Het opladen van Afrika’s reuzenaccu
Door Ontwaakt!-correspondent in Zuid-Afrika
ZOU het u verbazen als u hoorde van een accu die krachtig genoeg is om een hele stad van energie te voorzien? En, nog opmerkelijker, dat door die „accu” te „overladen” een dorstig industriegebied van water wordt voorzien? Het zal duidelijk zijn dat het hier niet om een draagbaar apparaat gaat, en voor een nader onderzoek zullen wij een reis moeten maken naar het schilderachtige gebied van de Drakens Berge, dicht bij de grens van Lesotho in Zuid-Afrika.
De plek vanwaar wij onze „accu” willen bekijken, ligt aan de steile erosieranden van het gebergte, de ’Great Escarpment’ genoemd, op een hoogte van meer dan 3000 meter. De lucht bezit een tintelende frisheid en het uitzicht is adembenemend. Achter ons, verder landinwaarts, bevindt zich een uitgestrekt centraal plateau, dat bekendstaat als het Hoge Veld. Aan onze kant stort de Tugela zich over de steile rotswand naar de groene heuvels, waar hij van een kleine stroom al gauw aangroeit tot een grote rivier.
Als wij van de steile rotswand van de Drakens Berge naar beneden kijken, merken wij twee hoogspanningskabels op. Deze leiden niet naar een rookwolken uitbrakende elektriciteitscentrale; neen, deze hoogspanningskabels eindigen abrupt in een rotswand van een beneden ons liggende heuvel. Ongeveer 400 meter boven de hoogspanningskabels en over de top van een heuvel is een groot reservoir. Ongeveer vijf kilometer ervandaan ligt op een veel lager niveau een tweede reservoir. Vreemd genoeg verandert het waterpeil in de reservoirs voortdurend. Nooit zijn beide tegelijkertijd vol of leeg. Het overloop valt zelfs per week te voorspellen. Op vrijdagmiddag kunt u er zeker van zijn dat het onderste reservoir vol is, maar op maandag zal het water verdwenen zijn en zal het bovenste tot de rand toe gevuld zijn!
Onder de grond ligt een netwerk van tunnels en schachten verborgen dat de twee reservoirs met elkaar verbindt. De tunnels zijn aangesloten op vier grote machines die hetzij als pomp of als turbine fungeren, en in dat laatste geval elektriciteit opwekken. Zesentwintig miljoen kubieke meter water moet omhooggepompt worden om het bovenste reservoir te vullen. Het geheel kan met een grote accu vergeleken worden die niet alleen elektriciteit levert, maar ook het dorstige Hoge Veld van water voorziet. Een dergelijke waterkrachtcentrale wordt een „pompaccumulatiecentrale” genoemd.
Voordelen wegen op tegen de kosten van het pompen
Hoewel accu’s heel bruikbaar zijn, brengt het doorgaans kosten met zich mee, en vergt het ook tijd, om ze op te laden. Evenzo wordt er elektriciteit verbruikt om water in het bovenste reservoir te pompen, terwijl er ook 35 uur voor nodig is om het te vullen. Dit gebeurt gedurende het weekeinde en ’s nachts, wanneer men gebruik kan maken van het buiten de piekuren beschikbare overschot aan energie.
Op dit moment wordt de energie die Zuid-Afrika nodig heeft, voornamelijk door kolengestookte krachtcentrales verschaft, met een capaciteit van ongeveer 19.000 megawatt. De extra megawatts die in de Drakens Berge liggen opgeslagen, vormen dus een welkome aanvulling in noodsituaties of gedurende de piekbelasting. Men merkt een enorme toename in elektriciteitsverbruik wanneer rond de middag en in de vooravond de maaltijden worden bereid.
Wanneer dan een extra met kolen gestookte elektriciteitscentrale in werking gesteld moet worden, is dat een dure aangelegenheid, terwijl ook luchtvervuiling optreedt. Bovendien kost het uren om na een koude start op volle sterkte te komen. Controversiële kernenergiecentrales werken met een vaste capaciteit, wat betekent dat buiten de piekuren elektriciteit wordt verspild. Bij zo’n waterreservoir als „energiespaarbekken” is er ongeveer drie uur gepompt om twee uur elektriciteit te kunnen produceren. Loont dat?
