עמוד הבית > טכנולוגיה ומוצרים > אנרגיהעמוד הבית > מדעים > אקולוגיה ואיכות הסביבה > אנרגיות חלופיות
ירוק כחול לבן : ביטאון פורום המשק והכלכלה למען איכות הסביבה


תקציר
מכל האמצעים הקיימים להפקת אנרגיה ידידותית לסביבה, טורבינת הרוח היא המתקרבת ביותר לכלכליות בהשוואה למחירי השוק. ניסיון מוצלח ראשון מתקיים בתל עסניה (בשנית) ברמת הגולן.



אנרגיה ומצב הרוח
מחבר: יואב צור


מכל האמצעים הקיימים להפקת אנרגיה ידידותית לסביבה, טורבינת הרוח היא המתקרבת ביותר לכלכליות בהשוואה למחירי השוק. ניסיון מוצלח ראשון מתקיים זה שלוש שנים ברמת הגולן

כל ייצור אנרגיה בשריפה ישירה של דלקים לסוגיהם למטרת חימום, או בייצור חשמל כמקור אנרגיה לשימושים מגוונים, כרוך בזיהום הסביבה. הזיהום הנגרם בייצור אנרגיה הוא מסוגים שונים: חלקיקים מרחפים (עשן ואבק), תחמוצות גופרית, תחמוצות חנקן, תרכובות אורגניות רעילות שמקורן בדלקים, מתכות כבדות רעילות, פחמן דו-חמצני.
ניתן למנוע את פליטת המזהמים, פרט לפחמן דו-חמצני, באמצעות טכנולוגיות מיוחדות. אך על-מנת להקטין את זיהום האוויר בפחמן דו-חמצני, הגורם לאפקט החממה הגלובלי, צריך להפחית את השימוש בדלקים, כולל פחם ומוצרי נפט וגז והחלפתם במקורות אנרגיה 'נקיים'.

מקורות האנרגיה החליפיים, אשר השימוש בהם אינו מזהם כלל הם: אנרגיה הידרואלקטרית (ייצור חשמל באמצעות כוח המים), אנרגיית שמש, אנרגיית רוח וניצול הפרשי טמפרטורה בעומק האוקיינוסים.
השימוש באנרגיה הידרו-אלקטרית מיושם בהצלחה טכנולוגית וכלכלית כבר מעל מאה שנים. אך בעולם המפותח מתקרב ניצול מקור אנרגיה זה למיצוי, ומשקלו היחסי בסל האנרגיה העולמי פוחת והולך עם הזמן. דוגמא לכך היא "רשות עמק טנסי" (TVA), פרוייקט הדגל של הפיתוח ההידרו-אלקטרי בארצות-הברית בשנות השלושים. כיום, ייצור החשמל בשיטה זו מספק כ- 5% בלבד הן מהצריכה הכוללת בארצות-הברית, והיתרה מיוצרת בעיקר מפחם. עם זאת, בעולם השלישי קיים עדיין פוטנציאל הידרואלקטרי אדיר באגני נהרות כמו האמזונס והקונגו ובאזורים אחרים, המחכה להתפתחות הביקוש לחשמל.

בישראל שלפני קום המדינה ייצרו בנהריים 11 מגאווט הידרו-אלקטרית. כיום מופקים בירדן וביובליו כ-3 מגאווט בלבד. ניתן להעריך כי פיתוח נוסף של אנרגיה ממפלי מים לא ימומש בישראל, בגלל ההשפעה הסביבתית השלילית הצפויה מכריית "תעלות ימים" למיניהן. בדיקות היתרונות לניצול הפוטנציאל של הפרשי הגובה בין ים המלח לים הפתוח, הסתכמו במסקנות כלכליות ומעשיות שליליות ביותר.


