tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
כיסוי הפאנל בזכוכית בורוסיליקט עשויה לגרום לאובדן יעילות של 5-10% לשנה.
חיפוי זכוכית אחר, כגון סיליקה התמזגה וכוסות עופרת, עשוי להפחית את אובדן היעילות לפחות מ־1% לשנה.
קצב הבלאי הוא פונקציה של ספקטרום השטף ההפרש והמינון המיינן הכולל.
אנרגיה הוא מועדון כדורגל נשים מהעיר וורונז', שהשתתף באליפות רוסיה והישג השיא הוא זכייה בחמש אליפויות.
בשנת 2005, עקב קשיים כספיים, המועדון סירב להשתתף בליגה הבכירה באליפות רוסיה.
אף שבמשך שנתיים ברציפות זכה באליפות הליגה הראשונה, וורונז' לא מצאה את האמצעים להשתתף בליגת העל.
בשנת 2008, אנרגיה חזרה לליגה הבכירה, שם הפסידה את כל המשחקים מבלי להשיג אפילו נקודה אחת.
במפעלים האירופיים השיג השיא הוא שלב רבע גמר ליגת האלופות לנשים פעמיים רצופות בעונות 2003/04, 2004/05. בעונת 2012 פורקה סופית.
אנרגיה פונדרומוטיבית (ponderomotive energy) היא האנרגיה שצובר אלקטרון חופשי הנע בהשפעת שדה חשמלי מחזורי, לאורך זמן מחזור אחד של השדה.
לאנרגיה זו שימושים רבים בפיזיקת פלזמה ובפיזיקה של שדות לייזר חזקים.
אלקטרון חופשי המצוי בהשפעת שדה חשמלי, מקיים את החוק השני של ניוטון כאשר הכוח הפועל עליו הוא כוח לורנץ.
האנרגיה הפונדרמטיבית של אלקטרון הנע בהשפעת שדה חשמלי התלוי בזמן, מחושבת באמצעות הפוטנציאל הווקטורי המחולל את אותו שדה.
בהינתן שדה חשמלי , ובהזנחת שדה מגנטי, הפוטנציאל הווקטורי יחושב כך:
כאשר היא מהירות האור בריק.
בהינתן שהשדה החשמלי הוא פתרון של משוואת הגלים, ועל כן מחוסר רכיב תדר DC, מתקיים כי , ולמעשה האינטגרל לעיל הופך לאינטגרל לא-מסוים על השדה החשמלי המחזורי.
האנרגיה הפונדרמוטיבית מוגדרת על פי הערך הממוצע של ריבוע הפוטנציאל הווקטורי:
כאשר מסמן את מטען האלקטרון ו- את מסתו.
נניח שדה חשמלי מונוכרומטי בעל תדירות והמקוטב ליניארית בכיוון כללי כלשהו :
והאנרגיה הפונדרמוטיבית, שתסומן , תהיה בהתאם:
במערכת היחידות האטומית (מערכת הרטרי), בה (ו-) מתקבל:
כעת נניח שדה חשמלי מונוכרומטי בעל תדירות והמקוטב מעגלית-ימנית (ההצגה היא, לצורך העניין, במערכת צירים קרטזית):
כלומר כפליים מהאנרגיה שהתקבלה במקרה הליניארי.
יש בכך היגיון, מאחר שניתן לחשוב על השדה המעגלי כסופרפוזיציה של שני שדות ליניאריים בצירים ניצבים וביניהם פאזה.
אולם, חישוב האנרגיה הפונדרמוטיבית אדיש לפאזה זו, שכן הערך הממוצע של ריבועי הפונקציות סינוס וקוסינוס הוא זהה, ושווה ל-.
מרגע שחושבה האנרגיה הפונדרמוטיבית עבור השדה החשמלי בבעיה הפיזיקלית אותה נרצה לפתור, ניתן להשתמש בה כסקאלה או כנרמול לאנרגיות שונות בבעיה.
אחד השימושים הבולטים ביחידה זו, הוא בפיזיקה של שדות לייזר חזקים ובפרט בפיזיקה של אטו-שניות: שדה חשמלי ליניארי חזק ובתדירות נמוכה המחולל יצירת הרמוניות גבוהות, מסוגל לגרום לפליטת פוטונים בעלי מגוון תדרים, עד לתדר קטעון (cutoff) שממנו והלאה ניצולת תהליך הפליטה פוחתת משמעותית.
מתברר, כי ללא תלות בעוצמת השדה ובתדירותו, חישובו של תדר הקטעון עונה תמיד על הכלל הבא (במערכת היחידות האטומית):
כאשר היא אנרגיית היינון הראשונה של האטום, ובהכללה, האנרגיה העצמית של המצב ממנו האלקטרון התיינן.
בעוד שישראל מפעילה שני כורי מחקר גרעיניים (הקריה למחקר גרעיני – נגב והמרכז למחקר גרעיני שורק), אין לה תחנות כוח גרעיניות.
עם זאת, האפשרות להקים תחנות כוח גרעיניות בארץ נבחנה בתקופות שונות במהלך השנים.
מספר סיבות גרמו לכך שבמשך השנים לא הוקמו בישראל תחנות כוח גרעיניות.
האחת היא העובדה שישראל אינה חתומה על האמנה למניעת הפצת נשק גרעיני, מה שמקשה על המדינה להתקשר עם ספקים בינלאומיים בתחום הטכנולוגיה הגרעינית.
סיבה נוספת היא שמרבצים גדולים מאוד של גז טבעי נמצאו מול החוף של קו החוף הישראלי החל משנות ה-2010 וניצול מרבצים אלו מאפשר הפקת חשמל בשיעורים משתלמים ביותר בהשוואה לייצור באמצעות כוח גרעיני.
ב-26 באוגוסט 1958 הודיע שר האוצר הישראלי, לוי אשכול על כוונת הממשלה להקים תחנת כוח גרעינית.
הנושא גם עלה בפגישה שהתקיימה בין ראש ממשלת ישראל, דוד בן-גוריון ונשיא ארצות הברית, ג'ון פיצג'רלד קנדי במלון וולדורף אסטוריה ב-30 במאי 1961, אך נזנח במהרה.
בחודש יוני 1966 ביקר נשיא מדינת ישראל זלמן שזר בבירת אורוגוואי מונטווידאו כחלק ממסעו הרשמי ביבשת דרום אמריקה.
במסגרת הביקור נכח הנשיא בחתימת הסכם שיתוף פעולה בין ישראל לאורוגוואי שמטרתו פיתוח האנרגיה הגרעינית לצורכי שלום.
ההסכם "מסמיך את הוועדות לאנרגיה אטומית של שתי המדינות לעבד תוכנית לחילופי אינפורמציה ונתונים טכניים ולארגן מלגות למדענים וסטודנטים".
במהלך ביקורו של הנשיא ריצ'רד ניקסון במזרח התיכון הצהיר האחרון כי בכוונתו לספק לישראל ולמצרים תחנות כוח גרעיניות תחת פיקוח הדוק.
הצהרה זו יצרה פאניקה בקרב הממסד הישראלי וראש הממשלה יצחק רבין פגש את ניקסון ואת מזכיר המדינה, הנרי קיסינג'ר, בפגישתו השווה רבין את הסכנה לישראל בסיפוק הכורים למצרים לסכנת ההשמדה שחווה העם היהודי בשואה.
על אף הצהרה זו, ניקסון פקפק בדבריו של רבין ואף התייחס ליכולות הגרעין הישראליות.
לאחר מכן ובעקבות חשש שישראל תיאלץ לפתוח את הכור הגרעיני בדימונה לביקורת בינלאומית של פקחים הסביר שר החוץ, יגאל אלון לקיסינג'ר כי לישראל אין בעיה עם מכירת כור גרעיני למצרים אך שהממשלה הישראלית כלל לא בטוחה שהם רוצים אחת.
עם זאת, לאחר שניקסון החליט להתפטר בעקבות פרשת ווטרגייט הנושא נזנח למספר שנים.
הנשיא החדש שירש את ניקסון, ג'רלד פורד הבין שיש התנגדות רבה הן בסנאט והן בבית הנבחרים והחליט לא להביא את ההסכמים לאישורם וגנז אותם.
מאז שנות ה-80, אתר ליד שבטה שבנגב נחשב כמקום עתידי להקים בו תחנת כוח גרעינית.
בעבר, אתר ליד ניצנים, נחשב אף הוא לכזה אך רעיון זה ירד מהפרק בשנות ה-70 בשל התנגדות עזה של תושבים סמוכים.
בינואר 2007 הצהיר שר האנרגיה, בנימין בן אליעזר, בכנס הרצליה: "אין די בהסתכמות על ייצור אנרגיה באמצעים קונבנציונליים בלבד, מחובותינו לשמר את האפשרות לייצר אנרגיה בדרכים אחרות" ורמז על רצונו לקדם שימוש באנרגיה גרעינית.
חרף זאת, ב-2011 בעקבות האסון הגרעיני בפוקושימה אמר ראש הממשלה, בנימין נתניהו כי "אני רוצה לומר שקודם אהבתי את הרעיון הרבה יותר מאשר עכשיו.
למעשה, יידרש טיעון משכנע מאוד כדי שאסכים לזה עכשיו" לאחר שנשאל לגבי האפשרות להקים תחנת כוח גרעינית בישראל".
בסוף 2017 השיק שר האנרגיה יובל שטייניץ סקר שמטרתו לבחון עד כמה הציבור הישראלי מוכן לקבל תחנת כוח גרעינית בקרבת הערים הגדולות.
הסקר קבע שכ־70% מהציבור אינם מעוניינים בתחנה גרעינית בקרבתם, עם זאת רוב הציבור תומך באופן כללי ברעיון של הקמת תחנת כוח גרעינית בישראל.
אנרגיה מתחדשת ברשות הפלסטינית היא מרכיב קטן אך משמעותי בתעשיית האנרגיה ברשות הפלסטינית (היא מהווה כ-1.4% מהאנרגיה שהופקה בשנת 2012).
ברשות הפלסטינית יש שיעור מהגבוהים במזרח התיכון של אנרגיה סולארית לחימום מים וקיימים מספר פרויקטים נוספים של אנרגיה סולארית.
מספר סוגיות מקשות על הפלסטינים לפתח את האנרגיה המתחדשת, כאשר המרכזית שבהם ההיא ההגבלות הרגולטוריות של הסכמי אוסלו.
