 |
|
Bronne van elektrisiteit wêreldwyd
|
Elon Musk, ’n 44-jarige Suid-Afrikaans-gebore entrepreneur en nou ’n Amerikaanse burger (hy matrikuleer aan die Pretoria Seunshoërskool, verhuis in 1988 na Kanada, en emigreer van daar na die VSA), se langverwagte aankondiging oor die nuwe batterytegnologie wat uit sy firma Tesla afkomstig is, het rimpelings deur die elektrisiteitsbedryf gestuur.
Musk het sy miljardêrstatus verwerf deur in 2002 sy aandeel in die internetfirma PayPal vir $165 miljoen (sowat R2 miljard) aan eBay te verkoop. Die jaar daarop stig hy die maatskappy Space Exploration Technologies, of SpaceX, om ruimtereise te kommersialiseer en vir Jan Publiek beskikbaar te stel. SpaceX is tans sowel die grootste private vervaardiger van vuurpylenjins ter wêreld, as die houer van die rekord vir die beste drywing-tot-gewig-verhouding van enige beskikbare vuurpylenjin.
Sy volgende onderneming was Tesla Motors, wat elektriese motorvoertuie ontwikkel en vervaardig en waarvan die jongste Model X van die produksielyn af vloei. Musk se aandeel aan Tesla Motors is 32%, ’n maatskappy met ’n batewaarde van $18 miljard, en sy salaris by dié maatskappy $1 per jaar. Hy neem sy jaarlikse vergoeding in terme van aandele-uitreikings. Tesla beoog om teen 2020 elke jaar ’n halfmiljoen elektries-aangedrewe motors te vervaardig.
Maar nog is het einde niet vir hierdie ondernemende sakeman. In 2006 stig hy, saam met twee neefs, die firma SolarCity, tans die tweede grootste vervaardiger van fotovoltaïese panele in die VSA. Dié firma onderneem, saam met Tesla Motors, navorsing vir die ontwikkeling van die Tesla herlaaibare battery.
In Augustus 2013 stel hy Hyperloop voor: ’n supersoniese tonnelvervoerstelsel tussen San Francisco en Los Angeles in die VSA wat die afstand van 560 km tussen die twee stede in minder as 35 minute sal aflê. Die stelsel maak gebruik van ’n gedeeltelike vakuum om sleur te verminder.
Dié man dink gróót.
Batterytegnologie
’n Noodsaaklike vereiste vir sy Tesla elektriese motorvoertuig is die berging van elektrisiteit in ’n bekostigbare en betroubare herlaaibare battery. Dié komponent is die sleutel tot die sukses van sowel elektriese vervoerstelsels as die benutting van sonenergie vir die opwekking van elektrisiteit vir huishoudelike en nywerheidsgebruik vir wanneer die son nie skyn nie.
Na ’n eeu van weinig vordering het tegnologie vir herlaaibare batterye, danksy intensiewe navorsing na nuwe materiale en chemiese prosesse, in die afgelope paar jaar fenomenale vooruitgang getoon. Die verwagting is dat verdere grootskaalse vordering op hierdie gebied binne die volgende dekade gemaak sal word, danksy intensiewe navorsing by etlike instansies.
Tradisionele herlaaibare swawelsuur- of alkaliese batterye het verskeie nadele. Dit is duur, onbetroubaar, beskik oor ’n kort leeftyd (hoogstens 5 tot 6 jaar), lae benuttingsgraad, en is lomp en swaar. Vloeistofloodsuurbatterye veral is geneig om te ontplof, en wanneer dit ontlaai word tot benede 25% van vollading, verkort dit die leeftyd van die battery aansienlik tot minder as 5 tot 6 jaar.
