36

Hydropower

المياهطاقة

Hydropower is the energy harnessed from

moving water (rivers, waterfalls, etc.).

Humanity has utilized this renewable energy

since the ancient time (could be older than

4000 BC). For example, the running water in

a river has a kinetic energy that can be

transformed into rotational water of a wheel,

which is a part of a mill. There are three

ways to setup a waterwheel on running

water: (1) undershot (water hits the wheel

paddles at the bottom of the wheel), (2)

breast-shot (water hits the wheel half way

up), and (3) overshot (water hits the wheel at

the top).

و تم من األنهار، الشالالت، الخ .طاقة المياه حصد يتم هذه الطاقة المتجددة من قبل اإلنسان منذ الزمن استخدام

على طاقة حركية تحرك عجلة دائرية )ناعورة( التي تعد : تحتوي المياه الجارية على سبيل المثالف. ق.م( 4000أكثر من القديم )

( الدفع 2 ( وتصطدم المياه بالعجلة من األسفل) ( الدفع السفلي1: لنواعير المياه أنواع. هناك ثالثة جزًءا من طاحونة المياه

. ( األعلىتصطدم المياه بالعجلة من ) ( الدفع العلوي3 ( وتصطدم المياه بالعجلة من المنتصف) الجانبي

Actually, the water on the Earth has a well-known cycle. The sub evaporates the surface water (such

as oceans, sea, large lakes, etc.). This water vapor is elevated to the upper part of the troposphere

and condenses forming clouds. In turn, rain fall is considered a source of the surface water that

contribute to rivers. Another water cycle is the ocean currents. In that sense, solar and wind power

can be considered as driving forces for hydro power.

و خير المياه السطحية )مثل: المحيطات، البحار، البحيرات الكبيرة، الخ.( ، تقوم اشعة الشمس بتب في دورة المياه على األرضدر االمصاحد . بالمقابل هطول المطر يعّد وبوسفير ويتكثف مكّونًا الغيومرتر الماء إلى طبقات الجو العلوية من الفع بخاتري

، تعد . في ضوء ما سبق دورة المياه في الطبيعةل مثال اخرهي يطات و البحارالمح الحمل في تيارات. للمياه السطحية ةاألساسي . المياه لدوراتطاقتي الشمس و الرياح قوى مسببة أو محّركة

Figure: Water cycle. Copyrights:

Hydro Power

(http://www.inforse.org/europe/dieret/

Hydro/hydro.html)

37

In the ancient time, hydropower was harnessed from running water in rivers to be mainly utilized in

agriculture (such as transporting water from the river to the crops field), producing powder from

seeds (such as flour), pressing crops to extract liquids (such as oil), etc. In the 19th

century, became

a main source to generate electricity. In the 20th

century, the term hydroelectric power became a

common term.

لزراعة )كنقل المياه من األنهار إلى حقول المزروعات( ، ستخدامها في ااألنهار ال ماضي، كان يتم جمع طاقة المياه منفي ال. في القرن التاسع عشر، أصبحت طاقة ، عصر المحاصيل إلستخالص السوائل )كالزيت( من البذور )كالطحين( إنتاج المساحيق

. ية أكثر تداوالً طاقة الكهرومائ. في القرن العشرين، أصبح مصطلح الو المياه مصدًرا رئيسيًا لتوليد الكهرباء

Figure: A diagram explains how a wheel is setup on running water. Credits: The History of

watermills (http://www.jesmonddeneoldmill.org.uk/mill/technology.html)

(http://www.arab-ency.com/ar) / الموسوعة العربية النواعير: الطبع حقوق. الماء لمجرى االفقية النواعير أنواع: شكل

The watermill consists of two major parts: (1) the wheel parts and (2) the parts that convert the

rotational motion into other forms of energy. The wheel itself consists of paddles attached on a

rotating frame around an axis supported on fixed body beside or on the river. The parts that convert

the rotational motion into forms of energy are usually called the machinery of the watermill. This

part consists of gears and motion transmission axels.

. التي تحول الحركة الدائرية إلى أشكال أخرى من الطاقة اآللة( 2 أجزاء العجلة و( 1: ين رئيسينتتكون ناعورة المياه من جزئ

. آلة بجانب أو على النهر نفسه ةثابت حول محور مثبت على دعامة تتكون العجلة نفسها من مجاديف موصولة بإطاٍر متحرك . من مسننات و ناقالت حركة ا الجزءتكون هذأشكال أخرى من الطاقة . وي حول الحركة الدائرية إلىالناعورة هي الجزء الذي ي

38

Figure: Parts of a traditional watermill. Copy

rights: watermill machinery

(http://www.norfolkmills.co.uk/watermill-

machinery.html)

Figure: A sketch of a

hydroelectric dam.

Copyrights: Wikipedia by

Tomia

(https://en.wikipedia.org/w

iki/File:Hydroelectric_da

m.svg)

39

Figure: Chief Joseph Dam on the

Columbia River near Bridgeport,

Washington, USA. This dam is operated

by the U.S. Army Corps of Engineers.

