وقد ظلت الطاقة الكهرمائية تشكل منذ وقت طويل حجر الزاوية في توليد الطاقة المتجددة، مما يحول الطاقة الحركية لتدفق المياه إلى الكهرباء بكفاءة ملحوظة، وفي حين توجد منشآت للطاقة الكهرمائية في جميع أنحاء العالم، من السهول المسطحة إلى المصب الساحلية، فإن المناطق الجبلية توفر ظروفا استثنائية لهذه التكنولوجيا، كما أن الجمع بين التدرجات الراقية، والبطيخ العالي، وصهر الثلج الموسمي يخلق تدفقات مياه قوية ومتسقة للكهرباء.

لماذا المناطق الجبلية هي مثالية للطاقة الهيدرولية

إن الفيزياء الأساسية في الأرض الحادة التي ترتفع فيها الطاقة الكهرمائية، فالطاقة المتاحة من مصدر للمياه تناسب معدل التدفق (الحجم الثاني) و التسرب الفيزيائي (الرأس) وفي المناطق الجبلية، يمكن أن تنتج حتى المجاري المتواضعة نسبيا طاقة كبيرة لأن المياه تهبط بمئات أو حتى آلاف الأمتار من ذروة الأنهار الجبلية إلى أرضية.

وبالإضافة إلى ذلك، كثيرا ما تشهد مستجمعات المياه الجبلية دورات هيدرولوجية يمكن التنبؤ بها، وتتراكم أكياس الثلج على مدى الشتاء، ثم تذوب تدريجيا في الربيع والصيف، وتوفر تدفقا مستمرا للمياه خلال الأشهر التي يكون فيها الطلب على الطاقة مرتفعا عادة، وقد تجف المجرى المائي في شبكات منخفضة في الصيف، ولكن الأنهار الجبلية التي تغذيها حقول الجليد الجليد الجليد الجليدية أو حقول الثلج الدائمة التي تحافظ على تدفقات أفضلية ثابتة.

وهناك نوعان رئيسيان من منشآت الطاقة الكهرمائية شائعان في المناطق الجبلية: ]نظم الارتداد البيئي ذات القدرة الكهربائية الكبيرة، و مشاريع خزنية (التخزين) ، وغالبا ما تُحوّل مخططات الرش جزءا من المجرى عبر نهج مركبة إلى توربينات، ثم تعيد المياه إلى أسفل المجرى.

المنافع الرئيسية للقوى المائية في المناطق الجبلية

مصادر الطاقة المتجددة والمستدامة

(أ) الطاقة الكهرمائية هي إحدى أقدم التكنولوجيات المتجددة وأكثرها استقراراً، وهي تعتمد على استمرار التهرب من الدورة الهيدرولوجية، والتثبيت، والتهطال، والهروب، والتحكم في الطاقة الشمسية، وما دامت أنماط التهطال غير سليمة، فإن مصدر الوقود غير محدود بشكل فعال، ولا يوجد أي أنواع من الوقود الأحفوري محترقة، كما أن انبعاثات الكربون المهيمنة على الصعيد العالمي لا تتعدى صفراً.

انخفاض تكاليف التشغيل وطول العمر

وعندما يتم بناء محطة توليد الطاقة الكهرمائية، تكون التكاليف الجارية منخفضة بشكل ملحوظ، ويمكن أن تعمل السدود والتوربينات لمدة تتراوح بين 50 و100 سنة مع الصيانة السليمة، أما تكاليف الوقود والنقل والتصريف فتتغيب، مما يؤدي إلى استقرار أسعار الكهرباء التي يمكن التنبؤ بها والتي تُغطى من تقلب أسعار الوقود الأحفوري، وفي العديد من البلدان الجبلية، وفرت الطاقة الكهرمائية بعضا من أرخص أنواع الكهرباء المتاحة.