Dit is met sy onlangse aankondiging van die Tesla Powerwall-batterystel (http://www.teslamotors.com/powerwall) vir huisgebruik dat Musk die elektrisiteitsbedryf na sy asem laat snak het. Dit is ’n muurgemonteerde herlaaibare litiumioonbattery met vloeistof termiese beheer en ’n gewaarborgde lewensduur van 10 jaar, in ’n aantreklike omhulsel gehuisves. Die elegante eenheid word teen ’n binne- of buitemuur gemonteer, en lewer, teen ’n koste van $3 500, oftewel sowat R42 000 (uitgeslote ’n GS-WS-omsetter) 10 kWh elektriese energie. Dit spog met ’n buitengewoon hoë 92%-benuttingsgraad met ’n massa van sowat 100 kg. (’n Kleiner eenheid van 7 kWh is beskikbaar teen sowat R36 000.) Met 10 kWh kan ’n kleiner huishouding deurnag van krag voorsien word. Vir ’n groter vermoë kan meer as een Powerwall-eenheid aangeskaf en in parallel verbind word – tot soveel as nege eenhede, met ’n totale vermoë van 90 kWh – meer as genoeg vir selfs die grootste huishoudings, en voldoende vir baie kleiner nywerheidsondernemings.
Deur die batterystelsel aan fotovoltaïese panele te koppel kan dit gedurende die dag deur middel van sonenergie gelaai word. Dit kan dan gebruik word om tydens spitsverbruiktye, wanneer in ontwikkelde lande elektrisiteitstariewe die hoogte in skiet, elektriese energie aan ’n huishouding te voorsien en besparings tot gevolg hê.
Die groter voordeel is om tydens kragonderbrekings (soos die geïnstitusionaliseerde beurtkrag in Suid-Afrika) huishoudings deurlopend vir kort tye van elektriese krag te voorsien. Suid-Afrikaners moet aanvaar dat beurtkrag vir minstens die volgende drie tot vyf jaar met ons sal wees, veral omdat die voltooiing van die Medupi- en Kusile-steenkoolkragsentrales eers teen 2020 sal geskied.
Tydens 'n langdurige totale kragonderbreking (landswye verdonkering) het dit die voordeel dat dit die huishouding ten volle of gedeeltelik, ten minste op ’n lae vlak, onafhanklik van Eskomkrag kan maak en noodsaaklike toerusting (bv ’n yskas en/of vrieskas) deur middel van sonenergie aan die gang te kan hou.
Die Tesla Powerpack, groter boetie van die Powerwall vir huishoudelike gebruik, is bedoel vir grootskaalse kragstelsels en is onbeperk skaleerbaar sodat dit dorpe of stede van son-elektriese krag kan voorsien. Musk bereken dat met 160 miljoen Powerpack-eenhede, die hele VSA se elektrisiteitsnetwerk vervang kan word, wat dit geheel onafhanklik sal maak van fossielbrandstowwe of kernkrag vir elektrisiteitsopwekking.
Dit word verwag dat die eerste Wallpack-eenhede oor drie maande in die VSA beskikbaar sal wees. Binne net meer as ’n week het Musk 35 000 bestellings vir die Wallpack ontvang, en oorweeg hy om sy reuse-Gigafabriek in Nevada te vergroot vir die vervaardiging van batterye vir die Tesla battery-aangedrewe motor en die bystaankrageenhede vir huishoudelike gebruik.
Die tafelrekenaarfenomeen
Musk voorsien ’n Powerwall-battery-installasie, met sonselpanele op elke dak, op wêreldwye skaal. Dit beteken ’n huishoudelike mikrosonselkragstasie wat die huishouding heeltemal onafhanklik sal maak van tradisionele kragstasies. Geen addisionele grondoppervlakte is daarvoor nodig word nie – die huis se dak huisves die sonselpanele. Dit, glo hy, sal die elektrisiteitsbedryf wêreldwyd op sy kop keer en kan die hele mensdom uitsluitlik uit hernubare bronne van elektrisiteit voorsien.
Dit sal die grootskaalse gebruik van koolwaterstowwe (steenkool, aardgas en olie) en kernkrag drasties kan verminder, met die gevolglike voordele vir die afname van besoedeling en aardverwarming.
Dié siening is ekwivalent aan dit wat in die rekenaarbedryf gebeur het. Thomas Watson, president van IBM, het in 1943 verklaar: "Ek dink die globale mark vir rekenaars is waarskynlik vyf." (Toegegee, hy het verwys na vakuumbuisrekenaars, wat ’n saal nodig het om dit te huisves.)
