איך העולם עובד - איך עובדת טורבינת רוח לייצור חשמל?
- מיקי שטופלמן
- Sep 27
- 5 min read
בפרק זה נכיר את טורבינות הרוח המפיקות חשמל וכן נלמד כיצד מפיקים חשמל
תאריך עליית הפרק לאוויר: 24/06/2018.
[חסות]
ג'ינגל: "חינוכית".
[מוזיקת רקע]
קריין: "איך העולם עובד", עם ארנון זמיר.
[מוזיקת רקע מסתיימת]
שלום. היי, למה חשוך פה כל כך היום? תנו לי שנייה אחת להדליק את האור. [קול נקישה] אוקיי.
מה שרצינו לדבר עליו היום הוא אחד הדברים שמעצבים יותר מכל את החיים שלנו, החשמל. [קול נקישה] שוב חושך. כנראה יש פה הפסקת חשמל. שנייה, אני אלך להביא נר ונמשיך.
[קול טפיחה] או, ככה יותר טוב. עכשיו אני רואה אתכם. בואו ננסה שוב. אז מה שרצינו לדבר עליו היום, הוא אחד הדברים שמעצבים יותר מכל את החיים שלנו, החשמל.
בכל פעם שאתם מפעילים טלוויזיה או מדליקים את האור או מחברים טלפון למטען, יש חשמל בשקע שבקיר. [צליל אלקטרוני] טוב, בעצם, כמעט כל פעם.
החשמל זורם לקיר והוא זורם מתחנת כוח, שהיא מפעל לחשמל. [צליל זרם] בישראל יש כמה תחנות כוח וברובם יש מנועי קיטור ענקיים שמסובבים גנרטורים, או מחוללים בעברית, והם צורכים בתור דלק פחם או גז טבעי. אבל ברמת הגולן ועל ראש הגלבוע ובהרי יהודה אפשר למצוא תחנות כוח שמייצרות חשמל בלי מנוע ובלי לשרוף דלק. אלה הן טורבינות רוח. הדברים האלה שנראים מרחוק כמו מאוורר ענקי שעומד ומסתובב על ראש גבעה.
איך זה עובד? [צליל אלקטרוני]
אז כדי להפיק חשמל בכל צורה שלא תהיה, צריך גנרטור, או כמו שקוראים לו לפעמים - דינמו. לגנרטור יש שני מרכיבים עיקריים: מגנט וסליל. הסליל הוא גליל גדול של חוט מוליך דק, בדרך כלל עשוי מנחושת, והמגנט הוא… ובכן, מגנט, אבל חזק מאוד מאוד.
תופעת הטבע שעליה מבוסס הגנרטור היא זו. אם יוצרים שדה מגנטי על יד חוט חשמל, אז לא קורה כלום. אבל אם מזיזים שדה מגנטי ביחס לחוט החשמל, נוצרת זרימת חשמל בחוט. זאת אומרת, גם אם תיקחו מגנט מהמקרר ותחזיקו אותו על יד חוט חשמל דק ותזיזו אותו קדימה ואחורה מהר, אתם תיצרו קצת זרם בחוט. אבל ממש ממש קצת ואתם תתעייפו די מהר. [אנחה]
עכשיו, ככל שהחוט ארוך יותר והמגנט חזק יותר ויש יותר תזוזה, ייווצר יותר חשמל. בשביל שיהיה לנו חוט ארוך, משתמשים בסליל. אנחנו מלפפים חוט חשמל דק סביב גליל ויוצרים אלפי אלפי ליפופים צפופים מאוד. אנחנו מביאים מגנט חזק במיוחד, ומה שנשאר לנו זה ליצור הרבה תזוזה. בשביל זה, נשתמש ברוח. [משב רוח]
טורבינות רוח נראות, כפי שכבר אמרתי, כמו מאוורר גדול. יש להם שלושה להבים ענקיים. אורכו של כל להב של הטורבינות ברמת הגולן הוא כ-18 מטרים, זה כמו שני אוטובוסים בערך. והטורבינות הגדולות ביותר בעולם יש להם להבים של 80 מטר. תחשבו, זה כמו בניין בגודל 25 קומות מסתובב באוויר. וזה רק אורך הלהב, זה לא כולל את העמוד שעליו הם מחוברים. טחנת הרוח כולה יכולה להגיע לגובה של 200 מטרים ויותר מזה. הלהבים האלה גדולים כל כך כדי שהם ילכדו כמה שיותר רוח. הרוח נושבת מבעד ללהבים וגורמת להם להסתובב. זה בדיוק כמו במאוורר, אבל להפך. במאוורר הכנפיים מסתובבות והם דוחפות אוויר ואתם מרגישים את הרוח, אבל אם תנשוב רוח חזקה לתוך המאוורר, הכנפיים יסתובבו בכיוון ההפוך. בעצם טורבינת הרוח היא שבשבת גדולה.