  • אנרגיית שמש: בעולם המערבי הוקמו מספר מערכות לייצור חשמל בעזרת אנרגיית השמש. הדבר התאפשר הודות לפיתוח מיתקני ניסוי והדגמה שלא למטרת רווח, במימון ממשלות או תורמים שונים.
    בישראל הוקמו בדרך זו "מיגדל השמש" במכון וייצמן למדע, או בריכות השמש בעין בוקק ובבית הערבה.
    חשיבות רבה יש גם ליוזמה ולהתערבות ממשלתית על-ידי חיובן (באמצעות חקיקה) של חברות החשמל לכלול בסל האנרגיה שלהן, סיבסוד הפקת חשמל מאנרגיית השמש. זה, אגב, היה הבסיס הכלכלי להקמת המערכות הסולאריות של חברת "לוז" הישראלית בקליפורניה. ללא סיבסוד אין כיום בסיס כלכלי להפקת חשמל מאנרגיה סולארית.


  • ניצול הפרשי טמפרטורות בעומק הים: בשנות השבעים וראשית השמונים, כאשר מומחים צפו עלייה תלולה במחירי הדלק, הושקע מאמץ מחקרי ניכר בטכנולוגיה זו, אך שום יישום מעשי שלה טרם מומש.


  • אנרגיית רוח: מכל סוגי האנרגיה הידידותית לסביבה, הפקת אנרגיה מהרוח היא המתקרבת ביותר לכלכליות, בהשוואה למחירי השוק. פוטנציאל ייצור החשמל באנרגיית הרוח, יחסי למהירות הרוח בחזקה שלישית. לשם המחשה: תפוקת החשמל מיחידת שטח הניצבת לכיוון הרוח ברמת הגולן, היא בממוצע פי 8 מאשר במישור החוף, מאחר שמהירות הרוח ברמת הגולן היא בקירוב כפולה מזו שבמישור החוף. ההערכה היא שייצור החשמל באנרגיית רוח הוא כלכלי, באזורים בהם מהירות הרוח עולה על 8 מטרים לשניה, בממוצע. מהירויות כאלה נרשמו באזורים שונים בעולם, כגון בקליפורניה (בין האוקיינוס למדבר), באיים שונים (הקנריים, הים האגאי, הוואי) ועוד. עם זאת, עשרות אלפי טורבינות רוח הותקנו בארצות-הברית ואלפי טורבינות באירופה, בהודו ובמדינות נוספות רבות, גם באזורים בהם עוצמת הרוח קטנה יחסית. בדנמרק, לדוגמא, הותקנו טורבינות רוח על בסיס כלכלי, באזורים בהם נושבות רוחות במהירות ממוצעת של 5.6 מטרים לשניה, בתנאים בהם תפוקת החשמל נמוכה בכ- 40% מזו שבמהירויות הגבוהות דלעיל, וכך גם בגרמניה ובמקומות אחרים.
    הפעלת הטורבינות ביעילות הנמוכה כדאית, בגלל מחירי עידוד והטבות שונות לייצור חשמל מאנרגיית הרוח. בארצות אלה, קובעי מדיניות תעריפי החשמל מכירים בערך הסביבתי של ייצור אנרגיה נקיה, ומוצאים דרך לסבסד אותו!



בתמונה: הטורבינות של חוות הרוח בתל עסניה, ברמת הגולן.



 

אנרגיית רוח בישראל


בישראל נמדדו, בגבעות הוולקניות שמעל רמת הגולן, מהירויות רוח גבוהות מ- 8 מטרים לשניה בממוצע. בגליל, בגלבוע, ביהודה, בשומרון ובנגב, מהירות הרוח פחותה במקצת - 6 עד 7 מטר לשניה בלבד.
התעריף לפיו קונה חברת החשמל את החשמל המיוצר מאנרגיית רוח בישראל, נגזר מעלות ייצורו מדלק מחצבי על-ידי החברה עצמה. כידוע, חברת החשמל הקטינה באופן חלקי את פליטת המזהמים, על-ידי התקנת סולקנים בתחנות-הכוח הפחמיות, ומעבר לשימוש חלקי בדלק דל גופרית. אך עדיין ישנה פליטת גז החממה פחמן דו-חמצני לאטמוספרה.