הרשות הפלסטינית מייצרת נכון להיום כ-5% מהאנרגיה שלה ממקורות מתחדשים – ושואפת להגיע ל־20% עד 2030. אספקת החשמל שלה מגיעה ברובה הגדול מישראל.
במאי 2016 הודיעה רשות האנרגיה הפלסטינית על עריכת מכרז לבניית 10 מפעלים סולאריים שכל אחד מהם יוכל לייצר כ-10 מגה-וואט.
מטרת בניית המפעלים היא חיזוק העצמאות האנרגטית של הרשות וירידה בכמות חשמל הנרכשת מישראל, שסיפקה נכון ל-2016 כ-95% מהחשמל הנצרך ברשות הפלסטינית.
ההערכה היא שלמקורות אנרגיה סולאריים יש פוטנציאל לספק כ-13% מהאנרגיה ברשות הפלסטינית.
יותר ממחצי ממשקי הבית ברשות משתמשים בדודי שמש אך רק ב-3% ממשקי הבית זה מהווה מקור האנרגיה העיקרי.
תחנה פוטו-וולטאית בהספק של 710 קילוואט הוקמה בספטמבר 2014 בסמוך ליריחו.
למרות שאחוז גבוה מאוד מהבתים הפלסטינים מחוברים לרשת החשמל המרכזית (שעובדת בהתבסס על חברת החשמל הישראלית), הפעלת כפרים מרוחקים עם מערכות פוטו-וולטאיות בקנה מידה קטן תהיה כדאית יותר מבחינה כלכלית מאשר הרחבת הרשת.
במידה והיו מוקמים טוריבנות רוח ברשות הפלסטינית, ההערכה היא שלאנרגיית הרוח יש פוטנציאל לספק כ-6.6% מהאנרגיה ברשות הפלסטינית.
אנרגיה מתחדשת בישראל מהווה 12.5% מצריכת האנרגיה בשנת 2023. ישראל שואפת להגיע ל-30% מצריכת האנרגיה שלה מאנרגיות מתחדשות עד שנת 2030. ב-12 במרץ 2024, אנרגיה מתחדשת היוותה יותר ממחצית מייצור האנרגיה בישראל למשך מספר דקות.
ב-2025 הקים משרד האנרגיה והתשתיות את המכון הלאומי לאגירת אנרגיה העוסק במחקר וביישום של טכנולוגיות אגירת אנרגיה.
המכון הוקם במסגרת שיתוף פעולה האקדמי בין הטכניון לבין אוניברסיטת בר-אילן, בה הוא שוכן.
ישראל היא מדינה שטופת שמש, עם ממוצע של 300 ימי שמש בשנה.
בגלל תנאי מזג האוויר בו, מהווה הנגב כמרכז לניסיונות ומחקרים סולאריים העיקרי בישראל.
בו נמצא המרכז הלאומי לאנרגיית השמש על שם דוד בן-גוריון, המכונים לחקר המדבר ע"ש יעקב בלאושטיין.
זהו גם האזור העיקרי בישראל לייצור אנרגיה סולארית.
תחנות הכוח באשלים משלבת תחנת כוח תרמו־סולארית, תחנת כוח פוטו־וולטאית ותחנת כוח בגז.
בנגב היה גם אתר הבדיקה לטכנולוגיה סולארית קליפורנית.
באזור ההררי בגלבוע ממוקמות טורבינות רוח.
החברה הישראלית אנלייט מפעילה את קומפלקס הרוח ג'נסיס: 34 טורבינות של ג'נרל אלקטריק שיכולות לייצר 180 מגה-וואט.
ניתן להוסיף 5 טורבינות נוספות ולהעלות את הקיבולת ל-207 מגה-וואט.
אתר נוסף לייצור אנרגיה מטורבינות רוח הוא חוות הרוח עמק הבכא שברמת הגולן הכולל כ-30 טורבינות.
עמק הבכא מספק 109 מגה-וואט והגלבוע מספק 11.9 מגה-וואט.
בישראל משתמשים בשני סוגי ביומסה: בעירה ביומסה וביוגז דוגמת תחנת הכוח מישור רותם.
פסולת המופנית ליצור אנרגיה ואינה מוטמנת באדמה מהווה חלופה לצורך בשימור משאבים פוסיליים, מקטינה איבוד שטחי קרקעות המופנות להטמנה, מונעת זיהומי קרקעות ותורמת להפחתת פליטות CO2 וגזי חממה נוספים, הנפלטים בעת שימוש בתחנות כוח קונבנציונליות.
כאנרגיה מתחדשת, תחת הדירקטיבה האירופית, הוגדרה הפקת אנרגיה מפסולת שהיא פריקה ביולוגית.
בשל הזמינות המוגבלת של מקורות מים בישראל, ישנו ייצור מצומצם של אנרגיה ממקורות הידראוליים.
בסך הכל, מרכזי ההידרואנרגיה בגליל מייצרים 10 מגה-וואט.
על אף המגבלות, ישראל מתכננת להגדיל את האנרגיה ממקורות הידרואנרגיה ל-800 מגה-וואט באמצעות מתקן אגירת מים בצפון ישראל.
בכוכב הירדן נבנת תחנה שתוכל לייצר 344 מגה-וואט.
אנרגיה גרעינית ביפן מתייחסת לייצור חשמל באמצעות כורים גרעיניים ביפן.
במשך עשרות שנים שימשה האנרגיה הגרעינית מרכיב מרכזי באספקת החשמל של יפן, שסבלה ממחסור במשאבי אנרגיה טבעיים ונאלצה לייבא את רוב דלקי המאובנים שלה.
לפני האסון הגרעיני בפוקושימה בשנת 2011 הופקו עד כ-30% מצריכת החשמל ביפן באמצעות כורים גרעיניים, ויפן דורגה אז כיצרנית החשמל הגרעיני השלישית בגודלה בעולם.
אולם בעקבות האסון הופסקה הפעלת כל הכורים באופן זמני, ובשנים שלאחר מכן צנחה תרומת החשמל הגרעיני לפחות מ-10% ממשק החשמל.
נכון לאמצע העשור הנוכחי, ביפן יש 33 כורים "ברי הפעלה" אך פחות ממחציתם חזרו לפעול באופן פעיל, בעוד עשרות כורים אחרים הושבתו לצמיתות או בתהליך יציאה משירות.
הניגוד בין חשיבותה של האנרגיה הגרעינית לכלכלת יפן וביטחון האנרגיה שלה לבין החששות הציבוריים והסביבתיים שעלו בעקבות תאונות גרעיניות מעצב את מדיניות הגרעין של יפן בעשור האחרון.
ליפן כלכלה מהגדולות בעולם, עם צורכי אנרגיה גבוהים ומעט משאבי דלק מאובנים מקומיים.
בשל כך, אימצה יפן את האנרגיה הגרעינית החל מאמצע המאה ה-20 כמקור אסטרטגי לחשמל, במטרה להפחית תלות בייבוא נפט, פחם וגז טבעי.
במהלך שנות ה-2000 הגיעו עשרות כורים גרעיניים לפעולה מסחרית, שסיפקו למעלה משליש מתצרוכת החשמל הלאומית לקראת סוף העשור.
הכורים הגרעיניים הופעלו על ידי חברות החשמל האזוריות של יפן כגון חברת החשמל של טוקיו, תחת פיקוח ממשלתי, והפכו לחלק בלתי נפרד מתשתית האנרגיה במדינה.
עם זאת, ההסתמכות על גרעין לוותה גם בסיכונים: לאורך השנים אירעו מספר תקלות ותאונות שהדגישו את הצורך ברגולציה קפדנית ובתרבות בטיחות מחמירה.
לאחר האסון הגרעיני בפוקושימה בשנת 2011, ממשלת יפן הורתה על כיבוי כלל תחנות הכוח הגרעיניות לצורך בחינה מחדש של בטיחותן.
צעד זה הביא למחסור יחסי בכושר ייצור חשמל, שכוסה באמצעות הגברת השימוש בפחם, גז טבעי ונפט, מה שייקר את עלויות האנרגיה והגדיל את הפליטות של גזי חממה.
מאז, נוקטת יפן בגישה זהירה לחידוש הפעילות הגרעינית: חלק מהכורים עברו שדרוגים הנדסיים ונפתחו מחדש בהדרגה תחת תקני בטיחות מחמירים, בעוד אחרים הושבתו לצמיתות עקב גילם או חששות סייסמיים.
נכון לשנת 2023, הכוח הגרעיני מספק כ-5%-10% בלבד מתצרוכת החשמל של יפן, אך הממשלה הציבה יעדים להעלות את חלקו בעתיד.
מבחינה כלכלית, האנרגיה הגרעינית הייתה חיונית לצמיחתה התעשייתית של יפן מאז המחצית השנייה של המאה ה-20. היא סיפקה חשמל אמין וזול יחסית למפעלי ייצור, לתשתיות ולמשקי הבית, ותמכה בעצמאות אנרגטית מסוימת של יפן לנוכח תלותה הכבדה בייבוא דלק.
עם זאת, עלויות הניקוי, הפיצויים והשיקום בעקבות תאונת פוקושימה המחישו גם את ההשלכות הכלכליות הכבדות האפשריות של תאונה גרעינית חמורה - ההערכות הן שסך עלויות האסון (פינוי, טיהור קרקע ומים, השבתת כורים והחלפת ייצור החשמל ממקורות אחרים) עלול לעלות על 20 טריליון ין (כ-200 מיליארד דולר).
דיון ציבורי ער מתנהל מאז על האיזון בין היתרונות הכלכליים והאנרגטיים של הכוח הגרעיני לבין סיכוניו הביטחוניים, הבריאותיים והסביבתיים.
ראשית פיתוח הגרעין (שנות ה-50 וה-60)
לאחר מלחמת העולם השנייה והטלת פצצות האטום על הירושימה ועל נגסאקי, אימצה יפן מדיניות של שימוש באנרגיה גרעינית למטרות שלום בלבד.
בשנת 1955 נחקק "החוק הבסיסי לאנרגיה אטומית", אשר התווה את שלושת העקרונות לשימוש בכוח גרעיני: שימוש למטרות שלום, ניהול דמוקרטי ועצמאי של הפעילות הגרעינית ושקיפות לציבור.
החוק אישר את חידוש המחקר הגרעיני (לאחר איסור גורף בשנות הכיבוש שלאחר המלחמה) והוביל להקמת ועדות וגופים מפקחים, ביניהם הוועדה היפנית לאנרגיה אטומית (JAEC) וסוכנות המדע והטכנולוגיה.
