إدارة الطاقة وحماية البيئة الجزء 2 الغرض من هذا المشروع هو تقديم لمحة عامة عن مصادر الطاقة المتجددة والتطورات التكنولوجية الرئيسية ودراسات الحالة ، مصحوبة بأمثلة قابلة للتطبيق على استخدام المصادر.
الطاقة المتجددة هي الطاقة التي تأتي من الموارد الطبيعية: الرياح ، وضوء الشمس ، والمطر ، وموجات البحر ، والمد والجزر ، والحرارة الجوفية ، والتي تتجدد بشكل طبيعي ، تلقائيًا.
إدارة الطاقة وحماية البيئة الجزء 2
تشكل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري تهديدًا خطيرًا لتغير المناخ ، مع احتمال حدوث آثار كارثية على البشرية. يمكن أن يساهم استخدام مصادر الطاقة المتجددة (RES) جنبًا إلى جنب مع تحسين كفاءة الطاقة (EE) في تقليل استهلاك الطاقة وتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، ونتيجة لذلك ، منع تغير المناخ الخطير.
يجب أن يأتي ثلث الطاقة العالمية على الأقل من مصادر متجددة مختلفة بحلول عام 2050: الرياح ، والطاقة الشمسية ، والطاقة الحرارية الأرضية ، والطاقة الكهرومائية ، والمد والجزر ، والأمواج ، والكتلة الحيوية ، إلخ.
النفط والغاز الطبيعي ، وهما من المصادر التقليدية للطاقة ، لهما تطورات متقلبة في السوق الدولية. الجانب الثاني المهم هو الطبيعة المحدودة بشكل متزايد لموارد النفط. يبدو أن مصدر الطاقة هذا سوف ينفد في حوالي 50 عامًا من استهلاك احتياطيات النفط في الاستغلال أو التنقيب.
1. الطاقة “الخضراء” في متناول كل من الفاعلين الاقتصاديين والأفراد.
في الواقع ، يمكن للمشغل الاقتصادي استخدام مثل هذا النظام للاستهلاك الخاص وتجارة الطاقة في سوق الطاقة المحلي. يتم استهلاك التكلفة العالية لنشر هذه الأنظمة بشكل عام في حوالي 5-10 سنوات ، اعتمادًا على الطاقة الإنتاجية المركبة.
يتم استيفاء شرط “الاستدامة” عندما يكون للمشاريع القائمة على الطاقة المتجددة ثاني أكسيد الكربون سلبيًا أو على الأقل ثاني أكسيد الكربون المحايد على مدار دورة الحياة.
تعد انبعاثات غازات الاحتباس الحراري (GHG) أحد المعايير البيئية المدرجة في تحليل الاستدامة ، ولكنها ليست كافية. يجب أن يشمل مفهوم الاستدامة أيضًا في التقييم جوانب أخرى مختلفة ، مثل البيئة والثقافية والصحية ، ولكن يجب أيضًا دمج الجوانب الاقتصادية.
2. يعد توليد الطاقة المتجددة بطريقة مستدامة تحديًا يتطلب الامتثال للوائح الوطنية والدولية.
يمكن تحقيق استقلالية الطاقة:
- على نطاق واسع (للمجتمعات)
- صغيرة الحجم (للمنازل الفردية أو منازل العطلات أو الكبائن بدون توصيل كهربائي)
اليوم ، اكتسبت الطاقة المتجددة طليعة وتطورًا كبيرًا أيضًا بفضل الحكومات والمنظمات الدولية التي بدأت أخيرًا في فهم ضرورتها الحتمية للإنسانية ، لتجنب الأزمات والحروب ، للحفاظ على حياة حديثة (لا يمكننا العودة إلى الكهوف).
المواد والأساليب
3. إمكانيات الطاقة الكهرومائية الصغيرة.
تأتي الطاقة الكهرومائية من حركة المياه. يمكن اعتباره شكلاً من أشكال الطاقة الشمسية لأن الشمس تغذي دائرة المياه في الطبيعة. داخل هذه الدائرة ، يصل الماء من الغلاف الجوي إلى سطح الأرض في
شكل هطول. يتبخر جزء منه ، لكن الكثير منه يخترق التربة أو يتدفق الماء إلى السطح. ينتهي المطاف بمياه الأمطار والثلج الذائب في البرك أو البحيرات أو الخزانات أو المحيطات حيث يحدث التبخر بشكل دائم.
تقدر الموارد المائية بسبب الأنهار الداخلية بحوالي 42 مليار متر مكعب سنويًا ، ولكن في ظل التخزين غير الخاضع للرقابة ، لا يمكن أن تمثل سوى حوالي 19 مليون متر مكعب سنويًا بسبب التقلبات في تدفقات الأنهار.
