הן ניצבות על ראשי הרים ובלב ים כעדות לחדשנות אנרגטית, הופכות חזקות ויעילות בכל דור חדש של התקנות. אולם במהלך 2011, תעשיית אנרגיית הרוח נשארה בערפל יחסי כשהתקשורת מתמקדת בעיקר בתעשייה הסולארית

הענק השקט מתעורר: התפתחויות צפויות בתעשיית הרוח בעולם

הן ניצבות על ראשי הרים ובלב ים כעדות לחדשנות אנרגטית, הופכות חזקות ויעילות בכל דור חדש של התקנות. אולם במהלך 2011, תעשיית אנרגיית הרוח נשארה בערפל יחסי כשהתקשורת מתמקדת בעיקר בתעשייה הסולארית. בארה"ב, תעשיית הרוח חזרה לעצמה בשנת 2011 אחרי שנת 2010 המאכזבת עם עלייה חדה בהתקנות ובמכירות. תעשייה זו מתקדמת בשקט ובעקביות ומובילה בתעשיית האנרגיה המתחדשת מבחינת התקנות חדשות ברחבי העולם.

במהלך אוקטובר (על פי הנתונים הקיימים בזמן כתיבת שורות אלה), תעשיית הרוח הציגה שלושה רבעונים חזקים שכללו התמודדות עם ירידה במחירים והבנה שהטבת מס הייצור (PTC) של הקונגרס עשויה שלא להתחדש אחרי דצמבר 2012. על פי נתוני איגוד הרוח האמריקאי (AWEA), במהלך שלושת הרבעונים הראשונים של 2011, תעשיית הרוח בארה"ב התקינה 29 חוות רוח שכל אחת מהן בהספק גדול יותר מהפרויקט הסולארי הגדול ביותר שהותקן.

בעוד תעשיית הרוח ששה להמשיך את המומנטום שלה – עם או בלי הטבת ה-PTC, ישנן שתי הנחות יסוד שעל פיהן מתנהלת כיום התעשייה בארה"ב: על הטורבינות להיות גדולות יותר, ועל המהנדסים להתאמץ כדי לצמצם עלויות. זי נוסחא מוכחת המניבה דיבידנדים מעבר למעוזים המסורתיים של תעשיית הרוח במערב התיכון, והטכנולוגיה הופכת לנפוצה יותר  ויותר בנוף המזרחי במקומות כמו ניו יורק, מסצ'וסטס ומיין.

אולם איך ניתן להגיע לשם, ומהיכן ניתן לצמצם עלויות? דו"ח חדש של מייק קונסלטינג בחן את החומרים המשמשים לייצור רכיבי הטורבינות כמו הטבור (hub) והלהבים ומנתח כיצד עלויות הרכיבים משפיעים על הביצועים הכלכליים של הפרוייקט. לטענת מחברי הדו"ח, לעיתים חומרים יקרים יותר עשויים לסייע בחסכון בעלויות רכיבים אחרים. מהנדסים גילו שזה נכון במקרה של רוטורים, חומרים חדשים וגישות רעננות הביאו לירידה במחירים מצד אחד ועליה בתפוקה מצד שני. התוצאה היא טורביות איכותיות ורווחיות יותר.

כמה גדולות הן יכולות להיות?

בעבר נטען שגבול ההספק של טורבינת רוח הוא KW50. בהמשך התעדכנה טענה להספק של KW100, חצי מגה וואט ומגה וואט. כיום ישנן התקנות סדרתיות של טורבינות בהספק של 3 מגה וואט, ובתעשיית ההתקנות הימיות באירופה מתקינים היום טורבינות בקיבולת של 5-7 מגה וואט. חברות כמו GE מפתחות היום טורבינות בקיבולת של 15מגה וואט ויותר. כך שניתן לומר בוודאות שלא ראינו עדיין את שיא ההספק של טורבינות הרוח, והתעשייה מצאה דרכים חדשניות להתגבר על חסמים טכנולוגיים.

