Elektrisiteitsvoorsiening

Elektrisiteitsvoorsiening is die verskaffing van elektrisiteit aan gebruikers op plaaslike, streek- en nasionale vlakke. Dit bestaan uit die opwekking van elektrisiteit, die transmissie van elektrisiteit (meestal bogronds) via hoëspanningsnetwerke en die verspreiding vanaf substasies via transformators met ondergrondse laespanningskabels na die verdeelkaste, waarvandaan dit na die verbruiker gaan. Die distribusiekoste is die grootste van die totale koste, deels omdat dit moeilik is om die verwagte verbruik te beraam, wat meebring dat die distribusienet dikwels tussentyds aangepas moet word.

Naas die transmissienetwerk is daar ook 'n koppelnet waardeur die uitwisseling van energie tussen die kragsentrales of kragstasies onderling geskied. Ongeveer 93% van die elektrisiteit wat in Suid-Afrika verbruik word, word regstreeks of onregstreeks deur Eskom (voorheen die Elektrisiteitsvoorsieningskommissie) gelewer. In die meeste lande maak die verbruik van elektrisiteit net ’n klein deel van die totale energieverbruik uit. Tog is die invloed van elektrisiteitsvoorsiening baie groter as wat sy beskeie aandeel aandui. Dit word enersyds veroorsaak deur die groot beleggings in kragsentrales en transmissienette en andersyds deur die groot gerief vir die verbruiker. Die verbruik van elektrisiteit styg dan ook veel vinniger as die van ander energievorme, ondanks die hoër koste daarvan.

Elektrisiteitsvoorsiening het ook newe-invloede op die omgewing. Tydens die ontwikkeling van elektrisiteit word verbrandingsprodukte vrygestel, waarvan 'n groot deel in die atmosfeer beland. Verder kom daar via die koelwater groot hoeveelhede hitte vry, waardeur rivierwater of damwater, afhangende van waar die koeltorings opgerig is, ’n paar grade warmer kan word. Kernkragstasies skep probleme wat die veilige opslag van radioaktiewe afval betref. Daarbenewens word die ontsaglike hoëspanningsmaste en -netwerke deur baie mense as 'n hinderlike en ontsierende element in die landskap beskou. Indien die energieverbruik in die komende jare teen dieselfde tempo bly toeneem, sal die mens ook van ander energiebronne gebruik moet maak. Hier word gedink aan energie wat regstreeks benutbaar is (son- en windenergie ) en aan prosesse waardeur elektrisiteit direk ontwikkel kan word.

Historiese ontwikkeling

Elektrisiteitsvoorsiening is aanvanklik as verbetering van straatverligting toegepas, wat toe nog met gas gewerk het. Elektrisiteit is eers net in die omgewing van die kragsentrale aan kafees, winkels en gegoede woonbuurte gelewer. Die eerste kragsentrale is onder leiding van Thomas Edison in 1882 in New York opgerig en het 'n klein wyk van die stad van elektrisiteit voorsien. Die ontwikkelde stroom was 'n gelykstroom met lae spanning, wat die transmissie-afstand beperk het. Nywerhede was dan ook genoodsaak om hulle eie stroom te ontwikkel. Omdat hulle meestal petroleum- of gasmotore of stoommasjiene gehad het, was die aansluiting van 'n generator aan die ratwerk baie eenvoudig. Met die koms van elektrisiteit is daartoe oorgegaan om masjiene met behulp van een groot elektriese motor en 'n omvangryke ratstelsel aan te dryf.

Deur die massaproduksie van klein elektriese motore kon die ontsaglike ratstelsels weggedoen word en kon elke masjien afsonderlik deur 'n elektromotor aangedryf word. Hierdeur het 'n mate van desentralisasie ontstaan en het kleiner nywerhede ook ’n kans gekry. Omstreeks 1910 het die ontwikkeling van die stoomturbine en die wisselstroomtegniek die ontwikkeling en transmissie van elektrisiteit op groot skaal moontlik gemaak, en ook die vervaardiging van elektrisiteitskabels het aan die gang gekom. Tot en met die Eerste Wêreldoorlog was elektrisiteitsvoorsiening net tot stede beperk. In talle gevalle is die ontwikkeling en verspreiding van elektrisiteit en gas deur die plaaslike owerhede behartig.