„Ondanks gebrek aan doeltreffendheid, gerekend in pure energieopbrengst,” zegt de Encyclopaedia Britannica, „zijn zulke voorzieningen van grote praktische waarde omdat ze een nuttig gebruik maken van de anders toch maar ongebruikte energie buiten de piekuren.” Gebruikmakend van de overschotenergie het water oppompen en dit opgepompte water weer in energie omzetten wanneer dat nodig is, valt te vergelijken met het kopen van bepaalde goederen wanneer die overvloedig voorhanden zijn en goedkoop, en ze dan met winst weer verkopen wanneer er vraag naar is.
Dit Drakens Berge energieopslagsysteem biedt nog een voordeel — de watervoorziening voor een zich uitbreidende, in het binnenland gelegen industrie. Daaronder zijn ook goudmijnen, die de grootste bron van inkomsten van Zuid-Afrika vormen. Hier wordt meer goud gewonnen dan in de rest van de wereld te zamen. Er moet voldoende water aanwezig zijn, ongeacht de kosten. Gedurende weekeinden, wanneer het bovenste reservoir van de Drakens Berge waterkrachtcentrale gevuld is, gaat het pompen nog tien uur langer door. Zo worden er dus elke week miljoenen kubieke meters water van het lage Tugelabekken overgebracht naar het veel hoger gelegen Vaalbekken. Een kleine uitgave gezien de hoge prijs van goud!
Hoe werkt het?
Water van de Tugela wordt in het laaggelegen Kilburn-reservoir geleid. Van hieruit wordt het door de berg omhooggepompt om het bovenste Driekloof-reservoir te vullen. Als dit eenmaal gevuld is, loopt het over in een ander reservoir. Het is het grootste reservoir in Zuid-Afrika en wanneer het voltooid is, heeft het een van de grootste aarden dammen ter wereld.
Iedere week wordt op gezette tijden, wanneer de vraag naar elektriciteit een piek bereikt, het pompproces omgedraaid. De „stop” van het bovenste reservoir wordt eruit getrokken. Terwijl het water naar beneden stort, worden de enorme pompen turbines die binnen drie minuten 1000 megawatt leveren. Indien nodig, kan deze energielevering 27 1/2 uur worden voortgezet voordat de accu weer opgeladen moet worden, of met andere woorden, het bovenste reservoir weer gevuld moet worden. (Zie de illustraties hieronder.)
De ondergrondse machinekamer
De vier omkeerbare pomp-turbines zijn meer dan honderd meter onder het oppervlak van de berg verborgen in een uitgeholde ruimte. Deze grote ruimte heeft een inhoud die gelijkstaat met een flatgebouw van dertien woonlagen en op elke etage 77 driekamerwoningen! Aan weerszijden zijn nog twee grote ruimten waarin zich de kleppen bevinden om het terugvloeien van het water te reguleren, en de transformators die voor de vereiste hoogspanning zorgen.
Elke pomp-turbine kan maximaal 270 megawatt leveren, wat overeenkomt met meer dan 360.000 pk. Dat is veel meer dan de hoeveelheid energie die de buurstaat Lesotho gebruikt. Bij zowel het pompen als het opwekken van elektriciteit maken deze reusachtige machines 375 omwentelingen per minuut.
De met beton beklede watertunnels zijn zes meter in doorsnede. Voordat ze het onderste reservoir bereiken, worden ze bij elkaar gevoegd en vormen een nog grotere tunnel. Het water stroomt hier met een ontzaglijke snelheid, ongeveer 200 kilometer per uur. Dit alles vindt onzichtbaar plaats onder het wuivende gras van de uitlopers van de Drakens Berge.
Sinds de inbedrijfstelling van ’s werelds eerste op het oppompen van water berustende energieopslagsysteem in 1892 nabij Zürich in Zwitserland, is men dit „pompaccumulatiesysteem” steeds meer gaan waarderen. Hoewel dergelijke systemen doeltreffend zijn om energie te „bewaren”, vormen ze zelf geen bron van energie. Andere krachtcentrales moeten de energie leveren om de pompen het water omhoog te laten brengen. Wanneer dan het water als gevolg van de zwaartekracht weer terugvalt, wordt de opgeslagen waterkracht omgezet in mechanische energie op de draaias van de generators waardoor er opnieuw elektriciteit wordt geproduceerd.
[Kaart/Illustratie op blz. 17]
(Zie publicatie voor volledig gezette tekst)
Driekloof
Waterkrachtcentrale en pompstation
Kilburn
[Illustratie op blz. 18]
Gebruikt als waterkrachtcentrale
Driekloof-reservoir
Kilburn-reservoir
[Illustratie op blz. 18]
Gebruikt als pompstation
Driekloof-reservoir
Kilburn-reservoir