السلطة الموثوقة والمنقولة

وعلى عكس الطاقة الشمسية والريحية المتقطعة والمعتمدة على الطقس، يمكن إرسال الطاقة الكهرمائية على أساس الطلب، وهناك كميات كافية من المياه المخزنة، ويمكن لمصانع الطاقة الكهرمائية الاحتياطية أن ترتفع إلى مستوى جيل في غضون دقائق لتلبية الحمولات القصوى أو التعويض عن الانقطاع المفاجئ في إنتاج الطاقة الشمسية أو الرياح، وهذه المرونة لا تزال قيمة لاستقرار الشبكة، وفي المناطق الجبلية التي توجد فيها خزانات متعددة مترابطة، يمكن للمشغلين أن يديروا نماذج إطلاقات المياه لتوحيد احتياجات السوق.

Environmental Advantages Over Fosil Fuels

ولا تنتج الطاقة الكهرمائية انبعاثات مباشرة من ثاني أكسيد الكبريت، أو أكسيد النيتروجين، أو المادة الجسيمية، أو ثاني أكسيد الكربون أثناء التشغيل، مما يجعلها أداة قوية للحد من تلوث الهواء وانبعاثات غازات الدفيئة، وفي العديد من المجتمعات الجبلية، أدى استبدال مولدات الديزل أو الطاقة التي تعمل بالفحم بالطاقة الكهرمائية إلى تحسين كبير في نوعية الهواء المحلي وانخفاض التكاليف الصحية، وعلاوة على ذلك، يمكن لمشاريع الطاقة الكهرمائية الجيدة التصميم أن توفر منافع من قبيل مراقبة الفيضانات.

التنمية الاقتصادية وإيجاد فرص العمل

(ب) يتطلب بناء محطة للطاقة الكهرمائية في منطقة جبلية نائية الطرق والأنفاق والمخيمات وقوى عاملة ماهرة، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى إقامة الهياكل الأساسية والنشاط الاقتصادي في مناطق معزولة أخرى، ويكسب العمال المحليون مهارات البناء والتشغيل، ويمكن أن تظهر الأعمال التجارية الصغيرة لخدمة المصنع والعاملين فيه، وفي بلدان مثل نيبال وبوتان وبيرو، أصبحت الطاقة الكهرمائية مصدراً رئيسياً من مصادر إيرادات التصدير والكهرباء الريفية.

التحديات الرئيسية والنظر في المسائل البيئية

Disruption of Aquatic and Terrestrial Ecosystems

(أ) [أهم عيوب الطاقة الكهرمائية الجبلية هي الأثر الإيكولوجي، فالدب يحجب مسارات هجرة الأسماك، وموائل الشظايا، ويغير نظم التدفق الطبيعي، وبالنسبة لأنواع مثل سمك السلمون والروتوت في هيمالايا أو الأنديز، يمكن أن يكون هذا مسبباً للكارثة، بل إن مشاريع الارتداد تتطلب في كثير من الأحيان أنفاقاً تُجفِفَتْ لفترات طويلة، مما يؤدي إلى قتل حياةٍ مائيةٍ وتغيير الغطاء النباتي.

الفترة العليا من رأس المال والانتقام الطويل

فبناء سد كبير في منطقة جبلية شديدة النشاط السيزمي مكلفة بصورة غير عادية، بينما يمكن أن تؤدي الطرق المؤدية إلى الوصول، والنفقات، والمؤسسات الملموسة، وخطوط النقل إلى تكلف بلايين الدولارات، وقد يستغرق الحد والتشاور العام عقدا أو أكثر، وهذا الخطر غالبا ما يثني المستثمرين من القطاع الخاص ما لم توفر الحكومات ضمانات أو تعريفات للتغذية، وبالنسبة للبلدان النامية، يمكن أن يضغط العبء المالي على الميزانيات الوطنية، كما أن التكاليف تتجاوز 200 1 دولار هي تحديات مشتركة.

