“Generation”, “transmission” en “distribution” – wat word daarmee bedoel? – KragDag Gemeenskap
Die privatisering en ontbondeling, al dan nie, van Eskom is warm nuus. Reeds gedurende Oktober 2019 het die minister van Openbare Ondernemings, Minister Gordhan, ‘n plan bekend gestel met ‘n aantal stappe om die stabiliteit van Eskom te herstel. Die plan het onder andere ingesluit om Eskom aan groter kompetisie bloot te stel, brandstofkostes te verlaag, hernubare energie-uitsette te verhoog en om Eskom se nie-essensiële bates te verkoop. Verder is geluide van ontbondeling gemaak waardeur Eskom in 3 entiteite of eenhede verdeel sal word naamlik kragopwekking (generation), -transmissie (transmission) en – verspreiding (distribution).
Volgens hierdie beplanning sal dit vir privaat voorsieners moontlik gemaak word om elektriese krag aan die Nasionale Netwerk te lewer – so vroeg as Maart 2020. In die Staatsrede van 2020 het President Ramaposa aangekondig dat ‘n Artikel 34 Ministriële Bepaling onder andere binnekort uitgereik sal word, ten einde gevolg te gee aan die Geïntegreerde Hulpbron Plan 2019. Hierdie plan sal die ontwikkeling van addisionele netwerkkapasiteit bewerkstellig deur middel van hernubare energie, natuurlike gas, hidrokrag, energieberging in batterye, asook steenkool, by wyse van IPPs (Independent Power Producers).
Tydens die Staatsrede is daar ook erkenning gegee aan ontbondelingsvoorstelle en die President het hieroor die volgende gesê:
“Eskom has started with the process of divisionalising its three operating activities – generation, transmission and distribution – each of which will have its own board and management structures. The social partners organised under Nedlac have been meeting over the last two weeks to agree on the principles.”
“This is a historic and unprecedented development since it demonstrates the commitment of all social partners to take the necessary actions and make the necessary sacrifices to secure our energy needs.”
Hierdie voorstelle ten aansien van privatisering en ontbondeling is nie by al die partye ewe gewild nie. Die EFF en veral die werkers-unies soos onder andere NUM, is van oortuiging dat die privatisering van Eskom nie in vakbonde se belang is nie. Aan die einde van Februarie 2020 is daar deur die EFF ‘n protesoptog gehou na Eskom se Megawattpark om teen beurtkrag, privatisering en ontbondeling beswaar te maak. Daar word voorsien dat daar nog groot konflik voorlê in die regering se pogings om ‘n stabiele nasionale kragnetwerk te bewerkstellig. Dan is die geluide wat gemaak word dat staats- en privaatpensioene aangewend moet word om Eskom se skuldlas te probeer beredder nog nie eers in aanmerking geneem nie.
In ‘n nuusberig op 3 Maart 2020 word gemeld dat President Cyril Ramaphosa belangstel in die gedagte om sommige van Eskom se kragstasies aan privaat maatskappye te verkoop om dit te bedryf.