Transmissie

Die elektriese stroom wat in die kragsentrale opgewek word, is wisselstroom met 'n frekwensie van 50 hertz (in Noord-Amerika 60), wat uit driefases bestaan. Die spanning is gewoonlik 3 000 tot 25 000 volt. Die spanning word deur middel van die sogenaamde verhogingstransformator tot by die vereiste transmissiespanning verhoog. Aanvanklik was dit nie hoër as 50 kV (50 000 volt) nie, maar later het 70, 110, 150, 220 en 380 kV (vir kernkragstasies) ook bygekom.

Transmissienet

Die transmissie van elektrisiteit (oor die algemeen praat 'n mens van 'n transmissienet wanneer dit om die oorbring van relatief groot vermoëns gaan) geskied hoofsaaklik bogronds deur middel van oop of kaal drade wat aan hoëspanningsmaste gehang word. Omdat die spanning steeds hoër word, word hoër maste, langer kabelafstande en groter isolators vereis. Die oorspronklike kopergeleiers word nou deur hol aluminiumgeleiers met 'n staalkern vervang. Die maste is termies gegalvaniseer en het feitlik geen onderhoud nodig nie. Die langste afstand wat deur twee maste oorbrug word, is die 4,8 km breë Sogne-fjord in Noorweë. Die trekkrag wat by sulke afstande betrokke is, is geweldig hoog – ongeveer 50 000 kg per geleier. Die geleiers word deur sesvoudige isolatorkettings gedra.

By die kragstasie en by distribusiestasies, waar transformators opgestel is, word beskerming aangebring teen oorstroomgolwe wat deur atmosferiese (elektriese) ontladings en deur skakelmanipulasies veroorsaak kan word. Die beskerming bestaan uit oorslaghorings en oorstroomafleiers wat die inkomende oorstroomgolwe aflei of afvlak. 'n Probleem wat by bogrondse drade ondervind word en wat nog nie heeltemal uitgeskakel kon word nie, is die sogenaamde galoppering of meetrilling. Dit is 'n meganiese trilling wat deur resonansie versterk word en die kabel kan laat breek (resonansiebreuk).

By die transmissie van elektriese energie neem die energieverlies eweredig toe met die lengte van die geleier en met die kwadraat van die stroomsterkte. Vir transmissie oor groot afstande word daarom die hoogs moontlike spanning gebruik sodat die laags moontlike stroomsterkte by 'n konstante vermoë verkry kan word. In formulevorm:

Vermoë (P) =stroomsterkte (I) x spanning (V). By lae stroomsterktes is dus hoë spanning nodig.

Hoewel die transmissievermoë met die spanning toeneem, neem die koste en tegniese vereistes by hoë wisselspannings ook toe. Sommige deskundiges meen dat 1 500 kV die hoogste is wat bereik kan word. In Europa word spannings van 50, 70, 110, 150, 220 en 380 kV gebruik, en in Amerika 115, 138, 161. 230, 345, 500 en 765 kV. In Kanada en Brittanje is die hoogste spannings onderskeidelik 735 en 400 kV. Suid-Afrika gebruik tans spannings van 22 kV, 88 kV, 132 kV, 220 kV, 175 kV, 400 kV en 765 kV. Vir hoër spannings sou die gebruik van gelykstroom beter wees omdat die verlies minder is en minder geleiers nodig is. Die omskakeling van 'n wisselstroom wat in die kragsentrale ontwikkel word na ’n gelykstroom, en omgekeerd, bring egter geweldige koste mee.

