’n Aanduiding van die haalbaarheid van windkrag word verkry as dit vergelyk word met Eskom se huidige geïnstalleerde totale vermoë. Om Eskom se huidige lewering met windkrag te vervang, sal 390 000 opwekkers verg, mits die wind 10% van die tyd sterker as 5 km/h waai. Met 10 kragopwekkers per vierkante kilometer (km ²⁾ sal ’n grondoppervlakte van 39 000 km ² vir dié doel gebruik moet word – oftewel ’n oppervlakte groter as twee maal dié van die Kruger-wildtuin, en dit in ’n windryke omgewing. Hierdie opsie is slegs toepasbaar vir aanvullende kragopwekking.

      Op kleiner skaal sou dit 1 840 windgenerators vereis om dieselfde elekrisiteitsvoorsiening as dié van die Koeberg-kernkragsentrale te lewer. Hoe Kaappunt daar sal uitsien met 184 vierkante kilometer toegebou onder windgenerators, kan ’n mens jou indink. Bowendien sal so ’n reuse windplaas, saam met die Koeberg-kernkragsentrale, nog steeds nie in al die elektrisiteitsbehoeftes van die Wes-Kaap kan voorsien nie.

      Voorstaanders van windenergie, soos die Globale Windenergieraad, wys daarop dat Denemarke reeds 20% van al sy elektrisiteit verkry uit die 3 117 MW se geïnstalleerde windkragkapasiteit, waarvan baie in die see ten ooste van die land opgerig is. Duitsland het meer as 16 000 windgenerators (hoofsaaklik gesetel in die ou Oos-Duitsland) wat 6 520 MW elektrisiteit kan opwek en sorg vir ongeveer 4,5% van sy kragverbruik. Dit is meer as die helfte van die windkrag wat in Europa opgewek word. Ander belangrike windkraglande is Spanje met 8 263 MW, die Verenigde State (VSA) met 6 740 MW, en Indië met 3 000 MW. Enige van laasgenoemde lande se totale windkragvermoë is egter maar van dieselfde orde as dié van een of twee groot steenkoolkragsentrales. ’n Druppel in die emmer is Suid-Afrika se eie poging met ’n kommersiële windkragaanleg van slegs 5,2 MW by Darling aan die Weskus, wat ’n skamele 300 huishoudings deurlopend van krag sal kan voorsien.

      Die Suid-Afrikaanse regering se doelwit is om teen 2013 minstens 4% (1 667 MW) van die verwagte elektrisiteitsaanvraag uit hernubare bronne te voorsien. Die Witskrif oor Hernubare Energie, uitgereik in November 2003, voorsien egter dat windkrag uiteindelik ’n skamele 1% van SA se elektrisiteitsbehoeftes sal kan voorsien. Ander ontwikkelende lande met ambisieuse planne vir windkragbenutting is Indië, Argentinië en Brasilië. President George Bush het tydens sy “State of the Nation”-toespraak in Januarie vanjaar ’n ambisieuse plan aangekondig om die VSA se afhanklikheid van ingevoerde brandstowwe (hoofsaaklik olie) drasties in te kort deur klem te lê op die ontwikkeling van hernubare energiebronne.

      Bloot vanweë die onbetroubaarheid van wind as deurlopend beskikbare energiebron, maar veral ook vanweë die hoë koste van windgenerators (die wind is gratis, maar die kapitaalkoste en onderhoud van die generators is hoog), blyk dit nie die Heilige Graal van elektrisiteitsvoorsiening vir die afsienbare toekoms te wees nie. Dit is afgesien van die besware van omgewingsbewaarders vir wie die ekologiese impak van reuse windgeneratorplase onaanvaarbaar is.

