Die toepassingsmoontlikhede van paraboliese spieëls is groot. Die meeste van die groot sonplase in die wêreld gebruik die een of ander variasie om ’n hittebank op te bou, met die voordeel dat elektrisiteit ook deur die nag opgewek kan word.

Een aanwending is ronde of trogvormige paraboliese spieëls wat sonenergie op een punt of lyn rig. Die gefokusde punt word dan gebruik om ’n hittereaktor of pypnetwerk te verhit. Die oordragvloeistof kan onder meer gesmelte sout, olie en water met glikol wees.

Die Sweedse maatskappy Azelio gebruik paraboliese spieëls wat na ’n sentrale toring gerig word om gesmelte aluminium as vloeimiddel in die hittebank te gebruik, wat dan ’n gesmelte soutoplossing in ’n Stirling-enjin verhit om elektrisiteit op te wek.

Hierdie eenhede van so klein as 13 kW kom nou op kommersiële skaal op die mark. Trogvormige paraboliese spieëls van Absolicon het ’n groot toepassing in die landboubedryf.

Dit sluit onder meer in stoomketels vir medium- en lae druk, hittebanke vir verhitting, distillasie, warmbaddens vir vrugtebehandeling, prosessering by wynkelders, die maak van suiwelprodukte, verhitting van dierebehuising, eierbroeikamers, warm water vir abattoirs en pasteurisasie.

Die Absolicon-stelsel, soos hierdie een in Kaapstad, is ideaal vir die grootskaalse vraag na hitte en stoom. Dit kan op ’n 24-uur-grondslag opgeberg word teen tot 200 °C. Foto: Absolicon
Trogspieëls in ’n raam wat die son se beweging volg. Hul energiedoeltreffendheid is maksimum 76%. Die diensdoeltreffendheid word gewaarborg op 90% ná 25 jaar. Foto: Absolicon

Volg die son

Die trogspieëls pas in ’n raam en volg die son se beweging. Dit gaan in die volgende jaar in Suid-Afrika vervaardig word volgens Sweedse tegnologie wat tans by AB InBeV geïnstalleer word.

Hul energiedoeltreffendheid is maksimum 76% en die diensdoeltreffendheid word op 90% gewaarborg ná 25 jaar. Die Absolicon-stelsel is ideaal vir die grootskaalse vraag na hitte en stoom deurdat dit op ’n 24-uur-basis teen tot 200 °C opgeberg kan word.

Hoe meer energie gebruik word, hoe vinniger betaal die stelsel homself af. Vir projekte groter as 2 MW sal die maatskappy ’n energie-verskaffingskontrak sonder ’n kapitaaluitleg van die kliënt gee.

Hy verskaf ook alle bykomende prosestoerusting soos hittereservoirs, hittepompe, hittewisselaars en moniteringstoerusting.

Trogspieëls gekombineer met sonpanele

Nog ’n trogspieël gekombineer met ingeboude sonpanele is die Sweedse Solarus. Dit het ’n energiedoeltreffendheid van tot 88% en kan 3,5-4,5 keer méér energie as ’n standaardsonpaneel per eenheidsoppervlak lewer.

Trogspieëls is veral nuttig in gebiede met beperkte ruimte, is minder gevoelig vir lig as gewone sonpanele omdat hulle ook termiese sonenergie oordra, en word hoofsaaklik staties geïnstalleer. Die vorm van die spieël help om die beweging van die son doeltreffend te benut.

Dit funksioneer teen ’n maksimum temperatuur van 180 °C en ’n werksdruk van 6 bar. Solarus stel ’n subsidie beskikbaar vir besighede wat hierdie tegnologie in Suider-Afrika wil gebruik. Die subsidie betaal dan vir die toerusting en installering.

Die eienaar kry ’n kontrak van die vervaardigers vir energieverskaffing aan ’n bepaalde bedryf, met ’n gewaarborgde, laer kostestruktuur as dié van Eskom.

Agribesighede wat daarvan gebruik kan maak, is onder meer abattoirs, voedselverwerkers, leerlooierye, ondernemings wat eiers vir die hoenderbedryf uitbroei, en wynkelders. Dit is dus besighede wat hitte kan gebruik oor ’n tydperk wat redelik oor die jaar verspreid is.

Trogspieëls op ’n raam

Trogspieëls kan ook op ’n raam aangebring word wat die son volg, met die fokuspunt op ’n gesamentlike pyplyn bokant die raam. Sodoende kan ’n hoër temperatuur bereik word as met die vorige twee uitlegte, want ’n groter oppervlak son word op een lyn gekonsentreer.

Gewone vakuumbuise kan ook met trogspieëls gekombineer word, maar die beperking van lae druk en lae temperatuur beperk die toepassing tot ’n mate en is byvoorbeeld méér vir wasgeriewe en ablusieblokke bedoel waar hoër volumes water teen ’n lae temperatuur benodig word.

Paraboliese spieëlversamelaars het in die algemeen ’n baie goeie terugbetalingstyd omdat soveel hitte oorgedra kan word.

Windlaaiers

Windkrag is ’n onregstreekse toepassing van sonkrag omdat die son die dryfkrag agter die atmosferiese bedrywigheid is. Dit het ’n geografiese toepassing vir boere in dele waar die wind gereeld waai, veral tussen koppies en rante wat die wind rig.

Kyk egter na die balans van die koste om hierdie energie op te berg omdat windkrag gewoonlik groot uiterstes tussen niks en te veel lewer. Die Chinese het verskillende windlaaiers op die mark, en turbines word ook plaaslik vervaardig.