Tussen die Columbiarivier in Oregon en Los Angeles is so 'n verbinding met ’n spanning van ± 400 kV en 'n transmissiekapasiteit van 1 440 MW. Die verbinding is 1362 km lank en is in 1969 opgerig. Ook in 1969 het die regering van Portugal en die Suid-Afrikaanse regering ooreengekom om 'n hidroëlektriese kragsentrale in die Zambezirivier in Mosambiek te ontwikkel. Die uiteinde was die Cabora Bassa-skema (ook bekend as Cahora Bassa) met 'n geïnstalleerde kapasiteit van 1 920 MW en ’n transmissielyn van 1400 km wat elektrisiteit na Suid-Afrika lei.

Verder is daar gelykstroomkabelverbindings tussen Denemarke en Swede, tussen Nieu-Brunswyk en Quebec (deur die Eelrivier in Kanada), tussen die Kettle Rapids-waterkragsentrale en Winnipeg (deur die Nelsonrivier) en tussen Vancouver en Vancouver-eiland (deur die Straat van Georgia). In Kasakstan in Rusland word 'n verbinding van ongeveer 750 kV met 'n lengte van 2400 km beplan. Die ingebruikneming van die halfgeleier mag die toevoer van gelykstroom in die toekoms meer uitvoerbaar maak.

Koppelnet

Die koppelnet word gebruik vir die uitwisseling van energie tussen kragsentrales onderling. Voordat die koppelnet voltooi kan word, is daar egter soms al soveel distribusiestasies by die net aangesluit dat dit 'n transmissienet in plaas van 'n koppelnet geword het. Die vraag wat dan ontstaan, is of die koste van 'n afsonderlike koppelnet naas die van 'n transmissienet aangegaan moet word.

Afgesien van die planologiese besware ten opsigte van ruimtelike indeling en aanwending van die bodem, is die beswaar ook dat so 'n koppelnet 'n lae gebruiksgraad het omdat dit net vir uitwisseling en as 'n reserwe gebruik kan word. Wanneer aftakkings vanaf die koppelnet na die distribusiestasies gemaak word, kan die energie-uitwisseling tussen die sentrales as gevolg van die wisselende belading van die distribusiestasies nie behoorlik plaasvind nie. Dit bly dus 'n vraag of die voordele van die steeds groter kragstasies goed opweeg teen die stygende koste van koppel- en transmissienette.

Die koste van hierdie nette bedra reeds ongeveer 25 % van die totale koste van elektrisiteitsvoorsiening. Omdat transmissie- en koppelIyne lewensbelangrik is, mag die Iyn in geval van onderbrekings nie heeltemal afgeskakel word nie. Slegs die deel waar die onderbreking plaasgevind het, moet van die res geskei word. Dit vind plaas deur die sogenaamde distansiebeveiliging, wat uit 'n reeks stroombrekers bestaan wat vinniger uitskakel hoe nader die onderbreking aan die skakelaar is. Die stroomvoorsiening bly onaangeraak hierdeur, hoewel daar dikwels 'n kortstondige spanningsdaling ontstaan wat êrens 'n probleem kan veroorsaak.

Ondergrondse kabels

Ondergrondse kabels met 'n spanning van 50 kV is reeds drie maal so duur soos bogrondse kabels met dieselfde spanning. By hoër spannings word die koste ongeveer 15 keer so hoog. Hoewel goeie ondervinding reeds met ondergrondse kabels van 50 kV opgedoen is, is die verdere gebruik daarvan nou gestaak omdat die transmissiespanning veel hoër geword het en dit die koste laat styg het. Dit het tot gevolg dat hoëspanningslyne van 110 of 150 kV ook vir kort afstande met lae spannings aangelê moes word, terwyl ondergrondse kabels van 50 kV juis in die gevalle teen 'n redelike koste gebruik kon word.

Afgesien van oliegevulde kabels word ook geëksperimenteer met gasgevulde kabels, diepverkoelde kabels en supergeleidende kabels. Daar word gebruik gemaak van die feit dat die weerstand van geleiers by lae temperature laag is. Omdat dit by gewone kabels al baie moeilik is om deur die kostegrens te breek, is dit moeilik om in te sien hoe dit by hierdie tegnies meer ingewikkelde tipe kabel moontlik kan wees. Daarom word die gedagte in die laaste tyd al hoe meer uitgespreek dat daar met die stelsel van die sentrale opwekking van groot elektriese vermoëns of hoë spannings op die verkeerde pad beweeg word.