      Die Duitse maatskappy E.ON Netz GmbH se windkrag  moet byvoorbeeld sterk gesubsidieer word deur die Duitse regering, met die bedrag van 91 Euro (R550) per MWh, teenoor die groothandelprys van elektrisiteit van 34 Euro per MWh. In die Verenigde Koninkryk word windkrag-elektrisiteit ook sterk gesubsidieer met £50 per MWh, vergeleke met die groothandelsprys van £22 per MWh. Verder het E.On Netz bevind dat, vir elke 100 MW elektrisiteit afkomstig van geïnstalleerde windkragbronne, die konvensionele kapasiteit met minder as 20 MW verminder word. Die 6 250 MW van windkrag van E.ON Netz is teoreties in staat om in 33% van die verbruik in die area te voorsien, maar het vir die helfte van die jaar in slegs 3,5% voorsien.  Dieselfde resultate is deur die British Royal Academy of Engineering se analise bevestig waarin hulle bereken dat vir elke 22 000 MW geïnstalleerde windkrag-elektrisiteit, daar tussen 16 000 en 19 000 MW rugsteunkapasiteit voorsien moet word.

      E.ON Netz verklaar dat die enigste werklike voordeel van windkrag is dat die “brandstof” daarvoor gratis is. Inderdaad stel hulle “taktvol voor” dat die “politieke wil” vir die oprigting van verdere windkraggenerators “getemper moet word deur ’n realistiese erkenning van die hoë kostes, onbetroubaarheid en ernstige ingnieursprobleme” wat dit kenmerk.

      Sonenergie is, soos windenergie, gratis beskikbaar en ’n hernubare energiebron. Dit is uiteraard slegs periodiek beskikbaar, en selfs minder as wat met windenergie die geval is, aangesien dit nie snags beskikbaar is nie. In bewolke toestande is die energielewering eweneens beperk. Dit vereis duur opgaarskemas (byvoorbeeld batterye of waterpomp-opgaarskemas) om energie deurnag en tydens spitsverbruik (wat gewoonlik vroegaand voorkom) te lewer.

      Fotovoltaïese selle is egter duur om te vervaardig, en die benuttingsgraad daarvan is laag. Selfs nuwe deurbrake met die ontwikkeling van selle wat van amorfe silikon of saamgestelde materiale gebruik maak, kon nog nie ’n kostedoeltreffende oplossing lewer nie. Vir die grootskaalse opwekking van elektrisiteit word groot oppervlaktes vereis vir die opwek van relatief klein hoeveelhede energie.

      Alternatiewe metodes om sonenergie te benut, is die gebruik van ’n groot aantal paraboliese spieëls om sonlig te konsentreer op ’n hitteruiler, wat water kook om stoom te lewer wat – soos in ’n steenkoolkragsentrale – gebruik kan word om ’n generator aan te dryf. Werklik noemenswaardige aanlegte om elektrisiteit op te wek deur die gebruik van sonenergie kon egter nog nie verwesenlik word nie.

      Kalifornië (VSA) is die leier op hierdie gebied. Sy Solar Two-kragstasie in die Mojave-woestyn het ’n maksimum lewering van 10 MW. Die Solar Electric Generating System in Kramer Junction, Kalifornië, het ’n maksimum lewering van tien maal soveel – 100 MW (dit wil sê, een-tiende van die lewering van ’n tipiese windgenerator). Hierdie stelsel wek tans 90% van die wêreld se totale sonelektrisiteit op, maar vereis aansienlike subsidies om aan die gang te bly. Ten einde dieselfde hoeveelheid elektrisiteit te lewer as ’n 1 000 MW termiese of kernkragsentrale, word paraboliese spieëls benodig wat ’n grondoppervlakte van 85 km ² beslaan. Die spieëls moet weekliks gewas word om optimale werkverrigting te verseker.

      ’n Veel beter metode van sonenergiebenutting is sonverhitters vir huishoudelike waterverwarmers, wat die behoefte aan elektrisiteit aansienlik verminder. Waterverhitting is die grootste verbruiker van elektrisiteit in enige normale huishouding. Son-waterverhitters met 150 liter kapasiteit kan voldoende warm water aan ’n gemiddelde huisgesin van 5 lede (2 volwassenes en 3 kinders) lewer vir agt maande van die jaar in die sonnige dele van ons land – selfs op bewolkte dae; die installasiekoste daarvan bedra ongeveer R10 000, met geen instandhoudingskoste nie. Dit kan die elektrisiteitsverbruik van so ’n huisgesien halveer. Sonkrag vir die verhitting van water vir huishoudelike gebruik is reeds baie algemeen in Israel, en in Barcelona, Spanje, is regulasies aanvaar wat vereis dat alle nuwe geboue son-waterverhittingstelsels moet hê.

