برق
نیروی آبی
نیروی آبی - غول خفته انرژی پاک
آیا آب میتواند برق شهرهای کامل را تأمین کند؟ برقآبی هزاران سال است که وجود دارد و امروز سه شکل دارد: سدهای مخزنی، سامانههای رودخانهای، و ذخیرهسازی تلمبهای. نشان میدهیم هرکدام چطور کار میکنند، برقآبیِ ذخیرهسازی تلمبهای چطور با باد و خورشید جفت میشود تا مثل یک باتری بزرگ آبی عمل کند، و برنامهریزی و طراحی بهتر چطور اثرات بر مردم و اکوسیستمها را کم میکند.
دانلود راهنما۳٫۲کلی
امتیاز این راهحل
- تأثیر4 / 5امروز بزرگترین منبع انرژی تجدیدپذیر است و پتانسیل بیشتری هم دارد. همچنین میتواند ذخیرهسازی حیاتی انرژی را فراهم کند.
- سرعت2 / 5تأیید و ساخت سدهای بزرگ سالهای زیادی طول میکشد.
- هزینه3 / 5هزینه اولیه خیلی زیاد، بعد هم دههها برق ارزان.
- بلوغ فناوری5 / 5قدیمیترین انرژی تجدیدپذیر در مقیاس بزرگ که در سراسر جهان استفاده میشود.
- طبیعت2 / 5سدها رودخانهها را مسدود میکنند، زیستگاهها را زیر آب میبرند و میتوانند باعث جابهجایی جوامع شوند.
راهنما
این متنِ تصویریِ فیلم است. این راهنما فعلاً فقط به انگلیسی در دسترس است - زبان شما بهزودی میآید.











آزمون
سوال 1 از 10
یونانیان باستان از چرخهای آبی برای چه کاری استفاده میکردند؟
امتیاز 0 / 10
متن گفتار
میشود فقط با آب، برق کل شهرها را تأمین کرد؟
یک منبع تجدیدپذیر هست که از همه قدرتمندتر است و خیلی بیشتر از باد یا خورشید برق تولید میکند [1,2,3]. اسمش برقآبی است و از حرکت آب برای تولید مقدار عظیمی انرژی استفاده میکند.
حالا که گذار انرژی حسابی راه افتاده، برقآبی پتانسیل بزرگی دارد [3,4,5]. با سرعت گرفتن انرژی باد و خورشید، رسیدن به انتشار خالص صفر تا سال ۲۰۵۰ به شتابی مشابه در توسعه برقآبی نیاز دارد [5-9].
پس، تازهترین پیشرفتها در این فناوری چیستند، و چطور میشود قدرت واقعیاش را آزاد کرد؟
از آغاز تمدن، انسانها فهمیدهاند که آب یعنی قدرت. اگر ۲٬۰۰۰ سال به یونان باستان برگردی، میبینی که یونانیها میان کوههای زیبا و دشتهای آفتابی، از چرخهای آبی برای آسیاب کردن گندم و تبدیلش به آرد استفاده میکردند [10,11,12].
بعدتر، رومیها این فرایند را صنعتی کردند و در Barbegal در جنوب فرانسه یک کارخانه تولیدی شگفتانگیز ساختند [13-18]. باستانشناسها باور دارند که این مجموعه با ۱۶ آسیاب آبی، هر روز تا ۲۵ تن متریک [16,17] آرد تولید میکرد، آنقدر که همه ساکنان شهر نزدیک Arles را سیر کند [11,16,18].
در طول قرنها، انسانها همچنان راههای تازهای برای مهار قدرت آب پیدا کردند. امروز، برقآبی حدود ۱۴٪ از تولید برق جهان را تأمین میکند [1,2] و درست بعد از زغالسنگ و گاز فسیلی قرار میگیرد.
اما چطور کار میکند؟ سه نوع اصلی نیروگاه برقآبی وجود دارد [19]:
نوع ۱: مخزن.
