SMR Rolls-Royce потребує в 10,000 XNUMX разів менше землі, ніж енергії вітру, доводить «залізний закон щільності потужності»

Минулого місяця Rolls-Royce заявила, що очікує отримати схвалення від британського уряду до 2024 року для свого невеликого модульного реактора потужністю 470 мегават. і що він почне виробляти електроенергію в британській електричній мережі до 2029 року.

Чи станеться це? Час покаже. Багато ядерних проектів і стартапів пройшли заплановані терміни введення в експлуатацію. Але оголошення Rolls-Royce важливо з двох причин. По-перше, це додає більше довіри до думки про те, що глобальне ядерне відродження фактично відбувається. По-друге, новий реактор Rolls-Royce потужністю 470 мегават показує, що завдяки його неперевершеній щільності потужності ядерна енергія є єдиний спосіб виробляти електроенергію в масштабі, зберігаючи природне середовище та зменшуючи викиди парникових газів.

Чому? Для потужності атомних станцій, які планує побудувати Rolls-Royce, знадобиться в 10,000 1,000 разів менше землі, ніж для вітрового проекту, і приблизно в XNUMX разів менше землі, ніж для сонячного проекту. Через їхню вражаюче високу щільність потужності, нові атомні електростанції потребуватимуть набагато менше ресурсів, таких як земля, сталь, неодим, мідь і бетон, що доводить те, що я назвав залізним законом щільності потужності. Більше про це за мить.

Якщо ви пропустили фізику в середній школі (я), ви можете не зрозуміти, чому важлива щільність потужності. Нема проблем. Ось короткий праймер. Енергія (вимірюється в джоулях, або БТЕ) — це здатність виконувати роботу. Потужність (вимірюється у ватах або кінських силах) — це швидкість, з якою виконується робота. Нас не хвилює енергія. Ми хочемо влади. Нас не обов’язково турбує, який вид енергії (нафта, сонце, вугілля чи газ) використовується для переміщення нашого автомобіля, роботи нашого телевізора чи приготування філе-міньйону, нас хвилює лише те, що у нас є потужність, необхідна для отримання наша робота виконана. І наслідок цього також вірний: чим більше у нас потужності (обчислювальна потужність, потужність нагріву, рушійна сила, потужність приготування їжі), тим більше роботи ми можемо виконати.

Щільність потужності - це міра потоку енергії, який можна використати з заданої площі, об'єму або маси. Тобто, скільки ват ми можемо отримати на квадратний метр, літр або кілограм. І це повертає до залізного закону щільності потужності. Концепцію Iron Law я запозичив у автора та професора Університету Колорадо Роджер Пілке-молодший, який створив Залізний закон клімату, в якому йдеться про те, що політики та особи, які приймають рішення, завжди вибиратимуть економічне зростання, коли змушені обирати між економічним зростанням та кліматичними діями.

Залізний закон щільності влади є двоюрідним братом едикту Пілке. Там написано: чим нижче щільність потужності, тим вище ресурсомісткість. Якщо ви покладаєтесь на джерело з низькою щільністю потужності, як-от кукурудзяний етанол (0.1 Вт на квадратний метр) або енергія вітру (1 Вт на квадратний метр), вам доведеться протидіяти цьому мізерному потоку енергії за допомогою великих витрат інших ресурсів. Для етанолу це означає використання великої кількості землі, добрив і дизельного палива для вирощування достатньої кількості кукурудзи для виробництва значної кількості рідкого палива. Минулого року Дейв Меррілл, репортер і аналітик даних Bloomberg, повідомив, що «Дві третини загального енергетичного сліду Америки присвячений...кукурудзі, вирощеній для отримання етанолу. Для цього потрібно більше землі, ніж для всіх інших джерел енергії разом узятих». Меррілл визначив, що біопаливо (в основному кукурудзяний етанол) використовує близько 80,000 XNUMX квадратних миль, що перевищує площу штату Небраска.