      As deel van die plattelandse elektrifiseringsprogram het Suid-Afrika in Junie 2004 tenders gevra om 40 000 huishoudelike sonverhitterinstallasies te voorsien. Finansiering vir die projek (sowat R120 miljoen) word voorsien deur die Duitse ontwikkelingsbank Kf’W.

      Die nadeel van son-waterverhittingstelsels is egter dat dit nie goed funksioneer in die middel van die winter nie, sodat elektrisiteit dan gebruik moet word vir die verhitting van water. Dit het tot gevolg dat die spitsverbruik van elektrisiteit verder verhoog word juis in dié tyd van die jaar wanneer elektrisiteitsverbruik ’n hoogtepunt bereik.

      Onderwater-installasies om die energie van seegolwe te omskep na meganiese energie, wat op sy beurt gebruik kan word om elektrisiteit op te wek, is reeds prakties gedemonstreer. Die Departement Siviele Ingenieurswese aan die Universiteit van Stellenbosch het trouens in die 1980’s ’n leerstoel in hierdie rigting gehad, waarvan die navorsing die haalbaarheid in modelstudies bewys het. Daar is bewys dat die oseaantoestande van die Kaapse Weskus ideaal geskik is vir hierdie doel. Weens ’n gebrek aan belangstelling en finansiële steun is die studierigting en navorsing gestaak.

      ’n Tweede metode om oseaanenergie te benut, is die hoogteverskil in water tussen hoog- en laagwater, met ander woorde, gety-energie. Tydens hoogwater word afsluitingsluise toegemaak, wat water afsluit om hidroëlektriese generators tydens laagwater aan te dryf. Ongelukkig beskik Suid-Afrika nie oor geskikte vlak baaie om hierdie moontlikheid prakties te benut nie.

      Sestien persent van die wêreld se elektrisiteitsbehoeftes word tans deur sowat 442 kernkragstasies voorsien, en ’n verdere 35 reaktors is in aanbou, waarvan 24 in Asië. Die 442 kernkragsentrales wat in 32 lande funksioneer, het ’n kumulatiewe 10 000 reaktorjare van kommersiële bedryf agter die rug.

      Gedurende die afgelope paar jaar is ’n merkbare oplewing in politieke en openbare steun ervaar vir kernenergie. Dit is veral die geval in die VSA, waar die konstruksie van alle nuwe kernkragsentrales in 1974 gestaak is en geen bestellings sedert 1978 geplaas is nie. Oor die afgelope 15 jaar is 8 verouderde kernkragsentrales in die VSA afgetakel as gevolg van toenemende regulatoriese kostes en openbare drukgroepe se vrese oor bestralingsgevare, maar 103 is nog in werking.

      Frankryk gebruik kernenergie om 77% van sy elektrisiteit op te wek. Die meeste Asiatiese lande het reeds vir die afgelope dekade of meer aktiewe programme om die rol van kernkrag in hul ekonomieë te versterk. Die Kiotoprotokol en stygende kommer oor aardverwarming het ook belangstelling verhoog in kernenergie as energiebron wat baie min kweekhuisgasse vrystel.

      Teenstanders van kernkragsentrales verwys gereeld na die Tjernobiel-ramp in die voormalige Sowjet-Unie, wat in 1986 plaasgevind het toe deel van die reaktor oorverhit en radioaktiewe materiaal ontsnap het.

      Dieselfde ongeluk kan nie voorkom by enige ander kernkragsentrale nie, omdat al die kernkragsentrales wat tans in gebruik is binne ’n stuitgebou geplaas is en nie dieselfde oopkring-beheerstelsels gebruik nie. Die kernreaktorsmelting van Three Mile Island in die VSA in 1979, wat plaasgevind het toe die sentrale verkoelingstelsel gefaal het, het ook ’n groot hoeveelheid straling vrygestel, maar die stuitgebou waarbinne die reaktor gehuisves is, het verhoed dat dit in die atmosfeer vrygestel word, en daar was geen stralingsbeserings of sterfgevalle nie.