בתחילת הדרך נסמכה יפן על סיוע ומומחיות מארצות הברית במסגרת תוכנית "אטומים למען השלום": אושרה העברת ידע וחומר בקיע ליפן, וסופקו דגמי כורים נסיוניים לצורכי מחקר.
הכור הנסיוני הראשון ביפן שהפיק חשמל היה כור ההדגמה JPDR - אבטיפוס של כור מים רותחים (BWR) אשר
הופעל לראשונה בשנת 1963. כור זה סיפק למהנדסים היפנים ידע וניסיון לקראת תכנון כורים מסחריים גדולים יותר.
בשנת 1966 חנכה חברת JAPCO (החברה היפנית לאנרגיה אטומית) את כור טוקאי 1 - תחנת הכוח הגרעינית המסחרית הראשונה ביפן.
טוקאי 1 היה כור מסוג מגנוקס (GCR) בהספק 160 מגה-ואט שנרכש מבריטניה והופעל בסיוע טכנולוגי בריטי.
לאחר טוקאי 1, עברה יפן לבנות כורים מסחריים בטכנולוגיית מים קלים בלבד (כלומר כורי BWR וכורי PWR), שנחשבו למתקדמים ובטוחים יותר.
בסוף שנות ה-1960 ותחילת ה-1970 נכנסו לפעולה המסחרית כמה כורים ראשונים מתוצרת חברות אמריקאיות (דוגמת GE ו-Westinghouse) שהורכבו ביפן, דוגמת כור מס' 1 בתחנת צורוגה שהופעל במרץ 1970 והיה כור המים הרותחים הראשון ביפן.
חברות התעשייה הכבדה היפניות - היטאצ'י, טושיבה ומיצובישי - שיתפו פעולה עם הספקים האמריקאים, רכשו רישיונות ייצור ופיתחו יכולות לתכנון ובנייה עצמאיים של כורים גרעיניים בתוך עשור.
כבר בסוף שנות ה-1970 הייתה התעשייה היפנית מסוגלת לייצר כורים מסחריים ברישוי עצמי, והחלה אף לייצא ידע וטכנולוגיה למדינות אחרות במזרח אסיה.
התרחבות והתבססות (שנות ה-70 עד ה-2000)
משבר הנפט העולמי בשנת 1973 הדגיש עבור יפן את חשיבות פיתוח מקורות אנרגיה חלופיים.
הממשלה היפנית הכריזה באותן שנים על האנרגיה הגרעינית כעדיפות אסטרטגית, כדי לחזק את ביטחון האנרגיה של המדינה.
באמצע שנות ה-70 הושק ביפן תוכנית לשיפור ואחידות של כורי מים קלים תחת משרד הסחר והתעשייה (MITI), שמטרתה הייתה לשפר את אמינות ותפקוד הכורים ולפתח דגמים סטנדרטיים גדולים יותר.
במסגרת תוכנית זו פותחו במהלך שנות ה-80 וה-90 דורות חדשים של כורים, ביניהם כורי מים רותחים מתקדמים ABWR (Advanced Boiling Water Reactor) בהספק של כ-1300 מגה-ואט, וכורי מים בלחץ מתקדמים APWR, שנועדו לשיפור הבטיחות והיעילות של תחנות הכוח.
הכורים המתקדמים הראשונים - דוגמת ABWR בתחנת קאשיוואזקי-קריווה - החלו לפעול בסוף שנות ה-90.
עד שנות ה-2000 הפעילה יפן 54 כורים גרעיניים מסחריים ברחבי המדינה, שנבנו באתרי תחנות כוח גדולות לאורכה ולרוחבה של יפן.
הכורים הללו הופעלו על-ידי חברות החשמל האזוריות (כגון טפקו - חברת החשמל של טוקיו, קאנסאי, קיושו ואחרות), שסיפקו חשמל הן לתעשייה והן לצרכנים הפרטיים.
בשיא הפקתו, בשנת 2010 בערך, החשמל הגרעיני סיפק כ-30% מתצרוכת החשמל ביפן.
הייתה אף תוכנית אסטרטגית להרחבת כושר הייצור הגרעיני לכ-40% ואף 50% מתמהיל החשמל בעשורים הבאים, מתוך כוונה לצמצם פליטת פחמן ולשפר את העצמאות האנרגטית של המדינה.
לאורך תקופה זו צברה יפן מומחיות הנדסית וניסיון תפעולי רב בתחום הגרעין, והקימה סביב תחנות הכוח תשתיות תומכות, מפעלי דלק ורגולציה מוסדרת.
עם זאת, מספר תקריות בטיחותיות במהלך השנים ערערו מדי פעם את אמון הציבור.
אירועים אלו הביאו להגברת הפיקוח, לחקירת הנהלים ולהטמעת שיפורים בטכנולוגיה ובתרבות הבטיחות במתקנים הגרעיניים של יפן עוד לפני אסון פוקושימה.
ב-11 במרץ 2011 התרחשה ביפן רעידת אדמה חזקה (הידועה כ"צונאמי סנדאי 2011") שגרמה לגלי צונאמי אדירים בגובה של עד 15 מטרים.
גלי הצונאמי הציפו את תחנת הכוח הגרעינית פוקושימה דאיצ'י (Fukushima Daiichi) שבמחוז פוקושימה, והשביתו את מערכות החשמל וגיבוי הדיזל שאמורות היו לספק קירור לכורים.
כתוצאה מכך, שלושה כורים בתחנה (כורים 1–3) איבדו את יכולת הקירור שלהם, וחום הדלק הגרעיני בליבתם גרם להתכות ליבה ולנזק חמור למכלולי הדלק.
בתוך ימים ספורים התרחשו פיצוצים במבני הכורים (עקב הצטברות מימן שנוצר מפירוק כימי של מים בליבה), שהעיפו את גגות המבנים והביאו לפליטה של חומרים רדיואקטיביים לאוויר.
הייתה זו התאונה הגרעינית החמורה בתולדות יפן, והיא הוגדרה ברמת החומרה הגבוהה ביותר (דרגה 7) במדד הבינלאומי לאירועי גרעין - בדומה לאסון צ'רנוביל ב-1986.
האסון הוביל למשבר גרעיני, סביבתי וחברתי.
הרשויות היפניות הכריזו על מצב חירום גרעיני והורו על פינוי מיידי של האוכלוסייה ברדיוס של 20 ק"מ סביב תחנת פוקושימה דאיצ'י.
למעלה מ-150,000 תושבים נאלצו לעזוב את בתיהם באזורים הנגועים מחשש לחשיפה לקרינה.
זיהום רדיואקטיבי התגלה בקרקע, בצמחייה, במי הים ובמזון באזור פוקושימה והסביבה, והוטלו מגבלות מחמירות על שיווק תוצרת חקלאית מקומית.
למרות ההרס הרב, לא אירעו מקרי מוות מיידיים עקב קרינה; עם זאת, בשנים שלאחר מכן דווח על אלפי מקרי מוות עקיפים הקשורים לאסון - ביניהם מקרי פטירה של קשישים שפונו מבתיהם, עלייה בתחלואה עקב לחץ נפשי, ואף מקרים של אובדנות עקב אובדן מקור מחיה וקהילה.
בנוסף, בשנים 2018–2020 הכירו הרשויות בכך שמספר עובדים בתחנה לקו במחלת הסרטן עקב חשיפתם לקרינה בעת ההתמודדות עם התאונה.
ממשלת יפן וחברת החשמל טפקו (המפעילה את תחנת פוקושימה) החלו במאמצי חירום לייצב את מצב הכורים הפגועים.
הוזרמו כמויות גדולות של מי ים כדי לקרר את הליבות, מהלך שחיסל למעשה את הכורים אך עצר תגובות נוספות.
לאחר מספר חודשים הושגה "עצירה קרה" של שלושת הכורים שניזוקו, אם כי חומרי הדלק המותכים נותרו בקרקעית מכלי הלחץ שלהם.
תהליך פירוק ופירוק מלא של הכורים בפוקושימה הוא מורכב ויימשך עשרות שנים.
רובעי המגורים הסמוכים לתחנה נותרו אסורים לכניסה שנים אחרי האירוע, ובוצעו עבודות ניקוי קרקע נרחבות (סילוק שכבות אדמה מזוהמות ואחסונן במתקנים ייעודיים).
בשנת 2023 החלה יפן בביצוע שחרור מבוקר של מי קירור מטוהרים ממכלי האחסון בתחנת פוקושימה לאוקיינוס, לאחר טיפול לסינון רוב הרדיונוקלידים (פרט לטריטיום) - מהלך שקיבל אישור מהסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית, אך עורר חששות במדינות שכנות ובקרב דייגים מקומיים.
ההשפעות הכלכליות של אסון פוקושימה היו עצומות.
מלבד עלויות הטיפול הישיר בתחנה, הממשלה נשאה בהוצאות פיצויים לתושבים שפונו, לסקטור החקלאות והדיג ולתעשיות שנפגעו מהאסון.
כמו כן, ההשבתה הממושכת של כלל צי הכורים הגרעיניים ביפן אילצה את חברות החשמל לייבא דלקים פוסיליים בהיקף עצום כדי לעמוד בביקוש לחשמל - מה שהוביל את יפן לגרעון סחר חוץ משמעותי בשנים שלאחר 2011.
מעבר לכך, משבר פוקושימה ערער את אמון הציבור והמחוקקים בבטיחות הגרעין: סקרים אחרי האסון הראו התנגדות של רוב הציבור לחזרה לאנרגיה גרעינית, והנושא הפך רגיש פוליטית.
בעשור שלאחר מכן התאפיינה המדיניות היפנית בניסיון לאזן בין דאגות הציבור לבין צורכי האנרגיה והיעדים הסביבתיים, כפי שמתואר בהמשך.
המדיניות הרשמית של יפן מגבילה את הפיתוח הגרעיני למטרות שלום.
לאחר חקיקת החוק הבסיסי לאנרגיה אטומית בשנת 1955 הוקמו גופים ממשלתיים לניהול וקידום תחום הגרעין.
הוועדה לאנרגיה אטומית (JAEC) הופקדה על תכנון מדיניות ופיקוח, ומאוחר יותר הוקמה גם נציבות הבטיחות הגרעינית (NSC) שייעצה בנושאי רגולציה בטיחותית.