رایجترین نوع، با ساختن یک سد بزرگ روی رودخانه، مخزنی ایجاد میکند که از بقیه رودخانه بالاتر است. هر وقت به انرژی نیاز باشد، آب مخزن بالایی رها میشود تا به سمت پاییندست جریان پیدا کند. بهخاطر اختلاف ارتفاع، آب روان مجموعهای از توربینها را میچرخاند که در سطح پایینتر قرار دارند و به ژنراتورها وصلاند [19]. و تمام، ژنراتورها برق تولید میکنند.
اما ساختن مخزن پروژه بزرگی است که زمین را زیر آب میبرد و جریان طبیعی رودخانه را قطع میکند [20]. ولی یک گزینه دیگر هم هست…
نوع ۲: جریان رودخانه.
این سیستم ساده که در سراسر دنیا زیاد استفاده میشود، میتواند با سد یا بدون سد کار کند. در اصل، وقتی رودخانه بهطور طبیعی رو به پایین میرود، یک انحراف کوچک ایجاد میکنی - به این شکل، بخشی از آب رودخانه وارد یک کانال میشود. بعد آب کانال از یک لوله پایین میرود، توربینها را میچرخاند و بنگ: برق! [19,20]
اما اصلاً بدون رودخانهای در نزدیکی، برقآبی ممکن است؟ بله، ممکن است…
نوع ۳: ذخیرهسازی تلمبهای.
اینجا دو مخزن داریم، یکی در سطح پایینتر و یکی در سطح بالاتر. این سیستم را میشود با یک منبع انرژی تجدیدپذیر دیگر، مثل انرژی خورشیدی، ترکیب کرد.
در طول روز که خورشید میتابد، پنلهای خورشیدی ممکن است برق بیشتری از نیاز تولید کنند. معمولاً این برق اضافه هدر میرود، اما اگر بتوانی آن را برای راه انداختن یک پمپ هدایت کنی، میتوانی آب را به مخزن بالاتر پمپ کنی [19-23].
شبها، وقتی خورشید نمیتابد و تقاضای برق معمولاً بیشتر است، میشود آب را از مخزن بالاتر رها کرد تا توربینها را راه بیندازد و هر وقت لازم بود برق تولید کند.
مثل یک باتری آبی غولپیکر و قابل شارژ است. در واقع، این سیستمهای برقآبی تلمبهای بیش از ۹۰٪ از ذخیرهسازی انرژی بلندمدت جهان را تشکیل میدهند [5,22].
سیستمهای برقآبی لزوماً به ساختوسازهای عظیم نیاز ندارند. میتوانند خیلی کوچکتر باشند و حتی در حیاط خانهات جا شوند. فقط به اختلاف ارتفاع و دسترسی به مقدار کافی آب در حال ریزش نیاز داری [24]. و گول اندازهاش را نخور! یک سیستم محلی کوچک میتواند برق کافی برای یک روستای کوچک فراهم کند [19,25,26].
پس آیا برقآبی میتواند کمک کند راه رسیدن به انتشار خالص صفر را پیش ببریم؟
متأسفانه، برقآبی همیشه هم بیدردسر نیست: با چند مانع روبهرو است [27,28].
مشکل اول اجتماعی است: این پروژههای ساختوساز میتوانند باعث جابهجایی جوامع شوند. در واقع، برای یک سد مخزنی بزرگ، شاید صدها هزار نفر مجبور شوند خانههایشان را ترک کنند و جای دیگری بروند [29-32].
مشکل دوم زیستمحیطی است: اگر درست برنامهریزی نشوند، سدها میتوانند آسیب بزرگی به محیط اطراف و حیاتوحشی که در آن زندگی میکند بزنند [33-36].
اما با رویکرد درست و نوآوری، برقآبی میتواند نقشی حیاتی در کم کردن انتشار CO2 داشته باشد [27,37]. راهحلهایی پیشنهاد شدهاند: [38,39]
مثلاً مشورت با جوامع محلی به آنها در تصمیمها حق نظر میدهد تا مستقیم از پروژه سود ببرند [40,41].
ارزیابیهای اثرات زیستمحیطی، یا EIAها، هم باید اجرا شوند تا آسیب به محیط اطراف به حداقل برسد [42,43,44].