تعد محطات الطاقة الكهرومائية منخفضة الطاقة مساهماً رئيسياً للكهرباء المتجددة على المستوى الأوروبي والعالمي. في جميع أنحاء العالم ، تشير التقديرات إلى وجود قدرة مركبة تبلغ 47000 ميغاواط ، مع إمكانات – فنية واقتصادية – تقترب من 180 ألف ميغاواط.
يتم تشغيل محطات الطاقة الكهرومائية منخفضة الطاقة (HMP) من خلال تدفق المياه الطبيعي ، أي أنها لا تنطوي على تجميع المياه على نطاق واسع وبالتالي لا تتطلب إنشاء سدود وخزانات كبيرة ، على الرغم
من أنها تساعد في مكان وجودها ويمكن استخدامها بسهولة . لا يوجد تعريف دولي لـ HMP ويتراوح الحد الأعلى بين 2.5 و 25 ميجاوات اعتمادًا على البلد ، لكن قيمة 10 ميجاوات مقبولة بشكل عام وتعززها الرابطة الأوروبية لمحطات الطاقة الكهرومائية منخفضة الطاقة (ESHA).
4. تعد محطات الطاقة المنخفضة واحدة من أكثر التقنيات موثوقية وفعالية من حيث التكلفة لإنتاج الكهرباء النظيفة.
على وجه الخصوص ، المزايا الرئيسية لمحطات الطاقة الشمسية لمحطات الطاقة القائمة على الرياح أو الأمواج أو الطاقة الشمسية هي:
- كفاءة عالية (70-90٪) ، أفضل تقنيات الطاقة إلى حد بعيد
- عامل قدرة عالية (عادة> 50٪) ، مقارنة بـ 10٪ للطاقة الشمسية و 30٪ لطاقة الرياح
- قابلية عالية للتنبؤ ، اعتمادًا على أنماط هطول الأمطار السنوية
- انخفاض معدل التباين ؛ الطاقة المنتجة تختلف تدريجيًا فقط من يوم لآخر (ليس من دقيقة إلى التي تليها)
- ارتباط جيد مع الطلب (على سبيل المثال يكون الإنتاج بحد أقصى في الشتاء)
- إنها تقنية مستدامة ومتينة ؛ يمكن تصميم الأنظمة للعمل لأكثر من 50 عامًا
HMPs صديقة للبيئة أيضًا. في معظم الأحيان ، يعملون على المسار الطبيعي للمياه. لذلك ، فإن هذا النوع من التركيبات القائمة على الماء ليس له نفس التأثيرات البيئية السلبية مثل محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة.
يمكن أن توجد محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة إما في المناطق الجبلية حيث تكون الأنهار سريعة أو في المناطق المنخفضة ذات الأنهار الكبيرة. فيما يلي الأنواع الأربعة الأكثر شيوعًا لمحطات الطاقة الصغيرة.
بالنسبة لمخططات السقوط الكبيرة والمتوسطة ، يتم استخدام مجموعات القنوات والقنوات. في حالة إصابة الأرض ، يكون بناء القناة صعبًا وعندها يتم استخدام القناة القسرية التي يمكن دفنها في بعض الأحيان. في ترتيبات الوابل ، يتم وضع التوربينات في أو في المنطقة المجاورة مباشرة للسد ، بحيث لا تكون هناك حاجة تقريبًا للقناة أو خط الأنابيب.
5. خيار آخر لوضع التوربينات الدقيقة هو استخدام التدفقات من محطات معالجة المياه.
الهدف من النظام الكهرومائي هو تحويل الطاقة الكامنة لحجم المياه المتدفقة من ارتفاع معين إلى كهرباء في الطرف السفلي من النظام حيث توجد محطة الطاقة. يُعد اختلاف مستوى الماء ، المعروف باسم
“السقوط” ، ضروريًا لإنتاج الطاقة الكهرومائية ؛ لا يحتوي التدفق البسيط السريع للمياه على طاقة كافية لإنتاج طاقة كهربائية كبيرة أكثر من تلك التي يتم إجراؤها على نطاق واسع جدًا مثل التيارات البحرية
الغواصة الساحلية. هذا هو السبب في الحاجة إلى مؤشرين: Q تدفق المياه و H إسقاط. من الأفضل عمومًا الحصول على قطرة أكبر من التدفق الأعلى ، لأنه يمكن استخدام معدات أصغر.
Grossfall (H) هو أقصى مسافة رأسية بين منسوب المياه في المنبع والمصب. سيكون السقوط الفعلي الذي شوهد في التوربين أقل إلى حد ما من السقوط الإجمالي ، بسبب فقدان المياه داخل وخارج النظام. هذا الانخفاض المنخفض يسمى صافي السقوط.