Copyrights: Wikipedia by U.S. Army

Corps of Engineers Digital Visual

Library

(https://en.wikipedia.org/wiki/File:Chief_

Joseph_Dam.jpg)

Electricity is generated in large scale by building up water dams and utilize huge turbines. An

estimate for the amount of energy generated from hydropower is according to the simple equation

of calculating the gravitational energy difference between two heights (i.e. P = Qgh; where is the

density [kg/m3] of falling fluid, Q is the flow [m

3/h], g is the acceleration of gravity [m/s

2], and h is

the height difference [m]). A turbine has a power efficiency [a value between 0 and 1] so that the

amount of power generated is only a fraction of the original hydropower.

مكن إنتاجها. يتم حساب الطاقة التي ي يتم توليد الكهرباء على نطاق واسع عن طريق بناء السدود و استخدام مولدات ضخمة

( للسائل 3الكثافة ) كغ/ م مثل تحيث P = Qgh باستخدام عالقة بسيطة تحسب الفرق في طاقة الجاذبية بين ارتفاعين

مولدات يمثل فرق االرتفاع )م(. h و ، (2تسارع الجاذبية لألرض )م/ ث g، و /ساعة(3)م تمثل معدل التدفق Qالمنحدر، و

.التي يتم استغاللها طاقة بحيث يكون مقدار الطاقة المنتجة جزء من الطاقة األصليةإنتاجها للكفاءة الطاقة تتميز ب

Breaking waves in the oceans, sea, and lakes have been given a large attention as a hydropower

source, but it has been a limited source. For example, linked cylindrical generators are situated on

water surface. Each cylindrical generator, which is about the size of a train car, has a resistance

system inside to generate electricity. The linked cylindrical generators wriggle back and forth in the

waves. There are also several different types and designs (such as twist, turbines similar to those

used in wind power, etc.) of electricity generators that can harness hydropower from breaking

waves, but most of them have been experimental and applied in large scale.

لطاقة المياه - اوإن كان محدوًدا نوًعا م - اهتماًما كبيًرا بصفتها مصدًرالها والبحيرات و البحار في المحيطات المتحركة اجمواألهو بحجم الذي –. كل مولّد اسطواني توضع على سطح المياهو المولدات األسطوانية التي يتم ربطها معًا : على سبيل المثالف.

. تهتز المولدات األسطوانية في المياه إلى األمام و الخلف بسبب الموجات يحتوي على نظام داخلي لتوليد الكهرباء - قطار عربةالتي تستخدم في حصد المشابهة لتلك و التوربينات مثل التوربينات الملتويةات الطاقة )دد تصاميم و أنواع مختلفة لمولا يوج. كم

. تطبيقها على نطاق واسع و تم اختبارهايو معظمها ع حصد الطاقة من االمواجتستطي طاقة الرياح(

40

Figure: A map of major ocean surface currents. Copyrights: NOAA, boem.gov

(http://www.boem.gov/Renewable-Energy-Program/Renewable-Energy-Guide/Ocean-Current-

Energy.aspx)

Figure: A cylindrical hydroelectric

generator. Copyrights: Great Lakes

(http://www.gles.org/oldsite/pages/hydr

opower.html)

41

Figure: A twist hydroelectric generator. Copyrights: treehugger

(http://www.treehugger.com/renewable-energy/wave-power-with-a-twist-searaser-pumps-water-

into-storage-ponds-for-on-demand-ocean-hydropower.html)

Figure: A hydropower turbine.

Copyrights: treehugger

(http://www.treehugger.com/renewab

le-energy/wave-power-with-a-twist-

searaser-pumps-water-into-storage-

ponds-for-on-demand-ocean-

hydropower.html)

42

Figure: Annapolis tidal station. (http://powerforthefuture.ca/project/annapolis-tidal-station-

2/#prettyPhoto)

High/low tides occur periodically. It is, therefore, possible to trap water behind a dam during high

tide period. When the tide become low, the water flow from the damn can be used to harness

hydropower in the form of electricity. A famous example of this technique has been since 1984 in

Nova Scotia, which is the Annapolis Tidal Generating Station. It can make as much as 20

megawatts of electricity.

، فعندما يحدث الجزر . مائي قرب الشاطئ خالل فترة المد سدوديمكن حصر المياه خلف . لذلك االمد و الجزر يحدث دوري

في نوفا 1984عام لسدود لتوليد الكهرباء . أشهر محطة تعمل على هذه التقنية أنشأت فيا استغالل المياه المحصورة خلفيمكن

. ميغاواط من الكهرباء 20تنتج حيثسكوتيا

In 2014, the total energy harnessed from hydropower was as much as 1055 GWatts. China is the

leading country in hydropower with a share of about 27% of the total worldwide hydropower

utilization.

مجال طاقة . تعد الصين الدولة الرائدة في جيجاواط 1055 بلغباستخدام طاقة المياه 2014في عام مقدار الطاقة التي تم إنتاجها

.يا عالمالمنتجة % من مجموع طاقة المياه 27 المياه بمساهمة ما يقارب

43

Figure: Hydropower in year 2014.

Copyrights: Greentechlead

(http://www.greentechlead.com/wate

r/iha-hydropower-grew-by-39-mw-

in-2014-23601)