                Die VSA gebruik fossielbrandstowwe, hoofsaaklik steenkool en aardgas, om 70% van sy elektrisiteit op te wek. Kernenergie lewer 19%, en hidroëlektriese damme die orige 11%. Elektrisiteit wat deur middel van  sonkrag en windgenerators opgewek word, lewer minder as een-tiende van een persent van die VSA se elektrisiteit.

 

      Die Koeberg-kernkragstasie by Duynefontein, 27 km ten noorde van Kaapstad, is reeds 16 jaar in gebruik en het ’n verwagte verdere 30 – 40 jaar aktiewe lewe voor. Die kragstasie se twee reaktors lewer 1 840 MW of 6,5% van Suid-Afrika se elektrisiteitsbehoeftes. Koeberg het reeds meer as 81 miljard kWh elektrisiteit sedert 1984 gelewer met die verbruik van 7,5 ton uraan. Vir verkoeling gebruik dit seewater, wat alles na die see teruggepomp word. In ’n ewe lang periode sou ’n steenkoolkragstasie van dieselfde grootte meer as 50 miljoen ton steenkool en 160 000 miljoen liter vars water opgebruik het. Die reaktors is gehuisves binne 1 meter dik betonmure wat verseker dat geen radioaktiwiteit kan ontsnap nie, en selfs ’n aardbewing of die impak van ’n vliegtuig kan weerstaan. Met ’n personeeltal van 1 000 het dit ’n verdere 600 werkgeleenthede in die omgewing, en sowat 2 000 werkgeleenthede elders in die SA kernkragnywerheid geskep.

      Die debat oor kernkragsentrales woed voort. As nie-hernubare energiebron is die uraanreserwes van die wêreld meer as die beskikbare steenkoolreserwes. Wanneer steenkool verbrand word, kombineer die koolstof daarin met suurstof om koolstofdioksied (CO ₂) en koolstofmonoksied (CO) te lewer. ’n Groot steenkoolkragstasie wat eweveel elektrisiteit as ’n kernkragstasie opwek, verbrand jaarliks 3 miljoen ton steenkool, wat 11 miljoen ton CO ₂ (350 kg per sekonde) vrystel. Steenkool bevat swawel, 0,5% tot 3% per gewig, wat met suurstof kombineer om swaweldioksied te vorm, die belangrikste bestanddeel van suurreën, en die stikstof daarin kombineer met suurstof om stikstofoksied te vorm, ’n belangrike besoedelingsproduk. ’n Steenkoolkragsentrale met dieselfde vermoë as Koeberg stel eweveel koolstofdioksied as 400 000 motorvoertuie vry. Steenkool bevat gesondheidskadende swaarmetale soos lood, kwik, arseen, kadmium en berillium. Daarbenewens bevat steenkool tipies 1 tot 2 dele uraan per miljoen; as gevolg hiervan stel steenkoolkragstasies tot 50 keer soveel radioaktiewe materiaal in die atmosfeer vry as wat kernkragstasies doen, waarvan die radioaktiewe neweprodukte ingehou en veilig weggebêre kan word.

      Kernkragsentrales wat uraan-235 of uraan-238 omskepte plutonium gebruik, stel geen skadelike gasse of toksiese materiale in die atmosfeer vry nie. ’n Kilogram uraan lewer 20 000 keer soveel energie as ’n kilogram steenkool. ’n Kernkragstasie produseer jaarliks hoëvlak- radioaktiewe afvalprodukte wat maklik onder ’n eetkamertafel geberg kan word. Daar is genoeg uraan-235 reserwes om in die mensdom se behoeftes vir die res van hierdie eeu te voorsien. Maar uraan-238 (99% natuurlike uraan) word gebruik in kweekreaktors, wat uraan-238 omskep in plutonium, en die beskikbare reserwes uraan-238 kan kweek-reaktors vir duisende jare van brandstof voorsien.

