חוות רוח

חוות רוח היא מתחם שבו פועלות יחדיו טורבינות רוח אחדות לשם ייצור חשמל. חוות רוח משתנות בגודלן, מחוות שבהן פועלות טורבינות רוח מעטות, לכאלה שבהן פועלות מאות טורבינות רוח. ישנן חוות רוח יבשתיות וחוות רוח ימיות.

חוות רוח יבשתיות גדולות פועלות בסין, בהודו ובארצות הברית. ההספק של חוות רוח גדולה מגיע לאלפי מגוואט. בדצמבר 2020 פעלה חוות הרוח הימית הגדולה בעולם בבריטניה, עם 174 טורבינות רוח, בהספק כולל של 1,218 מגוואט.

כיוון שאינן צורכות דלק בפעולתן, חוות רוח נחשבות למקור טוב לאנרגיה ירוקה. עם זאת, גם לחוות רוח השפעה סביבתית, כאשר הן מתפרסות על שטח נרחב, גורמות לפגיעה בבתי גידול ועוד.

למיקום של חוות רוח יש השפעה מהותית על מידת הצלחתה. המיקום נקבע לפי מהירות הרוח השוררת בו, אך גם לפי נגישות לרשת החשמל, נגישות פיזית לאתר ומחירי החשמל המקומיים. ככל שהמהירות הממוצעת של הרוח גבוהה יותר, כך תגדל יצירת החשמל בטורבינת הרוח, ותהיה כדאית יותר מבחינה כלכלית. תנאי הרוח האידיאליים הם זרימה יציבה ונטולת מערבולות של רוח מכיוון מסוים. מבחינה זו, מעברי הרים הם מיקום אידיאלי לחוות רוח, משום שהם מכוונים את הרוחות לכיוון יחיד. לאיתו מקום מתאים לחוות רוח, מבחינת משטר הרוחות שבו, מסייע אטלס רוחות, תוך אישוש המידע באמצעות מדי רוח ושבשבות.  

מאפיין חשוב בתכנון של חוות רוח הוא המרחק בין טורבינות הרוח. כאשר הטורבינות קרובות מדי זו לזו, הטורבינות שבחזית מול הרוח בולמות את הרוח לטורבונית שמאחוריהן. מאידך, רווחים גדולים בין הטורבינות מגדילים את השטח הכולל הנדרש לחוות הרוח, ואת דרכי הגישה והכבלים הנדרשים. המרחק המקובל בין טורבינות היא פי 3.5 מקוטר המדחף של הטורבינה.

יתרונות וחסרונות בהפקת חשמל מאנרגיית הרוח

יתרונות 
בחוות רוח עלות הפקת חשמל נמוכה, עקב הניצול של אנרגיה זמינה. רוח אינה עולה כסף, ולא נדרש דבר כדי ליצור אותה. למעשה, העלויות העיקריות הכרוכות בהפקת החשמל בחוות רוח הן עלויות התכנון וההקמה של החווה. השקעה ראשונית זו עשויה להיות כדאית, משום שתהליך ייצור החשמל והתפעול השוטף זולים. עקב פשטות המערכת כמות התקלות בה נמוכה יחסית.

יתרון נוסף הוא שאנרגיה חלופית זו אינה מזהמת את הסביבה ואינה מכלה מחצבים כמו תחנות כוח מבוססות דלק דוגמת פחם, נפט וגז טבעי. טורבינות רוח אינן פולטות גזים מזהמים כמו טורבינות ששורפות גז למשל. טורבינות רוח אינן פולטות חום לסביבה ואינן מוציאות אוויר חם מאוד (בטמפרטורה של כמה מאות מעלות) ששורפות מיידית בעלי כנף העוברים בסביבת תחנות הכוח הקונבנציונליות.

חשמל זמין בשעות שיא - ישנם זרמי רוח בשעות צריכת השיא בחורף כאשר יש סופות והפרשי טמפרטורות הגורמים לשקעים ורמות ברומטריות, אשר גורמים לרוחות חזקות. אלה הן בדיוק השעות שבהן מפעילים את החימום בבתים ויש צריכת שיא. יתרה מכך, היכולת לקיים מתקני ייצור באופן מדולארי מאפשר קרבה של המתקנים ובכך הבטח אספקה ברמה גבוהה יותר ואמינה יותר לצרכנים.