לאורך השנים היה הפיקוח על תחנות הכוח הגרעיניות באחריות סוכנות מיוחדת במסגרת משרד המסחר והתעשייה (NISA - הסוכנות לבטיחות גרעינית ותעשייתית).
ואולם, בעקבות אסון פוקושימה נתגלו ליקויים בסידורי הפיקוח הקודמים - בין היתר, ביקורת על כך שהרגולטור היה כפוף למשרד התומך בקידום תעשיית הגרעין, מה שעלול ליצור ניגוד עניינים.
בשנת 2012 בוצעה רפורמה מקיפה ברגולציה: יפן הקימה את רשות הרגולציה הגרעינית (NRA) כגוף פיקוח עצמאי, תחת המשרד להגנת הסביבה, במטרה להפריד את הבטיחות משיקולי קידום התעשייה.
ה-NRA הנהיגה תקני בטיחות חדשים ומחמירים שנכנסו לתוקף ב-2013, ודרשה מכל כור גרעיני קיים שמעוניין לשוב לפעול לעבור בדיקות עמידה בתקנים אלו.
בין הדרישות היו עמידות מוגברת בפני רעידות אדמה וצונאמי, הקמת מרכזי חירום עמידים באתרי התחנות, ושדרוג מערכות הגיבוי והקירור.
כל הכורים ביפן נותרו מושבתים בשנים 2011–2014 עד להשלמת ביקורות הבטיחות.
רק החל מ-2015 החלו אט אט כורים לקבל אישור NRA להפעלה מחודשת לאחר ביצוע השיפורים הדרושים.
תקנה חשובה נוספת שאומצה לאחר פוקושימה הגבילה את אורך חיי השירות של כורים גרעיניים ל-40 שנה (עם אפשרות להארכה חד-פעמית ל-60 שנה באישור מיוחד ובכפוף לשדרוגים).
החלטה זו נועדה למנוע המשך הפעלת כורים מיושנים ללא שדרוג, מתוך הנחה שכורים ותיקים חשופים יותר לכשלי חומר ולבעיות בטיחות.
בפועל, כמה כורים שנבנו בשנות ה-70 (לדוגמה מיהאמה 1 ו-2, גנקאיי 1 ו-2, ואויה 1 ו-2) הוחלט להסב למצב של פירוק ולא להשקיע בהחזרתם לרשת.
לעומתם, מספר כורים מעט חדשים יותר (משנות ה-80) כן עברו שדרוגים יקרים על מנת לקבל הארכת חיים: ב-2016 לראשונה אישרה ה-NRA את הפע
לתם מחדש של הכורים מיהאמה 3, טקהמה 1 וטקהמה 2 לאחר שחצו את גיל 40, וזאת בעקבות עבודות חיזוק ועמידה בתקנים חדשים.
המדיניות האנרגטית של יפן ידעה תמורות חדות בעקבות אסון פוקושימה.
עד 2011, הממשלות (רובן מטעם מפלגת ה-LDP השמרנית ששלטה ברוב השנים) תמכו בהרחבת השימוש בכוח גרעיני, בהשקעה במחקר ובתכנון כורים נוספים.
אך מיד אחרי האסון, תחת ממשלת המפלגה הדמוקרטית (ראש הממשלה נאוטו קאן), נבלמה מגמה זו.
קאן אף הצהיר שיפן תשקול לוותר לחלוטין על אנרגיה גרעינית בטווח הארוך.
בשנת 2012 גיבש הקבינט מדיניות שקראה להגיע להפסקת הפעלת כל הכורים הגרעיניים עד שנות ה-30 של המאה ה-21, אם כי מדיניות זו לא קיבלה תוקף חוקי לפני חילופי השלטון.
בדצמבר 2012 חזרה מפלגת ה-LDP לשלטון בהנהגת ראש הממשלה שינזו אבה, אשר נקט עמדה מתונה ומאוזנת יותר: ממשלת אבה הכירה בצורך להשיב לפעולה חלק מהכורים כדי להבטיח אספקת אנרגיה יציבה ולמנוע פגיעה בכלכלה, אך הדגישה שיעשה זאת "אך ורק תחת התקנים החדשים ובאישור ה-NRA".
בשנת 2014 אושר מסמך "תוכנית האנרגיה הבסיסית" הרביעי, שקבע כי האנרגיה הגרעינית תישאר מקור יסוד בתמהיל האנרגיה של יפן - שינוי מגמה לעומת ההצהרות הקודמות על צמצומה.
התוכנית שאפה להפחית "ככל האפשר" את התלות באנרגיה גרעינית, אך מבלי לאיינה לחלוטין.
בהמשך, יעד הממשלה כפי שהוכרז בשנת 2015 היה שהגרעין יהווה 20%-22% מייצור החשמל ביפן בשנת 2030,
לצד הרחבה ניכרת של מקורות מתחדשים (כ-22%-24%) והפחתת חלקם של דלקי המאובנים.
יעד זה אושר שוב בעדכון תוכנית האנרגיה בשנת 2021.
על רקע היעדים הגלובליים לצמצום פליטות פחמן, מתחולל שינוי נוסף במדיניות הגרעין: ממשלת יפן מכירה בכך שקשה יהיה להשיג את יעדי האקלים ללא תרומה מסוימת של אנרגיה גרעינית.
בשנת 2022 פורסם טיוטת עדכון למדיניות האנרגיה שהסירה את ההצהרה על "הפחתת התלות" בגרעין, ובמקום זאת קראה למקסם את השימוש במקורות דלים בפחמן, ובראשם מתחדשים וגרעין, כדי להשיג יעדי נייטרליות פחמנית.
בתחילת 2023 אישרה ממשלת פומיו קישידה שורת צעדים המהווים מפנה: הוחלט עקרונית להתיר בנייה של כורים גרעיניים חדשים ומתקדמים (לראשונה זה עשרות שנים), ולאפשר להאריך את פעולת הכורים מעבר למגבלת 60 השנים על ידי אי-כלילת השנים שבהן הם היו בהשבתה במסגרת חישוב הגיל.
צעדים אלה - לצד חידוש הפעלתם של כורים נוספים - נועדו לסייע בהגדלת חלקו של הגרעין במאזן החשמל בעשורים הקרובים, כחלק מאסטרטגיית ה-GX ("טרנספורמציה ירוקה") לעמידה ביעדי אקלים וביטחון אנרגטי.
מהלכים אלו עדיין כפופים לוויכוח ציבורי ופוליטי ביפן, אך מסמנים שינוי כיוון ברור לעומת העשור שקדם להם.
במטאורולוגיה, אנרגיה פוטנציאלית זמינה להסעה (Convective Available Potential Energy, בקיצור CAPE), היא מדד ליכולתה של האטמוספירה לתמוך בתנועת אוויר כלפי מעלה – תהליך שיכול להוביל להיווצרות עננים וסופות.
תנאים אטמוספיריים מסוימים, כגון אוויר חם ולח מאוד באטמוספירה שמתקררת במהירות עם הגובה, יכולים לקדם תנועת אוויר חזקה ומתמשכת כלפי מעלה, מה שעשוי לעודד היווצרות ענני קומולוס או קומולונימבוס (ענני סופת רעמים).
במצב זה, פוטנציאל האנרגיה של האטמוספירה לתמוך בתנועת אוויר כלפי מעלה גבוהה מאוד, לכן ערך ה-CAPE יהיה גבוה וחיובי.
לעומת זאת, בתנאים אחרים – כמו גוש אוויר פחות חם, או נוכחות אינוורסיה (שכבה בה הטמפרטורה עולה עם הגובה) – יכולת האטמוספירה לתמוך בתנועה אנכית חזקה פוחתת, לכן גם CAPE תהיה נמוכה יותר, וכך גם ההסתברות להיווצרות סופות רעמים.
מבחינה טכנית, CAPE היא כמות העבודה המשולבת שכוח הציפה כלפי מעלה (כוח חיובי) היה מבצע על מסת אוויר נתונה (הנקראת חבילת אוויר) לו הייתה עולה אנכית דרך כל האטמוספירה.
ערך CAPE חיובי יגרום לחבילה לעלות, בעוד שערך שלילי יגרום לה לשקוע.
גודל CAPE שאינו אפס מהווה אינדיקטור לחוסר יציבות אטמוספירית בכל פרופיל אטמוספירי נתון, ומהווה תנאי הכרחי להתפתחות ענני קומולוס וקומולוניבוס, המלווים בסכנות להתרחשות אירועי מזג אוויר קיצוניים.
CAPE קיים בתוך השכבה הבלתי יציבה על תנאי של הטרופוספירה, הידועה כשכבת ההסעה החופשית (FCL), שבה גוש אוויר עולה חם יותר מהאוויר שמסביבו.
CAPE נמדדת ביחידות ג'אול לקילוגרם אוויר (J/kg).
כל ערך גדול מ-0 מצביע על חוסר יציבות וסיכוי גובר להתפתחות סופות רעמים וברד.
באופן כללי חישוב CAPE נעשה על ידי אינטגרציה אנכית של הציפה המקומית של חבילת האוויר מגובה ההסעה החופשית (LFC) לגובה שיווי המשקל (EL):
בנוסחה זאת מייצג גובה ההסעה החופשית, הוא גובה שיווי המשקל (ציפה נייטרלית), מייצגת טמפרטורה ווירטואלית של החבילה הספציפית, היא הטמפרטורה הווירטואלית של הסביבה (שימו לב שהטמפרטורות חייבות להיות בסולם קלווין), ו- מייצגת תאוצת כבידה סטנדרטית .
אינטגרל זה הוא העבודה שנעשית על ידי כוח הציפה פחות העבודה שנעשית כנגד הכבידה, ולכן זהו עודף האנרגיה שיכול להיות מומר לאנרגיה קינטית.
ערכי CAPE עבור אזור נתון מחושבים לרוב מדיאגרמה תרמודינמית (Thermodynamic diagrams), או דיאגרמת מדידה (Atmospheric sounding; למשל, דיאגרמת Skew-T log-P) באמצעות נתוני טמפרטורת אוויר ונקודת הטל הנמדדים בדרך כלל על ידי בלון לחיזוי מזג אוויר.
למעשה CAPE מייצגת ציפה חיובית, ומסומנת ב-B+ או פשוט ב-B; זהו ההפך מעיכוב קונבקטיבי (Convective INhibition, CIN), שמסומן כ-B-, וניתן לחשוב עליו כ-0-"CAPE שלילי".
