ما هي حاسبة الطاقة الكهرومائية؟
تقدّر هذه الحاسبة القدرة الكهربائية التي يمكن لمحطة كهرومائية توليدها من المياه الجارية. فعبر الجمع بين معدل التدفق الحجمي، وارتفاع السقوط (الفرق في المنسوب)، وكفاءة منظومة التوربين والمولّد، وكثافة الماء، تعطيك القدرة النظرية الناتجة بالواط والكيلوواط والميغاواط، إضافةً إلى تقدير لإنتاج الطاقة السنوي.
طريقة الاستخدام
أدخل معدل التدفق بالمتر المكعب في الثانية (م³/ث)، وارتفاع السقوط بالأمتار (الارتفاع الذي تهبط منه المياه)، والكفاءة الإجمالية كنسبة مئوية (تتراوح في المحطات الحديثة عادةً بين 80% و90%)، وكثافة الماء (غالبًا 1000 كغ/م³ للماء العذب). تحسب الأداة القدرة المتاحة فورًا.
شرح المعادلة
المعادلة الأساسية هي $$P = \eta \times \rho \times g \times Q \times H$$ حيث \(\eta\) هي الكفاءة كقيمة عشرية، و\(\rho\) كثافة الماء (كغ/م³)، و\(g\) تسارع الجاذبية (\(9.81\) م/ث²)، و\(Q\) معدل التدفق (م³/ث)، و\(H\) ارتفاع السقوط (م). يمنحك حاصل ضرب \(\rho \cdot g \cdot Q \cdot H\) القدرة الهيدروليكية الإجمالية، ثم يأتي ضربها في الكفاءة ليأخذ في الحسبان الفاقد في التوربين والمولّد وأنبوب التغذية (Penstock).
مثال محلول
لنفترض أن لدينا محطة صغيرة بمعدل تدفق 10 م³/ث، وارتفاع سقوط 20 م، وكفاءة 85%، وماء عذب (1000 كغ/م³). عندئذٍ تكون $$P = 0.85 \times 1000 \times 9.81 \times 10 \times 20 = 1{,}667{,}700 \text{ واط} \approx 1{,}667.7 \text{ كيلوواط}$$ (نحو 1.67 ميغاواط). وعند التشغيل المتواصل، يُنتج ذلك ما يقارب 14.6 مليون كيلوواط ساعة سنويًا.
الأسئلة الشائعة
ما الكفاءة التي ينبغي استخدامها؟ تبلغ كفاءة التوربينات الكبيرة الحديثة 90%، بينما تتراوح كفاءة الأنظمة الصغيرة أو القديمة غالبًا بين 70% و85%. استخدم الكفاءة المجمّعة للتوربين والمولّد معًا.
ما المقصود بـ«ارتفاع السقوط»؟ هو المسافة العمودية التي تهبط فيها المياه من المأخذ حتى التوربين، وهو العامل الأساسي المحرّك للضغط والقدرة.
لماذا تُعدّ الطاقة السنوية مجرد تقدير؟ لأن الإنتاج الفعلي يتغيّر بتغيّر التدفق الموسمي وفترات التوقف عن العمل. يفترض الرقم السنوي أن القدرة المحسوبة تعمل على مدار الساعة طوال العام، وهو حدّ أعلى مثالي.