      Alle kernkragsentrales wat tans in werking is, maak van kernklowing gebruik: Uraan-atome word na eenvoudiger atome afgebreek, wat gepaard gaan met die lewering van geweldig baie energie. Die massaverlies is egter slegs in die orde van 1,3%.

      Die ideaal sou wees om van kernversmelting (-fusie) gebruik te maak, waarin die waterstof-isotope deuterium of tritium as brandstof gebruik word. In die proses, soortgelyk aan dié wat op die son plaasvind, word ligter atome deur versmelting saamgevoeg om swaarder atome te lewer. Dit lewer geweldig baie energie en produseer geen radioaktiewe afval nie – dit is dus ’n “skoon” proses. Een kilogram fusiebrandstof lewer dieselfde energie as 10 miljoen kg fossielbrandstof. 

      Daar is genoeg deuterium in die see om die huidige elektrisiteitsverbruik in die wêreld vir 150 miljard jaar te lewer! (Die son se verwagte lewensduur is, terloops, 5 miljard jaar). Die grootste probleem is egter om die proses prakties te beheer, aangesien die plasma verhit moet word tot ’n temperatuur van 100 miljoen ºC of hoër (enkele male hoër as die temperatuur in die son se kern), en geen geskikte houer is bekend waarin dit gedoen kan word nie. In terme van die fisika wat betrokke is en die enorme hoeveelheid energie wat vrygestel word, is dit soortgelyk aan die bou van ’n miniatuur son op aarde.

      Een moontlikheid is om die proses in ’n magneetveld te suspendeer, maar na meer as ’n halfeeu van navorsing vereis dit net soveel energie om die proses aan die gang te kry en vol te hou, as die hoeveelheid energie wat daardeur geproduseer word. Ofskoon slegs 0,7% van die massa omskep word in energie (die swaarder atome ná fusie se massa is ietwat minder as dié van die ligter atome voor fusie), is dit ’n enorme hoeveelheid energie wat potensieel vrygestel kan word volgens Einsten se bekende formule E = mc ².

      In Junie 2005 is bekend gemaak dat Frankryk die bod gewen het (teen sterk kompetisie vanaf Japan) waar die 10 miljard Euro (R66 miljard) kernfusiereaktor ITER (Internasionale Termonukliêre Eksperimentele Reaktor) opgerig sal word by Cadarache in die suide van Frankryk (60 km binnelands vanaf Marseille). Die vennote in die projek is die Europese Unie, die VSA, Rusland, Japan, Suid-Korea en Sjina.

      Die ITER-projek het ’n lewensverwagting van 30 jaar – tien jaar vir die konstruksie en 20 jaar vir die bedryf daarvan. Dit is nie bedoel om elektrisiteit op te wek nie, maar om primêr navorsing te doen ten einde ’n prototipe termokernreaktor na verwagting teen 2030 te kan bou. Daar word nie verwag dat ’n kommersiële termokernkragstasie voor 2050 moontlik sal wees nie.

      Ofskoon politici die aankondiging verwelkom het (dit sal duisende werkgeleenthede in die omgewing skep), het omgewingsbewuste organisasies soos Greenpeace, Mediane en Sortir du Nucleaire die planne sterk veroordeel.

      Wat is dan die alternatiewe vooruitsigte vir die onmiddellike toekoms? Een moontlikheid is die modulêre korrelbedreaktor (MKBR), wat ’n gevorderde kernreaktorontwerp is. Eskom het reeds in die vroëe 1990’s begin met ’n doenlikheidstudie, wat later uitgebrei is as projek met sowel plaaslike as internasionale vernnote. Die MKBR-konsep is reeds in die 1960’s in Duitsland gedemonstreer.

