SMR de la Rolls-Royce are nevoie de 10,000 de ori mai puțin teren decât energia eoliană, dovedește „Legea de fier a densității puterii”

Luna trecută, Rolls-Royce a declarat că se așteaptă să primească aprobarea de reglementare din partea guvernului britanic până în 2024 pentru reactorul său modular mic de 470 de megawați. și că va începe să producă energie pe rețeaua electrică a Marii Britanii până în 2029.

Se va întâmpla asta? Timpul va spune. Multe proiecte nucleare și startup-uri au depășit datele estimate de intrare în funcțiune. Dar anunțul Rolls-Royce este important din două motive. În primul rând, adaugă mai multă credință noțiunii că o renaștere nucleară globală este, de fapt, în curs de desfășurare. În al doilea rând, noul design al reactorului Rolls-Royce de 470 de megawați arată că, datorită densității sale de putere de neegalat, energia nucleară este singurul mod în care putem produce electricitate la scară, păstrând în același timp mediul natural și reducând emisiile de gaze cu efect de seră.

De ce? Densitatea de putere a centralelor nucleare pe care Rolls-Royce intenționează să le construiască va avea nevoie de de 10,000 de ori mai puțin teren decât un proiect eolian și de aproximativ 1,000 de ori mai puțin teren decât ceea ce va fi necesar pentru un proiect solar. Datorită densității lor uimitor de mare de putere, noile centrale nucleare vor avea nevoie de mult mai puține resurse, cum ar fi pământ, oțel, neodim, cupru și beton, ceea ce demonstrează ceea ce am numit Legea de fier a densității puterii. Mai multe despre asta într-o clipă.

Dacă ai sărit peste fizică în liceu (eu am făcut-o), s-ar putea să nu înțelegi de ce contează densitatea puterii. Nici o problemă. Iată un primer rapid. Energia (măsurată în jouli sau Btu) este capacitatea de a lucra. Puterea (măsurată în wați sau cai putere) este rata la care se realizează munca. Nu ne pasă de energie. Ceea ce ne dorim este putere. Nu ne pasă neapărat ce formă de energie (petrol, soare, cărbune sau gaz) este folosită pentru a ne mișca mașina, a ne rula televizorul sau a găti filet mignon, ne pasă doar că avem puterea de care avem nevoie munca noastra terminata. Și corolarul este de asemenea adevărat: cu cât avem mai multă putere (putere de calcul, putere de încălzire, putere motrice, putere de gătit), cu atât mai multă muncă putem face.

Densitatea de putere este măsura fluxului de energie care poate fi valorificat dintr-o anumită zonă, volum sau masă. Adică câți wați putem obține pe metru pătrat, litru sau kilogram. Și asta duce înapoi la Legea de fier a densității puterii. Am împrumutat conceptul Legii fierului de la autor și profesor de la Universitatea din Colorado Roger Pielke Jr., care a inventat Legea de fier a climei, care spune că atunci când sunt forțați să aleagă între creșterea economică și acțiunea climatică, politicienii și factorii de decizie vor alege întotdeauna creșterea economică.

Legea de fier a densității puterii este un văr al edictului lui Pielke. Se spune: cu cât densitatea de putere este mai mică, cu atât este mai mare intensitatea resursei. Dacă te bazezi pe o sursă cu densitate redusă de putere, cum ar fi etanolul de porumb (0.1 watt pe metru pătrat) sau energia eoliană (1 watt pe metru pătrat), trebuie să contracarezi acel flux de energie slabă cu aporturi mari de alte resurse. Pentru etanol, asta înseamnă folosirea multor terenuri, îngrășăminte și motorină pentru a crește suficient porumb pentru a produce cantități semnificative de combustibil lichid. Anul trecut, Dave Merrill, un reporter as și analist de date la Bloomberg, a raportat că „Două treimi din amprenta energetică totală a Americii este dedicat... porumbului cultivat pentru etanol. Este nevoie de mai mult teren decât toate celelalte surse de energie combinate.” Merrill a stabilit că biocombustibilii (în principal etanol de porumb) folosesc aproximativ 80,000 de mile pătrate, o zonă mai mare decât statul Nebraska.

