عجلات المياه الصديقة للمناخ تعود من جديد.. تنتج كهرباء خالية من الكربون

في سفوح جبال الهيمالايا، قامت مجموعة من القرويين بسحب عجلة مياه معدنية قوية إلى مكانها. سرعان ما التقطت شفراتها الأفقية المياه المتدفقة من النهر الموجود أسفلها مباشرة. بدأت الآلة في الدوران، وبدأ التيار الكهربائي يتدفق.

كانت عجلة المياه التي يبلغ ارتفاعها حوالي مترين، والتي تم تركيبها في قرية في كشمير بالهند، نتيجة لسنوات من أعمال التصميم والتطوير من قبل الباحثين في الجامعة التقنية في ميونيخ (TUM) والشركاء.

يقول مايكل إيرهارت، رئيس أنظمة الطاقة المتجددة والمستدامة في جامعة ميونيخ التقنية: “إننا نتمتع بتدفق مستمر للطاقة، وليس متقطعًا مثل إشعاع الشمس أو طاقة الرياح”.

كانت عجلات المياه موجودة منذ آلاف السنين، كانت تُستخدم سابقًا لتشغيل العمليات الميكانيكية مثل الطحن أو الدق، وكانت عنصرًا أساسيًا في الثورة الصناعية، اليوم، يمكن لعجلات المياه المتصلة بالمولدات أن تنتج كهرباء خالية من الكربون أثناء دورانها.

تم تركيب عجلة مائية على شكل لولب أرخميدس على طول نهر واندل في لندن في عام 2012، يولد النظام الذي تبلغ قوته 8.5 كيلو وات ما يكفي من الكهرباء لتشغيل 18 منزلاً.

ويزعم بعض الخبراء أن زيادة استخدام عجلات المياه المولدة للكهرباء يمكن أن يساعد في إزالة الكربون من أنظمة الطاقة. وبالنسبة للقرويين الكشميريين، قدمت عجلة المياه الجديدة لهم الاستقلال في مجال الطاقة.

وقد تم تركيبها إلى جانب مصادر الطاقة المتجددة الأخرى، بما في ذلك شبكة صغيرة، بين عامي 2022 و2024.

وكان زملاء إيرهارت قد دعموا في السابق نشر عجلة مائية مماثلة في نيبال ، بالإضافة إلى نموذج أولي تجريبي في تيجرنسي، جنوب ألمانيا.

قبل وصول عجلة المياه الجديدة، كان المجتمع في كشمير يعتمد على شبكة كهرباء مركزية كانت تخذلهم في كثير من الأحيان.

وقال إيرهارت: “كانوا يعانون من انقطاع التيار الكهربائي لأسابيع أو حتى أشهر”. تعني مجموعة الطاقة المتجددة أن القرية يمكنها الآن البقاء على قيد الحياة بعيدًا عن الشبكة.

أزمة المناخ ونوبات الطقس المتطرفة تفرض ضغوطًا إضافية على شبكات الطاقة في الهند ونيبال.

ومن الناحية النظرية، يمكن للشبكات الصغيرة اللامركزية المتصلة بمزيج من مصادر الطاقة المتجددة بما في ذلك الطاقة الشمسية وأجهزة العجلات المائية أن تساعد المجتمعات النائية على أن تصبح مكتفية ذاتيًا من حيث الطاقة.

وتتراوح قدرة توليد الكهرباء لهذه العجلات من نحو 300 وات إلى كيلو وات واحد، بحسب إيرهارت، وذلك بحسب تدفق المياه. وخلال الفيضانات، من الممكن إعداد العجلة بحيث يمكن لسيل المياه أن يتجاوزها، مما يعني إمكانية استمرار توليد الكهرباء دون انقطاع.

تتوفر تعليمات إيرهارت لبناء العجلة المائية مجانًا عبر الإنترنت، وقد قدر إيرهارت تكلفة تجميع العجلة المائية بنحو 1000 دولار.

وبشكل منفصل، تم مؤخرًا إنشاء نوع آخر من عجلة المياه لتوليد الكهرباء في أيرلندا الشمالية. تم ترميم عجلة المياه التاريخية الملحقة بمطحنة قديمة في مقاطعة فيرماناج بالكامل وهي الآن توفر الكهرباء لمطعم داخل المبنى.

تنتج عجلة المياه في مطعم تالي ميل حوالي 1.5 كيلو وات، وفقًا لباتريك دروم، أمين صندوق جمعية تطوير مجتمع كيلشر. توفر العجلة الطاقة لحوالي 10 مصابيح خارجية قوية في المطعم، على الرغم من أن دروم أضاف أن تكلفة تركيب النظام كانت كبيرة بحوالي 49000 جنيه إسترليني، أصبح المشروع ممكنًا بفضل التمويل الوطني.

وقال جيرالد مولر من جامعة ساوثهامبتون، إن من المفيد استخدام عجلات المياه على نطاق أوسع، مضيفا أن عددًا قليلًا من الشركات في ألمانيا تعمل حاليًا على ترميم أو بناء عجلات المياه لتوليد الكهرباء.

وأضاف: “كنت أتحدث إلى مالك إحدى هذه الشركات في اليوم الآخر وكان يقول إن دفاتره ممتلئة إلى حد كبير للسنوات الثلاث المقبلة – وقد زاد الاهتمام بسبب ارتفاع أسعار الكهرباء”.

تحويل طاقة المياه إلى كهرباء

تشير أبحاث مولر إلى أن كفاءة عجلات المياه، من حيث تحويل طاقة المياه إلى كهرباء، يمكن أن تصل إلى حوالي 85٪.

من بين العيوب المحتملة للعجلات المائية الخطر الذي قد تشكله على الحياة المائية. ومع ذلك، تشير الأبحاث إلى أن تأثيرها على الأسماك ضئيل، على سبيل المثال.

وقال مولر إنه بالإضافة إلى تزويد المنازل والمباني الخاصة مثل المطاعم أو الفنادق بالطاقة، يمكن لعجلات المياه أيضًا تشغيل المضخات المصممة لنقل المياه إلى أعلى التلال وري الحقول على جوانب الجبال.

تتطلب عرض الشرائح هذه للجافا سكريبت.