SMR на Rolls-Royce се нуждае от 10,000 XNUMX пъти по-малко земя от вятърната енергия, доказва „железния закон за плътността на мощността“

Миналия месец Rolls-Royce заяви, че очаква да получи регулаторно одобрение от британското правителство до 2024 г. за своя малък модулен реактор с мощност 470 мегавата и че ще започне да произвежда енергия в електрическата мрежа на Великобритания до 2029 г.

Това ще стане ли? Времето ще покаже. Много ядрени проекти и стартиращи фирми надминаха предвидените дати на експлоатация. Но съобщението на Rolls-Royce е важно по две причини. Първо, това добавя повече доверие към идеята, че глобален ядрен ренесанс всъщност е в ход. Второ, новият дизайн на 470-мегаватовия реактор на Rolls-Royce показва, че поради своята ненадмината плътност на мощността ядрената енергия е единственият начин да произвеждаме електроенергия в мащаб, като същевременно запазваме естествената среда и намаляваме емисиите на парникови газове.

Защо? Плътността на мощността на атомните централи, които Rolls-Royce планира да построи, ще се нуждае от 10,000 1,000 пъти по-малко земя от вятърния проект и около XNUMX пъти по-малко земя от това, което ще се изисква за соларен проект. Поради удивително високата си плътност на мощността, новите ядрени централи ще се нуждаят от много по-малко ресурси като земя, стомана, неодим, мед и бетон, което доказва това, което нарекох Железният закон за плътността на мощността. Повече за това след малко.

Ако сте пропуснали физиката в гимназията (аз го направих), може да не разберете защо плътността на мощността има значение. Няма проблем. Ето един бърз буквар. Енергията (измерена в джаули или Btu) е способността за извършване на работа. Мощността (измерена във ватове или конски сили) е скоростта, с която се извършва работата. Не ни пука за енергията. Това, което искаме, е власт. Не ни интересува непременно каква форма на енергия (нефт, слънце, въглища или газ), която се използва за придвижване на нашата кола, пускане на телевизора или готвене на филе миньон, ние се интересуваме само от това, че имаме силата, от която се нуждаем, за да получим свършената ни работа. И следствието от това също е вярно: колкото повече мощност имаме (изчислителна мощност, топлинна мощност, двигателна мощност, мощност за готвене), толкова повече работа можем да свършим.

Плътността на мощността е мярката за енергийния поток, който може да бъде използван от дадена площ, обем или маса. Тоест колко вата можем да получим на квадратен метър, литър или килограм. И това води обратно към Железния закон за плътността на мощността. Заимствах концепцията за Желязното право от автора и професор от университета в Колорадо Роджър Пилке младши, който измисли Железния закон за климата, който казва, че когато са принудени да избират между икономически растеж и действия в областта на климата, политиците и вземащите решения винаги ще избират икономически растеж.

Железният закон за плътността на мощността е братовчед на едикта на Пилке. Той казва: колкото по-ниска е плътността на мощността, толкова по-висока е интензивността на ресурсите. Ако разчитате на източник с ниска плътност на мощността като царевичен етанол (0.1 вата на квадратен метър) или вятърна енергия (1 ват на квадратен метър), трябва да противодействате на този нищожен енергиен поток с големи вложения от други ресурси. За етанола това означава използване на много земя, тор и дизелово гориво, за да се отглеждат достатъчно царевица, за да се произвеждат значими количества течно гориво. Миналата година Дейв Мерил, репортер и анализатор на данни в Bloomberg, съобщи, че „Две трети от общия енергиен отпечатък на Америка е посветен на... царевица, отглеждана за етанол. Изисква повече земя от всички други източници на енергия взети заедно." Merrill установи, че биогоривата (главно царевичен етанол) използват около 80,000 XNUMX квадратни мили, площ, по-голяма от щата Небраска.