Ons wil met hierdie artikel graag aan ons lesers ‘n beknopte oorsig oor Eskom se elektrisiteitsvoorsieningsnetwerk gee en wat bedoel word as daar van opwekking, transmissie en distribusie gepraat word. ‘n Voorstelling van Eskom se elektrisiteitsvoorsieningsnetwerk word aan die hand van die onderstaande illustrasie gedoen. (Hierdie foto deur onbekende outeur is aangepas onder CC BY-SA)
Elektriese energie is ‘n uiters nuttige kommoditeit waarvoor daar ‘n legio aanwendings is. Dit kan gebruik word om hitte te genereer, om lig te verskaf, om masjiene aan te dryf, werk te doen en vele meer. Dit is egter nie ‘n kommoditeit wat, soos onder andere water, steenkool of ystererts, geredelik in die natuur beskikbaar is nie, maar moet eers opgewek word alvorens dit beskikbaar gemaak kan word vir gebruik. Aan hierdie opwekkingsproses is daar kostes verbonde en elektrisiteit kan net sinvol beskikbaar gemaak word as die opwekking kostedoeltreffend gedoen kan word. In Suid-Afrika produseer Eskom, ongeveer 34 000 MW (megawatt) elektriese krag. Verskeie opwekkingsmetodes bestaan om elektrisiteit op te wek:
Termiese opwekking – Die mees algemene metode is termiese kragopwekking. Volgens hierdie metode word steenkool-, olie-, gas- of kernbrandstowwe gebruik om water in groot stoomketels tot stoom onder ‘n ‘n hoë druk te verhit. Die stoom in die ketels word vervolgens vrygelaat om stoomturbines wat aan reuse generators gekoppel is aan te dryf, ten einde energie op te wek. Die drywing wat hierdie kragstasies of kragsentrales (wat ‘n mooi woord!) tipies opwek, is in die orde van 4116 MW (Kendal-kragstasie) en 1860 MW (Koeberg-kragstasie).
Windturbines by die Darling-windplaas naby Yzerfontein, Wes-Kaap
Windkragstasies – Deur gebruik te maak van wind wat groot windturbines draai word krag op ‘n hernubare wyse opgewek. In gebiede waar daar heersende winde is, word ‘n aantal windturbines geïnstalleer wat gesamentlik as ‘n windplaas bekendstaan. ‘n Groot windplaas soos byvoorbeeld Eskom se Sere-windplaas se opwekkingskapasiteit is ongeveer 100MW.
Hidro-kragopwekking – ‘n Belangrike wêreldwye opwekkingsmetode is hidrokragopwekking. Omdat Suid-Afrika egter ‘n waterarm land is, is die geleentheid vir hidrokragopwekking baie beperk. By die Gariepdam is ‘n hidrokragsentrale van 360MW en by die Vanderkloofdam een van 240MW. ‘n Ander hidrokragsentrale wat ‘n bron vir elektriese krag is, is die Cahora Bassa dam wat ‘n vermoë van ongeveer 2000MW het. Hoe volhoubaar hierdie bron is, is onseker. Die belangrikheid van hidro-opwekking is egter daarin geleë dat dit aangewend word om groot hoeveelhede elektriese energie te berg in tye wanneer die vraag na elekriese krag afneem. Die surplus elektriese energie word dan gebruik om water na hoog-geleë damme te pomp, vanwaar dit tydens piek-vraag tye weer losgelaat word om vir die verhoogde elektriese vraag voorsiening te maak. Die Ingula-energiebergingskema van 1332 MW is hiervan ‘n voorbeeld.
Gekonsentreerde Sonkragtoring naby Upington
Sonkragstasies – Veral twee tipes sonkragopwekking word gebruik om elektriese krag op te wek. Die eerste is deur gebruik te maak van Gekonsentreerde Sonkrag waar sonenergie met behulp van spieëls op ‘n fokuspunt gerig word waar sout gesmelt word. Die sout word termies geïsoleer en kan reg deur die dag aangewend word om water tot stoom te verhit en om op dié wyse termiese opwekking te doen. Die tipiese opwekkingsvermoë van sulke kragstasies is ongeveer 100MW. Die tweede manier van opwekking is om fotovoltaïse selle te gebruik om krag op te wek. Die tipiese opwekkingsvermoë van sulke stasies is ongeveer 10MW en in sommige gevalle hoogstens 75 MW. Volgens ‘n interessante webbladsy wat ‘n lys van kragstasies in Suid-Afrika gee, is Eskom nie ‘n rolspeler in die opwekking van sonkrag nie. Dit is hoofsaaklik onafhanklike energieprodusente (IPPs) wat hier ‘n rol speel en wat waarskynlik op die regering druk uitoefen dat meer ruimte vir IPPs geskep moet word.