כמו CIN, גם מדידת CAPE מבוצעת בדרך כלל ביחידות של ג'אול לקילוגרם (J/kg), אך ניתן גם לבטאה במטרים בריבוע לשנייה בריבוע (m²/s²), שכן הערכים שקולים.
למעשה, לעיתים CAPE מכונה גם אנרגיית ציפה חיובית (Positive Buoyant Energy – PBE).
סוג זה של CAPE הוא האנרגיה המקסימלית הזמינה עבור גוש אוויר עולה ולקונבקציה לחה.
כאשר קיימת שכבת CIN, השכבה חייבת להישחק על ידי חימום פני השטח או הרמה מכנית, כך שחבילות בשכבת הגבול הקונבקטיבית יוכלו להגיע לגובה ההסעה החופשית (LFC) שלהן.
בתרשים סאונדינג, CAPE מיוצגת על ידי האזור החיובי שמעל ל-LFC, כלומר, האזור בין קו הטמפרטורה הווירטואלית של גוש האוויר העולה לבין קו הטמפרטורה הווירטואלית של הסביבה, שבו גוש האוויר העולה חם יותר מהסביבה.
התעלמות מתיקון הטמפרטורה הווירטואלית עלולה לגרום לשגיאות יחסיות משמעותיות בחישוב CAPE, במיוחד עבור ערכי CAPE קטנים.
ייתכן שקיימת אנרגיה פוטנציאלית הזמינה להסעה גם מתחת ל-LFC, אך אם קיימת שכבת CIN (התמוככות), אנרגיה זאת אינה זמינה להסעה עמוקה ולחה עד ש-CIN מתרוקן.
כאשר קיימת הרמה מכנית עד לרוויה, בסיס הענן מתחיל בגובה העירוי המורם (LCL); בהיעדר אילוץ, בסיס הענן מתחיל בגובה העיבוי הקונבקיטיבי (CCL), בו החימום מלמטה גורם להרמה ספונטנית עד לנקודת העיבוי, כאשר מגיעים לטמפרטורה הקונבקטיבית (Convective temperature).
אם שכבת ה־CIN נעדרת או נשברת, גושי אוויר רוויים ב־LCL או ב־CCL, שהיו ענני קומולוס קטנים, יעלו עד ל־LFC, ומשם ימשיכו לעלות באופן ספונטני עד שהם מגיעים לגובה שיווי המשקל (EL).
התוצאה היא הסעה עמוקה ולחה, או במילים פשוטות – סופת רעמים.
כאשר גוש אוויר אינו יציב, הוא ימשיך לנוע אנכית – כלפי מעלה או מטה – בהתאם לסוג הכוח הפועל עליו (הרמה או שקיעה), עד שיגיע לשכבה יציבה.
עם זאת, תנע, כוח הכובד וכוחות נוספים עשויים לגרום לו להמשיך גם מעבר לנקודה זו.
קיימים מספר סוגי CAPE, וכל אחד מהם מתאר תרחישים שונים:
DCAPE (Downdraft CAPE) – מעריך עוצמה פוטנציאלית של זרמים יורדים כתוצאה מהתקררות על ידי אידוי וגשם.
SBCAPE (Surface-Based CAPE) – מבוסס על תנאי חבילת אוויר שמקורה ממש בפני השטח.
MLCAPE (Mixed-Layer CAPE או Mean-Layer CAPE) – מחשב CAPE על בסיס גוש אוויר שמייצג תערובת ממוצעת של השכבות הנמוכות (לרוב 100 מיליבר ראשונים).
MUCAPE (Most Unstable CAPE או Maximum Usable CAPE) – מתייחס לגוש האוויר הבלתי יציב ביותר בפרופיל, כלומר זה שיכול לספק ערך CAPE הגבוה ביותר.
NCAPE (Normalized CAPE) – מתייחס לערך ה־CAPE מנורמל לעובי השכבה שבה מתקיימת הציפה, ומשמש להשוואה בין פרופילים אטמוספיריים שונים.
לסוגי ה־CAPE השונים יש שימושים מגוונים בהבנת תהליכים סוערים ובחיזוי פוטנציאל לסופות רעמים, ברד או טורנדו.
אלמנטים של זורם המוזזים כלפי מעלה או מטה באטמוספירה כזו מתרחבים או מתכווצים באופן אדיאבטי, על מנת לשמור על שיווי משקל בלחץ עם סביבתם, ובכך נעשים פחות או יותר צפופים.
אם הירידה/העלייה האדיאבטית בצפיפות קטנה מהירידה/העלייה בצפיפות של התווך הסביבתי (שאינו זז), אזי אלמנט הנוזל שנדחק יהיה נתון ללחץ כלפי מטה/מעלה, ולחץ זה יפעל להשבתו למיקומו המקורי.
לפיכך, יהיה כוח נגדי לתזוזה הראשונית.
מצב כזה מכונה יציבות הסעה (יציבות קונבקטיבית).
מצד שני, אם הירידה/העלייה האדיאבטית בצפיפות גדולה יותר מאשר בזורם מסביב, התזוזה כלפי מעלה/מטה תיתקל בכוח נוסף באותו כיוון שמפעיל הזורם על הסביבה.
בנסיבות אלה, סטיות קטנות מהמצב ההתחלתי יוגברו.
מצב זה מכונה קונבקציה לא יציבה (אי-יציביות קונבקטיבית, Convective instability).
קונבקציה לא יציבה נקראת גם חוסר יציבות סטטי, מכיוון שחוסר היציבות לא תלוי בתנועת האוויר הקיימת; זאת בניגוד לאי-יציבות הידרודינמית, בה חוסר היציבות תלוי בתנועת האוויר ובהשפעות הנלוות אליו כגון הרמה דינמית.
סופות רעמים נוצרות כאשר חבילות אוויר מורמות כלפי מעלה.
הסעה עמוקה ולחה דורשת שהחבילה תעלה עד לגובה ההסעה החופשית, ומשם היא עולה באופן ספונטני עד שהיא מגיעה לשכבה בה הציפה לא חיובית.
האטמוספירה חמה יחסית בפני השטח ובשכבות הנמוכות של הטרופוספרה, בהן מתבצע ערבוב – אזור הידוע כשכבת הגבול הפלנטרית (Planetary Boundary Layer – PBL) – אך היא מתקררת באופן ניכר ככל שעולים בגובה.
פרופיל הטמפרטורה של האטמוספירה, כלומר השינוי בטמפרטורה עם הגובה, מכונה מפל הטמפרטורה (Lapse rate).
כאשר גוש אוויר עולה ומתקרר לאט יותר מהאטמוספירה סביבו, הוא נשאר חם וצפוף פחות מהסביבה – ולכן ממשיך לעלות באופן חופשי (כלומר קונבקיטיבי, ללא צורך בהרמה מכנית), עד שהוא מגיע לשכבה שבה האוויר סביבו חם יותר ממנו (כלומר, פחות צפוף) – ושם תיעצר העלייה.
הכמות והצורה של אזור הציפה החיובית משפיעות על מהירות הזרמים העולים, ולכן CAPE קיצוני יכול להוביל להתפתחות סופות רעמים נפיצות במיוחד.
התפתחות מהירה כזו מתרחשת לרוב כאשר האנרגיה האגורה על ידי אינוורסיית "כיפה" (Capping Inversion) משתחררת – כאשר "המכסה" נשבר עקב התחממות או הרמה מכנית.
כמות ה־CAPE משפיעה גם על האופן שבו הערבוליות בשכבות הנמוכות נמשכת ונמתחת כלפי מעלה בתוך הזרם העולה, מה שמהווה גורם משמעותי בתהליך היווצרות טורנדו (Tornadogenesis).
האנרגיה החשובה ביותר להיווצרות סופות טורנדו היא זו שנמצאת בתוך השכבות הנמוכות של האטמוספירה – בגובה של 1 עד 3 קילומטרים.
לעומת זאת, CAPE בשכבות עמוקות יותר, כמו גם רוחב אזור ה־CAPE בגבהים הבינוניים, חשובים במיוחד עבור היווצרות תאי-על.
התפרצויות טורנדו נוטות להתרחש בסביבות עם ערכי CAPE גבוהים.
ערכי CAPE גדולים נדרשים גם ליצירת ברד גדול במיוחד, בשל עוצמת הזרם העולה – אם כי זרם עולה מסתובב עשוי להיות חזק גם עם פחות CAPE.
בנוסף, CAPE גבוה תורם להגברת פעילות הברקים.
שני ימים התבלטו באירועי מזג אוויר קיצוני והציגו ערכי CAPE מעל 5 קילו-ג'אול/ק"ג.
שעתיים לפני התפרצות הטורנדו באוקלהומה בשנת 1999 (1999 Oklahoma tornado outbreak) ב-3 במאי 1999, ערך ה-CAPE שנמדד באוקלהומה סיטי עמד על 5.89 קילו-ג'אול/ק"ג.
מספר שעות לאחר מכן, טורנדו בדירוג F5 (Fujita scale ) פקד את פרווריה הדרומיים של העיר.
כמו כן, ב-4 במאי 2007, נמדדו ערכי CAPE של 5.5 קילו-ג'אול/ק"ג, וטורנדו בעוצמה EF5 (Enhanced Fujita scale ) פקד את גרינסבורג, קנזס.
בימים אלה היה ברור כי בשלו התנאים להיווצרות טורנדו וה-CAPE לא היוותה גורם מכריע.
עם זאת, ערכי CAPE קיצוניים, באמצעות ויסות הזרם העולה (והיורד), עשויים לאפשר אירועים חריגים, כמו סופות הטורנדו הקטלניות מסוג F5 שפגעו בפלינפילד, אילינוי ב-28 באוגוסט 1990, ובג'רל, טקסס ב-27 במאי 1997. ימים אלו לא נראו במבט ראשון כבעלי תנאים התומכים בהיווצרות סופות טורנדו עזות.
ההערכה היא שערך CAPE בסביבת הסופה בפליינפילד עלה על 8 קילו-ג'אול/ק"ג, ובמקרה של ג'רל הוערך כי הוא היה 7 קילו-ג'אול/ק"ג.
תנאי מזג אוויר קיצוני וסופות טורנדו יכולים להתפתח באזור עם ערכי CAPE נמוכים.
אירוע מזג האוויר הקשה והמפתיע שהתרחש באילינוי ובאינדיאנה ב-20 באפריל 2004 (Tornado outbreak of April 20, 2004 ), הוא דוגמה טובה לכך.
