Rolls-Royce SMR potrebuje 10,000 XNUMX-krát menej pôdy ako veterná energia, dokazuje „železný zákon hustoty energie“

Minulý mesiac Rolls-Royce uviedol, že očakáva, že do roku 2024 získa od britskej vlády regulačný súhlas pre svoj 470-megawattový malý modulárny reaktor. a že do roku 2029 začne vyrábať energiu v britskej elektrickej sieti.

stane sa to? Čas ukáže. Mnoho jadrových projektov a startupov prešlo plánovaným dátumom prevádzky. Oznámenie Rolls-Royce je však dôležité z dvoch dôvodov. Po prvé, dodáva viac dôveryhodnosti predstave, že globálna jadrová renesancia v skutočnosti prebieha. Po druhé, nový dizajn 470-megawattového reaktora Rolls-Royce ukazuje, že jadrová energia je vďaka svojej neprekonateľnej hustote výkonu jediný spôsob, ako môžeme vyrábať elektrickú energiu vo veľkom meradle a zároveň chrániť prírodné prostredie a znižovať emisie skleníkových plynov.

prečo? Energetická hustota jadrových elektrární, ktoré Rolls-Royce plánuje postaviť, bude potrebovať 10,000 1,000-krát menej pôdy ako veterný projekt a asi XNUMX-krát menej pôdy, než koľko si bude vyžadovať solárny projekt. Kvôli ich prekvapivo vysokej hustote výkonu budú nové jadrové elektrárne potrebovať oveľa menej zdrojov, ako je pôda, oceľ, neodým, meď a betón, čo dokazuje to, čo som nazval železným zákonom hustoty výkonu. Viac o tom o chvíľu.

Ak ste na strednej škole preskočili fyziku (ja som to urobil), možno nechápete, prečo na hustote výkonu záleží. Žiaden problém. Tu je rýchly základ. Energia (meraná v jouloch alebo Btu) je schopnosť vykonávať prácu. Výkon (meraný vo wattoch alebo konských silách) je rýchlosť, pri ktorej sa práca vykonáva. Nestaráme sa o energiu. To, čo chceme, je moc. Nezáleží nám nevyhnutne na tom, akú formu energie (ropa, slnko, uhlie alebo plyn) používame na pohyb auta, spustenie televízie alebo varenie filet mignon, záleží nám len na tom, aby sme mali energiu, ktorú potrebujeme získať. naša práca vykonaná. A dôsledok toho je tiež pravdou: čím väčší výkon máme (výpočtový výkon, vykurovací výkon, hybná sila, výkon varenia), tým viac práce dokážeme urobiť.

Hustota výkonu je miera toku energie, ktorý možno využiť z danej oblasti, objemu alebo hmotnosti. To znamená, koľko wattov sme schopní získať na meter štvorcový, liter alebo kilogram. A to vedie späť k železnému zákonu hustoty sily. Koncept železného zákona som si požičal od autora a profesora University of Colorado Roger Pielke Jr., ktorý vytvoril železný zákon o klíme, ktorý hovorí, že keď sú politici a politici, ktorí rozhodujú, nútení vybrať si medzi ekonomickým rastom a klimatickými opatreniami, vždy si vyberú ekonomický rast.

Železný zákon hustoty moci je príbuzným Pielkeho ediktu. Hovorí: čím nižšia je hustota výkonu, tým vyššia je intenzita zdrojov. Ak sa spoliehate na zdroj s nízkou hustotou energie, ako je kukuričný etanol (0.1 watt na meter štvorcový) alebo veterná energia (1 watt na meter štvorcový), musíte tomuto mizernému toku energie čeliť veľkými vstupmi iných zdrojov. Pre etanol to znamená použitie veľkého množstva pôdy, hnojív a motorovej nafty na pestovanie dostatočného množstva kukurice na výrobu zmysluplného množstva tekutého paliva. Minulý rok Dave Merrill, eso reportér a dátový analytik v Bloomberg, uviedol, že „Dve tretiny celkovej energetickej stopy Ameriky sa venuje...kukurice pestovanej na etanol. Vyžaduje si to viac pôdy ako všetky ostatné zdroje energie dohromady.“ Merrill zistil, že biopalivá (hlavne kukuričný etanol) využívajú približne 80,000 XNUMX štvorcových míľ, čo je oblasť väčšia ako štát Nebraska.