معدل التدفق (Q) هو حجم الماء المار في الوحدة الزمنية ، ويقاس بالمتر المكعب / ثانية. بالنسبة للأنظمة الصغيرة ، يمكن أيضًا التعبير عن معدل التدفق باللتر / الثانية ، حيث 1000 لتر / ثانية = 1 متر مكعب / ثانية. اعتمادًا على الخريف ، يمكن تصنيف محطات الطاقة الكهرومائية إلى ثلاث فئات:
- انخفاض كبير: أكثر من 100 متر
- متوسط السقوط: 30-100 م
- انخفاض السقوط: 2-30 م
6. هذه الفئات ليست صارمة ، ولكنها مجرد نظام تصنيف ممكن للمواقع.
يمكن أيضًا تعريف التركيبات الكهرومائية على النحو التالي:
- التركيبات على سلك الماء
- منشآت مع محطة توليد كهرباء تقع عند قاعدة السد
- أنظمة متكاملة على قناة أو في أنبوب إمداد المياه
بشكل عام ، يعد تطوير المواقع الكبيرة أقل تكلفة من المواقع الصغيرة ، لأنه بالنسبة لنفس المستوى من الطاقة المنتجة ، سيكون التدفق المطلوب للتوربين أقل من الإنشاءات المائية. بالنسبة للنهر ذي الانحدار
المرتفع نسبيًا في قطاع من مجراه ، يمكن استخدام فرق المستوى عن طريق إجراء جزء أو كل المسار وإعادته إلى قاع النهر بعد المرور عبر التوربين. يمكن جلب الماء مباشرة من المصدر إلى التوربين عبر أنبوب ضغط.
تعمل التوربينات الكهرومائية على تحويل ضغط الماء إلى طاقة ميكانيكية إلى العمود ، والتي يمكن استخدامها لتشغيل مولد كهربائي أو معدات أخرى. الكهرباء المتاحة تتناسب طرديا مع السقوط ومعدل التدفق.
يمكن أن تتمتع أفضل التوربينات بكفاءة هيدروليكية بنسبة 80-90٪ (أعلى من أي قوة دافعة أخرى) ، على الرغم من أنها تتناقص مع الحجم.
المكون الرئيسي لمحطة الطاقة الكهرومائية الصغيرة هو التوربينات الهيدروليكية. تقوم كل هذه التوربينات بتحويل طاقة الماء الساقط إلى طاقة عمود الدوران الحركي ، ولكن غالبًا ما ينشأ الارتباك بشأن نوع
التوربينات التي يجب استخدامها وفقًا للظروف. يعتمد اختيار التوربين على خصائص الموقع ، وخاصة القطرات والتدفق ، بالإضافة إلى سرعة المولد المرغوبة وما إذا كان على التوربين أن يعمل في ظل ظروف تدفق منخفض.
7. هناك نوعان رئيسيان من التوربينات ، يسمى “الدافع” و “التفاعلي”.
يعمل التوربينات النبضية على تحويل الطاقة الكامنة للماء إلى طاقة حركية من خلال نفاثة تخرج من فوهة ويتم إسقاطها على أكواب أو ريش الدوار.
تستخدم توربينات التفاعل الضغط وسرعة الماء لتوليد الطاقة. الدوار مغمور تمامًا وينخفض الضغط والسرعة من السحب إلى العادم. على النقيض من ذلك ، يعمل الجزء المتحرك في التوربين النبضي في الهواء ، مدفوعًا بنفاثة (أو نفاثات) من الماء.
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من التوربينات الدافعة: بيلتون ، وتوربو ، والتوربينات المتقاطعة (أو بانكي). النوعان الرئيسيان من توربينات التفاعل هما التوربينات الحلزونية (كابلان) وفرانسيس.
يمكن تجميع معظم التوربينات الموجودة في ثلاث فئات:
- توربينات كابلان وحلزونية
- توربين فرانسيس
- توربينات بيلتون والتوربينات النبضية الأخرى
توربينات كابلان والمروحة هي توربينات ذات تدفق محوري ، تُستخدم عمومًا في الشلالات الصغيرة (عادةً أقل من 16 مترًا). يحتوي توربين كابلان على شفرات قابلة للتعديل وقد تحتوي أو لا تحتوي على وحدة رأس ثابتة قابلة للضبط. إذا كانت كل من شفرات الدوار وجهاز التوجيه قابلة للتعديل ، فإننا نتعامل مع توربين
“مزدوج الضبط”. إذا تم إصلاح جهاز التوجيه ، فإننا نتعامل مع توربين “مضبوط بسيط”. في الإصدار التقليدي
يحتوي توربين كابلان على غرفة لولبية (إما من الصلب أو الخرسانة المسلحة) ؛ يدخل التدفق قطريًا إلى الداخل ويصنع زاوية مستقيمة قبل دخول الدوار في الاتجاه المحوري. إذا كان الجزء المتحرك يحتوي على ريش ثابتة ، فإن التوربين يسمى توربين المروحة.
