أعاد فيضان نهر الفرات في الرقة ودير الزور طرح سؤال مهم: إذا كانت المياه تجري بسرعة أكبر، فهل يعني ذلك أن التوربينات المائية في سد الفرات تنتج كهرباء أكثر؟

الإجابة العلمية المختصرة هي: قد يزداد إنتاج الكهرباء عندما تزداد كمية المياه المتدفقة عبر التوربينات، لكن ليس لأن “سرعة النهر” وحدها ترتفع. القدرة الكهرومائية تعتمد أساساً على كمية المياه المارة عبر العنفة، وفرق الارتفاع بين منسوب الخزان والمصب، وكفاءة التوربين والمولد.

سد الفرات: منظومة تخزين وتوليد لا مجرد مجرى مائي

سد الفرات، أو سد الطبقة، هو منظومة تخزين وتوليد وتحكم مائي. خلف السد تقع بحيرة الفرات التي تسمح بتخزين المياه ثم تمريرها عبر وحدات التوليد عند الحاجة. لذلك لا تعمل المحطة كتوربين حر داخل النهر، بل كنظام كهرومائي يعتمد على الخزان والتحكم بالتصريف.

تضم المحطة الكهرومائية ثماني مجموعات توليد. وتشير مصادر حديثة إلى قدرة اسمية تقارب 880 ميغاواط، أي 8 وحدات × 110 ميغاواط. وفي المقابل، تعرض وثائق فنية تخطيطية رقماً آخر هو 8 وحدات × 105 ميغاواط، بإجمالي 840 ميغاواط وصافي يقارب 700 ميغاواط. لذلك من الأفضل في التحليل التمييز بين القدرة التصميمية والقدرة الفعلية المتاحة.

لماذا توربينات Kaplan؟

توربينات Kaplan مناسبة عادة للمواقع ذات التصريف العالي وفارق الارتفاع المحدود أو المتوسط، وهي حالة شائعة في السدود النهرية الكبيرة. وميزة هذا النوع أنه يستطيع التعامل مع تغيرات التصريف ضمن مجال تشغيل محدد، لكنه لا يعمل بلا حدود. لكل عنفة قدرة تصميمية، وعند تجاوزها لا يمكن تحويل كل المياه الزائدة إلى كهرباء.

المعادلة التي تشرح العلاقة

يمكن تبسيط القدرة الكهربائية الممكنة من محطة كهرومائية بالمعادلة:

حيث إن Q هو التصريف المائي، وH هو الرأس المائي أو فرق الارتفاع، وη هي كفاءة التوربين والمولد. لذلك، السؤال الأدق ليس: هل الماء أسرع؟ بل: ما كمية المياه التي تمر فعلياً عبر التوربينات؟

عند ارتفاع الوارد المائي إلى سد الفرات، يمكن أن يتحسن إنتاج الكهرباء إذا جرى تمرير كمية أكبر من المياه عبر العنفات العاملة ضمن الحدود التشغيلية الآمنة. الزيادة لا تعني أن العنفة تدور بحرية بسرعة أعلى كما في مروحة عادية، لأن المولد مرتبط بالشبكة ويجب أن يحافظ على التشغيل المتزامن. الزيادة الحقيقية تكون في الطاقة الهيدروليكية الداخلة، وفي الحمل/العزم الذي يسمح للمولد بإنتاج قدرة أعلى.

لكن إذا كان جزء كبير من المياه يُصرف عبر البوابات لحماية السد أو خفض المنسوب، فإن هذه المياه لا تمر عبر مسار التوليد. وهنا قد يرى السكان كميات كبيرة من المياه في مجرى الفرات، بينما لا يعني ذلك بالضرورة أن الكهرباء المنتجة ارتفعت بنفس النسبة.

الفرق بين سرعة الماء والتصريف

في الخطاب العام، قد تُستخدم عبارة “الماء أسرع” للتعبير عن قوة الفيضان. لكن في الهندسة الكهرومائية، المؤشر الأكثر أهمية هو التصريف: كم متر مكعب من المياه يمر في الثانية عبر ممرات التوربينات. إذا زادت السرعة داخل قناة ثابتة المقطع فقد يزيد التصريف، لكن سرعة سطح النهر وحدها لا تكفي لتقدير الكهرباء المنتجة.

الخلاصة

زيادة تدفق المياه يمكن أن ترفع إنتاج الكهرباء في سد الفرات، لكن فقط إذا مرت المياه عبر توربينات Kaplan العاملة وضمن حدودها التصميمية. أما المياه التي تتجاوز قدرة العنفات أو تُصرف عبر البوابات لأسباب تتعلق بالأمان، فهي جزء من إدارة الفيضان لا من إنتاج الكهرباء المباشر.