Myns insiens is die totale opbergingskoste van energie egter nog te hoog om windkrag werklik tot sy reg te laat kom. Dit raak gewaag om ’n stel duur litiumbatterye te koop om die windlaaier te regverdig.

’n Boer kan homself gelukkig ag indien hy ’n hidro-elektriese stelsel op sy plaas kan ontwikkel, want dit is gewoonlik geografies skaars. Dit beteken die boer sal lewenslank goedkoop krag kan opwek sonder dat hy duur batterye hoef te koop. Foto: Charl van Rooyen

Hittepompe

Die gebruik van hittepompe neem toe by die verhitting en verkoeling van geboue deur die omgewingshitte as energiebron aan te wend. Hitte-energie word van warm na koud of andersom verskuif deur middel van ’n kompressor wat ’n verkoelingsgas gebruik.

Gestel ’n gebou moet verkoel word. Deur die gas saam te pers, verhoog die druk en temperatuur en die warm gas word in die kondenseerder buitekant die gebou afgekoel.

Die gas beweeg deur ’n verdampingsklep wat die druk in die verdamper in die gebou verlaag, die gas se temperatuur daal en die gebou se lug word verkoel wanneer dit deur die verdamper sirkuleer. As die kamer se lug verhit moet word, keer die proses om.

Geotermiese en biohitte

Geotermiese en biohitte word selde in Suid-Afrika benut. ’n Lang pyp word in die grond gelê en dit loop ook deur ’n hittewisselaar. Nes in die vorige beskrywing waar die buitelug gebruik kan word om te verkoel of te verhit, kan die geotermiese vloeier deur die verkoelingsgas gebruik word om te verhit of te verkoel met die hittepomp wat die energie verskuif.

Temperatuurverskille speel ’n groot rol om die stelsel doeltreffend te laat werk, maar dit sal byvoorbeeld vroegoggend baie beter werk om die gebou te verhit as later in die dag wanneer die water weer kouer as die lug is.

Hierdie metode kan werk vir kweekhuise en dierebehuising wat net vroegoggend ’n bietjie verhitting nodig het. Die water in die pyp kan ook verhit word deur dit onder ’n komposhoop te installeer wat baie hitte produseer, of wanneer biogas van die mis in dierebehuising gebruik word om water te verhit.

In die warm seisoen kan die proses weer omkeer om verkoeling te gee, maar dan moet ’n ander pyp in koue grond gelê word.

Hidro-elektriese energie

Met alternatiewe energie is die kwessie om die energie vinnig en ekonomies op te berg. ’n Stelsel wat hom goed daartoe leen, is hidro-elektrisiteit.

Al wat nodig is, is ’n groot hoogteverskil oor ’n kort afstand om genoegsame druk te kan opwek, en ’n sonkragstelsel wat elektrisiteit kan opwek om ’n waterpomp te draai. Die water wat afwaarts graviteer, vloei dan deur ’n waterturbine wat ’n elektriese generator kan draai.

Hoe kleiner die hoogteverskil, hoe groter is die volume water wat moet op en af beweeg, wat die stelsel duurder maak. ’n Boer kan homself gelukkig ag indien hy so ’n stelsel op sy plaas kan ontwikkel omdat dit geografies skaars is.

Dit kan vir hom lewenslank goedkoop krag oplewer sonder om in duur batterye te belê.

Nuwe batterytegnologie

Die nuwe, groot vloeibatterye en vloeibaremetaalbatterye het groot potensiaal. Met vloeibatterye, soos die vanadium-vloeibattery, word elektriese energie in ’n chemiese oplossing in ’n tenk opgeberg nadat dit deur ’n reaktor beweeg het.

Dit kan weer onttrek word deur die reaksie terugwaarts te laat loop. Met ’n vloeibaremetaalbattery, soos die AMBRI-battery, word elektrisiteit deur ’n sel gestuur wat teen 470 °C werk. Die allooi in die battery word chemies saamgesmelt of geskei soos die elektrisiteit deur die sel vloei.

Hierdie tegnologie is reeds op die mark. Kostedoeltreffende batterye is goedkoper as LiFePO4-batterye. Dit het die potensiaal om groter kragnetwerke te voorsien.

Die belangrike punt is dat grootskaalse, hernubare energie nou gaandeweg ’n ekonomieser opsie word namate batterytegnologie goedkoper word. Volgende keer kyk ons na die finansiële implikasies en risiko’s wanneer ’n sonkragstelsel oorweeg word.

Sonkrag onder die vergrootglas

In Landbouweekblad se reeks artikels oor sonkrag is spieëlverhitters, windlaaiers, geotermiese hittebanke, hittepompe en die nuutste batterytegnologie in hierdie aflewering onder die vergrootglas.

Die artikels word geskryf deur mnr. Faan van Niekerk, ’n mynbou-ingenieur wat eers geboer het, daarna in die sitrus- en-mango-vrugteverpakkingsbedryf betrokke was, later verskeie landbou- en bosbouprojekte in Mosambiek behartig het en hom tans toespits op die ontwikkeling van alternatiewe energie-oplossings vir die boerderybedryf, asook sonkragstelsels.

Hy word bygestaan deur dr. Gerhard Human, ’n professionele, elektriese ingenieur wat tans as raadgewende ingenieur in hernubare energie werk.

Voorheen was Human by Eskom-distribusie betrokke, het beheerstelsels by M-Tech ontwerp en was by die Noordwes-Universiteit met die ontwerp van hernubare energiestelsels gemoeid.

Mnr. Faan van Niekerk Foto verskaf
Dr. Gerhard Human Foto verskaf

Met alternatiewe energie is die kwessie om die energie vinnig en ekonomies te kan opberg. ’n Stelsel wat hom goed daartoe leen, is hidro-elektrisiteit.