انرژی آب: انرژی حاصل از حرکت آب‌های جاری

انرژی آب: نیروی پنهان در جریان رودخانه‌ها و امواج دریا

انرژی آب از کجا می‌آید؟

همه ما رودخانه‌هایی را دیده‌ایم که با سرعت از میان کوه‌ها و دشت‌ها جریان دارند. این آب در حال حرکت، دارای انرژی است. به این انرژی، انرژی جنبشی¹ می‌گویند. فرض کنید توپی را از بالای یک سرسره رها کنید. توپ با سرعت به پایین می‌غلتد. آب نیز وقتی از ارتفاع بالاتر به سمت پایین جاری می‌شود، سرعت و انرژی آن زیاد می‌شود. انسان‌ها از همین انرژی برای انجام کارهای مختلف، مانند چرخاندن چرخ‌آسیاب‌های قدیمی یا تولید برق استفاده کرده‌اند.

یک مثال ساده: اگر شیلنگ آب باغچه را در دست بگیرید و نوک آن را فشار دهید، سرعت آب بیشتر می‌شود و می‌تواند یک سنگ کوچک را جابه‌جا کند. این نشان می‌دهد که آب تحت فشار و در حال حرکت، نیرو دارد. در مقیاس بزرگ‌تر، این نیرو می‌تواند ماشین‌آلات بزرگ را به حرکت درآورد.

انواع انرژی آبی را بشناسیم

انرژی آب به روش‌های مختلفی قابل استخراج است. در جدول زیر، مهم‌ترین انواع آن را برای درک بهتر دسته‌بندی کرده‌ایم:

یک نیروگاه برق‌آبی چگونه کار می‌کند؟

برای درک بهتر، مراحل تولید برق در یک نیروگاه برق‌آبی پشت سد را مرحله به مرحله بررسی می‌کنیم:

مرحله اول: ذخیره آب – یک سد بزرگ بر روی یک رودخانه ساخته می‌شود تا دریاچه‌ای بزرگ از آب به نام «مخزن» پشت آن تشکیل شود. این کار مانند این است که شما جلوی جریان آب یک شیر را با انگشت خود بگیرید تا آب پشت آن جمع شود.

مرحله دوم: رهاسازی آب – وقتی نیاز به برق باشد، دریچه‌های سد باز می‌شوند و آب ذخیره شده با فشار زیاد از طریق لوله‌های بزرگ به نام «آبراهه» به سمت پایین رها می‌شود.

مرحله سوم: چرخش توربین – آب با سرعت و فشار زیاد به پره‌های یک چرخ بزرگ به نام توربین² برخورد می‌کند و آن را می‌چرخاند. این موضوع شبیه به وقتی است که آب یک شیلنگ به پره‌های یک پنکه کوچک برخورد کند و آن را بچرخاند.

مرحله چهارم: تولید برق – توربین به یک ژنراتور³ متصل است. چرخش توربین، ژنراتور را به حرکت درمی‌آورد و ژنراتور نیز انرژی مکانیکی چرخش را به انرژی الکتریکی یا همان برق تبدیل می‌کند.

مرحله پنجم: انتقال برق – برق تولید شده از طریق کابل‌های بلند و دکل‌های برق به شهرها و خانه‌ها فرستاده می‌شود تا چراغ‌ها، تلویزیون و سایر وسایل برقی ما روشن شوند.

مزایا و معایب انرژی آب

مانند هر منبع انرژی دیگری، انرژی آب نیز نقاط قوت و ضعفی دارد که در جدول زیر آورده شده است:

کاربرد انرژی آب در زندگی ما

شاید ندانید، اما انرژی آب به شکل‌های مختلفی در زندگی روزمره ما نقش دارد. مهم‌ترین کاربرد آن، تولید برق است. بسیاری از چراغ‌های روشن در خانه‌ها، مدارس و خیابان‌ها ممکن است با برق تولید شده از سدها روشن شده باشند. برای مثال، سد دز در ایران، برق بسیاری از شهرهای اطراف خود را تأمین می‌کند.

کاربرد دیگر، کنترل سیلاب است. سدها با ذخیره کردن آب در پشت خود، از جاری شدن سیل در فصل‌های پرباران جلوگیری می‌کنند. همچنین از آب ذخیره شده در پشت سدها برای آبیاری مزارع کشاورزی در فصل خشک استفاده می‌شود که به کشاورزان کمک زیادی می‌کند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹ انرژی جنبشی (Kinetic Energy): انرژی‌ای که یک جسم به دلیل حرکتش دارد.
² توربین (Turbine): یک وسیله مکانیکی که انرژی یک سیال در حال حرکت (مانند آب، بخار یا باد) را به حرکت چرخشی تبدیل می‌کند.
³ ژنراتور (Generator): دستگاهی که انرژی مکانیکی (چرخش) را به انرژی الکتریکی (برق) تبدیل می‌کند.