בארצות בהן מותקנות חוות רוח בים ישנם זרמי אוויר קבועים בשעות קבועות ולכן ניתן לקבל גרף ייצור קבוע ואמין בהתאם לצרכים וכן ניתן גם לבצע אדפטציה של שעות פעילות התעשייה לשעות בהן האנרגיה מופקת, בכך להוזיל את עלויות הייצור באופן משמעותי.

חסרונות
הפקת חשמל מרוח מזיקה לסביבה פחות מייצור חשמל בתחנות כוח קונבנציונליות, אולם חוות הרוח משפיעות על הסביבה בתוכה הן פועלות. המפגעים העיקריים המיוחסים לניצול אנרגיית הרוח הם: רעש, פגיעה בנוף, בטיחות, פגיעה בבעלי חיים, עלות החומרים באנרגיה ופגיעה בניצול קרקעות. החששות העיקריים הם מפני הרעש שיוצרים להבי טורבינות הרוח, הפגיעה בנוף והנזק לבעלי חיים. כמו כן ישנם מחקרים שהוכיחו שלחוות גדולות ישנה השפעה שלילית על האקלים ולשימוש מאסיבי בטורבינות בינוניות יכולה להיות השפעה על האקלים הקרוב. להלן פירוט של החסרונות ופתרונותיהם:

 בפעולתה של טורבינת רוח נוצרים שני סוגים של רעש: רעש מכני ורעש אווירודינמי. הרעש המכני נגרם על ידי פעולת המערכת (גנרטור, מסבים) ועוצמתו מושפעת מגודל המערכת. הרעש האווירודינמי נגרם על ידי תנועת הלהבים באוויר, והוא תלוי בגודל הלהבים ובצורתם. ניתן להפחית את עוצמת הרעש האווירודינמי באמצעות התאמת צורת הלהבים ובחירת אתרים מתאימים מבחינת זרימת הרוח, המרוחקים ממקומות יישוב. כשממקמים חוות רוח במרחק מספיק מהיישוב (1–2 ק"מ) אין שום השפעה של הרעש ביישוב.
 השפעת טורבינות הרוח על עופות נחקרה במדינות המנצלות אנרגיה של הרוח. הנושא החשוב ביותר היה התנגשויות של עופות בטורבינות, אולם נבחנו גם ההשלכות על תזונת הציפורים וקינונן. הסכנה לציפורים צומצמה במידה ניכרת באמצעות הגדלת הלהבים והקטנת מהירותם, על מנת שייראו בעיני הציפורים במעופן. כמו כן הותקנו סולמות פנימיים וחיווט תת-קרקעי כדי למנוע קינון ציפורים על המתקנים.
 שאלת הפגיעה בנוף היא סובייקטיבית מעיקרה, אבל את ההתנגדות הגדולה ביותר מעוררות חוות רוח הבולטות לעין באזורים גבוהים בהרים. חלק מהגורמים המשפיעים על המראה ניתנים לוויכוח: המרחק מהמתבונן, מספר הטורבינות הנראות בשלמותן או בחלקן, סוג הטורבינות, גודלן וצבען, מספר הלהבים ומהירות סיבובם, תנאי האור וסידור הטורבינות באתר. בחינה אובייקטיבית של גורמים אלו יכולה לסייע להפחית את השפעות חוות הרוח על הנוף.
 החיסרון העיקרי של ייצור חשמל מאנרגיית רוח נובע מהתלות המוחלטת בנשיבת הרוח.
 חיסרון עיקרי נוסף הוא היעדר אמצעי אחסון לחשמל, שהופק בעת שהרוח נשבה בחוזקה. מעריכים שטכנולוגיות עתידיות כגון גלגלי תנופה או מצברי ענק יפתרו את בעיית אחסון החשמל. עם זאת, גם חשמל קונבנציונלי לא ניתן לאחסון מעבר מהספק תפוקה גבוה לנמוך כרוך בבזבוז דלקים רב, ופליטת זיהומים מיותרים.
 חיסרון עיקרי נוסף הוא כמות התפוקה: נדרשות הרבה טורבינות על מנת להפיק חשמל בהספק של תחנת כוח שורפת-דלק גדולה.
 השפעה על האקלים. חוות רוח יכולות לשנות את מאפייני זרימת האוויר ועוצמתו, ובכך להשפיע על הסביבה הקרובה והרחוקה, הן ברמות החום והקור, והן במשקעים, על ידי שינוי מקום ירידת הגשם, ושינוי בעוצמת הגשם והטל.

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

אנרגיה מתחדשת