Die grootste hoeveelheid elektrisiteit wat in die land opgewek word, word deur middel van termiese opwekking gedoen deur steenkool as brandstof te gebruik. Ten einde elektrisiteitskostes laag te hou, is die meeste steenkoolkragstasies naby groot steenkoolmyne geleë, veral in die Mpumalanga-provinsie. Lae-graadse steenkool word tot ‘n poeier fyn gemaal en daarna in stoomketels gevoer waardeur stoom vir die stoomturbines opgewek word.
Ongelukkig word die meeste elektrisiteit by die groot las-sentra in Gauteng, die Wes-Kaap en die Kwazulu-Natal-provinsie benodig, vér van waar dit opgewek word. Ten einde die opgewekte elektriese energie by hierdie sentra te kry, word Eskom se kragtransmissiestelsel ingespan. Die gedeelte van hierdie kragtransmissiestelsel, wat gewone mense die meeste opmerk, is die kragmaste met 3 stelle geleiers wat oor die Hoëveldvlaktes in verskillende rigtings loop. Hierdie is hoë-spanningtransmissiegeleiers wat deur spantorings gedra word en begin by ‘n verhogingstransformator by ‘n kragstasie en eindig in een of meer verlagingstransformators wat by transmissie-substasies geleë is.
Cahora-Bassa gelykstroom transmissielyn
Drie-fase-wisselstroom (50Hz) met ‘n spanning van ongeveer 20kV word by die kragstasiegenerators opgewek en met ‘n verhogingstransformator verhoog wat op wisselspanningsvlakke van óf 132KV, 275kV, 400kV of in sommige gevalle selfs 765kV versend word. Een transmissielyn, die Cahora-Bassa-transmissielyn, wat naby Pretoria oor die N4 opgemerk kan word, verskil egter deurdat elektriese energie in gelykstroomformaat, met ‘n spanning van 533kV versend word. Op hierdie lyn is daar egter net een stel geleiers wat deur die kragmaste gedra word. Die elektrisiteit word na die Apollo-omskakelingstasie naby Pretoria vervoer waar dit in 50Hz wisselstroom omgeskakel en in die standaard elektriesiteitsnetwerk ingevoer word.
Die doel van die transmissiestelsel is dus om elektriese energieopwekkingsaanlegte (kragsentrales of kragstasies) met laste (dáár waar energie benut word) te verbind. Die meeste transmissielyne in die wêreld is hoë spannings-, 3-fase-, wisselstroomlyne. Die wisselstroomfrekwensie verskil egter van land tot land, 60Hz in die VSA en 50Hz is Europa, Australië, dele van Asië en natuurlik Suid-Afrika. ‘n Driefase elektriese transmissiestelsel het 3 geleiers en die gedefinieerde spanning, die sogenaamde lyn-tot-lynspanning is ‘n RMS (root-mean-square) -spanning en word tussen elk van die 3 stelle geleiers gemeet. Daar is egter ook ‘n lyn-tot-grond spanning ter sprake wat die spanning tussen enige van die 3 geleiers en grond is. Die waarde van die lyn-tot-grondspanning is gelykstaande aan die lyn-tot-lyn-spanning gedeel deur = 1,732 (die vierkantswortel van 3).
Die nuuskierige leser het dalk al gewonder waarom dit nodig is om elektrisiteit oor die transmissielyne teen sulke geweldige hoë spannings te vervoer? Sal dit nie minder kos om laer spannings te gebruik en sodoende die hoë spanningtransformators uit te skakel nie? Daar sal dalk ook minder voëls doodgeskok word as laer spannings gebruik sou word! Die antwoord is geleë in die elektriese drywingsvergelyking. Om die koste van ‘n elektrisiteitopwekking te regverdig moet die maksimum elektriese energie met die minste verlies by die gebruiker uitgekry word. Die drywingsvergelyking stel dat drywing gelykstaande is aan die produk van elektriese spanning en die elektriese stroom, dws dywing = spanning x stroom. ‘n Groot elektriese stroom bring egter groot weerstandsverliese mee as gevolg van die inherente weerstand, wat alle geleiers het. Gelukkig kan mens dieselfde elektriese drywing versend teen laer verliese indien die spanning baie hoog gemaak word en die elektriese stroom baie klein. Sodoende word die energieverliese geminimeer.
