرى وبين المنافع التي تنتج عن الأنظمة الإيكولوجية السليمة للمياه العذبة. ويمثل مستوى الحماية المتوفرة لأي نظام إيكولوجي للمياه العذبة قراراً يتطلب أن يكون مستنيراً ومبنياً على أساس علمي سليم وعلى السياسات العامة المتسمة بالشفافية التي تعالج المفاضلات الاقتصادية، ويتمثل الهدف من ذلك في مساندة عملية اتخاذ القرارات على علم ودارية والاستثمار في الحفاظ على البيئة وإدارتها.
5- إدارة الموارد المائية :
مازالت تنمية الموارد المائية وإدارتها عنصراً أساسياً لتحقيق النمو الاقتصادي والتنمية المستدامة والحد من الفقر. ويتطلب ذلك استثمارات ضخمة في البنية التحتية والمؤسسات والقدرات الإدارية في مجال المياه. ومازالت البلدان النامية، في ضوء محدودية قدراتها المؤسسية وضعف أصول بنيتها التحتية في مجال المياه، معرضة بشكل خاص للآثار الناجمة عن الفيضانات وموجات الجفاف والتوسع العمراني وتغير استخدام الأراضي وتغير أنماط التجارة العالمية.
وتدعو هذه التحديات إلى وضع برنامج شامل للمساعدة في مجال المياه لتوسيع نطاق إدارة الموارد المائية وتنمية البنية التحتية لتعزيز خدمات المياه والطاقة. وتوجه مساعدات البنك الدولي في مجال المياه إستراتيجية إدارة الموارد المائية وخطة العمل المعنية بمياه الشرب والصرف الصحي، اللتين تركزان على الإدارة المستدامة للموارد المائية وتقديم خدمات المياه بشكل يتسم بالكفاءة والعدالة. وقد تم إدراج ممارسات البنك الدولي ذات الصلة بالمياه في شبكة التنمية المستدامة ، مع تنسيق السياسات من جهة واحدة هي مجلس قطاع المياه. ويتيح هذا الوضع منبرا مؤسسيا قويا للتصدي للتحديات الناشئة واغتنام الفرص السانحة في مجال المياه على نحو متكامل.