      Hierdie tegnologie maak aanspraak op dramaties hoër vlakke van veiligheid en werkverrigting. In plaas van water gebruik dit pirolitiese grafiet as die neutronmoderator, en ’n onaktiewe of semi-onaktiewe gas soos helium, stikstof of koolstofioksied as die koelmiddel, by baie hoë temperatuur, om ’n turbine direk aan te dryf. Dit skakel die komplekse waterverhitting- en stoomhanteringstelsel uit en verhoog die omsettings-benuttingsgraad (elektriese uitgangsdrywing tot termiese invoerdrywing) tot ongeveer 50%.  Die gasse kan nie gekontamineer word nie en absorbeer nie neutrone soos wat water doen nie, sodat die kern minder radioaktiewe vloeistowwe bevat en groter ekonomie as ’n ligtewaterreaktor vertoon.

      Die “modulêre” konsep van die korrelbedreaktor gebruik ’n aantal klein reaktors in ’n groot kragstasie. Dit is gerieflik omdat uitbreidings moontlik is om algaande te voldoen aan die groeiende behoefte aan elektrisiteit. Soos wat die behoefte aan elektrisiteit toeneem, word eenvoudig meer reaktors geïnstalleer. Die MKBR kan ekonomie van skaal en groter betroubaarheid verseker: faal een reaktor, is daar genoeg reaktore oor wat steeds energie opwek.

      MKBR’s word ontwerp om elkeen tipies 110 MW op te wek, wat voldoende is om 30 000 privaat wonings van elektrisiteit te voorsien. Meer as een MKBR vorm ’n energieplaas wat maksimaal 10 modules huisves, en wat ’n gemeenskaplike beheersentrum met mekaar deel. Geleidelike uitbreiding is dus moontlik: na gelang die behoefte toeneem, kan meer modules bygevoeg word.

      Twee energieplase, oftewel 20 MKBR’s wat 2 200 MW opwek (méér as Koeberg se vermoë) sal ’n oppervlakte van ongeveer ses rugbyvelde beslaan. Die gebou is gedeeltelik ondergronds, sodat die sigbare deel so hoog as ’n gebou van ses verdiepings sal wees.

      Op 25 Junie 2003 het die Department van Omgewingsake en Toerisme die oprigting van ’n prototipe 110 MW MKBR vir Eskom by Koeberg goedgekeur, met ’n korrelbed-kernbrandstofproduksieaanleg te Pretoria. Die uraan wat benodig word, sal vanaf Rusland ingevoer word. Teen die begin van aanstaande jaar sal met die oprigting van die aanleg begin word, en die reaktor sal na verwagting teen 2011 voltooi wees. Die eerste kommersiële MKBR-modules word vir 2013 beplan. Die SA MKBR-maatskappy, PBMR (Edms) Bpk, is in 1999 gestig met die doel om ’n kleinskaalse, hoëtemperatuur- MKBR te ontwikkel en internasionaal te bemark. Die maatskappy het ’n ontwikkelingspan van 550 werknemers en is geleë in Centurion.

      Die Suid-Afrikaanse MKBR is ’n hoëtemperatuurreaktor (HTR) met ’n geslotekring-gasturbien kragomskakelingstelsel. Ofskoon dit nie die enigste HTR is wat in die wêreld ontwikkel word nie, word die Suid-Afrikaanse projekspan as die leiers op dié gebied gereken, met Sjina kort op hulle hakke.

      Die MKBR betaan uit ’n drukvat wat die 45 000 verrykte uraandioksied-brandstofkorrels bevat, wat elkeen in ’n grafietsfeer gehuisves word. Die stelsel word deur helium verkoel, en die hitte wat verkry word, word deur ’n turbine in elektrisiteit omskep. Voorstaanders van die MKBR-konsep beweer dat die ontwerp inherent veilig is omrede die basiese ontwerp, die materiale wat gebruik word, die brandstof, en die onderliggende fisikabeginsels. Die stelsel is selfsmorend, sodat ’n Tsjernobiel-tipe ongeluk onmoontlik is.

      Die opsies vir die gebruik van hernubare energiebronne lyk nie baie gunstig vir die afsienbare toekoms nie. Met kwynende steenkoolreserwes en die ernstige besoedeling wat steenkoolkragstasies veroorsaak, lyk dit asof die kernkragroete vir die volgende eeu die waarskynlikste opsie is om in die wêreld se energiehonger te voorsien.