Eskom het ongeveer 28 000 km se hoëspanningstransmissielyne onder hulle beheer. Hierdie lyne moet gereeld geïnspekteer en onderhou word. Verder is transmissielyne baie kwesbaar vir natuurlike verskynsels soos weerlig, verspoelings, veldbrande en sterk winde. Menslike optredes soos kabeldiefstal veroorsaak ook groot kopsere. Die kragtransmissiestelsel, wat bestaan uit die hoëspanningslyne tesame met die groot transformators, staan bekend as die Nasionale Netwerk en word deur Eskom se Nasionale Beheersentrum beheer.
Die Nasionale Beheersentrum het die verantwoordelikheid om onmiddelike, maar ook langtermyn, elektriesiteitsvraag en -aanbod te versoen. Die sentrum word permanent beman deur opgeleide personeel wat die elektrisiteitsvraag vanaf las-sentra regoor Suider-Afrika moniteer om te verseker dat genoegsame elektriese krag opgewek word. Vraagvlakke word ook vergelyk met lasvooruitskattings wat oor maande en jare, in ooreenstemming met weerspatrone en nuwe aansluitings, ontwikkel, aangepas en verfyn word. Ook onderhoudsbeplanning vir kragstasies en die transmissiestelsel behoort hiervolgens gedoen te word.
Daar is ‘n verskeidenheid van strategieë wat die Nasionale Beheersentrum kan volg ten einde addisionele krag te voorsien om aan die onmiddelike vraag na elektrisiteit te voldoen. Wanneer meer elektrisiteit opgewek word as onmiddelik benodig, word die oorskot krag gebruik om water na damme met hidro-elektriese opwekkingsvermoë te pomp. Sou daar tydens spitstye ‘n opwelling in die elektrisiteitsvraag ontstaan, word hierdie gepompte water aangewend om addisionele hidro-elektriese krag op te wek wat aan die kragnetwerk beskikbaar gemaak word. Sou dit nie genoegsaam wees nie kan spitstydstasies, bestaande uit gasturbines en/of dieselopwekkers geaktiveer word – soos inderdaad gereeld gebeur.
Indien steeds meer krag benodig word, word beurtkragskemas geïmplementeer. Behalwe, vir beurtkrag, soos wat dit by ons gewone gebruikers bekend is, kan groot verbruikers soos staalvervaardigers (gieterye en staalmeulens) en aluminiumsmelters, met wie kontraktueel vooraf ooreengekom is, se elektrisiteitsverskaffing vir kort periodes ingekort word.
Hoë-spanning elektriese krag, versend deur transmissielyne, word deur ‘n verlagingstransformator in die transmissie-substasie na lae-spanning elektriese krag – tipies 33kV – verander. Van hier word die krag via verspreidingskraglyne na verskillende verspreidingsubstasies gestuur wat aan herverspreiders soos munisipaliteite en ander eindgebruikers behoort. By die verspreidingsubstasie word die spanningsvlakke verder verlaag na 11kV of 22kV afhangende van die verspreidingsvereistes. Deur middel van medium-spanningslyne word krag versprei na Kommersiële, Industriële, Landbou en Residensiële verbruikers. Residensiële verbruikers se krag 380/220V word deur middel van lae-spanningslyne aan huishoudings gelewer. Kommersiële, industriële en landbouverbruikers se krag word gelewer in terme van verbruikers se bepaalde behoeftes.
Maureen Eloff 2020-03-06 at 17:40 - Reply
Baie uitgebreid en interressant – veral vir my as leek. Dankie vir die goeie Afrikaans wat deurgaans gebruik word.