גנרטור טורבינות רוח - פתרון חדש לאנרגיה חינמית

מהי אנרגיית רוח?

אנשים השתמשו בכוח הרוח במשך אלפי שנים. הרוח הזיזה סירות לאורך נהר הנילוס, שאבה מים וטחנה תבואה, תמכה בייצור מזון ועוד. כיום, האנרגיה הקינטית והכוח של זרימות אוויר טבעיות הנקראות רוח מנוצלות בקנה מידה עצום ליצירת חשמל. טורבינת רוח ימית אחת ומודרנית יכולה לייצר יותר מ-8 מגה-וואט (MW) של אנרגיה, מספיק כדי להפעיל כמעט שישה בתים בצורה נקייה במשך שנה. חוות רוח יבשתיות מייצרות מאות מגה-וואט, מה שהופך את אנרגיית הרוח לאחד ממקורות האנרגיה החסכוניים, הנקיים והזמינים ביותר על פני כדור הארץ.

אנרגיית רוח היא מקור האנרגיה המתחדשת בקנה מידה גדול בעלות נמוכה ביותר, והיא מקור האנרגיה המתחדשת הגדול ביותר בארה"ב כיום. יש כמעט 60,000 טורבינות רוח עם קיבולת כוללת של 105,583 מגה-וואט (MW). זה מספיק כדי להפעיל יותר מ-32 מיליון בתים!

בנוסף לתפקיד חיוני באספקת האנרגיה שלנו, פתרונות אנרגיית רוח גם מסייעים לחברות מסחריות לעמוד ביעדים של אנרגיה מתחדשת ומחייבים אנרגיה נקייה ואמינה.

יתרונות אנרגיית הרוח:

1. טורבינות רוח בדרך כלל מחזירות את פליטות הפחמן לאורך החיים הקשורות לפריסתן בפחות משנה, לפני שהן מספקות עד 30 שנות ייצור חשמל כמעט ללא פחמן.
2. אנרגיית רוח מסייעת בהפחתת פליטות פחמן דו-חמצני - בשנת 2018 היא נמנעה 201 מיליון טון של פליטות CO2.
3. אנרגיית רוח מספקת הכנסות ממסים לקהילות המארחות פרויקטים. לדוגמה, תשלומי המס של המדינה והמקומיים מפרויקטים של אנרגיית רוח בטקסס הסתכמו ב-237 מיליון דולר.
4. תעשיית אנרגיית הרוח תומכת ביצירת מקומות עבודה, במיוחד במהלך הבנייה. התעשייה תמכה ב-114,000 מקומות עבודה ברחבי ארה"ב בשנת 2018.
5. אנרגיית רוח מספקת מקור הכנסה קבוע ומשלים: פרויקטים של אנרגיית רוח משלמים מעל מיליארד דולר לממשלות המדינה והמקומיות ולבעלי קרקעות פרטיים מדי שנה.

איך נראה פרויקט אנרגיית רוח?

פרויקט או חוות אנרגיית רוח מתייחס למספר רב של טורבינות רוח הנבנות בצפיפות זו לזו ופועלות בדומה לתחנת כוח, השולחות חשמל לרשת.

פרויקט Frontier Wind power I במחוז קיי, אוקלהומה, פועל מאז 2016 ומתרחב עם פרויקט Frontier Wind power II. לאחר השלמתם, Frontier I ו-II ייצרו סך של 550 מגה-וואט של אנרגיית רוח - מספיק כדי להפעיל 193,000 בתים.

כיצד פועלות טורבינות רוח?

חשמל נוצר באמצעות טורבינות רוח מסתובבות אשר מנטלות את האנרגיה הקינטית של האוויר הנע, אשר מומרת לחשמל. הרעיון הבסיסי הוא שטורבינות רוח משתמשות בלהבים כדי לאסוף את האנרגיה הפוטנציאלית והקינטית של הרוח. הרוח מסובבת את הלהבים, אשר מסובבים רוטור המחובר לגנרטור כדי לייצר אנרגיה חשמלית.

לרוב טורבינות הרוח יש ארבעה חלקים בסיסיים:

• להבים מחוברים לציר, אשר מסתובב כשהלהבים מסתובבים. הלהבים והציר יחד יוצרים את הרוטור.
• הנאצלה מכילה את תיבת ההילוכים, הגנרטור והרכיבים החשמליים.
• המגדל מחזיק את להבי הרוטור וציוד הייצור גבוה מעל הקרקע.
• יסוד מחזיק את הטורבינה במקומה על הקרקע.