8. قد تحتوي توربينات المروحة على أجهزة متحركة أو ثابتة.
يتم استخدام التوربينات ذات الحلمات فقط إذا كان التدفق والسقوط ثابتًا عمليًا.
تُشتق التوربينات اللمبة والأنبوبية من المتغيرات الحلزونية والكابلان ، حيث يدخل التدفق ويخرج مع تغييرات طفيفة في الاتجاه. في توربينة لمبة ، يوجد المضاعف والمولد في كبسولة مغمورة. تسمح التوربينات
الأنبوبية بالعديد من الترتيبات ، وهي: ناقل الحركة بزاوية مستقيمة ، وتوربينات Straflo مع قنوات S ومولدات محرك الحزام ، وما إلى ذلك. تعد الإصدارات ذات ناقل الحركة بزاوية مستقيمة جذابة للغاية ، ولكن يتم تصنيعها فقط بطاقة 2 ميجاوات.
توربينات فرانسيس هي محركات توربينية ذات تدفق شعاعي ذات شفرات دوارة ثابتة وأدلة متحركة تستخدم في منتصف الخريف. يتكون الدوار من أكواب ذات جوانب معقدة. يشتمل توربين فرانسيس عادةً على حديد زهر حلزوني أو حجرة فولاذية لتوزيع المياه في جميع أنحاء محيط الدوار وسلسلة من العناصر التوجيهية لضبط تدفق الماء إلى الدوار.
توربينات بيلتون هي توربينات نفاثة مفردة أو متعددة ، يتم تصميم كل نفاثة بفوهة إبرة للتحكم في التدفق. يتم استخدامها للشلالات المتوسطة والكبيرة. توجد محاور الفوهة على مستوى الدوار.
التوربينات ذات التدفق المتقاطع ، والتي تسمى أحيانًا توربينات Ossberger ، نسبة إلى شركة تقوم بتصنيعها منذ أكثر من 50 عامًا ، أو يتم استخدام توربين Michell لمجموعة واسعة من السقوط ، متداخلة مع تطبيقات التوربينات Kaplan و Francis و Pelton. هذا النوع مناسب جدًا لتيار عالي التدفق ومنخفض.
يمكن أن تعمل التربو تحت سقوط يتراوح من 30 إلى 300 متر. مثل توربين بيلتون ، فهو توربين نابض ، لكن الشفرات لها شكل مختلف وتضرب نفاثات الماء بمستوى الدوار بزاوية 20 درجة. يدخل الماء إلى الجزء
المتحرك من خلال أحد جوانبه ويخرج من الجانب الآخر. إن السرعة العالية للتوربين بسبب قطرها الأصغر من الموديلات الأخرى تجعلها أكثر احتمالًا للتفاعل المباشر مع التوربين والمولد. قد يكون التوربين من هذا النوع
مناسبًا لسقوط متوسط حيث يمكن أيضًا استخدام توربين فرانسيس. ولكن ، على عكس بيلتون ، فإن الماء الذي يمر عبر الدوار ينتج قوة محورية تتطلب تركيب عمود نقل على العمود.
9. سيتم تحديد نوع وهندسة وأبعاد التوربين بشكل أساسي بالمعايير التالية.
- السقوط الصافي
- نطاقات تدفق التوربينات
- سرعة الدوران
- مشاكل التجويف
- كلفة
يتم تعريف كفاءة التوربين على أنها النسبة بين القدرة التي يوفرها التوربين (الطاقة الميكانيكية المنقولة إلى المحور) والقوة الممتصة (القوة الهيدروليكية المكافئة للتدفق المقاس تحت صافي السقوط). لتقدير الكفاءة الكلية ، يجب مضاعفة كفاءة التوربين بكفاءة مضاعف السرعة (إذا تم استخدامه) والمولد.
بالنسبة لأنواع مختلفة من التوربينات ، تنخفض الكفاءة بسرعة إلى ما دون نسبة معينة من التدفق الاسمي. تم تصميم التوربين للعمل بالقرب من نقطة الكفاءة القصوى ، عادةً 80٪ من الحد الأقصى لتدفق التوربين وعندما ينحرف التدفق عن هذه القيمة ، تنخفض الكفاءة الهيدروليكية للتوربين.
10. يختلف نطاق معدل التدفق وبالتالي الطاقة المتولدة إذا.
- يجب أن يوفر النظام الطاقة لشبكة صغيرة
- تم تصميم النظام للاتصال بشبكة توزيع ممتدة
في الحالة الأولى ، من الضروري تحديد التدفق الذي يسمح بإنتاج الطاقة على مدار السنة تقريبًا. في الحالة الثانية ، يجب تحديد التدفق الاسمي بحيث يكون صافي الربح من بيع الكهرباء بحد أقصى.