Die oplossing sou miskien daarin lê om die brandstof na kleiner kragstasies of kragsentrales te vervoer wat by die verbruikersentra geleë is en wat deur die kombinasie van stadsverwarming, nywerhede, drinkwatervoorsiening en dies meer 'n hoër rendement kan hê. Die koste van die vervoer van gas is baie laag in vergelyking met dié van elektriese energie; daarenteen sal die koste vir die bediening van 'n groot aantal gekompliseerde kragsentrales baie hoog wees. In Suid-Afrika word die meeste kragsentrales egter op, of digby, steenkoolvelde opgerig. Die steenkool word dan direk met 'n vervoerband uit die myn na die kragsentrale vervoer, waardeur die vervoerkoste laag gehou word.

Distribusie

Die distribusie van elektriese energie vind via die distribusienet plaas, waarby die verbruiker uiteindelik ook aangesluit word. Die elektriese energie word teen 'n hoë spanning deur die transmissienet gestuur en word in die distribusiestasie (substasie) na 'n laer spanning getransformeer – meestal 11 kV. Afhangende van die energieverbruik in die bepaalde gebied, kan 'n afstand van elektrisiteitsvoorsiening oor 20 km ekonomies met hierdie spanning oorbrug word. Van die substasies word die elektriese energie na die talle transformatorstasies oor die hele gebied gelei.

Die kabels verlaat die substasie in groepe van 10 tot 20 met 'n totale deursneë van 95 tot 240 mm². Die deursneë van die kabels word kleiner namate die afstand van die substasie af groter word. Soms word die dikte van enkele kabels behou om vir toekomstige uitbreiding voorsiening te maak. In teenstelling met die transmissienet werk die 11 kV-net in oop sisteme. Daar word soveel moontlik dwarsverbindingsringe gevorm, maar die netwerk word met skakelaars oopgehou sodat elkeen van die kabels wat die substasie verlaat, sy eie groep transformatorstasies voed. In geval van onderbrekings in ’n kabel kan 'n deel van die belading deur 'n ander kabel oorgeneem word.

Nadat die fout in die kabel opgespoor is, word daardie deel van die kabel afgesonder en word die belading met die hand na 'n ander kabel oorgeskakel. Om met geslote dwarsverbindings te werk, vereis egter 'n duur en ingewikkelde beveiligingstelsel wat nie prakties vir die 11 kV-net aangewend kan word nie. In ’n transformatorstasie word die spanning afgebring na 'n grote wat vir huishoudelike gebruik en sakepersele geskik is. Vir huishoudelike gebruik is die spanning gewoonlik 220 of 250 V, maar in Amerika word 110 V ook gebruik. Driefasige toevoer (vir nywerheidsdoeleindes) het spannings van 380 V tussen die fases, maar spannings van 420 V word ook gebruik. Elektrisiteit vir huishoudelike gebruik is enkelfasig en net een van die fases word dan saam met 'n neutrale en 'n aardgeleier gebruik.

Laespanningsdistribusie

Die laaste fase in die transmissie van elektrisiteit, die laespanningsdistribusie, word ook meestal met oop dwarsverbindings uitgevoer. Die kabels verlaat die transformatorstasies in bundels van vier en lei na die verdeelkaste. Die deursneë van die kabels wissel van 16 tot 120 mm². Verskeie van die kabels kom in die verdeelkaste bymekaar sodat die belading in geval van 'n onderbreking na ’n ander kabel oorgedra kan word. Via die huisaansluitingskabels word elektriese energie vanaf die verdeelkaste na die woonhuise gelei. Die kabels het meestal 'n deursnee van 4 tot 10 mm².

