Wêreldkaart wat die persentasie van die bevolking in elke land met toegang tot 'n hoofnetwerk toon (soos op 2017), 'n maatstaf van die omvang van elektrifisering.
Wêreldkaart van netspanning en frekwensies, vereenvoudig
Wêreldkaart van kragproppe en -aansluitings, vereenvoudig
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.
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[wysig | wysig bron]
Transmissienet[wysig | wysig bron]
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 bres 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.
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.
Koppelnet[wysig | wysig bron]
Ondergrondse kabels[wysig | wysig bron]
Distribusie[wysig | wysig bron]
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 – meestal11 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 teruggebring na 'n hoogte 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[wysig | wysig bron]
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 4 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.
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 2 of 4 hulpgeleiers ingesluit in die laespanningskabels waarop die lamppale aangesluit word. Soms word afsonderlike kabels hiervoor aangeIê, wat duurder is maar die voordeel het dat die laespanningskabels nie deur 'n onderbreking in die hulpgeleiers beskadig sal word nie.
Koste van distribusie[wysig | wysig bron]
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[wysig | wysig bron]
Gevolge vir die omgewing[wysig | wysig bron]
Koelwaterprobleem[wysig | wysig bron]
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.
Radioaktiewe afval[wysig | wysig bron]
Eksperimentele elektrisiteitsontwikkeling[wysig | wysig bron]
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 Iater 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.
↑ (en) "Access to electricity (% of population)". Data. Wêreldbank. Besoek op 13 Januarie 2020.
Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Elektrisiteitsvoorsiening.
Ontsluit van "https://af.wikipedia.org/w/index.php?title=Elektrisiteitsvoorsiening&oldid=2110752"
Die bladsy is laas op 13 Januarie 2020 om 20:30 bygewerk.