המחיר הריאלי של ייצור חשמל מאנרגיית רוח, גבוה בעשרות אחוזים מעל לעלות ייצורו בתחנת-הכוח. אך צריך היה לתת ערך כספי משמעותי לעובדה, שהחשמל 'הרוחני' אינו מזהם כלל את האוויר. בפועל, קיימת העדפה של אנרגיה נקיה בתעריפי החשמל ליצרני חשמל פרטיים, בשיעור של 5 עד 10 אחוזים בלבד. בתוספת זו טרם באה לידי ביטוי משמעותי ההתייחסות הראויה לערך הכלכלי של הנושא הסביבתי. לפי נתוני חברת החשמל שפורסמו בהקשר לדיון בתעריפי החשמל, עלות מניעת הזיהום בתחמוצת גופרית בלבד היא כ- 20% ממחירי החשמל.

לעומת העובדה שלא ניתן עידוד לייצור חשמל מאנרגיית רוח בישראל באמצעות מדיניות התעריפים, יש לציין את המאמצים הרבים שהשקיע משרד האנרגיה בתמיכה בפיתוח הנושא, בהם: השאלת ציוד למדידת הרוח, מענקים לטורבינת הדגמה, השתתפות במענק להקמת תחנת כוח באנרגיית הרוח ("חוות רוח") כמפעל מאושר.
העידוד הביא להקמת טורבינות יחידות, בעיקר על-ידי יישובים חקלאיים בגלבוע, בדרום הר חברון, בשומרון ובגולן. הטורבינות הוקמו באתרים אשר נוכח תעריפי החשמל הקיימים, ומהירות הרוח הנמוכה בהם, לא היה להם בסיס כלכלי.

ואכן, כשהתברר הסיכוי הכלכלי הקלוש, נזנחו הטורבינות ויצאו מכלל פעולה, תוך גרימת הפסדים ליזמים, שמימנו כ- 70% מעלות המיתקנים. מענק משרד האנרגיה, בגובה של 30% מההשקעה, נפוץ אף הוא לכל רוח.
באתר אחד, בבית יתיר שבדרום הר חברון, הוזמנה חברת השקעות ישראלית להשקיע בחוות רוח, לאחר שנערכו מדידות והוקמה טורבינת הדגמה יחידה. למרות שהפרויקט עבר את מיבחן הזכאות לקבלת מענק כמפעל מאושר, החליטה חברת ההשקעות שלא להקים את חוות הרוח, בגלל האטרקטיביות הכלכלית הנמוכה בתנאי הרוח באתר.







 

חוות הרוח עסניה בגולן


למרות הקשיים המתוארים לעיל, הוקמה חוות רוח אחת בתל עסניה (בשנית) בגולן והיא פועלת ומייצרת חשמל בהספק של 6-5 מגאווט מזה שנים אחדות. את החווה הקימה חברת "מי גולן אנרגיית רוח", קבוצת יזמים ישראלים שרכשו מאגודת המים "מי גולן" של משקי הגולן, טורבינת הדגמה קטנה, קיבלו את נתוני מדידות הרוח שנעשו עד אז והחלו בהכנות להקמת חוות רוח בקנה מידה גדול. משקיעים מארצות-הברית ומישראל הצטרפו לחברה וחוות הרוח קיבלה מעמד של מפעל מאושר.
ההתחלה היתה קשה. האתר היה בחלקו מוצב צבאי וכולו בתחום שמורת טבע. היה צורך לנהל משא-ומתן נפרד עם משרד הביטחון, רשויות צה"ל, רשות שמורת הטבע ומינהל מקרקעי ישראל, כאשר לעיתים קרובות העלו גורמים שונים דרישות מנוגדות.

