1

2

מרוח- המופקת אנרגיה רקע

מרוח • המופקת המנצלת אנרגיה אנרגיה היאהרוח של ישר בקו התנועה אנרגיה -את

(. קינטית ( עבודה, זמינה לאנרגיה אותה וממירההרוח • " טורבינת הפוך " הפועל מאוורר כמו היא

לסיבוב החשמלית האנרגיה משמשת במאווררשיוצרים, המאוורר כנפי את המסובב מנוע

." מסובבת -" רוח בטורבינת רוח אוויר תנועתוגנראטור , להבים הכנפיים את הרוח אנרגיית

. חשמלית לאנרגיה זו סיבוב אנרגית ממיר

3

הרוח הספק של מרבי ניצול

סיבוב • בשטח תלוי לניצול הניתן הרוח הספק ) הסיבוב ) רדיוס בריבוע כלומר הרוטור

( . קיימת בשלישית הרוח מגבלה ובמהירותניתן בו הלהב של המכסימלי לגודל

של, להשתמש לרדיוס (.50בערך מטרים המשתנה • לכיוון הטורבינה להבי את לכוון יש

, למהירות הטורבינה את ולהתאים הרוח של. ההתקנה באתר הרוח של האופיינית

4

הרוח אנרגיית מקורגדולה • חום משאבת מהווה הארץ כדור את המקיפה בין, האטמוספרה חום המעבירה

. הארץ כדור פני שעל השונים האזורים• . , , ומהירותה הרוח כיוון את קובעים האוויר ובטמפרטורת האוויר בלחץ שינויים

, , , הקרקע תוואי כגון הקרקע פני על תופעות ידי על מושפעת זו כוללת התנהגות. , , ובניינים, גדולים מים גושי מדבריות יערות

ההסעה • ש זרמי מכך כתוצאה נוצרים השמש הבסיסיים אזור אנרגיית את מחממתהמשווה ה קו את מאשר הפרש, קטביםיותר נוצר הקטבים טמפרטורותואז בין גדול

, , . הקרקע פני מעל מתרומם המשווה קו באזור חם אוויר מכך כתוצאה המשווה לקו . תזוזת של התופעה נוצרת כך מקומו את תופס מהקטבים הבא יותר קר ואוויר

. רוח. קוראים אנו זו לתופעה האוויר• , או בלחצים לוקליים מהפרשים הרוח נוצרת גלובלי ולא מקומי מידה בקנה

. , , . במיוחד, חזקות אינן לרוב כאלה רוחות האוויר לזרימת הגורמים בטמפרטורות•. , הרוחות במשטר עונתיים שינויים נוצרים צירו סביב הארץ כדור נטיית בשל• , . הארץ כדור מפני שמתרחקים ככל לגובה שעולים ככל במהירות גד�לה הרוח מהירות

. , גדלה מהירותה ולכן הקרקע עם חיכוך פחות לרוח ישמ • נמוך בגובה הנמצאות רוחות הן לאנרגיה כמקור האדם את המעניינות הרוחות

100 . , במבנה ובליטות עצים הקרקע מתוואי המושפעות רוחות הן ואלו מטרים . יוצרים - הם כן כמו מחיכוך כתוצאה זרימתה הקטנת הרוח לעיכוב גורמים הקרקע

. מערבולות - , עם זרימה טורבולנטית זרימה חלקה לא זרימה

5

לאנרגיה החשמל צריכת שיא השוואתולרוח סולארית

6

רוח טורבינת של בסיסי מבנה•) רוטור ) להבים: -מדחף מכיל הרוח את הקולט החלק

, . אלו בלהבים פוגעת הרוח הרוח לקליטת כנפיים , ישר בקו הרוח תנועת של האנרגיה את והופכת

. המדחף של סיבובית לתנועהאו • אופקי ציר על מורכבים להיות יכולים הלהבים

אנכי.לתנועה • הכנפיים תנועת לתרגום מכאנית מערכת

מנוצלת .מכאנית, תורן, –מגדל• לגובה להעלותם כדי הלהבים מורכבים עליו

, וחזקות יותר קבועות הרוחות בו למקום הקרקע מעליותר.