Die tradisionele grondkabel, waarvan die isolasie met olie deurweek is, met 'n loodmantel bedek is en deur staalbandpantser en geteerde jute omhul is, is grotendeels deur kabels met polivinielisolasie vervang. Die polivinielkabels is baie makliker om te vervaardig. Hoewel die hele draaistroomstelsel (driefasig met 'n nulgeleier) meestal in woonhuise ingevoer word, word daar gewoonlik net een fase gebruik: 220 V wisselspanning. Vir elektriese stowe, winkels en nywerhede is driefases gewoonlik nodig. Nywerhede wat 'n kapasiteit van 50 kW nodig het, kan nog op die laespanningsnet met 'n afsonderlike kabel uit 'n transformatorstasie of verdeelkas aangesluit word.

By ’n hoër kapasiteit word 'n direkte aansluiting op die 10 kV-net gemaak, terwyl daar by 'n kapasiteit van meer as 10 MW selfs op die hoëspanningsnet van 110 kV of 150 kV aansluitings gemaak moet word. Elektriese spoorlyne in die meeste lande word byvoorbeeld met swaar 10 kV kabels vanuit die substasie van elektrisiteit voorsien. Elektrisiteit vir die verligting van openbare plekke word vanaf die transformatorstasies voorsien. Hiervoor word daar twee of vier hulpgeleiers ingesluit in die laespanningskabels waarop die lamppale aangesluit word. Soms word afsonderlike kabels hiervoor aangelê, wat duurder is maar die voordeel het dat die laespanningskabels nie deur 'n onderbreking in die hulpgeleiers beskadig sal word nie.

Koste van distribusie

Die koste van die opwekking, transmissie en distribusie van elektriese energie staan ruweg in die verhouding 4:3:6. Distribusiekoste maak dus 'n baie groot deel van die totale koste uit en daarom word baie pogings aangewend om die koste daarvan te verlaag. By die ontwerp van 'n distribusienet moet die verwagte verbruik, die beleggingskoste, die energieverlies en die spanningsverlies in ag geneem word. Die eerste faktor (verwagte verbruik) is dikwels moeilik om te bepaal en gewoonlik word 2 kW vir die belasting van elke woning toegelaat.

Hoewel dit dikwels hoër is, word aangeneem dat huise met ’n hoë verbruik 'n willekeurige verspreiding sal hê. Wysigings in bouplanne, die vestiging van winkelsentrums en dies meer maak dit soms onmoontlik om presiese berekenings vooraf te maak en veroorsaak dat veranderings wat soms hoe koste meebring, aan reeds gevestigde distribusienette aangebring moet word. By nywerhede is dit gewoonlik nog erger omdat hulle onverwags êrens opgerig kan word of kan verdwyn. Oor die algemeen is 'n veranderlike kombinasie van 'n hoë-en laespanningsnet wat uitbreiding agterna toelaat, die voordeligste. Plaaslike ontwikkelings, soos die bou van woonhuise en die vestiging van nywerhede, moet noukeurig gevolg word.

Elektrisiteitsvoorsiening in Suid-Afrika

Eskom lewer regstreeks of onregstreeks 93 % van Suid-Afrika se elektrisiteit. Die 7 % wat nie deur Eskom voorsien word nie, word deur 'n aantal myne, nywerhede en munisipaliteite wat hulle eie kragstasies het, gelewer. Na raming maak elektriese energie meer as 20 % van die totale netto energieverbruik in Suid-Afrika uit. In die vroeë tagtigerjare was daar 20 steenkoolkragstasies, 2 gasturbinestasies en 2 hidroëlektriese stasies.

Daar was ook 7 kragstasies in aanbou, onder meer die eerste kernkragstasie in Suid-Afrika, naamlik die Koeberg-kragstasie. Die prysstygings van vloeibare brandstowwe in die laat sewentigerjare en vroeë tagtigerjare het veroorsaak dat baie boere op die platteland na elektrisiteit wou oorskakel. In die vroeë tagtigerjare was daar ongeveer 45 200 plase wat by Eskom aangesluit was. Meer en meer boere wat elektrisiteit met dieselenjins opwek, skakel oor na Eskom-krag. Eskom is een van die wêreld se erkende leiers op die gebied van toegepaste droëkoeling. Weens Suid-Afrika se beperkte waterbronne het Eskom sedert die sestigerjare droëkoeltegnieke so verbeter dat dit suksesvol vir toekomstige kragstasies gebruik kan word.