لوحة التحكم هي المعدات التي تراقب تشغيل نظام الطاقة الكهرومائية. الوظائف الرئيسية للوحة التحكم هي:
- تشغيل التوربين وإيقافه
- قم بمزامنة المولد مع الشبكة المحلية
- مراقبة منسوب مياه المنبع والتأكد من إبقائه فوق الحد الأدنى
- تشغيل صمام التحكم في التدفق على التوربين للتنسيق مع توافر المياه
- كشف الأعطال وتفعيل الإنذارات أو تسلسل الإيقاف
شبكة الفلتر عبارة عن شبكة تستخدم لفلترة مياه الصرف الصحي. هذه معدات مفيدة لمنع تراكم النفايات والعناصر الأخرى غير المرغوب فيها في المجاري المائية والأنهار والبحيرات. المخطط الأساسي لجميع فتحات المرشح متشابه ، لكن الشبكات الداخلية والخارجية والتوربينية تخدم الاحتياجات المختلفة. يمكن أيضًا إنتاج المشابك من مواد مختلفة.
يمكن صنع شبكة ترشيح بسيطة لمجرى مائي من أي نوع من مواد الشواء التي تسمح بمرور الماء ولكنها تحتفظ بالكثير من النفايات. عادة ما يصنع المرشح من هذا النوع من نفس مادة الكريمة المخفوقة ، أي المعدن أو البلاستيك.
اعتمادًا على دورة المياه ومستوى الملوثات التي تمر ، غالبًا ما يتطلب مرشح الشبكة تنظيفًا منتظمًا لتجنب إعاقة مجرى المياه. تعتبر الشبكة عائقًا وتؤدي إلى تقليل طفيف للإطار. لذلك ، يجب أن تكون المسافة بين القضبان هي الحد الأقصى الذي يسمح بتجميع نفايات كبيرة بما يكفي لتلف التوربينات. سيوصي مصنع التوربينات بالأبعاد الصحيحة.
أيضًا ، يجب أن يكون معدل تدفق الماء بالقرب من شبكة المرشح منخفضًا نسبيًا ، ويفضل أن يكون أقل من 0.3 م / ث ولا يزيد عن 0.5 م / ث.
التنظيف اليدوي ممكن فقط للمنشآت الصغيرة أو المواقع التي لديها موظفين دائمين لأسباب أخرى. توجد الآن مجموعة من معدات التنظيف الأوتوماتيكية المتاحة لإزالة النفايات التي تم جمعها بواسطة شبكات الترشيح.
[https://www.youtube.com/c/electronicsNmore” icon=”” target=”true” nofollow=”false”]قناة electronicsNmore
11. الأنواع الأكثر شيوعًا هي.
- القوس الآلي: هذه من عدة أنواع ، عادة بمركبة واحدة أو أكثر يتم تشغيلها بواسطة مكبس هيدروليكي. تتطلب بعض الطرز مجرفة واحدة فقط يمكن أن تكتسح على طول الشواية ؛ في حالات أخرى ، يمكن أن تعمل مكشطتان أو أكثر جنبًا إلى جنب. عادة ما تكون هذه الأنظمة قوية للغاية ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنها تحافظ على محركاتها بعيدًا عن الماء. العيب الرئيسي هو الوجود المرئي للمعدات والمخاطر الأمنية العالية التي تنشأ عن التشغيل غير المراقب للمعدات
- نظام تنظيف Rake-chain ، حيث يتم تحريك قضيب لأعلى على الشواية بواسطة ناقل حركة سلسلة في كل طرف. يقوم الشريط بتخزين النفايات المجمعة في قناة تمتد عبر طول شبكة المرشح. يمكن غسل القناة بالماء (ضخها إذا لزم الأمر) ، مما يؤدي إلى نقل النفايات إلى مجرى جانبي
- يعد نظام رفع المقبض بديلاً قويًا عن أشعل النار الروبوتية. زوج من “الفكين” يخربش الشبكة ويرفع المواد مباشرة في التفريغ
- لا تتطلب أنظمة ترشيح كانداش ، التي يمكن استخدامها فقط لأنظمة الإسقاط المتوسطة والعالية خداعًا لأنها تستخدم تأثير كواندا لتصفية وإزالة النفايات والطين ، مما يسمح فقط بالوصول إلى المياه النظيفة إلى نظام السحب. يتم وضع الكابلات الفولاذية المقاومة للصدأ بدقة وترتيبها أفقياً على مسافات صغيرة في مرشح ذو شكل خاص يتم تثبيته في نهاية المصب من المدخل. يتم جمع المياه النظيفة في غرفة تحت المرشحات ، متصلة مباشرة بمجرى التوربين القسري
في الأنهار حيث توجد مخاوف بشأن سلامة الأسماك ، عادة ما يتم تطبيق لوائح ترشيح أكثر صرامة لضمان منع الأسماك من الوصول إلى مدخول التوربينات وسيتم تحويلها إلى الانحراف. يتم تعيين تدابير ترشيح الأسماك المحددة وفقًا لحساسية الموقع.
