• Die Wet van Behoud van Energie
• Die gebruik van die getye en branders van die see om krag op te wek
• Hernubare en nie-hernubare energiebronne
• Beskik Suid-Afrika oor voldoende energiebronne sodat die toekomstige geslagte dit sal ook sal kan gebruik in hul nywerhede en in die alledaagse lewe?
• Hoe Suid-Afrika ’n energiekrisis kan voorkom
• Energiebronne: hoeveel van wat het Suid-Afrika?
BO: Weerlig is die ontlading van sterk elektriese velde in die lug, wat ’n energie-verplasing tot gevolg het waardeur die elektriese velde in hitte, meganiese energie (die lukrake beweging van molekules weens die hitte) en lig omgeskakel word.
Foto: Mircea Madau, wat dit in die Wikipedia-ensiklopedie op die wêreldwye web tot openbare besit (“in the public domain”) verklaar het.
Die Wet van Behoud van Energie
IN die hele geskape heelal—onbevatlik groot soos hy is—is daar net ’n sekere hoeveelheid energie. Van hierdie energie kan in stoflike dinge vasgevang wees. Of in die ligstrale van die ontelbare sterre. Of in windinge van orkane wat in talle planete se atmosfere woed. Of in die stille bewegings van jou oogballe terwyl jy nou hierdie woorde lees.
Energie is oral.
Maar energie word nie geskep of vernietig nie.
Trouens die Wet van Behoud van Energie stel dit duidelik dat energie in ons bestaande skepping nie uit niks kan voortkom nie en ook nie in niks verander kan word nie. Een vorm van energie kan weliswaar in ’n ander vorm oorgaan (byvoorbeeld wanneer wrywing bewegingsenergie in hitte-energie verander), maar uiteindelik bly die som van die energie in enige geslote sisteem presies dieselfde ongeag watter vormveranderings daar ook al plaasvind.
Energie in ons son word vrygestel deurdat sy waterstofatome deur kernfusie in swaarder elemente omgeskep word. Dit verander in lig en hitte wat die aarde bereik. Die lig en hitte laat plante groei, en diere vreet die plante wat hulle in staat stel om te lewe en rond te beweeg. Ons eet die plante, of ons eet diere wat die plante vreet, en is eweneens bewegende skepsels, wat ’n sokkerbal kan rondskop of ’n spyker in ’n stuk hout kan inhamer of kan rondhardloop, spring en dans soos dit ons behaag.
En op die keper beskou, doen ons doen dit alles met sonkrag. Die energie in ons stoflike liggame is, om dit materialisties te stel, doodgewoon ’n afskynsel van geweldige kernontploffings wat vroeër in die son plaasgevind het!
Boonop kan ons die oorvloedige hoeveelheid energie wat rondom ons bestaan op talle verskillende maniere aanwend om ons lewens makliker te maak of ons lewenskwaliteit te verbeter. En as ’n mens mooi daaroor dink, kan daar eintlik geen energiekrisis wees nie, want energie is mos onuitputlik! Maar die probleem lê by hoe ons die verskillende energiebronne tot ons beskikking ten beste kan benut—en by hoe energie bekostigbaar en doeltreffend opgegaar kan word om te gebruik wanneer dit ons dit nodig het.
Om beter te begryp hoe ons energie gebruik, is dit allereers nodig dat ons sal verstaan watter verskillende vorms van energie daar is. Van vorms soos massa, kernenergie, lig, hitte, beweging en chemiese energie het ons so iets hierbo vertel, maar daar is ook magnetisme en elektrisiteit. Baie van die mens se ontdekkings en uitvindings het verband gehou met die omsetting van energie van die een vorm in ’n ander, maar verreweg die belangrikste uitvindings was dié wat gelei het tot die ontwikkeling van elektrisiteit uit ander vorms van energie.
Dink maar aan al die elektriese apparate wat ons daagliks gebruik, of kommunikasiestelsels soos die telefoon, televisie en die internet, en ’n mens besef die geweldige rol wat elektrisiteit in die moderne wêreld speel.
Oor elektrisiteit self is daar ’n omvattende artikel op die Mieliestronk-webwerf. Ook oor sonkrag, windkrag, atoomkrag, waterkrag en geotermiese krag wat vir die opwekking van elektrisiteit ingespan word, is daar uitgebreide artikels, asook oor steenkool en olie, en oor beweging.
Onder die minder algemene metodes van kragopwekking is die gebruik van die see om elektrisiteit te genereer. In een geval word die getye in die see ingespan. In ’n ander word die beweging van die branders in elektriese krag omgeskakel.
MENSE wat die see ken, sal goed weet wat met getye bedoel word. Die reëlmatige styging en daling van die seewater aan die kus, wat as hoogwater en laagwater bekend staan (of as vloed en eb), word deur die aantrekking deur die son en die maan van die aarde se oseane veroorsaak.
Ons oseane word in der waarheid deur die son en die maan soos rubberrekke gerek (REGS). Die bewegings van die son-maan-aarde-sisteem bepaal hoeveel die oseane gerek word, asook in watter rigting. Een manier om hieraan te dink, is om jou voor te stel jy kyk van bo af na ’n rubberband wat om ’n boomstomp gespan is (figuur a hieronder), terwyl twee mannetjies (die son en die maan) op verskillende maniere aan die rekband trek, soos op die ander illustrasies hieronder.
