SMR Rolls-Royce'a wymaga 10,000 XNUMX razy mniej gruntów niż energia wiatrowa, dowodzi „żelaznego prawa gęstości mocy”

W zeszłym miesiącu Rolls-Royce powiedział, że spodziewa się, że do 2024 roku otrzyma zgodę rządu brytyjskiego na swój mały modułowy reaktor o mocy 470 megawatów. i że zacznie produkować energię w brytyjskiej sieci elektrycznej do 2029 roku.

Czy tak się stanie? Czas pokaże. Wiele projektów jądrowych i start-upów przekroczyło przewidywane terminy eksploatacji. Ale ogłoszenie Rolls-Royce'a jest ważne z dwóch powodów. Po pierwsze, dodaje więcej wiarygodności poglądowi, że w rzeczywistości trwa globalny renesans nuklearny. Po drugie, nowy projekt reaktora Rolls-Royce'a o mocy 470 megawatów pokazuje, że ze względu na niezrównaną gęstość mocy energia jądrowa jest jedyny sposób, w jaki możemy produkować energię elektryczną na dużą skalę, jednocześnie chroniąc środowisko naturalne i zmniejszając emisje gazów cieplarnianych.

Dlaczego? Gęstość mocy elektrowni jądrowych, które Rolls-Royce planuje zbudować, będzie wymagać 10,000 1,000 razy mniej terenu niż projekt wiatrowy i około XNUMX razy mniej terenu niż projekt słoneczny. Ze względu na zdumiewająco wysoką gęstość mocy nowe elektrownie jądrowe będą potrzebowały znacznie mniej zasobów, takich jak ziemia, stal, neodym, miedź i beton, co dowodzi tego, co nazwałem Żelaznym Prawem Gęstości Mocy. Więcej o tym za chwilę.

Jeśli pomijałeś fizykę w szkole średniej (ja to zrobiłem), możesz nie rozumieć, dlaczego gęstość mocy ma znaczenie. Bez problemu. Oto szybki podkład. Energia (mierzona w dżulach lub Btu) to zdolność do wykonania pracy. Moc (mierzona w watach lub koniach mechanicznych) to szybkość, z jaką wykonywana jest praca. Nie dbamy o energię. To, czego pragniemy, to władza. Niekoniecznie obchodzi nas, jaka forma energii (ropa, słońce, węgiel czy gaz) jest używana do napędzania naszego samochodu, włączania telewizora lub gotowania naszego filet mignon, obchodzi nas tylko to, że mamy moc, której potrzebujemy, aby uzyskać nasza praca wykonana. Wniosek z tego jest również prawdziwy: im więcej mamy mocy (moc obliczeniowa, moc grzewcza, moc napędowa, moc gotowania), tym więcej pracy możemy wykonać.

Gęstość mocy jest miarą przepływu energii, który można wykorzystać z danego obszaru, objętości lub masy. Czyli ile watów jesteśmy w stanie uzyskać z metra kwadratowego, litra czy kilograma. A to prowadzi z powrotem do Żelaznego Prawa Gęstości Mocy. Pożyczyłem koncepcję żelaznego prawa od autora i profesora University of Colorado Roger Pielke Jr., twórca Żelaznego Prawa Klimatu, który mówi, że politycy i decydenci, zmuszeni do wyboru między wzrostem gospodarczym a działaniami na rzecz klimatu, zawsze wybiorą wzrost gospodarczy.

Żelazne prawo gęstości mocy jest kuzynem edyktu Pielkego. Mówi: im niższa gęstość mocy, tym wyższa intensywność zasobów. Jeśli polegasz na źródle o niskiej gęstości mocy, takim jak etanol z kukurydzy (0.1 wata na metr kwadratowy) lub energia wiatrowa (1 wat na metr kwadratowy), musisz przeciwdziałać temu marnemu przepływowi energii dużymi nakładami innych zasobów. W przypadku etanolu oznacza to wykorzystanie dużej ilości ziemi, nawozów i oleju napędowego do wyhodowania wystarczającej ilości kukurydzy do produkcji znaczących ilości płynnego paliwa. W zeszłym roku Dave Merrill, znakomity reporter i analityk danych w Bloomberg, poinformował, że „Dwie trzecie całkowitego śladu energetycznego Ameryki poświęcony…kukurydzy uprawianej na etanol. Wymaga więcej ziemi niż wszystkie inne źródła energii razem wzięte”. Merrill ustalił, że biopaliwa (głównie etanol z kukurydzy) zużywają około 80,000 XNUMX mil kwadratowych, obszar większy niż stan Nebraska.