يتم اختبار العديد من طرق استبعاد الأسماك المبتكرة في مناطق تناول الأسماك ، مع تجنب استخدام مرشح مادي. وتشمل هذه استخدام الكهرباء ، والستائر الفقاعية والأصوات لتوجيه الأسماك. توفر هذه الطرق مزايا كبيرة للمشغل ، وتجنب إعاقة تدفق المياه.
12. البيانات التاريخية للتدفقات المقابلة لموقع ثابت لتقدير موارد المياه.
تعتبر لذلك يستخدم المصممون هذه المعلومات. عادة ما تكون الوزارات التي تتعامل مع وكالات البيئة والهيدرولوجيا ، والطاقة و / أو وكالات البيئة (الوطنية / الإقليمية / المحلية) أو غيرها من المنظمات المماثلة هي مصدر قياسات التدفق لأهم الأنهار والمجاري المائية في البلدان الأوروبية. يمكن استخدام البيانات
لتقييم معدل تدفق المجرى المائي في الموقع المقترح ، طالما أنه يتكيف مع نسبة الموقع المقترح إلى موقع القياس (المصب أو المنبع). لتقييم الموارد الإقليمية ، يتم استخدام صور الأقمار الصناعية لإنشاء قاعدة بيانات GIS لتحديد المصدر واختيار الموقع والتخطيط البيئي ونمذجة التضاريس الرقمية (DTM) وشبكة خطوط النقل وتصنيف الموقع.
نظم المعلومات الجغرافية (GIS) هي أنظمة معلومات محوسبة تستخدم للتمثيل الرقمي وتحليل السمات الجغرافية الموجودة على سطح الأرض. يمكن إجراء منهجية لتقييم إمكانات الطاقة الكهرومائية لمنطقة ما باستخدام كلتا الطريقتين.
تعد تكنولوجيا الاستشعار عن بعد أداة فعالة لتحديد المواقع المناسبة لمشاريع الطاقة المائية الجديدة خاصة في المناطق التي يتعذر الوصول إليها ذات الإمكانات الهيدرولوجية العالية. توفر البيانات من
الاستشعار عن بعد بالأشعة تحت الحمراء (0.8 ميكرومتر – 1.1 ميكرومتر) بوضوح التباين بين الماء والأرض وبالتالي فهي الأنسب لرسم خرائط لمجاري المياه الدائمة.
المورد الوحيد المطلوب لمحطة كهرومائية منخفضة الطاقة هو المياه الجارية المتاحة بزاوية معينة. يبدأ تخطيط HMP بأدق تقدير للسقوط والتدفق المتاح في الموقع المقترح. هناك عدة طرق متاحة لقياس السقوط. بعض الطرق مناسبة أكثر للمواقع المنخفضة ، لكنها معقدة للغاية وغير دقيقة للسقوط الكبير. يوصى دائمًا بإجراء المزيد من قياسات السقوط في كل موقع.
13. الدراسة الهيدرولوجية.
الغرض من هو التنبؤ بالتباين في التدفق على مدار العام. نظرًا لأن التدفق يختلف من يوم لآخر ، فإن القياس الفردي قليل الاستخدام. في حالة عدم وجود تحليل هيدرولوجي ، يمكن تركيب نظام قياس طويل المدى.
غالبًا ما يستخدم مثل هذا النظام لتأكيد النهج الهيدرولوجي وهو أيضًا الطريقة الأكثر موثوقية لتحديد معدل التدفق الفعلي في ذلك الموقع. القياسات الفردية مفيدة للتحقق من التنبؤات الهيدرولوجية بأخذ العينات.
تقنيات قياس التدفق هي:
- طريقة الدلو
- طريقة التحكم في المرحلة
- طريقة الملح
- طريقة الجرافة
- طريقة الطفو
- قياس التيار
الإمكانات النظرية لمحطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة وتمثل بيانات الإدخال للحسابات المصممة لتقدير الإمكانات القابلة للاستغلال تقنيًا واقتصاديًا.
يتم التحقق من الإمكانات المتاحة من خلال معالجة العناصر المذكورة أعلاه وبعد فرض بعض القيود المتعلقة بما يلي:
- الجوانب القانونية والبيئية (حدود استخدام الأراضي ، الحد الأدنى من التدفق المتبقي)
- مشاكل فنية واقتصادية عامة (الحد الأدنى للتدفق ، صافي السقوط ، إنتاج الطاقة المقدر ، طول العمود القسري / أقصى مسافة من مدخل المياه إلى محطة توليد الكهرباء)
لتقدير الإمكانات التكنولوجية ، يقوم النظام بعد ذلك بمحاكاة اختيار وتشغيل التوربينات الافتراضية باستخدام الخوارزميات التالية (لكل محطة طاقة مائية افتراضية تتكون من الإمكانات المتاحة):
- نوع التوربينات والقدرة المثلى للتركيب
- أنتجت الطاقة
- معامل استخدام التوربينات ومعدل التدفق المتاح
14. يتم احتساب التقييم المبدئي لتكاليف الاستثمار وحسابات الجدوى المالية.