Вятърната енергия има същия проблем като етанола. За да произвеждат значителни количества електроенергия, вятърните проекти изискват огромни площи земя и зашеметяващи обеми стомана, бетон, мед и редкоземни елементи. Тези изисквания за използване на земята са една от основните причини вятърната енергия да среща такава яростна съпротива в цялата страна. Както показвам в База данни за отхвърляне на възобновяеми източници, около 331 общности в цялата страна са отхвърлили или ограничили проекти за вятърна енергия от 2013 г.. Последният отказ се случи на 5 май в окръг Крауфорд, Охайо, който отхвърли проект за вятър, предложен от Apex Clean Energy, фирма, която беше видяла ожесточена съпротива на своите проекти, включително вече мъртвите Проект Lighthouse Wind в Ню Йорк, който щеше да покрие около 20,000 XNUMX акра.

Както обяснявам в последната си книга, Въпрос за властта: Електричеството и богатството на нациите, а в графиката по-горе ниската плътност на мощността на вятърната енергия означава, че за задоволяване на съществуващото търсене на електроенергия в Америка само с вятърни турбини ще е необходима площ, два пъти по-голяма от Калифорния. Това е абсурдно количество територия, особено като се има предвид, че е почти невъзможно да се изгради вятърна енергия в Калифорния.

Какво ще кажете за слънчевата енергия? Той има по-висока плътност на мощността от етанола или вятъра - около 10 вата на квадратен метър - но също така изисква много материали, включително полисилиций, стомана и мед. Освен това изисква много земя, поради което много общности в цялата страна отхвърлят Big Solar.

Сега обратно към Rolls-Royce. 470-мегавата SMR на компанията ще струва около 2.3 милиарда долара и ще изисква терен от около 10 акра. Това означава, че новата електроцентрала ще има плътност на мощността от над 10,000 470,000,000 вата на квадратен метър. Ето математиката: 40,489 11,608 90 вата разделени на 90 10,447 квадратни метра = 2,000 XNUMX вата на квадратен метър. Ако приемем коефициент на капацитет XNUMX% (което означава, че централата ще работи с пълна мощност през XNUMX% от времето), който работи до XNUMX XNUMX вата на квадратен метър. За да бъде ясно, това е много висока цифра. Както показвам във втората графика директно по-горе, плътността на мощността на наскоро затворения енергиен център Indian Point в Бюканън беше около XNUMX вата на квадратен метър.

Род Адамс, водещ анализатор по ядрена енергия и издател на Атомни прозрения и домакин на подкаста Atomic Show, е настроен по отношение на реактора на Rolls-Royce. Той каза, че компанията има парите и държавната подкрепа, които трябва да й позволят да успее и да изгради новия SMR. „Това е технически сложна компания с десетилетия опит в изграждането на сложни машини, включително авиационни двигатели и атомни електроцентрали за подводници“, ми каза той в четвъртък.

Друг положителен знак: британският премиер Борис Джонсън силно прегръща ядрената. По-рано този месец, по време на посещението си в английската атомна електроцентрала Хартълпул, той каза, че ядрената енергия е „абсолютно решаваща, за да ни отбием от изкопаемите горива, включително руския нефт и газ“. Той каза също, че Обединеното кралство ще строи много реактори. „Вместо нов на всяко десетилетие, ние ще строим по един всяка година, захранващ домовете с чиста, безопасна и надеждна енергия.“

Разбира се, Борис казва много неща. И да, и преди сме чували за възстановяването на глобалния ядрен сектор. Но този път може всъщност да е различен. Няколко фактора, включително покачването на световните цени на природния газ и въглищата (показателят за Нюкасъл сега е около 400 долара за тон) и огромната несигурност поради нахлуването на Путин в Украйна, дават на сектора на ядрената енергия прилив на надежда и капитал. Но не забравяйте, че не е само Rolls-Royce. По-рано този месец NuScale Power (тикер: SMR) стана публична на Нюйоркската фондова борса. Франция заяви, че ще засили ядрената си индустрия.

Тези развития са добра новина за природната среда, за нашите птици, прилепи, насекоми и, да, за хората. Вместо енергийното разрастване на ландшафта, което идва с вятърни и слънчеви проекти, новата ядрена ера обещава да достави реактори със свръхвисока плътност на мощността, които щадят природата и доставят повече нулев въглероден сок в нашите електрически мрежи. Rolls Royce не просто разполага с технология, която е по-добра от вятърната или слънчевата. Има технология, която е 10,000 XNUMX пъти по-добра.