Energia wiatrowa ma ten sam problem co etanol. Aby wyprodukować znaczące ilości energii elektrycznej, projekty wiatrowe wymagają ogromnych połaci ziemi i oszałamiających ilości stali, betonu, miedzi i pierwiastków ziem rzadkich. Te wymagania dotyczące użytkowania gruntów są jednym z głównych powodów, dla których energia wiatrowa spotyka się z tak silnym oporem w całym kraju. Jak pokazuję w Renewable Rejection Database, około 331 społeczności w całym kraju odrzuciło lub ograniczyło projekty wiatrowe od 2013 r.. Ostatnie odrzucenie miało miejsce 5 maja w hrabstwie Crawford w stanie Ohio, gdzie odrzucono projekt wiatrowy zaproponowany przez Apex Clean Energy, firmę, która spotkała się z ostrym sprzeciwem wobec jej projektów, w tym nieżyjącego już Projekt Lighthouse Wind w Nowym Jorku, który miał obejmować około 20,000 XNUMX akrów.

Jak wyjaśniam w mojej najnowszej książce pt. Kwestia władzy: elektryczność i bogactwo narodów, a na powyższym wykresie niska gęstość mocy energii wiatrowej oznacza, że ​​zaspokojenie obecnego zapotrzebowania Ameryki na energię elektryczną za pomocą samych turbin wiatrowych wymagałoby obszaru lądowego dwukrotnie większego od Kalifornii. To absurdalna ilość terytorium, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że budowa energii wiatrowej w Kalifornii jest prawie niemożliwa.

A co z energią słoneczną? Ma większą gęstość mocy niż etanol lub wiatr – około 10 watów na metr kwadratowy – ale również wymaga wielu nakładów materiałowych, w tym polikrzemu, stali i miedzi. Wymaga również dużo ziemi, dlatego wiele społeczności w całym kraju odrzuca Big Solar.

Wróćmy teraz do Rolls-Royce'a. Firma SMR o mocy 470 megawatów będzie kosztować około 2.3 miliarda dolarów i będzie wymagać terenu o powierzchni około 10 akrów. Oznacza to, że nowa elektrownia będzie miała gęstość mocy ponad 10,000 470,000,000 watów na metr kwadratowy. Oto matematyka: 40,489 11,608 90 watów podzielone przez 90 10,447 metrów kwadratowych = 2,000 XNUMX watów na metr kwadratowy. Jeśli przyjmiemy, że współczynnik wydajności wynosi XNUMX% (co oznacza, że ​​elektrownia będzie działać z pełną mocą przez XNUMX% czasu), daje to XNUMX XNUMX watów na metr kwadratowy. Żeby było jasne, to bardzo wysoka liczba. Jak pokazano na drugim rysunku bezpośrednio powyżej, gęstość mocy niedawno zamkniętego Indian Point Energy Center w Buchanan wynosiła około XNUMX watów na metr kwadratowy.

Rod Adams, czołowy analityk energii jądrowej i wydawca Atomowe wglądy i gospodarz podcastu Atomic Show, jest optymistycznie nastawiony do reaktora Rolls-Royce. Powiedział, że firma ma pieniądze i wsparcie rządowe, które powinny pozwolić jej odnieść sukces i zbudować nowy SMR. „To zaawansowana technicznie firma z wieloletnim doświadczeniem w budowaniu skomplikowanych maszyn, w tym silników lotniczych i elektrowni jądrowych dla okrętów podwodnych”, powiedział mi w czwartek.

Kolejny pozytywny znak: brytyjski premier Boris Johnson mocno ściska jądro. Na początku tego miesiąca, odwiedzając angielską elektrownię jądrową Hartlepool, powiedział, że energia jądrowa jest „absolutnie kluczowa dla odzwyczajenia nas od paliw kopalnych, w tym rosyjskiej ropy i gazu”. Powiedział również, że Wielka Brytania będzie budować wiele reaktorów. „Zamiast nowego co dekadę, będziemy budować co roku, zasilając domy czystą, bezpieczną i niezawodną energią”.

Z pewnością Borys mówi wiele rzeczy. I tak, słyszeliśmy już o odbiciu w światowym sektorze jądrowym. Ale tym razem może być w rzeczywistości inaczej. Kilka czynników, w tym gwałtownie rosnące światowe ceny gazu ziemnego i węgla (cena Newcastle wynosi obecnie około 400 USD za tonę) oraz ogromna niepewność związana z inwazją Putina na Ukrainę, dają sektorowi energii jądrowej przypływ nadziei i kapitału. Ale pamiętaj, to nie tylko Rolls-Royce. Na początku tego miesiąca NuScale Power (symbol: SMR) wszedł na giełdę nowojorską. Francja zapowiedziała, że ​​wzmocni swój przemysł nuklearny.

Te zmiany to dobra wiadomość dla środowiska naturalnego, dla naszych ptaków, nietoperzy, owadów i tak, dla ludzi. Zamiast niszczącego krajobraz rozlewania się energii, który towarzyszy projektom wiatrowym i słonecznym, nowa era jądrowa obiecuje dostarczyć reaktory o bardzo dużej gęstości mocy, które oszczędzą przyrodę i wprowadzą więcej soku o zerowej emisji dwutlenku węgla do naszych sieci elektrycznych. Rolls Royce ma nie tylko technologię lepszą niż energia wiatrowa czy słoneczna. Ma technologię, która jest 10,000 XNUMX razy lepsza.