- تكلفة التثبيت
- تكاليف التشغيل والصيانة
- تكلفة إنتاج الطاقة (معبراً عنها باليورو / كيلوواط ساعة)
- بعض المؤشرات الأساسية لربحية الاستثمار (IRR ، NPV)
نتيجة لذلك ، يقترح النظام بعض أجزاء المجرى المائي حيث يمكن تركيب محطات الطاقة الكهرومائية منخفضة الطاقة ، مع الطاقة المثلى والكفاءة المالية.
يتم تحديد موقع التثبيت المحتمل لـ HMP من خلال موقع مدخول المياه وموقع إنشاء محطة الطاقة بجوار المجرى المائي. يتم تعريف الفرق في الارتفاع بين هذين الموقعين على أنه السقوط الهيدروليكي (الصافي) h.
يجب أن يأخذ تقييم الموقع المحتمل في الاعتبار الميزات التالية:
- تباين قوي في تدفق المياه اعتمادًا على التغيرات المناخية خلال العام ، أو الاختلافات بين السنوات الهيدرولوجية الغنية والفقيرة. هذه الميزة المحددة مكثفة للغاية عندما يتعلق الأمر بدورات المياه الصغيرة
- نوع التوربينات المائية. كما ذكر أعلاه ، يتم تكييف كل نوع من التوربينات مع قيم معينة من صافي السقوط (ح) ومعدل التدفق الاسمي Qr ؛ لكل منها نطاق تشغيل مختلف ، وكفاءة مختلفة ، وتعتمد أقصى قيمة لها على قوة التوربينات الاسمية ، وأحجامها وتكاليفها المختلفة
15. المحطات منخفضة الطاقة.
تتميز بخصائص محددة تختلف عن تلك الكبيرة ، حيث لا تمتلك عادةً سعة تخزين كبيرة في المنبع لأسباب مالية. وتجدر الإشارة إلى أن محطات توليد الطاقة الكبيرة (باستثناء تلك التي يتم تركيبها على طول الأنهار
الكبرى) بها سدود تشكل أحواض تراكم كبيرة. بهذه الطريقة ، يتم فصل التدفق الطبيعي للمياه عن معدل تدفق التوربينات ، لأن الغرض من محطات الطاقة الكبيرة هذه هو تغطية الطلب على الطاقة في نقاط الذروة.
لا تستطيع HMP ، بسبب قوتها المنخفضة ، أن تساهم حقًا في ذروة الطلب على الطاقة ، وبالتالي فإن بناء التراكم يمثل عبئًا ماليًا غير متناسب بدون فوائد فيما يتعلق بالاستثمار. لذلك ، تعمل HMP ، حتى باستخدام تحويل المياه ، كمحطة كهرومائية على خط المياه ، مما يعني أنها تستغل التدفق الطبيعي على
أفضل وجه ممكن. هذا هو السبب في إجراء تحليلات جدوى HMP باستخدام منحنى التدفق بدلاً من السلسلة الزمنية للمسار الطبيعي لأن HMP ليس له تراكم ولكن فقط حوض محدود يوفر حجمه ظروفًا جيدة لإمدادات المياه في خط الأنابيب والذي يتوافق مع التدفق معدل لعدة ساعات.
يتم تحليل إمكانات الطاقة الكهرومائية القابلة للاستغلال تقنيًا وماليًا بشكل منفصل لكل مجرى مائي. لكل دورة ، يوفر النظام معلومات حول:
- الإمكانات النظرية
- المحتملة المتاحة
- الإمكانات القابلة للاستغلال تقنيًا وماليًا
16. الإمكانات النظرية.
يتم تعريفه على أنه إجمالي الطاقة الكامنة المتاحة في العقد المختارة من المجرى المائي. البيانات المستخدمة هي: – عقد المجرى المائي. – منحنى معدل التدفق السنوي نقطة واحدة على الأقل من
المجرى المائي ؛ – البيانات الجغرافية والنظام يحسب: – منحنى التدفق السنوي لكل عقدة مائية ، وفقًا لقانون الأسطح المتساوية (الاستمرارية) ؛ – فرق الارتفاع بين العقد ؛ – الإمكانيات المائية المحتملة لكل فرع من فروع المجرى المائي.
17. المحتملة المتاحة.