المخاطر الجيولوجية: الأرضيات والانهيالات الأرضية

إن المناطق الجبلية نشطة بشكل ثابت وخاضعة للانهيالات الأرضية، والصخور، والزهور، والسدود التي تبنى على خطوط الخطأ أو بالقرب منها، تواجه خطر الفشل الهيكلي خلال الزلزال، وحتى إذا كان السد يحمل، فإن الانهيالات الأرضية في الخزانات يمكن أن تولد موجات هائلة تغط على السد، مما يتسبب في حدوث فيضان مفجع في أسفل النهر، فإن كارثة الفاجوت في إيطاليا قد أحدثت هذا الخطر:

تشريد المجتمعات المحلية والأثر الثقافي

وفي المناطق الجبلية، حيث تكون الأراضي الصالحة للزراعة شحيحة، يمكن أن تدمر سبل العيش، وقد تضطر المجتمعات الأصلية التي تعيش في وديان كبيرة لقرون إلى الانتقال، وتفقد إمكانية الوصول إلى الأراضي التقليدية، والأراضي الرعي، والعلامات الثقافية، وحتى عندما تقدم تعويضات، فإنها نادرا ما تستعيد تماما النسيج الاجتماعي أو الرفاه الاقتصادي للمشردين.

الترسب وتركيب المستودعات

فالأنهار الجبلية تحمل بطبيعة الحال حمولات كبيرة من الرواسب، والسيل، والحصى، والهبوط من المنحدرات الشديدة الارتفاع، وعندما يبطئ سد المياه، فإن هذه الرواسب تستقر وتتراكم في الخزان، وتخفض تدريجياً قدرة التخزين، وعلى مدى عقود، قد تفقد خزانة من حجمها الأصلي، وتقطع إنتاجها، وتزيد من قدرة فيضانها.

Climate Change Vulnerability

ومن المفارقات أن الطاقة الكهرمائية في المناطق الجبلية مهددة بتغير المناخ ذاته الذي يساعد على التخفيف منه، فالانسحاب الجليدي يقلل من تخزين المياه في الأجل الطويل الذي يوفره الجليد، ومن المتوقع أن يتقلص عدد كبير من هذه المناطق من حيث الطاقة الشمسية ومتوسطة الحجم بنسبة 50 إلى 70 في المائة بحلول عام 2100، وفي البداية، قد يؤدي ارتفاع تدفق الطاقة إلى زيادة تدفقها، ولكن مع اختفاء الجليديات الصيفية ستنخفض بشدة من إنتاج الطاقة الكهرمائية خلال فترة ما قبل فترة ما قبل الوفاة العالية.

التخفيف من المخاطر وتحسين الاستدامة

وعلى الرغم من التحديات، يمكن عمل الكثير لجعل الطاقة الكهرمائية الجبلية أكثر استدامة، ويتمثل مفتاح اعتماد نهج شامل ومحدد المواقع يوازن بين احتياجات الطاقة والقيم الإيكولوجية والاجتماعية.

Environmental Flow Management

وتحتاج الأطر التنظيمية الحديثة إلى مشغلين للطاقة الكهرمائية للحفاظ على الحد الأدنى من التدفقات في النهر يصل إلى أسفل السدود، بينما تدعم هذه التدفقات البيئية الحياة المائية، والتدوير المغذي، والنباتات المشاطئة، ففي جبال الألب السويسرية، على سبيل المثال، كثيرا ما تكون هناك حاجة إلى العديد من محطات الصيادين المائية لإطلاق ما لا يقل عن 50 في المائة من التدفق الطبيعي خلال فترات المياه المنخفضة.

تصميمات صغيرة الحجم و منخفضة الأثر

ولا تحتاج الطاقة الكهرمائية جميعها إلى أن تكون ضخمة، إذ يمكن أن تُبث المياه الصغيرة والصغيرة (التي تقل عن 10 ميغاواط) القرى الجبلية النائية ذات البنية التحتية الدنيا، وكثيرا ما تستخدم هذه النظم قنوات أو أنابيب الإمداد بالمياه القائمة، وتتجنب بناء سد جديد، وهي أقل اضطراباً في الأسماك والمناظر الطبيعية وتتطلب رأس مال أقل، وقد نجحت برامج في هيمالايا وأنديز في نشر مشاريع الطاقة الكهرمائية المجهرية التي تديرها المجتمعات المحلية، وتوفير مساعدات موثوقة من دون تشرد على نطاق واسع.