חשמל • ומערכת המכאנית גנראטור התנועה להמרתלחשמל.

7

וציר אופקי ציר עם טורבינותאנכי

ציר סאווניוס טורבינתאנכי

אופקי ציר טורבינת

8

הדגמת – ואנכי אופקי ציר טורבינתמימדים

9

) ( אופקית מודרנית רוח טורבינת של רכיבים פרוט

10

הטורבינה נצילותהטורבינה • כמות נצילות בין באחוזים המבוטא היחס הוא

דרך זמן ביחידת עוברת שהייתה הרוח של הקינטית האנרגיההמדחף של הפעולה חתך , שטח , המדחף- עד הדיסק שטח

זמן ביחידת המופקת הרגעית החשמלית האנרגיה כמות לבין . התיאורטית המכסימלית נצילותה המדחף באמצעות בפועל

כ הוא רוח טורבינת . 16/27=59.3%של אולם- - בץ חסם . יצרני טוענים לה המעשית הנצילות השגה בת אינה זו נצילות

- כ בין הוא רוח טורבינות -.5ומפעילי 35%לכ %

11

מהירות של כפונקציה הטורבינה הספקהרוח

הרוח • כאשר להפיק מתחילה הרוח מערכתסף שמהירות Vcut-in. עוברת עד עולה ההספק

, הסף לרמת מגיעה שבה Vcut-offהרוח מהירותעליית עם לעלות מפסיק הטורבינה הספק

. הרוח מהירות

12

התפלגות לפי הטורבינה אנרגיית חישובהרוח.

אופיינית • רוח התפלגות עם אתר ריילי – – נבחר התפלגותשל ממוצעת רוח מהירות . 6סביב את נחשב לשנייה מטרים

" הכפלת י ע הזו הטורבינה לנו שתפיק השנתית האנרגיה כמות , שהטורבינה בתפוקה רוח מהירות בכל השנתית השעות כמות

" . היא השנתית האנרגיה ה ס רוח מהירות בכל השטח נותנת- כ – הכחולה לעקומה .4430שמתחת " ש קוט

13

הגובה עם הרוח מהירות שינויהגובה • עם עולה הרוח . מהירות

• . להתאים כדי מסוים בגובה ממוצעת שנתית רב רוח מדידת שקיימת נאמר: , המעריכית במשוואה להשתמש ניתן אחר לגובה זה גובה בין המדידה את

- αכש-• . ל אופייני גודל המעריך האופייני ) 1/7הוא αהוא השם מכאן- ה – חוק הזה של Vzהתוצאה. 0.143או( 1/7לחוק התיקון תהיה

הגובה עבור zהמדידה

14

ונצילותה הרוח אנרגיית לחישוב נוסחאות

קינטית ) • אנרגיה בתנועה הנמצא גוף של :האנרגיה הנוסחה) ידי על ניתנת

• , ניתנת ) ) הרוח למסלול המאונך חתך שטח דרך העוברת מסה האוויר כמותהאוויר ) צפיפות מכפלת ידי . ρ0על האוויר(, בנפח

• , להבי דרך העובר האוויר נפח מתמדת בתנועה נמצא שהאוויר מכיוון , במהירות, הלהבים תנועת של החתך שטח מכפלת ידי על נתון הרוטור

האוויר.

האוויר • מעוקב = . ]ρ0צפיפות למטר של [kg/m3קילוגרם בערך מתחיל1.225 , ל עד ויורד הים פני של 3/4בגובה בגובה זה .3,000מערך מטרים

הרוח • לשנייה= .]V =Velocityמהירות [ m/secמטרהאוויר • .Mass=Mמסת * * האוויר== = צפיפות הרוח מהירות חתך שטח

15

הרוח- המשך אנרגיית חישובונצילותה

16

הרוח- המשך אנרגיית חישובונצילותה

19

שלהן ליישום רוח טחנות של חלוקה

השימוש • לפי לחלק ניתן חשמל להפקת הרוח טחנות אתהטחנות :והספק

(: א- כלל ) בדרך עצמאית ביתית בצורה חשמל להפקת רוח טחנתשבין ועד 1בתחום .10קילוואט קילוואט