کارشناسها همچنین تلاش میکنند فناوری بهتری بسازند، مثل مسیرهای عبور ماهی و توربینهای ایمن برای ماهیها [45,46,47].
به نظر میرسد دنیا برقآبی را فراموش کرده، اما مثل یک غول خفته است و بخش بزرگی از پتانسیل جهانیاش هنوز استفاده نشده. چه بهتر. برآورد میشود برای رسیدن به انتشار خالص صفر تا سال ۲۰۵۰، باید ظرفیت برقآبی جهان دو برابر شود [5,6].
با رشد باد و خورشید، گسترش ذخیرهسازی انرژی برقآبی تلمبهای هم برای پشتیبانی از این منابع انرژی ناپیوسته ضروری خواهد بود [5,22,23].
اگر مسئولانه برنامهریزی شود، برقآبی میتواند گذار از سوختهای فسیلی را پیش ببرد چون قدرتمند، قابلاعتماد و در-دسترس است.
مشاوران متخصص
2
مایلیم از این افراد تشکر کنیم
Dr. Sam Williamson
دانشگاه بریستول
دانشکده مهندسی برق، الکترونیک و مکانیک
Prof. Peter Meusburger
دانشگاه فنی گراتس
رئیس مؤسسه ماشینهای سیال هیدرولیکی
ویدیوهای بیشتر
17 لینک
این منابع مستقل هستند. همهچیزهایی که اینجا لینک شدهاند به انگلیسی هستند.
چطور کار میکند
بحثبرانگیزی نیروگاههای آبی - تأثیرات و راهحلها
نیروگاههای آبی ذخیرهسازی پمپی
نردبان ماهی و توربینها
پتانسیل نیروگاههای آبی کوچک
فراتر از محدوده ما
مطالعه بیشتر
21 لینک
این منابع مستقل هستند. همهچیزهایی که اینجا لینک شدهاند به انگلیسی هستند.
تاریخچه
- آسیابهای آبی - Encyclopedia MDPI
- چرخ آب | تاریخچه، انواع و کاربردها - Britannica
تاریخچه - باربگال
- یک کارخانه بزرگ با نیروی آب به تولید غذا برای ملوانان رومی کمک میکرد - New Scientist
- سامانه هیدرولیک منحصربهفرد آسیابهای آبی باربگال، نخستین مجتمع صنعتی جهان - ScienceDaily
- چرخ آب رومی | موتورهای نبوغ ما - Cullen College of Engineering
چطور کار میکند
- انواع نیروگاههای برقآبی - Department of Energy
- برقآبی تلمبهای ذخیرهای: باتریهای آبی برای برق خورشیدی و بادی - IHA
- آینده ذخیرهسازی انرژی: ذخیرهسازی تلمبهای آب چطور میتواند به ما برای رسیدن به هدفهای خالص صفر کمک کند - SSE
- برنامهریزی برای سیستم میکروبرقآبی - Department of Energy (archived)
- مبانی برقآبی - Renewables First - The Renewable Energy Company
تأثیرات
- بررسی مزایا و معایب انرژی برقآبی - Earth.Org
- چگونه سدها به رودخانهها آسیب میزنند - American Rivers
- چرا به برقآبی بیشتری نگاه نمیکنیم؟ - MIT Climate Portal
- اثرات زیستمحیطی برقآبی - Union of Concerned Scientists
راهحلها - نردبانها و مکانیزمهای ماهی
- ماهیها چطور در سدهای برقآبی زنده میمانند؟ - Department of Energy
- برقآبی: بهتر کردن شرایط برای ماهیها - Statkraft
- نسل جدید سدهای برقآبی میگذارد ماهیها مستقیم از آنها شنا کنند و بگذرند - Reasons to be cheerful
مطالعات موردی
- سد سهدره چین، به روایت اعداد - National Geographic
فراتر از محدوده ما - خطرات مستقیم و واکنشها در برابر تغییرات اقلیمی
- گزینههای سازگاری برای نیروگاههای برقآبی - Climate Adapt EU
- نقش در حال تغییر برقآبی در کاهش و سازگاری با تغییرات اقلیمی - IHA
- ردیابی ردپای کربن برقآبی - US Department of Energy
منابع
58 لینک
همهچیزهایی که اینجا لینک شدهاند به انگلیسی هستند.
- [1] Renewables 2024 - تحلیل | IEA (به یادداشتهای مرجع* مراجعه کنید)
- [2] Global Electricity Review 2025 | Ember (در: سهم برق تولیدشده از برقآبی | Our World in Data) (به یادداشتهای مرجع* مراجعه کنید)
- [3] نیروی آبی | IEA
- [4] ظرفیت جهانی برقآبی از اهداف خالص صفر عقب مانده است | Energy Institute (همچنین ببینید: Statistical Review of World Energy 2025 | Energy Institute)
- [5] 2024 World Hydropower Outlook | IHA (رسانه: Prometheus Institute)
- [6] گزارش خالص صفر IEA خواستار دوبرابر شدن ظرفیت برقآبی تا ۲۰۵۰ است (آمار از: Net Zero by 2050 - A Roadmap for the Global Energy Sector | IEA)
- [7] برای رسیدن به اهداف اقلیمی، تأیید سریعتر برقآبی و دیگر انرژیهای تجدیدپذیر لازم است | IHA
- [8] نقش در حال تغییر برقآبی: چالشها و فرصتها | IRENA
- [9] بیانیه بالی درباره تأمین انرژی برای رشد پایدار | World Hydropower Congress
- [10] تبدیل انرژی - تاریخ، فناوری، فرایندها | Britannica
- [11] چرخ آبی | تاریخ، انواع و کاربردها | Britannica (به یادداشتهای مرجع* مراجعه کنید)
- [12] آسیابهای آبی | Scholarly Community Encyclopedia (برگرفته از: توسعه پایدار و باززاینده آسیابهای آبی | Water)
- [13] فرانسه: آسیابهای آبی باربگال - نیروی انقلابی روم | World Archaeology
- [14] بازسازی هیدرولیک نخستین مجموعه صنعتی جهان، آسیابهای آبی باربگال در فرانسه در قرن دوم میلادی | Scientific Reports (رسانه: هیدرولیک منحصربهفرد آسیابهای آبی باربگال، نخستین کارخانه صنعتی جهان | ScienceDaily)
- [15] کارکرد و افول مجموعه آسیاب باربگال، بزرگترین مجموعه صنعتی دوران باستان | Geoarchaeology (رسانه: لایههای کربنات کارکرد و افول باربگال، بزرگترین مجموعه آسیاب آبی روم باستان را آشکار میکنند | Archaeology News Online Magazine)
- [16] آسیابهای آبی رومی باربگال در قرن دوم میلادی: گرهگشایی از راز یکی از قدیمیترین مجموعههای صنعتی | Science Advances (در: یک کارخانه بزرگ با نیروی آب به تولید غذا برای ملوانان رومی کمک میکرد | New Scientist) (به یادداشتهای مرجع* مراجعه کنید)
- [17] باربگال: نقشهای کربناتی به نخستین مجتمع صنعتی اروپا صدا میدهند | Journal of Archaeological Science
- [18] یک کارخانه رومی | Scientific American (در: چرخ آبی رومی | The Engines of Our Ingenuity | Cullen College of Engineering & آسیاب آرد رومی در باربگال | WaterHistory.org) (به یادداشتهای مرجع* مراجعه کنید)
- [19] انواع نیروگاههای برقآبی | Department of Energy
- [20] برقآبی در زمینه تأمین انرژی پایدار: مروری بر فناوریها و چالشها | ISRN Renewable Energy
- [21] بررسی مزایا و معایب انرژی برقآبی | Earth.Org
- [22] برقآبی ذخیرهای تلمبهای: باتریهای آبی برای انرژی خورشیدی و بادی | IHA
- [23] آینده ذخیره انرژی: ذخیرهسازی تلمبهای آبی چطور میتواند به ما برای رسیدن به اهداف خالص صفر کمک کند | SSE
- [24] برنامهریزی یک سامانه برقآبی کوچک | Department of Energy (بایگانیشده)
- [25] مبانی برقآبی | Renewables First - The Renewable Energy Company