أثناء تحليل إمكانات مجرى مائي ، يتم إدخال بعض المرشحات المتاحة ، والتي تعبر بشكل فعال عن بعض القيود على استغلال المياه. تشكل الاستخدامات الأخرى للمياه غير المتعلقة بالطاقة معيارًا هامًا لتوافر النهر (الري ، وإمدادات المياه ، وما إلى ذلك). يوفر النظام أيضًا بعض المعلومات المفيدة عن الكيانات المشاركة في حقوق استخدام المياه لكل جزء (جزء) من المجرى المائي.
18. تحليل في كل مجرى مائي.
في هذا القسم ، يتم إجراء تحليل تقني واقتصادي لجميع محطات الطاقة الكهرومائية التي يمكن تركيبها على مجرى مائي معين. لكل محطة كهرومائية محتملة ، يتم تقدير المعلمات التالية:
- إنتاج الطاقة السنوي
- مؤشرات التصنيف المالي لمحطة الطاقة الكهرومائية
19. تقييم محطات الطاقة الكهرومائية.
المحتملة بناءً على كفاءتها في استخدام الطاقة والجدوى المالية ، ثم يقدم المعلومات التالية:
- معظم محطات الطاقة أو الطاقة المالية
- أكثر المصانع كفاءة في استخدام الطاقة أو كفاءة مالية التي يمكن بناؤها في وقت واحد
يجب على أي مطور طلب المشورة المهنية قبل تخصيص تمويل كبير لتصميم وبناء نظام صغير للطاقة الكهرومائية. يمكن أن ينتقل إشراك المتخصصين في هذا النوع من المشاريع من التقييم الأولي للموقع
ودراسة الجدوى لإكمال خدمة “تسليم المفتاح” ، والتعامل مع كل جانب من جوانب التطوير. هناك أيضًا العديد من الشركات التي تعمل في مجال تأجير المواقع وتطويرها وتشغيلها ويمكنها تقديم حزمة كاملة من الخدمات والتمويل.
يستطيع المحترف ذو الخبرة أن يقرر ما إذا كان الموقع يستحق التحقيق عن كثب ، بناءً على زيارة أولية ومناقشات مع المطور وآخرين. عادةً ما تتطلب التحقيقات الأولية من هذا النوع 2-3 أيام. في هذه المرحلة يمكن أن يوفر استثمار صغير أكثر تكلفة ومضاعفات أخرى محتملة أثناء عملية التطوير.
تستخدم دراسة الجدوى بيانات دقيقة وتحلل التكاليف بعناية ، ونقل المشروع من الفكرة الأصلية إلى المشروع النهائي الذي سيدعم طلبات تمويل المشروع والتراخيص اللازمة. هذا هو السبب في أنه من الجيد تعيين محترف لإجراء دراسة الجدوى والمشروع التفصيلي.
20. في دراسة الجدوى ، يجب أن نجد العناصر الرئيسية التالية.
- التقييم الهيدرولوجي. عادة ، ينتج عن التقييم الهيدرولوجي منحنى التدفق. سيعتمد ذلك على التسجيلات طويلة الأجل لهطول الأمطار و / أو بيانات التدفق ، إلى جانب البيانات الجيولوجية لحوض التجميع وأنواع التربة. يمكن دعم هذه المعلومات طويلة المدى بقياسات التدفق قصيرة المدى. يجب أن تتضمن الدراسة أيضًا تقديرًا لتدفق الإزاحة المطلوب
- تصميم النظام. يتضمن هذا الوصف العام للمشروع ، بما في ذلك الخطة مع التخطيط العام للتثبيت. يجب تغطية الجوانب الرئيسية للأعمال بالتفصيل ، مثل: أعمال البناء (مدخل ومدخل ، مجرى سحب ، مجرى قسري ، موقع التوربينات ، مجرى تصريف ، الوصول إلى الموقع ، تفاصيل البناء) ؛ معدات توليد الطاقة (التوربينات ، علبة التروس ، المولدات ، نظام التحكم) ؛ اتصل بالشبكة
- تكاليف النظام. يجب أن تتضمن تقديرًا تفصيليًا لتكاليف رأس المال المرتبطة بالمشروع ، مقسمة إلى:
- تكاليف البناء
- تكاليف الاتصال بالشبكة
- تكلفة المعدات الكهروميكانيكية
- أتعاب المهندس وأتعاب مدير المشروع
- تقدير إنتاج الطاقة والدخل السنوي. يجب أن تستخدم بيانات المصدر (التدفقات ، الخسائر الهيدروليكية ، صافي الخسارة ، كفاءة التوربينات وطرق الحساب) وحساب ناتج النظام من حيث القدرة القصوى المحتملة (بالكيلوواط) والمتوسط السنوي للإنتاج (كيلوواط ساعة / سنة) المحولة في الإيرادات السنوية € / سنة)
[https://www.youtube.com/c/aljazeeradocumentary” icon=”” target=”true” nofollow=”false”]قناة Al Jazeera Documentary الجزيرة الوثائقية