Die nuutste droëkoelinstallasie, die Matimba-kragstasie, is teen die einde van die tagtigerjare in gebruik geneem. Met sy meervoudige 600 MW-ontwikkelstelle is dit die grootste enkele droëkoelinstallasie in die wêreld. Met hierdie metode is kragstasie- en bedryfskoste sowat 7 % hoër, en droëkoeling word dus slegs in geval van onvoldoende water vir natkoeling gebruik. Met die instelling van 'n 800 kV transmissiestelsel teen die middeltagtigerjare sal swaelheksafluoried (SF6)-gasgeïsoleerde skakeltuig, wat nog in die ontwikkelingstadium is, algemeen gebruik word. Die bybehorende transformators sal vermoëns van 2 000 MVA hê, twee keer die van die grootste eenhede in die 400 kV-stelsel. Met die nuwe 800 kV transmissielyne sal die tradisionele tegnieke op 'n nuwe manier benader moet word. Ankertorings en stelsels met sintetiese isolasie word byvoorbeeld ondersoek.

Daar word navorsing gedoen oor die uitwerking van die hoogte bo seespieël op isolasiesterkte, korona, geraas en radio- en televisiesteurings. Op die gebied van elektriese beveiliging en meting word 'n toename in elektroniese toestelle en stelsels sowel as die bekendstelling van mikroverwerkers in die vooruitsig gestel. Individuele relês en meters, hoofsaaklik van die elektromagnetiese soort, sal deur die volledige stelsels vervang word. Eskom se verkope het in die vroeë tagtigerjare ongeveer 90000 miljoen kW h per jaar bedra.

Hoewel Eskom elektrisiteit by die grootmaat aan munisipaliteite lewer vir herverkoop aan hulle eie nywerheids- en huishoudelike verbruikers, bedien hy ook baie verbruikers in die nywerheid en mynbou, die spoorweë en sommige huishoudelike verbruikers regstreeks. Na raming word 53% van die elektrisiteit in Suid-Afrika vir nywerheids- en handelsdoeleindes gebruik, 27% vir mynbou, 15% vir huishoudelike doeleindes en straatverligting en 5% vir spoortrekkrag.

Gevolge vir die omgewing

Tydens die verbranding van aardolie, aardgas of steenkool in 'n kragstasie of -sentrale word verbrandingsprodukte, waaronder vliegas, swaeldioksied (S0₂), diverse stikstofoksiede en koolsuurgas (C0₂) vrygestel. Veral die gasvormige produkte word deur die skoorsteen in die atmosfeer vrygestel. Dit is reeds bekend dat die stowwe skadelik vir die gesondheid van mens, dier en plant is en dat S0₂ ook metaal- en betonkonstruksies kan aantas. Die skadelikheid van hierdie stowwe word nog nie orals besef nie. CO₂ word gevaarlik wanneer die konsentrasie daarvan so hoog word dat daar asemhalingsprobleme ontstaan. Sommige kenners meen dat dit nie die geval sou wees indien alle brandbare stowwe verbrand sou word nie; ander meen weer dat die gevaar nou reeds aanwesig is.

Ook oor die warmte-isolerende van CO₂, waardeur die klimaat sou kon verander, is daar so 'n sterk meningsverskil dat daar sowel 'n daling as 'n styging in die temperatuur voorspel word. ln die natuur word CO₂ met water en lig deur die fotosintese van groen plante in suikers en suurstof omgesit. In die nywerheid is daar ook metodes om die verbrandingsprodukte grotendeels uit die atmosfeer te hou. Dit is 'n kwessie van koste aangaan, wat nie onoorkombaar hoog is nie, om hierdie tegnieke vir praktiese gebruik te ontwikkel. Tot op hede word die koste ontwyk deur van aardgas gebruik te maak (in Suid -Afrika op klein skaal) of deur die toepassing van kernenergie.