Met hierdie styging en daling van die see kan bewegende water net soos in ’n hidroëlektriese kragsentrale gebruik word om turbines vir kragopwekking te laat draai. Omdat getyekrag deur die wisselwerking van die swaartekragte van die aarde, son en maan veroorsaak word, is dit wesenlik onuitputlik en word dit as ’n hernubare energiebron beskou.
Hoewel dit nog nie wyd gebruik word nie, hou getyekrag groot moontlikhede in vir toekomstige elektrisiteitsopwekking. Dalk meer nog as son- en windkrag. Dit is immers makliker om die beweging van die getye te voorspel as om altyd te weet hoeveel sonlig en wind daar oor, sê, ’n week of wat op enige gegewe plek sal wees.
BRANDERKRAG (of golfkrag) verwys na die energie van die golwe op die oppervlak van die see en hoe die reëlmatige op- en afbeweging van die water gebruik kan word om nuttige werk te doen. Dit sluit in die opwekking van elektrisiteit, die ontsouting van die seewater en die pomp van die ontsoute water in reservoirs.
Golfkrag is ’n vorm van hernubare energie. Dit word nietemin nog nie op groot skaal gebruik nie en geen kommersiële golfkrag-installasie is nog opgerig nie.
Hernubare en nie-hernubare energiebronne
HERNUBARE energie is energie wat verkry word van bronne wat hulself gedurig hernu of vir alle praktiese doeleindes nie uitgeput kan word nie. Hernubare energiebronne verskil dus grootliks van fossielbrandstowwe (aardgas, olie en steenkool) en produseer nie soveel kweekhuisgasse en besoedelende stowwe as eersgenoemde nie.
Windkrag, waterkrag, sonkrag, biobrandstof en geotermiese energie, waaroor daar verskillende artikels op die Mieliestronk-werf is, word almal as hernubare energiebronne beskou, asook getyekrag en branderkrag, wat hierbo bespreek is.
Steenkool en olie, waaroor Mieliestronk ook skryf, is nié.
Beskik Suid-Afrika oor voldoende energiebronne sodat die toekomstige geslagte dit sal ook sal kan gebruik in hul nywerhede en in die alledaagse lewe?
SUID-AFRIKA se bestaande benutbare energiebronne is ongelukkig in baie opsigte nie toereikend genoeg sodat ons opkomende geslagte dit ook nog sal kan gebruik nie. Ander weë vir bekostigbare energie-opwekking sal dus noodwendig gevind moet word.
Die steenkoolreserwes is baiemaal laegraads en benutbare reserwes kan in die loop van hierdie eeu uitgeput wees. Dit kan die doodsklok laat lui vir Sasol waar olie uit steenkool verwerk word, tensy Sasol sy tegnieke verander en miskien tot ander metodes van brandstofvervaardiging besluit. Boonop is steenkool ’n hoogs besoedelende energiebron wat grootliks tot aardverwarming bydra en die gebruik daarvan moet in elk geval ontmoedig word.
Die gebruik van hidroëlektrisiteit (die opwekking van krag deur middel van vallende water by damme) is uiters beperk in Suid-Afrika waar die reënval dikwels wisselvallig en die gemiddelde neerslag, veral in die westekant van die land, baie laag is. As ’n mens daaraan dink dat al Suid-Afrika se riviere saam slegs soveel water in die see stort as die een enkele Europese rivier die Ryn, besef ’n mens ons land se nypende watertekort des te meer.
Suid-Afrika het voorts geen oliebronne om van te praat nie, en die aardgas wat van onder uit die see kom (soos by Mosselbaai) sal stellig net ’n klompie dekades lank ontgin kan word.
Waaraan ons wel ’n ryk voorraad het, is uraan—’n kosbare neweproduk van ons goudmyne. ’n Verbeeldingryke plan word nou van owerheidsweë beraam om die opwekking van elektrisiteit met kernkrag aansienlik uit te berei om vir toekomstige ontwikkeling voorsiening te maak—danksy ons uraanreserwes.
Die vervaardiging van etanol (brandstof met ’n alkoholbasis) uit mielies hou ook moontlikhede in, maar daar word op die oomblik gebatteer of die land met sy min water dit kan bekostig om ’n graanproduk wat vir kos gebruik behoort te word, in ons motorvoertuie te laat uitbrand.
Foto: USGS & MII
Hoe Suid-Afrika ’n energiekrisis kan voorkom
SUID-AFRIKA sal beslis ’n energiekrisis tegemoetgaan as ons volstaan met wat ons het.
Gelukkig is daar verskillende uitweë indien versiende owerhede nou reeds begin voorbrand maak om dit te voorkom.
Ons het hierbo reeds na ons ryk uraanneerslae verwys. Baie min verrykte uraan is nodig om ’n kernkragsentrale (soos dié by Koeberg) aan die gang te hou, al is dit ’n duur proses om uraan te verryk.
REGS: Uraankorrels vir die kernreaktor.
“Pilletjies” verrykte uraan soos dié op die foto hierby word binne-in metaalstawe verseël om elektrisiteit in ’n kernreaktor op te wek. Die uraankorrels is so kragtig dat hulle eers ná drie of vier jaar hul krag verloor en vervang moet word. (Vergelyk dit met die berge besoedelende steenkool wat by steenkoolkragsentrales nodig is).
Ons het ook reeds etanol-vervaardiging genoem. Etanol uit mielies is ’n alternatiewe brandstof en bron van krag, maar dit is omstrede omdat mielies ook ‘n voedsel is. As ’n slim wetenskaplike egter ’n maklike en goedkoop metode kan bedink om etanol uit gras en blare te vervaardig, is ons kop deur.
’n Ander moontlike alternatiewe energiebron van kragopwekking is die son—en in ons sonnige land is nog nie eens geprobeer om die son op groot skaal te benut nie. Sonlig word in hierdie proses met ’n menigte spieëls opgevang en die strale word gekonsentreer op ’n groot houer met water, wat weens die hitte in stoom verander. Die stoom word dan gebruik om elektrisiteit op te wek.
Elektrisiteitsopwekking met windkrag is ook nog in sy kinderskoene in Suid-Afrika, maar in die Wes-Kaap is darem al ’n begin gemaak om die wind sinvol te probeer benut.
Energiebronne: hoeveel van wat het Suid-Afrika?
• Steenkool: Steenkool is die vernaamste brandstof wat in Suid-Afrika geproduseeer en verbruik word. Die land het die sewende grootste hoeveelheid ontginbare steenkoolreserwes ter wêreld (54,6 duisend miljoen Kaapse ton), wat sowat vyf persent van die wêreldtotaal is. Suid-Afrika is die sesde grootste steenkoolprodusent en het in 2002 altesaam 245,3 miljoen Kaapse ton geproduseer. Met verhoogde ontwikkeling, meer olie-uit-steenkool-vervaardiging en groter uitvoer sou die produksie baie meer uitgebrei kon word. Steenkool is egter geen volhoubare energiebron nie en boonop erg besoedelend.
• Olie en sintetiese brandstof: Suid-Afrika voer die meeste van sy ru-olie uit die Midde-Ooste in. Daarteenoor het ons wel ’n hoogs ontwikkelde bedryf vir die vervaardiging van sintetiese brandstof wat ondersteun word deur ons steenkoolneerslae en aardgas onder uit die see by Mosselbaai.
Sasol, wat olie uit steenkool vervaardig, het ’n kapasiteit van 150 000 vate per dag. Die Petroleum Oil and Gas Corporation of South Africa (PetroSA) is nog ’n groot produsent van sintetiese brandstof met ’n kapasiteit van 50 000 vate per dag.
• Uraan: Ons land se uraanreserwes teen ’n ontginningskoste van 80 Amerikaanse dollar per kilogram word op 186 000 ton geraam en dié in die hele wêreld op twee miljoen ton (of van vyftien tot twintig miljoen ton wêreldwyd as die ontginningskoste buite rekening gelaat word). Suid-Afrika oorweeg dit om tussen vier en ses nuwe kernreators te bou en ’n uraanverrykingsprogram van stapel te laat loop om brandstof vir die reaktors te verskaf. Die verrykte uraan wat by Koeberg gebruik word, word tans uit Frankryk ingevoer, hoewel Suid-Afrika ’n toonaangewende uraanprodusent is. Uraan is ’n neweproduk van die goudmynbedryf, maar daar is tans net twee maatskappye in die land wat uraan in sy onverwerkte vorm produseer. Veel hoop word op kernkragontwikkeling geplaas wat (hoewel die afval gevaarlik is en in digte houers in verlate plekke weggesteek moet word) die land eeue lank van krag kan bly voorsien.
• Waterkrag: Hidroëlektriese stelsels word by die Gariep- en Vanderkloofdam bedryf, maar hulle voorsien minder as een persent van Suid-Afrika se elektrisiteit.
Eskom het ook ’n hidroëlektriese kragsentrale in die Drakensberg gebou wat die Drakensberg-pompopgaarskema genoem word. Wanneer elektrisiteit benodig word, word water toegelaat om deur hidroëlektriese turbines uit die Driekloofdam in die Kilburndam in te vloei. Sodra die vraag na krag afgeneem het, word die water uit die Kilburndam in die Driekloofdam teruggepomp.
Die Lesotho-Hooglandskema wat nou ontwikkel word, is vir ons ’n belowende voorsiener van water, maar waarnemers sê ons moenie te veel hoop daarop plaas om in ons elektrisiteitsbehoeftes te voorsien nie. Daar is eenvoudig te min vars water in Suider-Afrika vir geweldige kragopwekkingskemas. Waterkrag is volhoubaar solank daar water is, maar ons wêrelddeel is ongelukkig baie droog.
• Son- en windkrag: Son- en windkragontwikkeling belowe veel vir die toekoms as volhoubare energiebronne, maar statistieke vir Suid-Afrika is vanselfsprekend nog nie beskikbaar nie.