בעולם האנרגיות המתחדשות בולטות שתי צורות מפתח: אנרגיה סולארית ו כוח הרוח. בעוד שאנרגיה סולארית הופכת קרינת שמש לאנרגיה חשמלית באמצעות פאנלים סולאריים, אנרגיית הרוח מתמקדת בריתום את כוחה של הרוח באמצעות טורבינות רוח. מכשירים אלו חיוניים להמרת האנרגיה הקינטית של הרוח לאנרגיה חשמלית שמישה.
ل טורבינות רוח הם מורכבים בעיצובם ודורשים מחקרים מוקדמים כדי להבטיח שהתקנתם רווחית ויעילה. ישנם סוגים וטכנולוגיות שונות הקשורות לטורבינות רוח, המשתנות בהתאם לשימוש ויכולת ייצור החשמל בהן. במאמר זה תלמדו בפירוט כל מה שקשור לטורבינות רוח.
מאפייני טורבינת רוח
טורבינות רוח הופכות אנרגיה קינטית של הרוח לאנרגיה חשמלית דרך הלהבים המסתובבים הודות לכוח הרוח. להבים אלה יכולים להסתובב ביניהם 13 ו-20 סיבובים לדקה (סל"ד), בהתאם לטכנולוגיית טורבינת הרוח ולמהירות הרוח בכל עת. חומרי הלהבים משפיעים גם על מהירות הסיבוב; להבים קלים יותר נוטים להסתובב מהר יותר.
ככל שהלהבים רוכשים מהירות רבה יותר, כך כמות האנרגיה המיוצרת על ידי טורבינת הרוח גדולה יותר, מה שמגביר את יעילות. עם זאת, כדי להפעיל את המכשיר מלכתחילה, נדרש כוח עזר. ברגע שהוא מופעל, הרוח הופכת למניע הבלעדי של סיבוב הלהבים.
אחד ההיבטים הבולטים ביותר של טורבינות רוח הוא שלהם חיים שימושיים ארוכים, אשר עולה על 25 שנים. למרות שעלויות ההתקנה וההוצאה הראשונית עשויות להיות גבוהות, זמן ההפעלה הארוך מאפשר להפחית את ההשקעה ולייצר יתרונות כלכליים. יתר על כן, מכיוון שמדובר באנרגיה נקייה, היא תורמת ל הפחתת פליטות מזהמות ולהפחתת השימוש בדלקים מאובנים.
התקדמות הטכנולוגיה לא רק הגדילה את אורך החיים השימושיים של טורבינות הרוח, אלא גם הפכה אותן ליעילות יותר, והקלה על התקנתן במקומות אופטימליים יותר כדי למקסם את לכידת אנרגיית הרוח.
המבצע
תהליך המרת האנרגיה בטורבינת רוח מתבצע במספר שלבים, שכל אחד מהם מפתח להמרת אנרגיית הרוח לחשמל:
- כיוון אוטומטי: טורבינת הרוח מכוונת את עצמה באופן אוטומטי כדי להפיק את המרב מאנרגיית הרוח. הדבר מתאפשר הודות לנתונים שנקלטים על ידי השבשבת ומד הרוח, המאפשרים לנאצל להסתובב בכיוון הנכון.
- סיבוב להב: כאשר הרוח מגיעה למהירות של כ-3,5 מ' לשנייה, היא מתחילה לסובב את הלהבים. כדי לייעל את ייצור האנרגיה, מהירות הרוח האידיאלית היא 11 מטר לשנייה. אם מהירות זו עולה על 25 מטר לשנייה, הלהבים ממוקמים במצב הדגל כדי למנוע מתחים מוגזמים ולבלום את המערכת.
- כֶּפֶל: סיבוב הרוטור מניע ציר איטי שמגביר את מהירותו מ-13 סל"ד לכ-1.500 סל"ד באמצעות מכפיל.
- דור: האנרגיה הסיבובית מועברת לגנרטור, שם היא הופכת לחשמל.
- פינוי: החשמל המופק מועבר דרך המגדל לתחנת המשנה, שם מעלים את המתח שלו לפני שהוא מוזרק לרשת החשמל לצורך חלוקה לנקודות צריכה.
- ניטור: תהליך זה מבטיח שטורבינת הרוח פועלת כהלכה. מערכות קריטיות מנוטרות באופן קבוע מתחנת המשנה וממרכז הבקרה, מה שמאפשר איתור ופתרון מהיר של אירועים אפשריים.
סוגי טורבינות רוח
ישנן שתי קטגוריות עיקריות של טורבינות רוח, המסווגות לפי ציר הרוטור או הכוח שהן יכולות לספק.
על פי ציר הרוטור
ציר אנכי
סוג זה של טורבינת רוח הוא כל-כיוונית ואינו דורש מערכות התמצאות, מה שמקל על ההתקנה והתחזוקה. בנוסף, מרכיביו כמו הגנרטור והמכפיל צמודים לקרקע, מה שמפשט את בנייתו ומוזיל עלויות. עם זאת, החיסרון העיקרי שלו הוא זה יש להם יעילות נמוכה יותר מאשר אלה עם ציר אופקי ודורשות מערכות חיצוניות כדי להתחיל את סיבוב הלהבים.
ציר אופקי
טורבינות הרוח של ציר אופקי הם הנפוצים והיעילים ביותר. העיצוב שלו מאפשר השגת מהירויות סיבוב גבוהות יותר, ולכן דורש פחות כפל סיבובים. יתר על כן, על ידי היותם גבוהים יותר, הם מסוגלים לנצל טוב יותר את אנרגיית הרוח בגובה רב.
על פי הכוח המסופק
בפונקציה של הספק מסופק, טורבינות רוח מחולקות לשלוש מחלקות:
- צריכת חשמל נמוכה: הם מציעים כוחות של עד 50 קילוואט ומשמשים ביישומים כגון שאיבת מים או אספקת חשמל באזורים מבודדים.
- חצי כוח: הם בטווח של 150 קילוואט ומשמשים לאספקת אנרגיה לרשת במקומות כפריים או מבודדים.
- הספק גבוה: הם מספקים אנרגיה בקנה מידה מסחרי והייצור שלהם יכול להגיע עד כמה ג'יגה וואט.
כיום, ציוד בעל הספק גבוה הוא המשמש ביותר בחוות רוח לייצור חשמל בצורה יעילה וחסכונית, התורם למאבק בשינויי האקלים.
מגזר האנרגיה המתחדשת ממשיך להתפתח, מונע על ידי הצורך להפחית את פליטת גזי החממה ולמתן את ההשפעה של שינויי האקלים. טורבינות רוח, במיוחד, ראו התקדמות טכנולוגית משמעותית, המאפשרת להן לייצר יותר חשמל ובעלות תוחלת חיים ארוכה יותר. בעזרת מידע זה, תבינו טוב יותר כיצד פועלות טורבינות רוח ותפקידן המרכזי בעתיד האנרגיה הנקייה.