Koelwaterprobleem

In 'n elektriese kragsentrale word ongeveer 50 % van die toegevoerde (warmte) energie via die kondensor deur die koelwater afgevoer. Wanneer die water uit 'n rivier verkry en weer daarheen teruggelei word beteken dit dat die temperatuur van die rivierwater met enkele grade styg.

Afgesien van die groot hoeveelhede energie wat hierdeur verlore gaan, word die ingewikkelde stelsel van plante en diere in die water ernstig versteur. Afgesien daarvan dat die waterlewe direk deur die warmte aangetas word, word dit ook aangetas omdat die suurstofinhoud van die water by ’n hoë temperatuur daal. So kan ’n hele ekostelsel deur 'n temperatuurverhoging van 'n paar grade ineenstort. Dit het dan weer tot gevolg dat die self reinigende werking van die water agteruitgaan, met die gevolg dat groter watersuiweringsinstallasies gebou moet word. Ook die visbevolking sal verminder en die ontspanningsaktiwiteite by en op die rivier sal sterk afneem. Koeldamme (wat egter by groot kragsentrales koste- en ruimteprobleme meebring) en koeltorings kan 'n alternatiewe uitweg wees.

By koeltorings word 'n onderskeid tussen nat koeltorings en droë koeltorings gemaak. Albei verg ekstra boukoste en lei tot 'n verdere verlies aan energie. By eersgenoemde elektrisiteitsvoorsiening gaan daar ook 'n deel van die koelwater deur verdamping verlore, waardeur 'n hinderlike damppluim ontstaan wat op die lang duur die plantegroei in die omgewing kan beïnvloed. By kernkragstasies is die probleem groter omdat hulle 50 % meer koelwater as die gewone kragstasies gebruik. Net deur die ontwikkeling van kernreaktors met hoër werkstemperature (wat 'n hoër rendement sal hê) sal minder koelwater nodig wees. Die ontwikkeling sal waarskynlik nog tot in die negentigerjare duur.

Radioaktiewe afval

Die besware teen kernenergie is hoofsaaklik geleë in die feit dat die mens nog nie ten volle met die genetiese gevolge van die toenemende verhoging van radioaktiewe bestraling bekend is nie. Hoewel dit altyd in die vorm van " natuurlike agtergrondbestraling" aanwesig was, word dit nou deur die aanwesigheid van kernkragstasies verhoog. Sommige lande is geneig om die verhoging in vergelyking met die natuurlike bestraling as gering te beskou. 'n Verdere probleem met radioaktiewe afval is dat dit vir honderde of duisende jare volkome van die omgewing afgesluit geberg moet kan word. Gewoonlik word dit in betonblokke geberg en in die see gegooi of op afgeleë plekke in die grond begrawe. Daar is egter geen waarborg dat dit nie met verloop van tyd kan uitlek nie. Of die mens bereid is am die onvermydelike risiko te loop, hang in groot mate af van vooraf bepaalde standpunte. Indien die mens van mening is dat dit die enigste oplossing vir die energieprobleem is, sal hy eerder 'n kans waag as om ander moontlikhede te ondersoek.

Invloed op die landskap

Deur die toenemende aantal elektriese kragsentrales en die steeds hoër en digter hoë spanningsnette word die landskap in groot mate aangetas omdat gevrees word dat die vrye ruimte, wat veral in Europa reeds so beperk is, hierdeur vernietig sal word. Die ruimte wat die hoë spanningsnette inneem, is ook geweldig groot in vergelyking met byvoorbeeld die vervoer van gas en olie deur pypleidings. Met die voortdurende styging in die verbruik van elektrisiteit sal meervoudige nette nie uitgeskakel kan word nie.

Koppel- en transmissielyne loop reeds op sommige plekke dig teen mekaar. Planoloë kan, ondanks hulle goeie wil en bekwaamheid, niks anders doen as am die gevraagde transmissielyne as gegewe feit te aanvaar en die oorblywende ruimte so goed moontlik te benut nie. 'n Werklike oplossing sou gevind kon word in die vervanging van oorhoofse transmissielyne deur ondergrondse leidings. Daarvoor sal die ontwikkeling van elektrisiteit verkieslik gedesentraliseer moet word, wat weer nuwe probleme skep.