הסיבוב הזה נובע מצורת הלהבים. חלקיקי אוויר שפוגעים בחזית הלהב, מפעילים עליו כוח ודוחפים אותו. חלק מהחלקיקים גורמים ללהב להסתובב, ויתר החלקיקים פשוט ממשיכים עם הרוח לצד השני. זה לא שונה בהרבה מעיקרון הפעולה של כנף של מטוס, וגם בטורבינת רוח בעצם נוצר כוח עילוי. עוצמת הכוח תלויה בגודל הכנף, לכן מייצרים את הכנפיים הכי גדולות שאפשר. והכוח תלוי גם בזווית בין הכנפיים לבין הרוח, שנקראת זווית התקיפה. [צליל שליפת חרב מנדן] בעוד רגע נחזור לדבר על זווית התקיפה, כי אם לא שמים לב אליה, טורבינת הרוח כולה הולכת להיות בצרות.
מאחורי הכנפיים האלה יש גנרטור, זוכרים? מגנט וסליל. הלהבים מסתובבים, מסובבים את המגנט בתוך הסליל וככה נוצר חשמל. [הקשה על משולש] פשוט, נכון?
אז העיקרון פשוט, הביצוע קצת יותר מסובך. מבחינת מספר הסיבובים בדקה, הטורבינה זזה לאט מאוד. אבל המהירות הקווית, כלומר, המרחק שהלהב עובר בכל רגע, היא גבוהה מאוד. מכיוון שהלהבים ארוכים כל כך, הקצה הרחוק ביותר של הלהב, עשוי להגיע ליותר מ-200 קילומטרים לשעה. אבל זה רק הקצה. [צלצול]
גנרטורים צריכים מהירות הרבה יותר גבוהה מזאת בשביל לייצר מספיק חשמל, בערך פי 100. כדי להגביר את מהירות הלהבים, יש תיבת תמסורת בתוך ראש הטורבינה. הלהבים מסובבים גלגל שיניים גדול והוא מסובב גלגל שיניים קטן יותר, [סיבוב גלגל שיניים] ככה שכל סיבוב של הגלגל הגדול מתורגם לסיבובים רבים של הגלגל הקטן. זה בדיוק כמו באופניים. יש גלגל גדול מלפנים, בין הדוושות, וגלגל קטן יותר מאחור, ככה שכל סיבוב של הדוושות מסובב את הגלגל האחורי יותר מפעם אחת. [סיבוב גלגל אופניים]
בצידה האחר של תיבת התמסורת מועברים כ-2,000 סיבובים בדקה אל הגנרטור, ועם זה הוא כבר יודע מה לעשות. הגנרטור מייצר חשמל שזורם בכבלים לאורך העמוד עד לבסיס הטורבינה, ושם הוא מתחבר אל תחנות ממסר והמרה ומוזרם לרשת החשמל הארצית.