אם נניח לרגע לחסמים טכנולוגיים, תנאי השוק הם הכוח המניע האמיתי מאחורי העלייה המאסיבית בקיבולת טורבינות הרוח. על מנת להיות חזקות יותר, על טורבינות הרוח לגדול. אבל ישנו חיכוך מתמיד בין יזמים הבאים השואפים להקים טורבינות ענק ותושבים מקומיים המקשים על הקמת פרויקטים בגלל פגיעה פוטנציאלית בנוף וערך הנדל"ן.

טורבינות הענק המתפתחות מיועדות לרוב להתקנות ימיות. הסיבה לכך היא הקלות הלוגיסטית בהקמת פרוייקט ימי והרבה פחות תושבים שיכולים להתנגד להקמה. בסופו של דבר, טורבינות ענק תותקנה במים עמוקים הרחק מהחוף על מצופים. ההקמה שלהן תבוצע על היבשה והן תושטנה ליעדן הסופי בו ימוקמו ויחוברו לרשת החשמל. הקמת חוות רוח גדולות על פלטפורמות צפות בנוסף לשיטת תמסורת חדשה יהפכו בעתיד את תהליך ההקמה לפשוט הרבה יותר.

יצרנית הטורבינות גמיזה מתנגדת לגישה שעל טורבינות גדולות להיות מותקנות בים, לאחרונה הציגה החברה טורבינה חדשה בהספק של 4.5 מגה וואט ובוחנת באמצעותה גישות חדשות להתמודד עם מכשולי שינוע והתקנה. ככל שהרוטור גדול יותר, הוא מסוגל להתמודד עם להבים גדולים יותר. אולם ככל שהלהבים גדלים, קשה יותר לשנע אותם על גבי כבישים, מסילות ברזל וגשרים ודרך חוטי חשמל ועיקולים חדים.החברה מתמודדת עם האתגר ההנדסי על ידי שינוע הלהבים בשני חלקים נפרדים וחיבורם באתר ההקמה.

על פי מייק קונסלטינג, זו אחת הדוגמאות הקלאסיות לכך שהתעשייה מוצאת דרכים יצירתיות להתמודדות עם האתגרים הניכרים בפניה, ומוצאת דרכים להקים טורבינות יותר ויותר גדולות. "התקנה עולה כסף ומוסיפה מורכבות. חוות רוח לרוב נמצאות באתרים שאינם נגישיםבמיוחד והצורך להרחיב את אופי ההתקנה באתר מייצרים אתגרים חדשים רבים למפתחי פרויקטים" כותבים מחברי הדו"ח.

רוטורים גדולים יותר, חומרים טובים יותר

בעוד היצרנים עסוקים בהעלאת כוחן של טורבינות הרוח ושיפור האספקטים הכלכליים, רבים מהמהנדסים מתרכזים בגודל הרוטור תוך התחשבות בעלויות ובעומסים. דרך אחת לחסוך בעלויות או/ו לשפר ביצועים היא באמצעות חומרים חדשניים. יצרני טורבינות רבים בוחנים את יתרונות המעבר מפיברגלס לחומרים אלטרנטיביים כגון פחם סיבי הידוע ביכולתו להפחית את המשקל הכולל של הטורבינה ולשפר את ביצועיה. כיוון שהחומר עצמו יקר למדי, יצרנים רבים המשתמשים בפחם סיבי עושים שימוש בחומר רק בקורות הלהב או קורות הכיסוי, אלמנט מבני יסודי עבור הלהב. בפועל, חברות המייצרות בעזרת פחם סיבי פועלות להשגת הקשיחות והיציבות הנדרשת על מנת לאפשר את פעילות הטורבינה, שתי תכונות אלה קריטיות לקוטר רוטור גדול יותר. מצד שני הן מקוות להגיע לניצול טוב יותר של משאבי הפיתוח והייצור.