- [26] نقش سامانههای برقآبی کوچک در برقرسانی روستایی مناطق دورافتاده | Procedia Engineering
- [27] برقآبی پایدار در قرن ۲۱ | PNAS
- [28] چرا بیشتر سراغ برقآبی نمیرویم؟ | MIT Climate Portal
- [29] سد سهدره چین، به زبان اعداد | National Geographic
- [30] پیامدها و ریسکهای اجتماعی در برنامههای برقآبی | United Nations
- [31] پیامدهای اجتماعی سدها و برقآبی (در: Handbook of Social Impact Assessment and Management) | ElgarOnline)
- [32] پیامدهای محلی اجتماعی-اقتصادی توسعه نیروگاههای بزرگ برقآبی در یک کشور در حال توسعه | Energy Economics
- [33] پیامدهای زیستمحیطی برقآبی | Union of Concerned Scientists
- [34] اثرات برقآبی بر تنوع زیستی رودخانهها | Nature Reviews Earth & Environment
- [35] اثرات تولید برقآبی و فرصتهای مدیریت جریان زیستمحیطی در سامانههای رودخانهای سوئد | Freshwater Biology
- [36] ارزیابی اثر تجمعی زیستمحیطی ساختوساز برقآبی بر سامانههای رودخانهای بر پایه مدل شبکه انرژی | Renewable and Sustainable Energy Reviews
- [37] گزارش ویژه بازار برقآبی | IEA
- [38] چطور برقآبی را دوستدار محیط زیستتر کنیم | Ensia
- [39] Environmental Mitigation Technology for Hydropower - Summary Report | NHA
- [40] ساختن رابطه: اهمیت همیشگی مشارکت جامعه | HydroReview (بایگانیشده)
- [41] تقسیم منافع و اسکان مجدد در برقآبی: یک مرور مفهومی | Energy Research & Social Science
- [42] برقآبی - ارزیابی اثرات زیستمحیطی (EIA) | Energypedia
- [43] ESIA و SEA برای توسعه پایدار برقآبی | Netherlands Commission for Environmental Assessment
- [44] راهنمای EIA پروژههای برقآبی | EU4Environment
- [45] ماهیها چطور از سدهای برقآبی جان سالم به در میبرند؟ | US Department of Energy
- [46] برقآبی: بهتر کردن شرایط برای ماهیها | Statkraft
- [47] عبور امن مارماهیهای آمریکایی از یک توربین نوین برقآبی (در: نسل جدید سدهای برقآبی میگذارند ماهیها مستقیم از میانشان شنا کنند | Reasons to be cheerful)
یادداشتهای مرجع
2
سهم تولید برق از باد و خورشید روی هم برای نخستین بار در سال ۲۰۲۴ از برقآبی بیشتر شد [2]. برقآبی در حال حاضر با اختلاف بزرگترین منبع تولید برق تجدیدپذیر است و انتظار میرود در سال ۲۰۲۸ هم همینطور بماند. اما تا سال ۲۰۳۰، انتظار میرود خورشیدی فتوولتائیک به بزرگترین منبع برق تجدیدپذیر تبدیل شود و بعد از آن باد قرار بگیرد؛ هر دو هم از برقآبی جلو میزنند [1].
کاربرد آسیاب آبی باربگال: گفته میشود آردی که در آسیاب آبی باربگال آسیاب میشد، میتوانست همه ساکنان شهر نزدیک آرل را سیر کند [11,18]. با این حال، شاید این درست باشد، اما شواهد تازه نشان میدهد که این مجموعه بهصورت مقطعی کار میکرد و هر بار برای چند ماه متوقف میشد. بهجای تأمین پیوسته آرد برای شهر، احتمالاً بیشتر و در درجه اول برای تهیه نان کشتی و نان خشکِ ماندگار برای بندرهای نزدیک آرل و Fossae Marianae استفاده میشد - آنقدر که ملوانانی را که ماهها راهی دریا بودند سیر کند، نه همه مردم شهر.





