Eksperimentele elektrisiteitsontwikkeling

In die termiese kragsentrale gaan omtrent die helfte van die toegevoerde energie verlore. Aangesien daar geen vooruitsig is dat die teenswoordige tegniek verbeter kan word nie, word daar na die sogenaamde alternatiewe energiebronne gesoek. Afgesien van byvoorbeeld sonenergie en windkrag, word veral gedink aan tegnieke waar die stoomontwikkelingsfase en die generator weggelaat kan word. By die sogenaamde oksidasiesel word gasvormige en vloeibare brandstof direk in elektriese energie omgesit. In beginsel is dit 'n galvaniese element met poreuse elektrodes waarin waterstof en suurstof gepers word. Kootwaterstowwe kan ook as brandstof gebruik word.

In Amerika is na 'n onlangse grootskeepse ondersoek 'n aardgassel met 'n rendement van 60 % en 'n vermoë van 12 kW vervaardig. Indien die koste laag genoeg gehou kan word (en byvoorbeeld ook waterstof kommersieel op groot skaal vervaardig kan word), sal dit in die toekoms ’n belangrike energiebron kan word. By magnetohidronamiese kragontwikkeling word 'n warm, geïoniseerde gas of vloeibare metaal tussen twee magneetpole gelei, waardeur dit loodreg op die stroomrigting en loodreg op die magnetiese veld 'n elektriese spanning laat ontstaan. Die MHD-generator (magnetohidronamiese generator) bestaan uit 'n verbrandingskamer waaruit die gasse baie vinnig tussen magneetpole geblaas word.

Omdat die temperatuur (ongeveer 1200°C) nie hoog genoeg is om die gasse voldoende geleidend te maak nie, word cesium- of kaliumdeeltjies bygevoeg, wat later herwin word. Die gebruikte gasse word vir die maak van stoom aangewend, wat ’n stoomturbine aandryf. Deur die kombinasie kan 'n rendement van omtrent 60% bereik word. By die sogenaamde geslote stelsel word ’n edelgas of vloeibare metaal gebruik wat deur 'n kernreaktor verhit word. In die termioniese generator word gebruik gemaak van die feit dat wanneer 'n metaalplaat tot ongeveer 1800 °C verhit word, daar elektrone vrykom wat byvoorbeeld op 'n tweede, nabyliggende plaat sal neerslaan.

Indien die plate met 'n kabel verbind word, sal daar 'n stroom deurvloei. Tussen die twee plate moet daar feitlik 'n absolute vakuum bestaan, terwyl cesiumdeeltjies vanweë die swak geleidingsvermoë "gesaai" moet word. As gevolg van die hoë eindtemperatuur is die rendement laag. Indien daar met die eindtemperatuur stoom gemaak word om 'n stoomturbine aan te dryf, kan 'n rendement van ongeveer 50 % bereik word. Die grootste probleem is om beter elektronemateriaal te vind. By die verhitting van 'n bepaalde kombinasie van metale ontstaan ’n spanningsverskil op die raakvlak. Daar word lank reeds hiervan gebruik gemaak om temperatuur te meet. Vir die ontwikkeling van elektrisiteit moet die rendement van die proses egter verhoog word, en deur die toepassing van halfgeleiermateriaal is dit reeds met omtrent 80% verhoog.

Verwysings

↑ "Access to electricity (% of population)". Data (in Engels). Wêreldbank. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 14 Junie 2020. Besoek op 13 Januarie 2020.

Bronnelys

Wêreldspektrum, 1982, ISBN 0-908409-45-1 band

Eksterne skakels

Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Elektrisiteitsvoorsiening.

[1] "Access to electricity (% of population)". Data (in Engels). Wêreldbank. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 14 Junie 2020. Besoek op 13 Januarie 2020.

[1]