Energia eoliană are aceeași problemă ca etanolul. Pentru a produce cantități semnificative de electricitate, proiectele eoliene necesită suprafețe vaste de teren și volume uluitoare de oțel, beton, cupru și elemente de pământuri rare. Aceste cerințe de utilizare a terenului sunt unul dintre principalele motive pentru care energia eoliană întâmpină o rezistență atât de acerbă în toată țara. După cum arăt în Baza de date de respingere a energiei regenerabile, aproximativ 331 de comunități din întreaga țară au respins sau au restricționat proiectele eoliene din 2013.. Cea mai recentă respingere a avut loc pe 5 mai în comitatul Crawford, Ohio, care a respins un proiect eolian propus de Apex Clean Energy, o firmă care a văzut o opoziție acerbă față de proiectele sale, inclusiv cele acum moarte. Proiectul Lighthouse Wind din New York, care urma să acopere aproximativ 20,000 de acri.

După cum explic în ultima mea carte, O chestiune de putere: electricitatea și bogăția națiunilor, iar în graficul de mai sus, densitatea scăzută de putere a energiei eoliene înseamnă că pentru a satisface cererea de electricitate existentă a Americii numai cu turbine eoliene ar fi nevoie de o suprafață de teren de două ori mai mare decât California. Aceasta este o cantitate absurdă de teritoriu, mai ales având în vedere că este aproape imposibil să construiești energie eoliană în California.

Dar energia solară? Are o densitate de putere mai mare decât etanolul sau vântul - aproximativ 10 wați pe metru pătrat - dar, de asemenea, necesită o mulțime de intrări de materiale, inclusiv polisiliciu, oțel și cupru. De asemenea, necesită mult teren, motiv pentru care numeroase comunități din întreaga țară resping Big Solar.

Acum înapoi la Rolls-Royce. SMR de 470 de megawați al companiei va costa aproximativ 2.3 miliarde de dolari și va necesita un teren de aproximativ 10 acri. Aceasta înseamnă că noua centrală va avea o densitate de putere de peste 10,000 de wați pe metru pătrat. Iată matematica: 470,000,000 de wați împărțiți la 40,489 de metri pătrați = 11,608 de wați pe metru pătrat. Dacă presupunem un factor de capacitate de 90% (înseamnă că centrala va funcționa la putere maximă în 90% din timp), care rezultă la 10,447 de wați pe metru pătrat. Pentru a fi clar, acesta este un număr foarte mare. După cum arăt în cel de-al doilea grafic de mai sus, densitatea de putere a centrului energetic Indian Point din Buchanan, recent închis, a fost de aproximativ 2,000 de wați pe metru pătrat.

Rod Adams, un analist de top în domeniul energiei nucleare și editorul Perspective atomice și gazda podcastului Atomic Show, este optimist în ceea ce privește reactorul Rolls-Royce. El a spus că compania are banii și sprijinul guvernamental care ar trebui să îi permită să aibă succes și să construiască noul SMR. „Este o companie sofisticată din punct de vedere tehnic, cu zeci de ani de experiență în construirea de mașini complexe, inclusiv motoare de avioane și centrale nucleare pentru submarine”, mi-a spus el joi.

Un alt semn pozitiv: prim-ministrul britanic Boris Johnson îi îmbrățișează puternic nuclear. La începutul acestei luni, în timp ce vizita centrala nucleară Hartlepool din Anglia, el a spus că nuclearul este „absolut esențial pentru a ne îndepărta combustibilii fosili, inclusiv petrolul și gazul rusesc”. El a mai spus că Marea Britanie va construi o mulțime de reactoare. „În loc de unul nou la fiecare deceniu, vom construi unul în fiecare an, alimentând casele cu energie curată, sigură și de încredere.”

Desigur, Boris spune multe lucruri. Și da, am mai auzit despre revenirea sectorului nuclear global. Dar de data aceasta, poate, de fapt, să fie diferită. Mai mulți factori, inclusiv creșterea prețurilor globale la gaze naturale și cărbune (valorul de referință Newcastle este acum la aproximativ 400 de dolari pe tonă) și incertitudinea uriașă din cauza invaziei Ucrainei de către Putin, oferă sectorului energiei nucleare un val de speranță și capital. Dar amintiți-vă, nu este vorba doar de Rolls-Royce. La începutul acestei luni, NuScale Power (ticker: SMR) a devenit publică la Bursa de Valori din New York. Franța a spus că își va stimula industria nucleară.

Aceste evoluții sunt o veste bună pentru mediul natural, pentru păsările, liliecii, insectele și, da, pentru oameni. În loc de extinderea energiei care distruge peisajul care vine cu proiectele eoliene și solare, noua eră nucleară promite să furnizeze reactoare cu o densitate super-înaltă de putere, care economisesc natura și aduc mai mult suc cu zero carbon în rețelele noastre electrice. Rolls Royce nu are doar o tehnologie mai bună decât cea eoliană sau solară. Are o tehnologie de 10,000 de ori mai bună.