סוגי טורבינות רוח:

טורבינות גדולות וקטנות מתחלקות לשתי קטגוריות בסיסיות, המבוססות על כיוון הרוטור: טורבינות בעלות ציר אופקי וטורבינות בעלות ציר אנכי.

טורבינות בעלות ציר אופקי הן ללא ספק סוג טורבינת הרוח הנפוץ ביותר כיום. סוג זה של טורבינה עולה בראש כשמדמיינים אנרגיית רוח, עם להבים שנראים כמו מדחף של מטוס. לרוב הטורבינות הללו שלושה להבים, וככל שהטורבינה גבוהה יותר והלהב ארוך יותר, בדרך כלל נוצר יותר חשמל.

טורבינות בעלות ציר אנכי נראות הרבה יותר כמו מקציף ביצים מאשר מדחף של מטוס. להבי הטורבינות הללו מחוברים בחלק העליון והתחתון של רוטור אנכי. מכיוון שטורבינות בעלות ציר אנכי אינן מתפקדות כמו מקבילותיהן האופקיות, הן הרבה פחות נפוצות כיום.

כמה חשמל מייצרת טורבינה?

זה תלוי. גודל הטורבינה ומהירות הרוח דרך להבי הרוטור קובעים כמה חשמל מיוצרת.

במהלך העשור האחרון, טורבינות רוח הפכו לגבוהה יותר, מה שמאפשר להבים ארוכים יותר ויכולת לנצל משאבי רוח טובים יותר הזמינים בגבהים גבוהים יותר.

כדי לשים את הדברים בפרספקטיבה: טורבינת רוח עם כ-1 מגה-וואט של חשמל יכולה לייצר מספיק אנרגיה נקייה לכ-300 בתים מדי שנה. טורבינות רוח המשמשות בחוות רוח יבשתיות מייצרות בדרך כלל בין 1 ל-5 מגה-וואט. מהירויות הרוח צריכות להיות בדרך כלל כ-9 מייל לשעה או יותר כדי שרוב טורבינות הרוח בגודל תעשייתי יתחילו לייצר חשמל.

כל סוג של טורבינת רוח מסוגל לייצר את החשמל המרבי שלו בטווח של מהירויות רוח, לרוב בין 30 ל-55 מייל לשעה. עם זאת, אם הרוח נושבת פחות, הייצור בדרך כלל יורד בקצב אקספוננציאלי במקום להיעצר לחלוטין. לדוגמה, כמות האנרגיה המופקת יורדת פי שמונה אם מהירות הרוח יורדת בחצי.

האם כדאי לשקול פתרונות אנרגיית רוח?

ייצור אנרגיית רוח נותר בין מקורות האנרגיה בעלי פליטות פחמן קטנות ביותר. הוא ממלא תפקיד חיוני בעתיד אספקת האנרגיה של ארצנו, תומך במעבר האנרגטי של העולם ובביקוש הגובר למשאבי אנרגיה בני קיימא.

אנרגיית רוח היא גם אחת השיטות הטובות ביותר עבור תאגידים, אוניברסיטאות, ערים, שירותים וארגונים אחרים לעבור במהירות לאנרגיה ללא פליטות בקנה מידה גדול. הסכם רכישת חשמל וירטואלי אחד (VPPA) יכול להבטיח עשרות עד מאות מגה-וואט של חשמל אפס נטו למשך 10 עד 25 שנים. רוב ההסכמים גם מסמנים את התיבה של תוספתיות, כלומר מקורות אנרגיה נקיים חדשים נטו הדוחקים את מקומם של מקורות אנרגיה פוטנציאליים ישנים יותר, בעלי פליטות גבוהות יותר.

מהו המיקום הטוב ביותר לפרויקט אנרגיית רוח?

ישנם שישה שיקולים בסיסיים בפרויקטים של אנרגיית רוח:

• זמינות רוח ומיקומים רצויים
• השפעה סביבתית
• קלט קהילתי וצורך מקומי לייצור אנרגיה מתחדשת
• מדיניות חיובית ברמה המדינתית והפדרלית
• זמינות קרקע
• יכולת חיבור לרשת החשמל

בדיוק כמו בפרויקטים מסחריים של אנרגיית אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית, יש להשיג היתרים גם לפני תחילת התקנת אנרגיית רוח. שלב קריטי זה יסייע לקבוע אם הפרויקט בר-קיימא מבחינה כלכלית ובעל פרופיל סיכון חיובי. אחרי הכל, המטרה היא שפרויקטי רוח בקנה מידה מסחרי יספקו אלקטרונים לרשת החשמל במשך עשרות שנים. הבטחה שהקבלן וגם הפרויקט איתנים מבחינה כלכלית תבטיח הצלחה לדור או יותר.