באופן טבעי, מציבים טורבינות רוח במקומות שיש בהם רוב השנה הרבה מאוד… רוח. זה יכול להיות על ראש של הר, זה יכול להיות קרוב לשפת הים ולפעמים באמצע הים עצמו. כמה מחוות הטורבינות הגדולות בעולם נבנו ממש בתוך האוקיינוס, במקומות שבהם משטר הרוחות מבטיח שהלהבים תמיד יסתובבו.
[נקישה חזקה] או! חזר החשמל. כבר התחלתי לפחד שאני אצטרך להעביר את כל הלילה פה עם נר ובלי מטען לטלפון. שנייה, אני כבר חוזר. [צעדים] אח! מישהו בחברת החשמל פתר את הבעיה.
אולי ראיתם פעם את הטכנאים שמטפסים על עמודי חשמל כדי לפתור בהם תקלות? עכשיו, תתארו לכם חוות טורבינות בלב האוקיינוס. מה קורה כשיש שם תקלה? צריך לשלוח את הטכנאים באונייה, או, אם זה ממש דחוף, במסוק. הטורבינות לא רק ממוקמות באזורים עם הרבה רוח, הן גם משנות כיוון כדי ללכוד כמה שיותר ממנה. מעל ראש הטורבינה מותקן מד רוח קטן, זה מין שבשבת פצפונת שמרגישה את כיוון הרוח ונותנת הוראות סיבוב למנוע שמותקן מתחת. [צלילי מנוע] המנוע מפנה לאט לאט את ראש הטורבינה, ככה שהיא תעמוד חזיתית אל הכיוון שממנו נושבת הרוח החזקה ביותר.
אגב, יש מקומות שבהם הרוח עלולה להיות חזקה מדי. אתם זוכרים, כשדיברתי קודם על זווית התקיפה? הלהבים של טורבינות רוח מחוברים אל מרכז הטורבינה, אבל לא בחיבור קבוע כמו במאוורר למשל, אלא בחיבור שאפשר לשנות את הזווית שלו. כל שלושת הלהבים יכולים להסתובב בכמה מעלות ולשנות את זווית התקיפה שלהם מול הרוח.
בשביל מה זה טוב? קודם כל, לפעמים אנחנו רוצים ללכוד כמה שיותר רוח, ולפעמים, כשהצריכה נמוכה, מספיק לנו שהטורבינה תסתובב לאט ותייצר פחות חשמל. אבל החשיבות העיקרית של השליטה בזווית התקיפה של הלהבים היא כשמתחילה סופה. [צלילי סערה] כשמתחילה סופה, הטורבינה עלולה להסתובב מהר מדי. הלהבים יתקשו לעמוד בעומס, תיבת התמסורת תתחמם, ובמקרים חמורים במיוחד, הטורבינה עלולה ממש להישבר. [רוח חזקה] לכן ברוחות חזקות במיוחד, פשוט מכבים את הטורבינה. מסובבים את הלהבים ככה שזווית התקיפה שלהם תהיה נמוכה מאוד. זה אומר אומנם שהם לא מסתובבים, אבל חשוב יותר, הם לא עומדים בהתנגדות לרוח והם לא ישברו. כשהרוח תיחלש, אפשר יהיה לסובב אותם שוב ולהתחיל עוד פעם לייצר חשמל.
טורבינות רוח הן אחת הדרכים הנקיות ביותר שאנחנו מכירים לייצר חשמל. הן לא מייצרות שום זיהום, הן לא מעלות עשן והן לא מבזבזות שום דלק, כי הרוח בכל מקרה נושבת, בין אם יש בדרכה טורבינה ובין אם אין. לכן, כנראה שבעתיד נראה יותר ויותר מהן, ככה שנוכל לצמצם ככל האפשר את הפגיעה בכדור הארץ ובלי שניאלץ לספוג כל מיני…
[קצר חשמלי] הפסקת חשמל? שוב?
ג'ינגל: "חינוכית".
קריין: הופק על ידי "פודקאסט ישראל מדיה בע"מ".
[חסות]
לעוד פרקים של הפודקאסט לחצו על שם הפודקאסט למטה
Comments