למרות שפחם סיבי יישאר חומר יקר בעתיד הקרוב, מסתמנים כמה פיתוחים בעזרתם עשוי המחיר לרדת משמעותית. פיתוח אחד מגיע מעולם התעופה. שלדת מטוס ה-787 של בואינג מורכב בחציו מפחם סיבי. הכמויות הדרושות לטיפול במטוס וייצור צי מטוסים שכזה ייצרו שוק פחם סיבי גדול יותר, מה שאמור להוריד את מחיר החומר. אפיק נוסף המתפתח לאחרונה הוא מחקר המתבצע במעבדה הלאומית של טנסי אואק רידג'. החוקרים שם הקימו קונסורציום של 14 חברות על מנת לקדם פיתוח, ניצול ומסחור של פחם סיבי זול.

העניין בייצור טורבינות רוח מחומרים אלטרנטיביים לא מסתיים בפחם סיבי. מסורתית, יצרנים השתמשו בעץ בלזה כדי להפריד בין שכבות הפיברגלס בלהבים, והתוצאה היתה מבנים קלים אבל חסרי גמישות. יצרנים רבים כעת מתחילים להתעניין בחומרים מתקדמים כמו חומר הנקרא "וובקור" שהונדס במיוחד עבור להבי טורבינות רוח. מדובר במגמה חדשה בהנדסת חומרים בה צוותי מו"פ מגדירים מה המאפיינים הדרושים מחומר מסויים ומפתחים אותו מאפס. על פי הדו"ח זוהי מגמה שתתפתח עוד ועוד בחמש השנים הקרובות.

בתחום גיאומטריית מערכות הלהבים וניתוח הבקרה מתפתחים בצעדי ענק אף הם. בשני המקרים, גישות חדשות נכנסות לעיצובים בכדי להגיע לניהול עומסים יעיל יותר בטורבינות רוח בשלל מצבים. כיפוף או זווית מיוחדת של הלהב לא תמיד משפר במידה יוצאת דופן את הביצועים, אבל הוא בהחלט עשוי להפחית עומס ורעש. הסנסור המודד משבי רוח יאפשר ללהב להגיב טוב יותר לתנאים משתנים מהירים. חידושים אלה אולי לא יפחיתו את עלויות היסוד, אבל הם מוסיפות אורך חיים לטורבינה. זוהי דרך אחת להתפחית את עייפות הלהב ועלויות התחזוקה של תיבת הממסר וגלגלי השיניים בטווח של עשרים שנה.

תמסורת ישירה מול תמסורת הילוכים

לפני כמה שנים, תמסורת ישירה הייתה קונספט טכנולוגי יקר עם השלכות כלכליות רציניות. כיום, קיימות יותר ויותר טורבינות עם תמסורת ישירה המתחרות כלכלית בטורבינות עם תמסורת הילוכים. בעוד מרבית הטורבינות הקיימות כיום משתמשות בטכנולוגית תמסורת הילוכים, תמסורת ישירה הופכת לנפוצה יותר בגלל הפוטנציאל לאמינות גבוהה יותר. כיוון שתמסורת הילוכים דורשת יותר חלקים, השוק פונה לכיוון של תמסורת ישירה בעלת פחות חלקים.

סימנס וג'נרל אלקטריק מקדמות את תחום התמסורת הישירה. בכך הן מצטרפות לחברות כמו אנרקון וגולדווינד. רוב הטורבינות הללו מיועדות לשוק ההתקנות הימיות, שם יש פחות התנגדות לטורבינות גדולות ויש צורך להימנע ככל הניתן מטיפול בהן בשל עלויות התחזוקה הגבוהות. על פי מייק קונסלטינג, התעשייה עדיין בוחנת איזו טכנולוגיה עדיפה באיזו סביבה, אולם בסופו של דבר, לשתי הטכנולוגיות יש מקום בתעשייה. אנליסטים מעריכים שהתחרות בין הטכנולוגיות תביא לעלייה ביעילות ולירידה במחירים.

התפרסם לראשונה במגזין תשתיות סביבה ואנרגיה גליון 10 ינואר – פברואר 2012