Veterná energia má rovnaký problém ako etanol. Na výrobu zmysluplného množstva elektriny si veterné projekty vyžadujú obrovské plochy pôdy a ohromujúce objemy ocele, betónu, medi a prvkov vzácnych zemín. Tieto požiadavky na využitie pôdy sú jedným z hlavných dôvodov, prečo sa veterná energia stretáva s takým prudkým odporom v celej krajine. Ako ukazujem v Databáza odmietnutia obnoviteľných zdrojov, približne 331 komunít v celej krajine odmietlo alebo obmedzilo projekty veternej energie od roku 2013. K poslednému zamietnutiu došlo 5. mája v Crawford County v štáte Ohio, kde bol zamietnutý projekt veternej energie navrhnutý spoločnosťou Apex Clean Energy, firmou, ktorá videla tvrdú opozíciu voči svojim projektom vrátane už mŕtvych. Projekt Lighthouse Wind v New Yorku, ktorý mal pokryť približne 20,000 XNUMX akrov.

Ako vysvetľujem vo svojej najnovšej knihe, Otázka sily: elektrina a bohatstvo národova na obrázku vyššie nízka hustota výkonu veternej energie znamená, že na uspokojenie existujúceho amerického dopytu po elektrine samotnými veternými turbínami by bola potrebná plocha dvakrát väčšia ako Kalifornia. To je absurdné množstvo územia, najmä vzhľadom na to, že v Kalifornii je takmer nemožné vybudovať veternú energiu.

A čo solárna energia? Má vyššiu hustotu energie ako etanol alebo vietor – asi 10 wattov na meter štvorcový – ale tiež si vyžaduje veľa materiálových vstupov vrátane polysilikónu, ocele a medi. Vyžaduje tiež veľa pôdy, a preto mnohé komunity po celej krajine odmietajú Big Solar.

Teraz späť k Rolls-Royce. 470-megawattový SMR spoločnosti bude stáť približne 2.3 miliardy dolárov a bude vyžadovať pozemok s rozlohou približne 10 akrov. To znamená, že nová elektráreň bude mať hustotu výkonu viac ako 10,000 470,000,000 wattov na meter štvorcový. Tu je matematika: 40,489 11,608 90 wattov vydelených 90 10,447 štvorcovými metrami = 2,000 XNUMX wattov na meter štvorcový. Ak predpokladáme XNUMX% kapacitný faktor (čo znamená, že elektráreň bude pracovať na plný výkon XNUMX% času), vyjde to na XNUMX XNUMX wattov na meter štvorcový. Aby bolo jasné, je to veľmi vysoké číslo. Ako ukazujem na druhom obrázku priamo vyššie, hustota výkonu nedávno uzavretého energetického centra Indian Point v Buchanane bola asi XNUMX XNUMX wattov na meter štvorcový.

Rod Adams, popredný analytik jadrovej energie a vydavateľ Atomic Insights a hostiteľ podcastu Atomic Show, je optimistický o reaktore Rolls-Royce. Povedal, že spoločnosť má peniaze a vládnu podporu, ktorá by jej mala umožniť uspieť a postaviť nový SMR. „Je to technicky sofistikovaná spoločnosť s desiatkami rokov skúseností s výrobou zložitých strojov vrátane leteckých motorov a jadrových elektrární pre ponorky,“ povedal mi vo štvrtok.

Ďalší pozitívny signál: britský premiér Boris Johnson silne objíma jadrovú energiu. Začiatkom tohto mesiaca, keď navštívil anglickú jadrovú elektráreň Hartlepool, povedal, že jadrová energia je „absolútne kľúčová na to, aby sme nás odstavili od fosílnych palív vrátane ruskej ropy a plynu“. Povedal tiež, že Spojené kráľovstvo postaví veľa reaktorov. „Namiesto nového každého desaťročia sa chystáme postaviť každý rok jeden, ktorý bude napájať domy čistou, bezpečnou a spoľahlivou energiou.“

Pre istotu Boris hovorí veľa vecí. A áno, už sme počuli o oživení globálneho jadrového sektora. Ale tentoraz to môže byť v skutočnosti iné. Viaceré faktory vrátane prudko rastúcich globálnych cien zemného plynu a uhlia (referenčná hodnota v Newcastle je teraz približne 400 dolárov za tonu) a obrovská neistota v dôsledku Putinovej invázie na Ukrajinu dávajú sektoru jadrovej energie prílev nádeje a kapitálu. Pamätajte však, že to nie je len Rolls-Royce. Začiatkom tohto mesiaca NuScale Power (ticker: SMR) vstúpil na burzu v New Yorku. Francúzsko uviedlo, že posilní svoj jadrový priemysel.

Tento vývoj je dobrou správou pre prírodné prostredie, pre naše vtáky, netopiere, hmyz a áno, aj pre ľudí. Namiesto obrovského rozmachu energie, ktorý prichádza s veternými a solárnymi projektmi, nová jadrová éra sľubuje dodanie reaktorov so super vysokou hustotou výkonu, ktoré šetria prírodu a prinášajú do našich elektrických sietí viac šťavy s nulovým obsahom uhlíka. Rolls Royce nemá len technológiu, ktorá je lepšia ako veterná alebo solárna. Má technológiu, ktorá je 10,000 XNUMX-krát lepšia.