Dié voorspelling is omvergewerp toe Microsoft se Bill Gates in 1977 "’n rekenaar op elke lessenaar en in elke huis" voorsien het nadat halfgeleierrekenaars en mikro-elektronika dit moontlik gemaak het. Die res is geskiedenis. Sentrale groot rekenaars wat ’n groot aantal verbruikers bedien, het uit die mode geraak; elke gebruiker benut sy eie tafel- of skootrekenaar. Daar is inderdaad tans ’n rekenaar in (bykans) elke huis; is ’n mikrosonkragstasie op elke huis se dak vergesog?
Die tyd sal ons leer. Elon Musk se Powerwall en Powerpack hou die belofte in om die elektrisiteitsbedryf internasionaal radikaal te beïnvloed.
Bystaankrag: doen dit self
Die Powerwall is ’n elegante alternatiewe oplossing vir ’n bystaankrageenheid wat ek onlangs by my eie huis geïnstalleer het. My installasie bestaan uit vier AGM ("Absorbent Glass Mat") 150 Ah-batterye (soos wat in telefoonsentrales gebruik word) en ’n GS-na-WS-omsetter. Dié batterye kos R3 000 elk, en het ’n verwagte lewensduur van 12 jaar of meer.
Die AGM-batterye word verkies, aangesien dit nie kan ontplof soos wat met die goedkoper plofbare kalsiumsilwer-loodbatterye met vloeibare swawelsuur die geval is nie. Twee van my kennisse het ondervind dat die goedkoper vloeistofswawelsuurbatterye onder swaar lading ontplof het, met redelik katastrofiese gevolge.
Wanneer Eskomkrag beskikbaar is, word die batterye volgelaai. Wanneer beurtkrag inskop en Eskomkrag faal, skakel die GS-na-WS-omsetter outomaties en soomloos oor na batterykrag en kan dit soveel as 3 kVA (2,4 kW) lewer, genoeg om alle ligte, die TV-stel en dekodeerder, telefoon en alarmstelsel vir tot 6 uur aan die gang te hou. Slegs twee batterye is al voldoende om die gewone beurtkragtyd vir die helfte van dié tyd te oorbrug.
Die installasie kan, met die huidige GS-na-WS-omsetter, later desverkiesend uitgebrei word om sonselpanele te installeer om die batterye te laai, in plaas daarvan om Eskomkrag daarvoor te gebruik.
Om energieverbruik te verminder, is alle gloeilampe vervang deur lae-energie-, hoëwerkverrigting-LED-ligbronne. Die GS-na-WS-omsetter wek suiwer sinusgolf-WS op en kos R5 300, wat ek aanbeveel bó die benaderde-sinusgolf-GS-na-WS-omsetter vir sowat R3 000. ’n Gelisensieerde elektrisiën is nodig om die stelsel te ontwerp en te installeer, en dit kos tipies ongeveer R12 000. Daarvoor word ’n tweede skakelbord geïnstalleer waarheen alle toerusting wat op bystaankrag moet funksioneer, oorgeplaas word. Dit beteken dat die yskas, stoof, oond, vrieskas en swembadpomp van Eskomkrag afhanklik is en op die ou skakelbord (direk verbind aan Eskom) agterbly.
Belangrik is dat die getal en totale vermoë van die batterye (in Ah), en die vermoë van die GS-na-WS-omsetter (in kVA of kW), voldoende is vir die bepaalde huishouding se elektrisiteitsbehoeftes en -verbruikspatroon, en spesifiek daarvoor ontwerp moet word
Dit is duidelik dat die elektrisiteitsbedryf voor groot omwentelinge staan. Die vraag is of Eskom vinnig genoeg by hierdie snelle tegnologiese ontwikkelinge kan aanpas.
• Christo Viljoen is ’n afgetrede professor in ingenieurswese aan die US, en voormalig lid van die Elektrisiteitsraad (tans Eskom-raad) en Elektrisiteitsbeheerraad (tans NERSA).