موضوع مقاله: توان برق آبی در ایالات متحده | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # توان برق آبی در ایالات متحده | مقدمه: در سال ۲۰۲۱، برق آبی ۳۱٫۵ درصد از کل برق تجدیدپذیر و ۶٫۳ درصد از کل برق ایالات متحده را تولید کرد. | ## بخش 1: توان برق آبی در ایالات متحده | بر اساس گزارش انجمن بین‌المللی انرژی آبی، ایالات متحده در سال ۲۰۲۱، سومین تولیدکننده بزرگ برق آبی در جهان پس از برزیل و چین است. پروژه‌های برق آبی مانند سد هوور، سد گرند کولی و اداره دره تنسی به پروژه‌های بزرگ ساختمانی تبدیل شده‌اند. با این حال، نکته قابل توجه این است که ایالت کالیفرنیا انرژی تولید شده از تأسیسات بزرگ برق آبی (تأسیساتی با ظرفیت بیش از ۳۰ مگاوات) را به دلیل نگرانی در مورد اثرات زیست‌محیطی پروژه‌های بزرگ برق آبی، مطابق تعریف خود از «تجدیدپذیر» منظور نمی‌کند. به این ترتیب، برق تولیدی از تأسیسات بزرگ برق آبی، جزو استانداردهای سبد تجدیدپذیر ایالت کالیفرنیا به حساب نمی‌آید، حتی اگر سایر ایالت‌ها تشخیص دهند که آب یک منبع تجدیدپذیر در چرخه هیدرولوژیکی است. تقریباً حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد از تولید انرژی کالیفرنیا از تولید برق آبی بزرگ است که واجد شرایط نیروگاه‌های تجدیدپذیر نیست. تأثیر قابل توجه سدها بر بخش برق، مصرف آب، جریان رودخانه و نگرانی‌های زیست‌محیطی، مستلزم سیاست‌های خاص برای انرژی آبی است. اولین تولید برق آبی در ایالات متحده برای روشنایی مورد استفاده قرار گرفت و از سیستم جریان مستقیم (DC) برای تأمین جریان الکتریکی استفاده شد. بعدها که راه حل مشکلات انتقال برق به دست آمد، بزرگ‌ترین انگیزه برای پیشرفت‌های جدید برق آبی ایجاد شد.Engr. در سال ۱۸۸۱، ضمن استفاده از سیستم جریان مستقیم (DC) برای روشنایی در آبشار نیاگارا، شرکت جاکوب اف. شول‌کوپف بخشی از خروجی آب از آسیاب‌های آرد چرخ‌آبی خود منحرف کرد تا یکی از ژنراتورهای بهبودیافته چارلز براش را راه اندازی کند تا روشنایی شبانه برای گردشگران این منطقه را فراهم کند. پیش از آن این جاذبه گردشگری با سوزاندن شعله‌های کلسیمی روشن می‌شد، اما نورهای قوسی، جایگزین بهتر و ارزان تری بودند. | ## بخش 2: توان برق آبی در ایالات متحده | تا سال ۱۸۸۶، بین ۴۰ تا ۵۰ ایستگاه برق آبی در ایالات متحده و کانادا مشغول به کار بودند و تا سال ۱۸۸۸ حدود ۲۰۰ شرکت برق حداقل بخشی از تولید خود را به نیروی آبی متکی بودند. با درک این موضوع که پتانسیل عظیم برق آبی آبشار، از تقاضای برق محلی فراتر بود، یک شرکت بزرگ تولید برق در محل اصلی توسعه تأسیس شد تا چشم‌انداز انتقال نیرو به فواصل دورتر تحقق یابد. شرکت وستینگهاوس الکتریک برنده این رقابت شد و برنامه‌های خود را حول یک سیستم جریان متناوب (AC) توسعه داد. این نیروگاه در سال ۱۸۹۵ تکمیل شد و در سال ۱۸۹۶، انتقال برق به فاصله ۲۰ مایلی به سمت بوفالو، نیویورک آغاز شد. این رویداد همچنین باعث غلبه سیستم جریان متناوب (AC) بر روش‌های جریان مستقیم (DC) توماس ادیسون شد. هنوز هم چندین نیروگاه برق آبی دائمی در هر دو طرف مرز آمریکایی و کانادایی آبشار نیاگارا وجود دارد که از جمله نیروگاه رابرت موزس نیاگارا، سومین نیروگاه بزرگ در ایالات متحده می‌باشد. در اوایل قرن بیستم، نیاز به توسعه روستایی اغلب با در دسترس بودن نیروی برق همراه بود و منجر به احداث پروژه‌های مقیاس بزرگی مانند اداره دره تنسی شد که طی آن سدهای متعددی را ایجاد کرد و گاهی به‌طور بحث‌انگیزی، مناطق وسیعی زیر آب رفت. در دهه ۱۹۳۰، نیاز به برق در جنوب غربی، منجر به ساخت بزرگ‌ترین سازه بتنی جهان در آن زمان، یعنی سد هوور شد. سد Grand Couleeگرند کولی هم یک پروژه برق آبی و آبیاری در دهه ۱۹۳۰ بود که به دلایل صنعتی و نظامی در طول جنگ جهانی دوم گسترش یافت و همچنین سدهای دیگری مانند سد فونتانا ساخته شد. آگاهی روزافزون از مسائل زیست‌محیطی سدها باعث حذف برخی از سدهای قدیمی و کوچکتر و گذرگاه‌های ماهی شد. به جای احداث سدهای جدید، بازتوانی به نیروگاه‌های قدیمی باعث افزایش ظرفیت چندین تأسیسات شد. | ## بخش 3: توان برق آبی در ایالات متحده | نیاز به تغییر جریان آب پایین دست شدها به دلایل اکولوژیکی (مانند از بین بردن گونه‌های مهاجم، رسوب‌گذاری و غیره)، منجر به کاهش تولید فصلی در برخی سدها شده‌است که میزان دسترسی به آب برای تولید برق را تغییر می‌دهد. طبق گزارش وزارت انرژی ایالات متحده، بیش از ۱۲۰۰۰ مگاوات ظرفیت بالقوه برق آبی در ۸۰۰۰۰ سد بدون برق ایالات متحده وجود دارد. در حال حاضر سدهای بدون نیروگاه، ظرفیت تولید ۴۵ تراوات ساعت در سال را دارند که معادل ۱۶ درصد از تولید برق آبی در سال ۲۰۰۸ است. طبق یک مطالعه در سال ۲۰۲۲، سدهای برق آبی ساخته شده قبل از سال ۱۹۵۰ به دلیل ارزانتر بودن برق مناطق، باعث رشد اقتصادی محلی کوتاه مدت شد. پس از سال ۱۹۵۰، تأثیر سدهای برق آبی بر مناطق، به احتمال زیاد به دلیل نوآوری‌هایی مانند خطوط انتقال پر توان که انرژی تولید شده توسط سدها را به فواصل دورتری گسیل می‌کرد، کمتر شد. نیروگاه‌های تلمبه ذخیره ای یکی دیگر از کاربردهای برق آبی، نیروگاه‌های تلمبه ذخیره ای است که باعث افزایش توان خالص در شبکه نمی‌شود، اما بین ساعات اوج تقاضا موازنه ایجاد می‌کند. در این نیروگاه‌ها آب از یک منبع در ارتفاع پایین‌تر به منبع در ارتفاع بالاتر پمپ می‌شود و تنها زمانی از مسیر ژنراتورهای آبی آزاد می‌شود که تقاضای برق زیاد باشد. در سال ۲۰۰۹، ایالات متحده دارای ۲۱٫۵ گیگاوات ظرفیت تولید تلمبه ذخیره ای بود که ۲٫۵ درصد از ظرفیت تولید بار پایه را تشکیل می‌داد. این میزان در سال ۲۰۱۹ به ۲۲۸۷۸ مگاوات و در سال ۲۰۲۰ به ۲۲۸۹۴ مگاوات افزایش یافت. ایستگاه‌های دیگر از این نوع عبارتند از نیروگاه‌های تلمبه ذخیره ای کوه‌های راکون، بیر سوامپ و لودینگتون در دریاچه میشیگان که قبل تر بزرگ‌ترین در جهان بود. | ## جمع‌بندی | پروژه ای توسط شهرستان اسنوهومیش در واشینگتن پیشنهاد و اجرا شد، اما زمانی که برای کسب بودجه کافی با مشکل مواجه شد، پایان یافت.