تخزين مقطوع لعجزة غريد

فالتربة الجبلية مثالية لتخزين الطاقة الكهرمائية المضخة، التي تخزن الطاقة بضخ المياه إلى خزان خلال فترات انخفاض الطلب وترميمها من خلال الأربينات عند ارتفاع الطلب، وتزداد قيمة هذه التكنولوجيا مع نمو التغلغل الشمسي والريحي، ويمكن أن يوازن المخزن المأجور الشبكة ويوفر أنظمة متواترة ويخزن الطاقة المتجددة التي ستنخفض من غير ذلك.

المشاركة المجتمعية وتقاسم المنافع

ويمكن للمشاريع التي تشمل المجتمعات المحلية منذ البداية الحصول على موافقة حرة ومسبقة ومستنيرة لمواجهة أقل معارضة وتحقيق نتائج أفضل، ويمكن لآليات تقاسم المنافع، مثل تقاسم الإيرادات، أو تخفيض الكهرباء، أو الاستثمار في الهياكل الأساسية المحلية، أن تحول مشروع الطاقة الكهرمائية من مصدر نزاع إلى محرك للتنمية، وفي بوتان، تمول إيرادات الطاقة الكهرمائية التعليم المجاني والرعاية الصحية، وفي الكانتونات السويسرية من محطات الدخل في غراوبومبل؛

مستقبل الطاقة الكهرمائية في المناطق الجبلية

وسيتطور دور الطاقة الكهرمائية في المناطق الجبلية مع تغير المناخ والتكنولوجيا وتحول أسواق الطاقة، فمن ناحية، قد يُلغى تشغيل السدود القديمة في أوروبا وأمريكا الشمالية إذا لم تعد قابلة للبقاء اقتصاديا أو مقبولة إيكولوجيا، ومن ناحية أخرى، لا تزال لدى العديد من البلدان النامية إمكانات هائلة غير مستغلة في مجال الطاقة الكهرمائية، فعلى سبيل المثال، تقدر نيبال أن 83 جي دبليو من ذوي القدرات، ولا تُعد سوى الحكومات الصغيرة، ولكن المشاريع المقبلة، أكثر صرامة.

ويمكن أن توفر النظم الهجينة التي تجمع بين الطاقة الكهرمائية بالطاقة الشمسية والريحية وتخزين البطاريات طاقة متجددة موثوقة على مدار الساعة دون أن تُحدث فوق طاقتها على تكنولوجيا واحدة، وعلى سبيل المثال، يمكن أن يستخدم وادي الجبال مع خزان للطاقة الألواح الشمسية على سطح الخزان (الشمس) لتوليد الطاقة خلال ساعات الشمس وإطلاق المياه لتوليدها ليلا.

وأخيرا، يمكن للرصد الرقمي والتحليلات التنبؤية أن تحققا أقصى قدر من الإطلاقات المائية، وأن تقلل من بناء الرواسب، وأن تحسن السلامة، ويمكن أن توفر أجهزة الاستشعار على المنحدرات إنذارا مبكرا بالانهيالات الأرضية، بينما يمكن للبيانات الساتلية أن تتعقب علب الثلج والكتل الجليدية بدقة عالية، ومن خلال إدماج هذه الأدوات، يمكن للمشغلين اتخاذ قرارات في الوقت الحقيقي تتوازن بين توليد الطاقة وحماية البيئة.

خاتمة

فالطاقة الكهرمائية لا تزال مصدر طاقة متجددة حيوي، كما أن المناطق الجبلية توفر بعض أفضل المواقع لتنميتها، والطاقة المنظفة للفوائد، وتكاليف التشغيل المنخفضة، والموثوقية، والحوافز الاقتصادية، كلها عوامل مُلحة، ومع ذلك فإن التحديات - التعطل الإيكولوجي، والمخاطر المالية، والتشريد، والضعف المناخي - اتخاذ قرارات دقيقة، ولا يوجد في كل سياق من فئات أصحاب المصلحة في مجال المياه الجبلية، إجابة فريدة.