במקרה זה, אף על פי שערכי ה-CAPE הכוללים היו חלשים, היו עוצמות CAPE חזקות בגבהים נמוכים יותר של הטרופוספירה, מה שאפשר התפרצות של מיקרו-סופר-תאים שייצרו טורנדואים גדולים, ארוכי מסלול ועזים.
דוגמה טובה לאי-יציבות קונבקיטיבית ניתן למצוא באטמוספירה של כדור הארץ.
כאשר אוויר יבש מהשכבות האמצעיות נמשך מעל אוויר חם ולח מאוד בשכבות התחתונות של הטרופוספרה, נוצר מצב של hydrolapse – אזור שבו טמפרטורת נקודת הטל יורדת במהירות עם הגובה, באזור המפגש בין שכבת הגבול הלחה לבין האוויר היבש בשכבות הגבוהות יותר.
ככל שהחימום במהלך היום גובר, מתחזק גם הערבוב בתוך שכבת הגבול הלחה, וחלק מהאוויר הלח מתחיל לבוא במגע עם האוויר היבש שמעליו.
כתוצאה מתהליכים תרמודינמיים, האוויר היבש שבשכבות האמצעיות מתחיל לרוות בהדרגה – מה שגורם לטמפרטורה שלו לרדת ומוביל לעלייה במפל הטמפרטורה האדיאבטי (Adiabatic Lapse Rate ).
בתנאים מסוימים, קצב השתנות זה עלול לגדול באופן משמעותי בפרק זמן קצר – מה שיכול להוביל להתפתחות קונבקציה (זרימה אנכית).
אי-יציבות קונבקיטיבית גבוהה עלולה להביא לסופות רעמים עזות ואף להיווצרות סופות טורנדו, כאשר האוויר הלח הכלוא בשכבת הגבול הופך לבעל ציפה שלילית חזקה ביחס למפל האדיאבטי – ובסופו של דבר "פורץ" כלפי מעלה כבועה חמה ולחה שעולה במהירות, מה שמעודד התפתחות ענני קומולוס או קומולונימבוס.
בדומה לרוב הפרמטרים המשמשים במטאורולוגיה, ישנם כמה סייגים שיש לקחת בחשבון, אחד מהם הוא מה ה-CAPE מייצגת מבחינה פיזיקלית, ובאילו מקרים ניתן להשתמש בה.
דוגמה אחת שבה השיטה הנפוצה יותר לקביעת CAPE עלולה להתחיל לאבד ממהימנותה היא בנוכחות ציקלונים טרופיים (TCs), כגון שקעים טרופיים, סופות טרופיות או הוריקנים.
השיטה הנפוצה יותר לחישוב CAPE עלולה להיות לא מדויקת בקרבת ציקלונים טרופיים, משום שהיא מניחה שכל אדי המים מתעבים באופן מיידי והמים הנוזליים "נעלמים" מיד מהמערכת (כלומר, אינם נשמרים בתוך גוש האוויר).
תהליך זה אינו הפיך בירידה אדיאבטית, ולכן אינו מייצג נאמנה את המתרחש באמת בציקלון טרופי.
כדי להפוך החישוב לריאליסטי יותר עבור ציקלונים טרופיים, נעשה שימוש ב־CAPE הפיך – Reversible CAPE (RCAPE).
בניגוד ל־CAPE הרגיל, RCAPE מניח את הקיצון ההפוך: שלא מתרחש אובדן מים נוזליים במהלך ההתעבות.
כלומר, כל הלחות המעובה נשמרת בתוך גוש האוויר.
תהליך חדש זה מעניק לחבילות צפיפות גדולה יותר הקשורה לעומס מים.
שימור המים הנוזליים במהלך העלייה גורם לכך שלגוש האוויר יש צפיפות גבוהה יותר, בשל "משקל המים" (water loading), מה שמשפיע על כמות הציפה שלו ומביא לחישוב מדויק יותר בנוגע לאנרגיה הזמינה – בעיקר בסביבות רוויות כמו אלו שבציקלונים טרופיים.
RCAPE מחושב באמצעות הנוסחה שמשמשת לחישוב CAPE, רק שבמקרה זה נעשה שימוש בטמפרטורה הווירטואלית.
בניסוח חדש זה, יחס הערבוב (Mixing ratio) של החבילה ברוויה (המוביל לעיבוי והיעלמות מים נוזליים), מוחלף בתכולת המים של החבילה.
שינוי קל זה יכול להביא לשינוי הערכים המקבלים באינטגרציה באופן דרסטי.
ל-RCAPE מספר מגבלות, אחת מהן היא ההנחה שאין התאיידות – הנחה שנשמרת עקבית לשימוש בתוך ציקלון טרופי (TC), אך יש להשתמש במדד זה בזהירות במקומות אחרים.
מגבלה נוספת של CAPE ו-RCAPE היא ששתיהן לא מתחשבות בסחיפה (Entrainment ).
אנרגיית רוח היא האנרגיה הקינטית האצורה ברוח.
מאנרגיה זו אפשר להפיק עבודה ולרתום את כוחה לביצוע מטלות שונות, כגון ייבוש כביסה, השטת סירות מפרש, הפעלת טחנות רוח והפעלת טורבינות רוח.
מהי הרוח וכיצד היא נוצרת?
רוח היא תנועה של חלקיקי אוויר שנעים יחד בכיוון מסוים.
האטמוספירה המקיפה את כדור הארץ מהווה מעין משאבה גדולה המעבירה חום וחלקיקים של אוויר בין האזורים השונים שעל כדור הארץ.
שינויים בלחץ האוויר, ושינויים בטמפרטורת האוויר קובעים את כיוון הרוח ומהירותה.
תופעה זו מושפעת על ידי תופעות אחרות על פני הקרקע למשל יערות, מדבריות, גושי מים גדולים, וגם בניינים.
זרמי ההסעה הבסיסיים נוצרים כתוצאה מכך שאנרגיית השמש מחממת את אזור קו המשווה יותר מאשר את הקטבים, ואז נוצר הפרש טמפרטורות גדול בין הקטבים לקו המשווה.
כתוצאה מכך, אוויר חם באזור קו המשווה מתרומם מעל פני הקרקע, ואוויר קר יותר הבא מהקטבים תופס את מקומו.
כך נוצרת התופעה של תזוזת האוויר.
לתופעה זו אנו קוראים רוח.
בקנה מידה מקומי ולא גלובלי, נוצרת הרוח מהפרשים לוקליים בלחצים או בטמפרטורות, הגורמים לזרימת האוויר.
רוחות כאלה, לרוב, אינן חזקות במיוחד.
את מהירות הרוח ניתן למדוד בעזרת מד מהירות רוח (אנמומטר).
אנרגיה המופקת מרוח היא אנרגיה שמנצלת את התנועה של הרוח בקו ישר (אנרגיה קינטית) וממירה אותה לאנרגיה זמינה (עבודה).
קיימות דרכים שונות לנצל את האנרגיה הזמינה, בהתאם לתוצאה הנדרשת.
למעשה ישנן שתי דרכים בהן האנרגיה מנוצלת: בשיטת העילוי – כוחות העילוי הפועלים על מבנה אווירו דינמי (דוגמאות בהמשך) וגרר שהוא למעשה סוג של דחיפה הנוצרת בלכידה של הרוח למשל במפרש המושך סירה או לחלופין כנפיים שטוחות הניצבות לכיוון הרוח.
אנרגיה מכנית סיבובית – סיבוב הרוטור של טורבינת רוח, כוחות העילוי של הרוח פועלים על כנפי הרוטור ומסובבים אותו, ניתן לחבר את ציר הרוטור לגנרטור אשר ימיר את הכוח הסיבובי לאנרגיה חשמלית.
הנעת סירות מפרש – מבנה המפרש מאפשר לנצל את אנרגיית הרוח - זהו כוח גרר אופייני, כך שלמעשה אפשר להתקדם בכיוונים שונים אפילו כשהרוח נושבת בכיוון מסוים, כאשר המפרש לוכד את הרוח ובאמצעות ההיגוי מכוונים את הסירה לכיוון הרצוי.
מיזוג אוויר לבתים – שיטה שנוצלה החל מהזמן הקדום בתכנון מבנים בהם יכולה הרוח לזרום במסלולים מוגדרים ובהם למעשה מנצלים בין היתר עקרונות בתחום הפיזיקה של גזים כמו אילוץ התפשטות הגורמת לירידת הטמפרטורה ולקירור או דחיסה.
הפעלת טחנת רוח – הרוטור של הטורבינה מחובר באמצעות מיסב לציר המסובב את גלגל הטחינה שטוחן את התבואה.
הנעת כדורים פורחים – האנרגיה של הרוח יכולה להטיס כדורים פורחים.
ידוע על אנשים שהקיפו את כדור הארץ בכדור פורח.
המבנה האירו דינמי של כדור יכול לקבל מומנט עילוי או לנוע באמצעות כוחות גרר.
השילוב בין שניהם יוצר את התנועה והשליטה נעשית על ידי חימום או קירור האוויר הלכוד בכדור הפורח.
דאייה – זרמי אוויר מאפשרים לציפורים ודאונים לדאות על פניהם ובכך לרחף בקלילות תוך חיסכון באנרגיה.
זו למעשה אנרגיית עילוי הפועלת על המבנה האירו דינמי של כנף הציפור או הדאון וזרמי האוויר שעוברים מעל הכנף מושכים אותה מעלה ואילו זרמי האוויר מתחת לכנף דוחפים מעלה.
הפעלת משאבת רוח – הרוח מסובבת מדחף הנמצא בראש המגדל וגורמת לתנועה אנכית של מוט מחבר המפעיל את המשאבה ומעלה את המים מעומק הפיר למאגר על הקרקע.
בעבר היו משאבות רבות כאלה בסוף המאה ה-19 עד הכנסתם לשימוש של מנועי נפט.
ישנם שימושים נוספים לאנרגיית הרוח, על ידי הפיכתה תחילה לחשמל – למשל באמצעות טורבינת רוח – ושימוש בחשמל למטרות שונות.
הפקת חשמל באמצעות טורבינות רוח
רוב החשמל שמופק מאנרגיית הרוח מופק כיום באמצעות טורבינות רוח.
טורבינות אלה מתחלקות לסוגים שונים:
טורבינות ענק וטורבינות קטנות לסביבה עירונית או לשימוש כפרי
טורבינות בעלות ציר אנכי וטורבינות בעלות ציר אופקי
טורבינות יבשה וטורבינות רוח בים.
