مبدأ حفظ الطاقة
يشيرُ مبدأ حفظ الطاقة إلى أن الطاقة لا تفنى ولا تُستحدث ولكن يتم انتقالها من شكل إلى آخر، ونظرًا لأهمية وفائدة الطاقة الكهربائية في العصر الحالي الحديث والمعتمد بشكل أساسي في تشغيل التكنولوجيا خاصته عليها، والتي اعتاد العالم الصناعي على استعمال الوقود الأحفوري في توليدها، ولكن الوقود الأحفوري باتجاه النفاذ، فقد لجأوا إلى تطبيق مبدأ حفظ الطاقة وفكروا في الحصول على الطاقة الكهربائية من مصادر متجددة أخرى، وفي هذا المقال سيتم التطرق ووسائل إلى كيفيّة توليد الطاقة الكهربائية من الماء.
توليد الطاقة الكهربائية من الماء
يعبِّر مصطلح الطاقة الكهرومائية عن الطاقة الكهربائيّة الناتجة عن تحويل طاقة الوضع الكامنة في المياه والشلالات والأمواج والسدود إلى طاقة حركية، ثم تحويل الأخيرة إلى طاقة كهربائية، وعادة ما تُستعمل السدود في توليد الكهرباء، وفي الطرق وخطوات الآتية طريقة توليد الطاقة الكهربائية من الماء:
- في البداية يمتلك الماء في مجرىً مائي معين طاقة وضع كامنة مُحتفظ بها بداخله.
- يتم بناء حاجز مائي ضخم أو ما يسمّى بالسد لحجز الماء الجاري من جريانه، وبذلك تكمن طاقة الوضع في داخله.
- يتم بناء بحيرة اصطناعية ضخمة في أسفل الحاجز المائي.
- يُفتح المنفذ المائي المحتجز للماء، فتتدفق المياه بفعل قوة الجاذبية الأرضية إلى الأسفل.
- بذلك تكون الطاقة الكامنة كلها تقريبًا تحولت إلى طاقة حركية.
- تقوم هذه الطاقة الحركية بإدارة التوربين الموجود.
- يعمل التوربين على تشغيل المولد الكهربائي بدوره، وبذلك ينشأ تيار كهربائي.
- يتم نقل التيار الكهربائي إلى محطات توزيع الكهرباء ليتم توزيعه إلى الأماكن المطلوبة.
مبدأ عمل المحول الكهربائي
عادة ما يتبادرُ إلى ذهن القارئِ السؤال عن طريقة استطاعة المولد الكهربائيّ تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية تنتقل على شكل تيار متحرك، والجواب يكمن في عمليّة فيزيائية مهمّة تسمى عملية الحث الكهرومغناطيسي، حيث يتم تحويل طاقة الحركة إلى طاقة كهربائية بوجود المجال المغناطيسي، وببساطة فإن وجود تيار كهربائي يعني وجود مجال مغناطيسي حوله، والعكس أيضًا صحيح، فوجود مجال مغناطيسي وبتقطيع خطوطه ينتج تيار كهربائيّ، وبذلك استفاد مهندسو الكهرباء من هذه النظرية بحيث استفادوا من الطاقة الميكانيكية بشكل عامّ والحركية بشكل خاص، الممنوحة من طاقة البخار أو حركة المياه وغيرها، واستعمالها في تطبيق الحث الكهرومغناطيسي وتوليد الكهرباء من تطبيقها على المجال المغناطيسي المتاح، يُشار إلى أن هذا وصفٌ عام لمبدأ عمله، إلا أنه في الواقع يجري وفقًا لمبادئ هندسية دقيقة تُعدّ من اختصاص مهندسي القوى والمحركات الكهربائية.