Вітрова енергія має ту ж проблему, що і етанол. Щоб виробляти значну кількість електроенергії, вітрові проекти потребують величезних земельних ділянок і приголомшливих обсягів сталі, бетону, міді та рідкоземельних елементів. Ці вимоги щодо землекористування є однією з головних причин, чому вітрова енергетика зустрічає такий запеклий опір по всій країні. Як я показую в База даних Renewable Rejection Database, близько 331 громади по всій країні відхилили або обмежили вітрові проекти з 2013 року. Остання відмова відбулася 5 травня в окрузі Кроуфорд, штат Огайо, де було відхилено проект вітрової енергії, запропонований Apex Clean Energy, фірмою, яка бачила жорстку опозицію своїм проектам, включаючи тепер мертві. Проект Lighthouse Wind у Нью-Йорку, який мав охопити близько 20,000 XNUMX акрів.

Як я поясню у своїй останній книзі, Питання влади: Електроенергія та багатство націй, а на графіку вище низька щільність енергії вітру означає, що для задоволення існуючого попиту Америки на електроенергію лише за допомогою вітрогенераторів знадобиться площа суші вдвічі більша за Каліфорнію. Це абсурдна кількість території, особливо з огляду на те, що в Каліфорнії майже неможливо створити вітрову енергію.

А як щодо сонячної енергії? Він має вищу щільність потужності, ніж етанол або вітер — близько 10 Вт на квадратний метр — але він також вимагає багато матеріалів, включаючи полікремній, сталь і мідь. Це також вимагає багато землі, ось чому численні громади по всій країні відкидають Big Solar.

Тепер повернемося до Rolls-Royce. 470-мегаватний SMR компанії буде коштувати близько 2.3 мільярда доларів і потребуватиме ділянки площею близько 10 акрів. Це означає, що нова електростанція матиме щільність потужності понад 10,000 470,000,000 Вт на квадратний метр. Ось математика: 40,489 11,608 90 Вт поділено на 90 10,447 квадратних метрів = 2,000 XNUMX Вт на квадратний метр. Якщо ми припустимо коефіцієнт потужності XNUMX% (це означає, що установка працюватиме на повну потужність XNUMX% часу), то виходить XNUMX XNUMX Вт на квадратний метр. Щоб було зрозуміло, це дуже велика цифра. Як я показую на другому графіку безпосередньо вище, щільність потужності нещодавно закритого енергетичного центру Indian Point в Б'юкенені становила близько XNUMX Вт на квадратний метр.

Род Адамс, провідний аналітик з ядерної енергетики та видавець Atomic Insights і ведучий подкасту Atomic Show, налаштований на реактор Rolls-Royce. Він сказав, що компанія має гроші та державну підтримку, які повинні дозволити їй досягти успіху та створити новий SMR. «Це технічно складна компанія з десятиліттям досвіду створення складних машин, включаючи авіаційні двигуни та атомні електростанції для підводних човнів», — сказав він мені у четвер.

Ще один позитивний знак: прем'єр-міністр Великобританії Борис Джонсон міцно обіймає ядерника. Раніше цього місяця, відвідуючи англійську атомну електростанцію Хартлпул, він сказав, що ядерна дія має «абсолютно вирішальне значення для того, щоб відучити нас від викопного палива, включаючи російську нафту та газ». Він також сказав, що Великобританія буде будувати багато реакторів. «Замість нового кожні десятиліття, ми збираємося будувати його щороку, забезпечуючи будинки чистою, безпечною та надійною енергією».

Правда, Борис багато чого говорить. І так, ми вже чули про відновлення світового ядерного сектора. Але цього разу, насправді, може бути інакше. Кілька факторів, у тому числі різке зростання світових цін на природний газ і вугілля (базар Ньюкасла зараз становить близько 400 доларів за тонну), а також величезна невизначеність через вторгнення Путіна в Україну, дають сектору атомної енергетики прилив надії та капіталу. Але пам’ятайте, це не тільки Rolls-Royce. На початку цього місяця NuScale Power (тикер: SMR) був опублікований на Нью-Йоркській фондовій біржі. Франція заявила, що посилить свою ядерну промисловість.

Ці події є хорошою новиною для навколишнього середовища, для наших птахів, кажанів, комах і, так, для людей. Замість катастрофічного розповсюдження енергії, яке супроводжується вітровими та сонячними проектами, нова ядерна ера обіцяє поставити реактори з надвисокою щільністю потужності, які щадить природу та принесуть більше соку з нульовим викидом вуглецю в наші електричні мережі. У Rolls Royce є не просто технологія, яка краща за вітрову чи сонячну. Він має технологію, яка в 10,000 XNUMX разів краща.