בעבר רוב הטורבינות היו בגודל בינוני והוצבו על היבשה.
כיום יש עלייה בהתקנות של טורבינות ענק (70 מטר קוטר) המוצבות בים.
יש תכנונים שונים לגבי היבט של הפחתת בעיות והורדת מחיר הפקת החשמל: טורבינות שקטות יותר, בעלות להבים קלים יותר, מערכות בקרה להפחתת בעיות תחזוקה, מערכות תחזוקה מרחוק באמצעות שילוב מחשוב ותקשורת וכדומה.
יש גם תכנונים שמנסים להגיע לטכנולוגיות יעילות בהרבה.
הללו כוללות, טורבינות ענק בעלות ציר אנכי, טורבינות רוח אווירי ועוד.
חגורת רוח, Windbelt, היא תכנון חדשני משנת 2007 להפקת אנרגיה מהרוח ללא סיבוב.
שיטה זו אמורה להיות יעילה בהרבה בהשוואה לטורבינות רוח, והיא אמורה לפעול גם במהירויות רוח נמוכות יחסית.
יתרונות וחסרונות בהפקת חשמל מאנרגיית הרוח
עלות הפקת חשמל נמוכה, עקב הניצול של אנרגיה זמינה חינמית.
העלויות העיקריות הכרוכות בהפקת החשמל מטורבינות רוח הן עלויות התכנון וההקמה של התחנות המבוססות עליהן.
השקעה ראשונית זו יכולה להיות כדאית, כי התהליך ייצור החשמל והתפעול השוטף זולים יחסית לתחנות כמו תחנות כוח פחמיות או אטומיות.
עקב פשטות המערכת כמות התקלות בה נמוכה יחסית למערכות אנרגיה אחרות, ואיננה תורמת משמעותית לעלות התחזוקה השוטפת.
טורבינות הרוח אינן צורכות שטח רב, ובהשוואה לאנרגיה סולארית היחס יכול להגיע עד כדי 1 ל-100 לטובת אנרגיית הרוח.
נתון נוסף הוא כמות הניצול המקסימלית והאנרגיה הזמינה: אנרגיית שמש זמינה לכל היותר 2,600–2,800 שעות בשנה.
לעומת זאת, הזמינות האפקטיבית של אנרגיית רוח יכולה להגיע ל-6,000 שעות ואף ליותר.
המשמעות היא בעיקר כלכלית – החזר השקעה מהיר בהרבה.
שילוב אנרגיית רוח יחד עם אנרגיה סולארית משמש במערכות תאורת הרחוב בסין בהן אין תשתית כבילה ואין צורך בהולכה וכל הכרוך בכך אלא האנרגיה זמינה על עמוד התאורה.
טכנולוגיה זו נמצאת בפיתוח רב כיוון שיש תנופה בייצור מערכות אלה בסין המהוות תחליף לחוסר התשתית והריחוק הגאוגרפי אל מערכות ייצור מרוכזות.
אחת הסיבות להתפתחות מערכות ייצור אנרגיית רוח מתקדמות בסין היא החלופה באמצעות חוות רוח למתקני ייצור באנרגיה מדלק מאובנים המצריכים מי קירור שלא זמינים בכל מקום והמחייבים השקעות במערכות הולכה.
את זה ניתן לחסוך בייצור מבוזר באמצעות אנרגיה מתחדשת.
יתרון נוסף הוא שאנרגיה חלופית זו אינה מכלה מחצבים כמו תחנות כוח מבוססות דלק מאובנים.
ההשפעות החיצוניות של ייצור חשמל בתחנות כוח הכוללות זיהום אוויר, נזק לבריאות, ניקוי כתמי נפט ודליפות אינן נכללות בדרך כלל בתחשיב מחירי החשמל (אולם החברה משלמת אותן בכל מקרה).
הכללת הוצאות אלו בתחשיב מטה את הכף הכלכלית לטובת אנרגיית רוח.
ייצור חשמל מאנרגיית הרוח ברחבי העולם מקטין את ההשפעות השליליות של שימוש בדלק פחמימני לייצור חשמל.
באירופה, המובילה בפיתוח אנרגיה מרוח, מקובלת הטכנולוגיה כחלופה מועדפת לשימוש באנרגיה גרעינית ובדלק פחמימני לייצור חשמל.
בסין מותקנים מרבית מתקני הייצור באמצעות רוח (כ-90% מכלל המתקנים בעולם] ומספרם רק עולה.
כיום במקומות רבים בעולם אנרגיית הרוח היא האמצעי הזול ביותר לייצור אנרגיה מתחדשת.
בעולם מפותחים פתרונות רבים לחסרונות העיקריים של הפקת חשמל מאנרגיית הרוח.
עלות הפקת האנרגיה הולכת וקטנה עם השנים בשל שימש בעיצוב טוב יותר של הטורבינות ובשאר המרכיבים.
כמו כן מוקמות טורבינות שיכולות לנצל רוחות חלשות יותר באופן טוב יותר ועם פחות בעיות מכניות.
כל הדברים הללו, יחד עם עליית מחירי האנרגיה גורמים לעלייה ניכרת בכמות האנרגיה המופקת מרוח בכל שנה.
החיסרון העיקרי של ייצור חשמל באמצעות טורבינות רוח הוא חוסר האמינות של המערכת.
לא ניתן להבטיח רוח בכל רגע נתון, ולכן בתכנון של משק חשמל טורבינות רוח לא יכולות להיחשב כחלק מכושר הייצור, ולא יכולות להחליף תחנות כוח מסוגים אחרים אלא רק להוסיף עליהן.
מבחינה זו, הקמה של טורבינות רוח אינה חוסכת הקמה של תחנות כוח אחרות.
הקמת טורבינות רוח מוגבלת לאתרים מסוימים שבהם עוצמת הרוח ומשכה מצדיקה כלכלית את ההקמה.
כושר הייצור של טורבינה בודדת קטן ביותר: נדרשות הרבה טורבינות על מנת להפיק חשמל בהספק של תחנת כוח שורפת-דלק גדולה.
דבר זה צורך שטח רב.
הפקת חשמל מרוח מזיקה לסביבה פחות מייצור חשמל בתחנות כוח קונבנציונליות, אך גם חוות הרוח משפיעות על הסביבה שבתוכה הן פועלות.
המפגעים העיקריים המיוחסים לניצול האנרגיה של הרוח הם:
רעש – תנועת כנפי טורבינות הרוח מאופיינת כרעש מכני וכרעש 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.
ייתכן שניתן להפחית את עוצמת הרעש האווירודינמי באמצעות התאמת צורת הלהבים.
נכון ל-2007 יש מספר דגמים של טורבינות רוח עירוניות שקטות יחסית הודות לעיצוב מתקדם יותר.
טורבינות מרוחקות ממקומות יישוב גורמות לפחות נזק לבני האדם, וטורבינות בים או בהרים שהם מקומות נידחים למדי גורמות מעט נזק באופן כללי, אבל אז נדרשת מערכת הולכה יקרה ביותר.
השפעה על בעלי כנף – השפעת טורבינות הרוח על בעלי כנף נחקרה במדינות המנצלות אנרגיה של הרוח.
הנושא הבעייתי ביותר היה התנגשויות של ציפורים ושל עטלפים 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.
פגיעה בנוף – שאלת הפגיעה בנוף היא סובייקטיבית מעיקרה, אבל את ההתנגדות הגדולה ביותר מעוררות חוות רוח הבולטות לעין באזורים גבוהים בהרים.
חלק מהגורמים המשפיעים על המראה נתונים 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.
טורבינות ים אינן משפיעות כמעט על הנוף או כלל לא (אם הן מרוחקות), ויש טורבינות עירוניות שהן בעלות עיצוב מעניין ואף אפשר להשתמש בהן לקישוט.
חומרים רעילים – להבי הטורבינה בנויים מחומרים מורכבים ולעיתים קרובות מכילים דבק אפוקסי רעיל.
מיקרו אקלים – המערכת שואבת אנרגיה מן הרוח, ומחלישה אותה, כך שהאוויר מפסיק לזרום במסלול הטבעי שלו.
דבר זה עשוי להשפיע על מידת האוורור במיני-אקלים האזורי, בייחוד באזורים בנויים הנמצאים בקרבת מקום.
העלות הכלכלית של הפקת חשמל מטורבינות רוח ירדה במשך השנים.
בתחילת שנות ה-80 המחיר הממוצע של הפקת חשמל עמד על כ-30 סנט לקילו-ואט-שעה.
נכון לשנת 2005 המחיר הממוצע עומד על 3–5 סנט לקילו-ואט שעה.
המחיר משתנה בהתאם למיקום ונתונים נוספים, ובהתאם לכך הטכנולוגיה היא בת תחרות עם טכנולוגיות לא מתחדשות כמו נפט, פחם או אנרגיה אטומית.
עם זאת ישנן הערכות שונות למדי לגבי עלויות של הפקת חשמל של גורמים שונים.
לפי התאחדות הרוח האמריקאית מחיר הפקת האנרגיה ירד בכ-80% ב-20 השנים בין 1985 ל-2005.
עלות הפקת החשמל תלויה בגורמים הבאים:
מהירות הרוח באתר – כמות האנרגיה שתופק היא ביחס לחזקה שלישית של מהירות הרוח באתר.
כך למשל, אתר שמהירות הרוח הממוצעת בו היא 16 קמ"ש, יפיק 50% יותר אנרגיה בהשוואה לאתר בעל תכונות זהות (גודל הטורבינה וכדומה) שבו מהירות רוח ממוצעת של 14 קמ"ש.
גובה הטורבינה מעל הקרקע – בגבהים גבוהים יותר יש רוחות מהירות יותר, ופחות מערבולות, דבר שמביא לכך שטורבינות גבוהות יותר מפיקות יותר חשמל.
גודל להבי הטורבינה – טורבינות גדולות הן יעילות יותר.
שטח חתך הרוח שהטורבינה מכסה (בטורבינות אופקיות) הוא דיסקה שתלויה בגדול הלהבים בריבוע (שטח מעגל).
בשנות ה-80 היו מקובלות טורבינות בעלות להב של 10 מטרים, שהפיקו בממוצע 25 קילוואט.