בשלב מסוים ניסתה חברת החשמל לקבל רישיון להקמת חוות הרוח באתר עסניה בבעלותה. לאחר שהיזמים הכינו בעמל רב ובהשקעה ניכרת את המדידות, התיכנון וההכנות להקמת חוות הרוח, הם הוכרו כיצרן חשמל פרטי בהתאם למדיניות משרד האנרגיה. נדרשו כארבע שנים כדי להתגבר על כל הקשיים, לסיים את הליכי הרישוי, לחתום על החוזים לאספקת הציוד ולגייס את המימון הדרוש.
בגלל התנגדות רשות שמורות הטבע, הוגבל מספר הטורבינות באתר לעשר בלבד, למרות שניתן להציב בו מספר כפול ובכך להבטיח ניצול טוב יותר של משאב האנרגיה הטבעי, ולשפר את כלכליות חוות הרוח. גם חברת החשמל הטילה מצידה הגבלות על ההספק הכולל של תחנת הכוח.

על-מנת לעמוד בדרישות הנ"ל ועדיין להגיע לתפוקה מירבית, הותקנו באתר טורבינות רוח מדגם 'פלורה' של חברת "פר ווינד" האוסטרית, שהן בעלות ההספק המירבי המצוי בשוק המסחרי. חברה זו השקיעה משאבים רבים בפיתוח טורבינה בטכנולוגיה המתקדמת של מהירות סיבוב המשתנה עם מהירות הרוח, תוך השגת יעילות גבוהה יחסית בהשוואה לטורבינות הפועלות במהירות קבועה.
חוות הרוח יצאה לדרך בתחילת 1993. אחרי תקופת הרצה שאופיינה בתקלות חשמליות ומכאניות נכנסה החווה להילוך גבוה. בשנת 1995 הגיעה נצילותה ל- 97.37% מהזמן הכולל בו הופעלה. כעבור שנה השתפרה הנצילות והגיעה ל- 97.89%. לשם השוואה: בחוות רוח בארצות-הברית ובאירופה, נצילות של 95% נחשבת כהישג נכבד.

חשוב לציין כי גם בייצור חשמל בגנרטורים, בטכנולוגיה המבוססת על יותר ממאה שנות ניסיון, נצילות של 95% נחשבת גבוהה ביותר. במיתקני חברת החשמל וכן בחברות דומות בחו"ל, ערכי הנצילות נמוכים מהנ"ל במידה ניכרת.
תקופת ההרצה של חוות הרוח ברמת הגולן ארכה כשנה ורבע, פרק-זמן סביר בהחלט לגבי תחנות-כוח בכלל ולגבי טכנולוגיות חדשות יחסית בפרט. בשלוש שנות פעילותה הגיעה חוות עסניה להישגים מעולים ברמה בינלאומית, הרבה בזכות הצוות המיומן והתחזוקה המונעת. אגב, החברה המפעילה את האתר ערוכה להפעיל עוד מספר של חוות רוח באותו צוות ניהול והפעלה, כמעט ללא הגדלה של מלאי החלפים.
בחוות עסניה הוקמה לראשונה תשתית טכנולוגית, אשר על בסיס הניסיון שנצבר בה תאפשר הקמתן של חוות רוח נוספות בישראל, וייתכן גם במסגרת אזורית רחבה יותר. הסיכוי למימוש החזון תלוי במידה רבה בהכרה המימסדית בערכו הכלכלי של החשמל "הנקי".

* יואב צור הוא מנהל חוות הרוח תל עסניה



המאמר נכתב בשנת 1997.



אל האסופה ישראל - האדם והמרחב : נושאים נבחרים בגיאוגרפיה3

אל האסופה מסע במרחבי האטמוספרה : מזג אוויר ואקלים - פרקים נבחרים3

ביבליוגרפיה:
כותר: אנרגיה ומצב הרוח
מחבר: צור, יואב
תאריך: אפריל-מאי 1997 , גליון 13
שם כתב העת: ירוק כחול לבן : ביטאון פורום המשק והכלכלה למען איכות הסביבה
הוצאה לאור: ביטאון פורום המשק והכלכלה למען איכות הסביבה בישראל
הערות לפריט זה: יואב צור הוא מנהל חוות הרוח תל עסניה
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית