Windplase en die opwekking van windkrag
Op 'n windplaas… die windmakerige kragopwekkers wat laat wiel dat hulle blou word
Windties aan die werk
Suid-Afrika het nou ook die era van die windplase begin betree—bielies van windkragopwekkers wat die heersende lugstrome benut om broodnodige elektrisiteit te verskaf. Met die oprigting van ons land se eerste kommersiële windplaas van sowat R70 miljoen in die distrik Darling in die Wes-Kaap, volg ons in die spore van lande soos Duitsland, Denemarke en Amerika, wat op die voorpunt staan met die gebruik van hierdie onuitputlike bron van energie. Dis immers baie nodig om te begin weggebeweeg van krag­opwekking met besoedelende fossiel­brand­stowwe soos steenkool en olie… wat in elk geval nie onuitputlik is nie en waarvan die aarde se reserwes al hoe minder en minder raak…
BO: 'n Windplaas in die VSA. Foto: Energy Information Administration, Washington DC. Animasie: Mieliestronk.com
ELFS 'n halfeeu of wat gelede al was hulle glad nie iets ongewoons in Suid-Afrika nie—die sogenaamde windlaaiers waarmee party mense die wind ingespan het om "pap" batterye te laai.
Mense op afgeleë plekke, byvoorbeeld boere op plase, het toe reeds bedags hul batterye gekoppel aan tollende spane wat soos 'n windpompwiel se lemme deur die wind aangedryf is. Saans is die gelaaide batterye weer gebruik om die mense se huise te verlig. Dit is ook ingespan om die destydse primitiewe buislamp-radio's te laat werk.
REGS: 'n Taamlik gehawende windlaaier.
Sedertdien is nog meer sulke windlaaiers op verskillende plekke op die Suid-Afrikaanse platteland gebruik, ook in die agtergeblewe gemeenskappe. Dog dit was meestal maar eintlik op heel 'n beperkte skaal. Nou lyk dit egter of hierdie soort kragopwekking plaaslik—om die uitdrukking te gebruik—sy tweede wind gekry het. En hierdie slag is dit nie sommer net huishoudelike stofskoppertjies wat ter sprake is nie, maar stewige knewels van windkragopwekkers wat selfs stede van elektrisiteit kan voorsien.
Anders gestel: Suid-Afrika het pas die era van grootskeepse "windgemaakte" elektrisiteit begin betree. Maar wat beteken dit alles?
Hoekom windkrag deur baie mense verkies word en waarom SA dit nodig het
DIE GEBRUIKMAKING van wind vir kragopwekking wen om goeie redes vandag vinnig veld in 'n besoedelde wêreld waarin "skoon" energie al hoe noodsaakliker word. Met "skoon" energie word elektrisiteit bedoel wat opgewek word met natuurlike middele wat glad nie die omgewing besoedel nie.
Kragsentrales wat fossielbrandstowwe—steenkool en olie—verbruik, pomp enorme hoeveelhede besoedelende stowwe in die lug in. Wat meer sê, selfs kernkragsentrales soos ons eie Koeberg het te kampe met die probleem van radioaktiewe afvalstowwe.
Maar windkrag en waterkrag (wat by hidroëlektriese sentrales opgewek word) is silwerskoon. Elektrisiteit kan te alle tye sonder enige besoedelende afvalprodukte gegenereer word solank daar maar net genoeg vloeiende water is, of winde wat nie te ongereeld waai nie.
Daar word hoeka gereken dat die vraag na elektrisiteit in Suid-Afrika in 2007 die bestaande toevoer kan oorskry. En 'n ander onrusbarende aspek van ons kragleweringsdilemma is dat die grootste deel van die plaaslike ekonomie tans op die verbranding van lugbesoedelende laegraadse steenkool gebou is. Daarteenoor is daar genoeg winderige streke op die uitgestrekte vlaktes van Suid-Afrika wat skoon windkrag hier uiteindelik baie lonend kan maak.
Deur dus groepe reusagtige "windlaaiers" saam op sogenaamde windplase staan te maak, kan 'n waardevolle bydrae gelewer word om nie net aan ons land se toenemende elektrisiteitsbehoeftes te help voldoen nie, maar ook 'n netjiese slag te slaan in die stryd teen omgewingsbesoedeling.
'n Ambisieuse begin—ons eerste kommersiële windplaas naby Darling in die Wes-Kaap
'N GOEIE begin is al gemaak. In Maart vanjaar (2005) is naamlik deur die Departement van Omgewingsake aangekondig dat die oprigting van Suid-Afrika se eerste kommersiële windplaas goedgekeur is.
Die windplaas is op die plaas Windhoek in die distrik Darling in die Wes-Kaap, in die verre suidelike deel van die vasteland van Afrika, 'n landstreek wat reeds eeue gelede by die vroegste Europese seevaarders bekend was om sy besonder sterk winde.
Trouens, aan die Weskus waai die wind teen gemiddeld meer as 7,5 meter per sekonde. Waar die Darlingse windplaas besig is om tot stand te kom, is die gemiddelde windsnelheid selfs vinniger, naamlik 8,5 meter per sekonde.
Vier 50 meter hoë Deens-ontwerpte windturbines met 'n lem-span van 31 meter en 'n gesamentlike afvoer van 5,2 megawatt moet hier verrys, deels met die geldelike steun van die Deense regering se hulpagentskap Danida. Nog ses windturbines moet in die tweede fase volg.
REGS: Windturbines in die
'n voorstelling wat met
behulp van die rekenaar
Die windplaas-projek, 12 km noordwes van die dorpie Darling en 75 km noord van Kaapstad, word deur die Darling Independent Power Producer (Darlipp) bedryf. Naby die windturbines word 'n opleiding- en onderrigsentrum van byna R35 miljoen beoog om die voordele van hernieubare krag en volhoubare ontwikkeling aan besoekers te demonstreer.
'n Ooreenkoms is met die Kaapse munisipaliteit gesluit dat Kaapstad al die krag sal koop wat Darlipp se windturbines kan verskaf.
Die Darlingse windprojek volg in die spore van die drie turbines by Klipheuwel, naby Stellenbosch, ook in die Wes-Kaap, wat in 2002 deur die elektrisiteitsvoorsiener Eskom opgerig is, as 'n toetsprojek vir toekomstige windkragontwikkelings in Suid-Afrika.
Die feit dat die Wes-Kaap so sterk in die plaaslike windkrag-bedryf figureer, is eintlik baie paslik as 'n mens daaraan dink dat dit juis aan die heersende winde te danke was dat seilskepe destyds Europese kundigheid hier na die suidpunt van Afrika gebring het.
Kinders van die windmeul... en hoe die turbines op die windplase werk
AS 'N HERNIEUBARE energiebron kom die energie wat in wind voorkom van die son af en word goed een tot twee persent van die sonkrag wat die aarde absorbeer in wind omgeskep. Die mense van ouds het goed geweet hoe om hierdie wind te benut, soos met die genoemde seilskepe, maar ook met windmeulens.
Vroeër was windmeulens 'n algemene gesig op baie plekke in Europa, waar hulle onontbeerlik was om graan te maal, maar selfs die Nederlandse windmeulens is nie meer so volop nie. Die enkele ou windmeulens in die Kaap (Mostert se meule en die een by die Alexandra-sentrum in Maitland) is deesdae ook maar nog slegs toeriste-attraksies.
Vandag woed die meeste winde hulle dus ongelukkig uit sonder dat eens meer probeer word om hul waardevolle energie nuttig elders heen te kanaliseer. Daar is darem nog die windpompe op baie plase in Suid-Afrika, wat op hul beskeie manier help om ons dorre land uit ondergrondse water-are te benat.
Maar nou sorg die moontlikheid van uitgebreide elektrisiteitsopwekking vir 'n nuwe belangstelling in windkrag. Tans is Duitsland en Denemarke hiermee op die voorpunt in Europa, terwyl Amerika ook 'n leier op hierdie gebied is en van die grootste windplase op aarde het.
Windpompe, windturbines en die windmeul
REGS: By 'n navorsingsinrigting van die Amerikaanse departement van landbou in Bushland, Texas, wek windturbines krag op vir elektriese dompelpompe wat baie doeltreffender is as die tradisionele windpompe (op die agtergrond).
FOTO: Scott Bauer, Amerikaanse departement van landbou (USDA)
REGS: Die tradisionele ou windmeul (natuurlik nie te verwar met die tradisionele windpomp nie). Die meeste windturbines toon baie ooreenkomste met die windmeul.
Verreweg die meeste windturbines lyk baie soos die tradisionele ou windmeul, hoewel daar is ook baie ander ontwerpe is. Die lemme van windturbines werk egter baie soos die vlerke van 'n vliegtuig—met 'n soort stygkrag-meganisme—en hulle is dus veel doeltreffender as hul windmeul-voorgangers.
Die belangrikste onderdeel van 'n windturbine is 'n rotor wat aan 'n ratkas gekoppel is. Die ratkas vermeerder die rotasiesnelheid sowat vyftig maal om 'n elektriese generator aan te dryf. Omdat die wind so wisselvallig kan waai, word sekere aanpassings wel gedoen om te verseker dat die kragtoevoer nie met horte en stote geskied namate die windsnelheid toeneem of afneem nie. Die ontwerp van 'n toestel wat die sterkste winde kan weerstaan, verg ook uitmuntende ingenieursbeplanning.
Windturbines is noodwendig strukturele bielies en dus onderhewig aan verskillende groot kragte. Geleerdes het byvoorbeeld vasgestel dat die krag wat in die wind beskikbaar is, eweredig is aan die derde mag van die windsnelheid. Dit beteken dat, as die wind twee keer so sterk begin waai as wat dit gewaai het, die energie in die wind 2x2x2=8 maal vermeerder. Ingenieurs moet op al sulke dinge let wanneer hulle windkragopwekkers ontwerp.
Hulle moet letterlik eers kyk hoe die wind waai—en goeie raad nie sommer net in die wind slaan nie—voordat hulle besluit wátter soort opwekker hulle wáár moet oprig om die heel beste waarde uit die lugstrome in die spesifieke omgewing te kry!
REGS: 'n Windmeter dui aan wat die windsterkte is en uit watter rigting dit waai.
Foto: NOAA Photo Library, NOAA Central Library; OAR/ERL/National Severe Storms Laboratory (NSSL)
Pret met die wind: maak jou eie anemometer:
REGS: Die toestel wat windsnelheid meet, word 'n anemometer genoem. Met papierkoppies, stroke baie harde riffelkarton, krammetjies, 'n drukspyker, 'n potlood met 'n uitveër aan die een end en nog wat, kan jy jou eie anemometer maak, soos op illustrasie hierby uitgebeeld. Maak net seker dat die bekke van die koppies in dieselfde rigting wys soos hier.