בשנות ה-2000 אורך הלהבים גדל פי 5, ל-50 מטר, והפקת החשמל גדלה ל-750 קילוואט, גידול של פי 55 בתפוקת האנרגיה השנתית, חלק מזה בגלל גידול של פי 25 בשטח החתך, וחלק מזה בגלל הגבהת התרנים וכתוצאה מזה ניצול רוחות מהירות יותר בגובה.
כמו כן, בטורבינות אופקיות ככל שהלהבים גדולים יותר יש יחס טוב יותר בין שטח הלהבים לבין שטח התורן הנושא וכתוצאה מזה יש פחות מערבולות והפרעות.
דגם הטורבינה ובטכנולוגיה בה יוצרה.
ירידת מחירים בעלויות ושיפור הביצועים של להבים, מערכות בקרה, הובילו לשיפור בביצועים.
בשנת 1981 טורבינת רוח עם להבים של 10 מטר הפיקה 25 קילוואט, בשנת 2000 טורבינה בעלת להבים של 75 מטר מפיקה 1,650 קילוואט.
המחיר לקילוואט ירד פי 6.
גודל חוות הרוח – חוות רוח גדולות יותר הן משתלמות יותר בשל החיסכון בעלויות הקבועות שקשורות בפרויקט, וכן בשל חיסכון בעלויות תחזוקה ותפעול.
במהירות רוח של 18 מייל לשעה, חווה של 3 מגה ואט מפיקה חשמל בעלות של 5.9 סנט לקווט"ש, ואילו חווה בתפוקה של 51 מגה ואט מפיקה חשמל בעלות של 3.6 סנט לקווט"ש – ירידה של כ-40%.
מחקרים מראים כי פרויקטים שנבנו באופן פרטי או שנהנו מתנאים דומים לאלו של תשתיות גז יכלו להחזיר את עצמם במהירות רבה בהרבה.
העלות והתפוקה מתחלקים לרכיבים הבאים:
עלות ההתקנה – עלות ההתקנה של מתקני רוח נחשבת גבוהה למדי יחסית לטכנולוגיות כמו פחם או נפט.
היא גדלה בטורבינות גדולות אך מאידך יש פיצוי בכך שהטורבינה מפיקה חשמל רב יותר.
עלות התחזוקה והתפעול – תלויות בגורמים רבים, כגון האם הטורבינה בים או ביבשה, האם היא מותקנת בהרים או במישור וכו'.
עלות זו נמוכה יחסית לטכנולוגיות כמו פחם או נפט ואינה יקרה מעלות התחזוקה של אנרגיה סולארית המחייבת ניקוי תקופתי ושימוש במי שתייה או השקיה.
למעשה מרבית טורבינות הרוח מתוחזקות מרחוק לעומת כל שאר המתקנים המחייבים צוות תחזוקה מקומי על כל ההשלכות הכלכליות שבכך.
התעשייה משקיעה מאמצים בניסיונות מחקר ופיתוח, הקשורים גם לתעשיית החלל והתעופה כדי להתייעל ולהוריד עלויות.
במדינות רבות מקובל לסבסד את המחיר על ידי מחירי עידוד והטבות שונות לייצור חשמל מאנרגיית רוח.
הצידוק לכך הוא שהמחיר המלא של אנרגיות אחרות, לא מתחדשות, הוא למעשה גבוה יותר ממחיר השוק, ומכיל השפעות חיצוניות שליליות של זיהום אוויר, פליטות של גזי חממה ועוד.
כמו כן, גם דרכי ייצור אחרות של חשמל, כמו נפט או פחם מקבלות סבסוד: בצורה של הוצאות ביטחוניות, חוקים לביטוח של מחלת הראה השחורה של כורי פחם, או ביטוח ממשלתי נגד תאונות שניתן לתעשיית הגרעין.
נכון לסוף שנת 2016 התפוקה העולמית של אנרגיית רוח עמדה על 468,800 מגה ואט, או כ-4 אחוז מייצור החשמל העולמי.
יש מדינות בהן אנרגיית הרוח אחראית לחלק משמעותי מהפקת החשמל שלהן, כמו דנמרק (39%), ספרד (16%) או גרמניה (9%).
ייצור החשמל באנרגיית רוח הוא כלכלי בעיקר באזורים מסוימים בעולם.
בספטמבר 2006 הודיעה חברת איווה וינדס (Iowa Winds) האמריקאית על הקמת פרויקט טורבינות רוח בעלות 200 מיליון דולר במדינת איווה, עם תפוקה של עד 300 מגה ואט חשמל.
בדצמבר 2006 אישרה הממשלה הבריטית את הקמתו של פרויקט טורבינות רוח ימיות בהשקעה של בהשקעה של 2 מיליארד ליש"ט (3.9 מיליארד דולר), שהוא הפרויקט הגדול בעולם לתקופתו.
תפוקת החשמל של הפרויקט צפויה להגיע ל-1.3 ג'יגה ואט, שיסופקו על ידי 341 טורבינות מול חופיה הדרומיים של אנגליה, וכ-100 טורבינות יבשתיות.
בשנת 2007 החליטה הממשלה הבריטית להגיע ליעד של 100% אנרגיה מטורבינות רוח, שיופקו מכ-7000 טורבינות.
אירופה היא היבשת המובילה בעולם בתחום ניצול אנרגיית הרוח, המספק חשמל לכ-40 מיליון צרכנים ברחבי היבשת.
לפי הערכת איגוד אנרגיית הרוח האירופי (EWEA), עד שנת 2020 נתון זה אמור לגדול ליותר מ-195 מיליון בני אדם – כמחצית מאוכלוסיית מערב אירופה.
בשנים האחרונות ארצות הברית וסין פורצות קדימה וכנראה יתחרו על הבכורה העולמית גם בתחום זה.
שלוש המעצמות הנוספות בניצול אנרגיית הרוח: גרמניה, ספרד והודו.
חמש הגדולות מפיקות 87,610 מגוואט שהם 72.29% מתפוקת אנרגיית הרוח בעולם נכון לסוף 2008.
פוטנציאל הפקת חשמל מאנרגיית רוח בישראל נאמד בין 600 מגה ואט ל-1,000 מגה ואט.
בסוף 1980 נוסדה תוכנית ניצול אנרגיית הרוח בישראל על ידי משרד האנרגיה והתשתית.
התוכנית הובלה על ידי הרפרנט ד"ר משה דן הירש בשת"פ של ועדת ההיגוי לניצול אנרגיית הרוח בישראל בה היו חברים ממשרד האנרגיה והתשתית, השירות המטאורולוגי, האוניברסיטה העברית, קמ"ג, חברת החשמל, הטכניון, המכון הביולוגי.
ב-1982 יוזם לראשונה במסגרת התוכנית, על ידי הרפרנט ד"ר משה דן הירש, צעד מהפכני של אפשרות לייצר חשמל באופן פרטי ולמכור אותו לרשת חברת החשמל.
כתוצאה מכך נוצר תחום "יצרני חשמל פרטיים" בישראל אשר זכה להכרה במהלך 1985 עבור אנרגיות מתחדשות וחלופיות יעילות.
פרויקט טורבינת רוח הדגמה בהר בני צפת שליד אלוני הבשן ברמת הגולן היה הראשון שהוכר כ"יצרן חשמל פרטי".
הפרויקט הוקם בשת"פ של אגודת המים "מי גולן" של יישובי רמת הגולן עם סיוע של משרד האנרגיה והתשתית.
במסגרת הפרויקט הוקמה באתר טורבינת רוח של חברת Vestas בהספק של 55 קוו"ט, שפעלה היטב במשך 10 שנים והוכיחה כי ניתן לנצל את אנרגיית הרוח בארץ באופן כלכלי.
האגודה שולבה על ידי משרד האנרגיה והתשתית בתוכנית ניצול אנרגיית הרוח ב-1984 ופעלה מאז בסיוע צמוד של המשרד (כספי, טכני, הדרכה, הנחיה) לקידום הניצול של אנרגיית הרוח ברמת הגולן.
כעבור מס' שנות פעילות מכרה אגודת המים "מי גולן" את זכויותיה (בגין השקעתה בפעילות) ואת חובתה כלפי משרד האנרגיה והתשתית לקידום הפעילות בפיקוח והנחיית המשרד (בגין הסיוע שקיבלה מהמשרד) לחברת "מסד בע"מ" אשר לאחר זמן מה שינתה את שמה לחברת "מי גולן אנרגיית רוח בע"מ".
החל מסוף 1986 ועד 1993 קיימה חברת "מי גולן אנרגיית רוח" יחד עם משרד האנרגיה מחקר בנושא ניצול תנאי הרוח.
החל משנת 1993 מפעילה החברה את חוות הרוח "בָּשָׁנִית 1" שממוקמת בהר בני רסן בצפון רכס בשנית ברמת הגולן.
החווה היא בעלת כושר ייצור של 6 מגה ואט.
החווה כוללת 10 טורבינות רוח בעלות ציר אופקי, בקוטר להבים של 36 מטרים מתוצרת אוסטרית, ויש לה, לטענת החברה, ניצולת גבוה מבחינת שמישות - (כלומר משך הזמן שבו התחנה פועלת ואינה בטיפולי תחזוקה) - מעל 95% שהוא נתון גבוה יחסית לטורבינות בארצות הברית ולמתקני חשמל קונבנציונליים של חברת החשמל.
בשל התנגדות רשות שמורות הטבע, הוגבל מספר הטורבינות באתר לעשר בלבד, אף על פי שניתן להציב בו מספר כפול.
גם חברת החשמל הטילה מצידה הגבלות על ההספק הכולל של תחנת הכוח.
בעקבות הכנסת "פרמיה עבור אנרגיה נקיה" של משרד התשתיות ועליית מחירי הדלק בכוונת החברה להגדיל את תפוקת החווה ל-12 מגה ואט על ידי הגבהת תרנים ומעבר לטורבינות מדגם מתקדם יותר.
בעבר נשקל להקים פרויקט של 400 מגה ואט ברמת הגולן על ידי חברת הטורבינות AES האמריקאית וחברת מי גולן, בהשקעה של 600 מיליון דולר.
בנוסף לחוות הרוח בהר בני רסן פועלות גם חוות הרוח במעלה גלבוע (14 טורבינות), וברמת סירין (11 טורבינות).
בשנת 2020 הוקמה ברמת הגולן חוות הרוח עמק הבכא.
החווה, הכוללת 30 טורבינות, היא חוות הרוח הגדולה בישראל, והיא צפויה לספק חשמל ל-40 אלף משקי בית בישראל.