אין ב- בו מרוחק למקום מסחרית בצורה חשמל להפקת רוח טחנת , אחר מקור או דיזל מנוע עם ביחד ארצית חשמל לרשת חיבור

. של הספקים כלל בדרך רוח אין בהם . 1לזמנים - וואט מגההמכילה ) ג- רוח בחוות מסחרית בצורה חשמל להפקת רוח טחנת

. ) מאות ארצית לרשת חשמל לאספקת טורבינות של רב מספר . - וואט- גיגה עד וואט מגה

כמו , ד- חשמל יצירת ללא מכני לסיבוב המשמשת רוח טחנת . קמח לטחינת או מים בשאיבת

20

אנרגיה על המבוססת כוח תחנת מרוח

ביתי ידי לשימוש על המגובה רוח טחנת של בודדת בעמדה משתמשים, מצברים. רוח יש כאשר נטענים חשמל והמצברים לאספקת כגיבוי משמשים

. לכלול חייבת זה מסוג מערכת מספקת רוח אין טעינה כאשר למנוע, בקר כדי . לכלול חייבת המערכת המצברים של יתר מתקן. (Inverterממיר )טעינת זהו

- , גבוה חילופין למתח ישר מתח שהוא הנמוך החשמלי המתח את המתרגם" 220בישראל , ב בארה ( ) 110וולט בישראל החשמלית הרשת בתדר וולט

50 " ב, בארה .60הרץ הרץ

21

להפקת טורבינה של המלבנים סכימתחשמל

, , , דיודת חילופין זרם המוציא גנראטור הילוכים תיבת הלהבים את לראות ניתן , ערוץ, טעינה בקר , DCמיישר . , משתנה הרוח ומהירות מאחר מצבר מייצב

. בו להשתמש אפשרות אין מהגנראטור המופק החילופין זרם תדר משתנהבעזרת. ישר לזרם החילופין זרם את מיישרים השימוש את לאפשר כדי ישירות

, . את- מחברים החילופין בזרם להשתמש כדי מצברים שטוענים מיישר דיודתלממיר) ( ברוח תלוי ואינו קבוע בהם שמתח למתח DC/AC Convertorהמצברים

הרשת.

22

לשנים בישראל מותקן הספק תחזית) מותקן) הספק טכנולוגית הבאות

23

סכוםכ • לספק עשויה רוח . 20% - אנרגיית ניתן מדינות בהרבה החשמל צריכת מכל

. גדול הוא בעולם רוח של הפוטנציאל קל סבסוד ידי על האספקה את להרחיב , גדול, איננו זה וחלק הצורך די נמוך מחירו מהעולם בחלק רק אולם ביותר

- . , כ להפיק שניתן העריכו בישראל אמיתית הצדקה ללא רבים . 6%ובמקרים.% - . ל מעל לעלות בקלות ניתן ביותר הקל בסבסוד רוח מאנרגיית 10מהחשמל

• , ועל הסביבה איכות על יותר שמדברים ככל מבטיח נראה האנרגיה הפקת עתידבמחירים והצורך מתכלים אנרגיה במקורות התלות את להפחית הצורך

. יותר תחרותייםהגלובאלית )• הרוח לאנרגיה צופה ( Global Wind Energy Councilהמועצה

, שנת לסוף עד גודלו את יעצים מהרוח אנרגיה ייצור עם 2013שקיבולת במיוחד . בשנת ובסין הברית בארצות יכולות 2013הצמיחה החדשות התקנות לבדה

בעזרת. GW 56להגיע תושג והמטרה יותר ומתוחכמות גדולות נעשות הטורבינותשל בטווח ביבשה , 1-2טורבינות של בטווח בים וטורבינות וואט .5 -3מגה מגוואט

•! , לברך צריך שעליו מעשה כמותו מאין מוסרי מעשה היא רוח טורבינת התקנת