Rolls-Royceov SMR treba 10,000 puta manje zemlje od energije vjetra, dokazuje 'željezni zakon gustoće snage'

Prošlog mjeseca Rolls-Royce je rekao da očekuje da će dobiti regulatorno odobrenje od britanske vlade do 2024. za svoj mali modularni reaktor od 470 megavata i da će početi proizvoditi energiju na britanskoj električnoj mreži do 2029.

Hoće li se to dogoditi? Vrijeme će reći. Mnogi nuklearni projekti i startupi prohujali su prema predviđenim rokovima. No, Rolls-Royceova najava važna je iz dva razloga. Prvo, to daje više vjerodostojnosti ideji da je globalna nuklearna renesansa, zapravo, u tijeku. Drugo, Rolls-Royceov novi dizajn reaktora od 470 megavata pokazuje da je nuklearna energija zbog svoje nenadmašne gustoće snage jedini način na koji možemo proizvoditi električnu energiju u velikim razmjerima uz očuvanje prirodnog okoliša i smanjenje emisija stakleničkih plinova.

Zašto? Gustoća snage nuklearnih elektrana koje Rolls-Royce planira izgraditi trebat će 10,000 puta manje zemlje nego projekt vjetra i oko 1,000 puta manje zemlje nego što će biti potrebno za solarni projekt. Zbog njihove zapanjujuće velike gustoće snage, nove nuklearne elektrane trebat će mnogo manje resursa poput zemlje, čelika, neodima, bakra i betona što dokazuje ono što sam nazvao željeznim zakonom gustoće snage. Više o tome za trenutak.

Ako ste preskočili fiziku u srednjoj školi (ja jesam), možda nećete razumjeti zašto je gustoća snage važna. Nema problema. Evo kratkog primera. Energija (mjerena u džulima ili Btu) je sposobnost obavljanja posla. Snaga (mjerena u vatima ili konjskim snagama) je brzina kojom se rad obavlja. Ne zanima nas energija. Ono što želimo je moć. Nije nas nužno briga koji se oblik energije (nafta, sunce, ugljen ili plin) koristi za pomicanje našeg automobila, pokretanje televizije ili kuhanje filet mignona, samo nas zanima da imamo snagu koju trebamo dobiti naš posao obavljen. I posljedica toga je također istinita: što više snage imamo, (računalnu snagu, snagu grijanja, pogonsku snagu, snagu kuhanja) možemo učiniti više posla.

Gustoća snage je mjera protoka energije koji se može iskoristiti iz dane površine, volumena ili mase. Odnosno, koliko wata možemo dobiti po kvadratnom metru, litri ili kilogramu. A to vodi natrag do željeznog zakona gustoće moći. Koncept željeznog prava posudio sam od autora i profesora Sveučilišta Colorado Roger Pielke Jr., koji je skovao Željezni zakon klime, koji kaže da će političari i donositelji odluka uvijek birati ekonomski rast, kada su prisiljeni birati između gospodarskog rasta i klimatske akcije.

Željezni zakon gustoće moći je rođak Pielkeovog edikta. Kaže: što je niža gustoća snage, to je veći intenzitet resursa. Ako se oslanjate na izvor niske gustoće energije kao što je kukuruzni etanol (0.1 vat po kvadratnom metru) ili energija vjetra (1 vat po četvornom metru), morate se suprotstaviti tom neznatnom protoku energije velikim unosima drugih resursa. Za etanol, to znači korištenje puno zemlje, gnojiva i dizelskog goriva za uzgoj dovoljno kukuruza za proizvodnju značajnih količina tekućeg goriva. Prošle godine, Dave Merrill, vrhunski izvjestitelj i analitičar podataka u Bloombergu, izvijestio je da “Dvije trećine ukupnog američkog energetskog otiska posvećena je… kukuruzu uzgojenom za etanol. Zahtijeva više zemlje nego svi drugi izvori energije zajedno.” Merrill je utvrdio da biogoriva (uglavnom kukuruzni etanol) koriste oko 80,000 četvornih milja, što je područje veće od države Nebraska.

Energija vjetra ima isti problem kao i etanol. Za proizvodnju značajnih količina električne energije, projekti vjetra zahtijevaju ogromne površine zemlje i nevjerojatne količine čelika, betona, bakra i rijetkih zemalja. Ti zahtjevi za korištenje zemljišta jedan su od glavnih razloga zašto energija vjetra nailazi na tako žestok otpor diljem zemlje. Kao što pokazujem u Renewable Rejection Database, oko 331 zajednica diljem zemlje odbila je ili ograničila projekte vjetroelektrana od 2013.. Posljednje odbijanje dogodilo se 5. svibnja u okrugu Crawford, Ohio, koji je odbio projekt vjetra koji je predložila Apex Clean Energy, tvrtka koja je naišla na žestoko protivljenje svojim projektima, uključujući sada mrtve Projekt Lighthouse Wind u New Yorku koji je trebao pokriti oko 20,000 hektara.

Kao što objašnjavam u svojoj najnovijoj knjizi, Pitanje moći: električna energija i bogatstvo naroda, a na gornjoj slici, niska gustoća snage vjetroenergije znači da bi za zadovoljenje postojeće američke potražnje za električnom energijom samo s vjetroturbinama bila potrebna površina koja je dvostruko veća od Kalifornije. To je apsurdna količina teritorija, posebno s obzirom na to da je gotovo nemoguće izgraditi energiju vjetra u Kaliforniji.

Što je sa sunčevom energijom? Ima veću gustoću snage od etanola ili vjetra - oko 10 vata po četvornom metru - ali također zahtijeva mnogo materijala uključujući polisilicij, čelik i bakar. Zahtijeva i puno zemlje, zbog čega brojne zajednice diljem zemlje odbijaju Big Solar.

Sada se vratimo na Rolls-Royce. Tvrtkin SMR od 470 megavata koštat će oko 2.3 milijarde dolara i zahtijevat će zemljište od oko 10 hektara. To znači da će nova elektrana imati gustoću snage od preko 10,000 vata po četvornom metru. Evo matematike: 470,000,000 vata podijeljeno s 40,489 četvornih metara = 11,608 vata po četvornom metru. Ako pretpostavimo faktor kapaciteta od 90% (što znači da će postrojenje raditi punom snagom 90% vremena) koji radi na 10,447 vata po četvornom metru. Da budemo jasni, to je vrlo visok broj. Kao što pokazujem na drugom grafikonu neposredno iznad, gustoća snage nedavno zatvorenog Indian Point Energy Centra u Buchananu bila je oko 2,000 vata po četvornom metru.

Rod Adams, vodeći analitičar nuklearne energije i izdavač knjige Atomski uvidi i voditelj podcasta Atomic Show, bikovski je na Rolls-Royceovom reaktoru. Rekao je da tvrtka ima novac i državnu potporu koji bi joj trebali omogućiti da uspije i izgradi novi SMR. “To je tehnički sofisticirana tvrtka s desetljećima iskustva u izgradnji složenih strojeva, uključujući motore zrakoplova i nuklearne elektrane za podmornice”, rekao mi je u četvrtak.

Još jedan pozitivan znak: britanski premijer Boris Johnson snažno grli nuklearnu energiju. Ranije ovog mjeseca, tijekom posjete engleskoj nuklearnoj elektrani Hartlepool, rekao je da je nuklearna energija “apsolutno ključna za odvikavanje od fosilnih goriva, uključujući rusku naftu i plin”. Također je rekao da će Velika Britanija graditi puno reaktora. “Umjesto novog svakog desetljeća, mi ćemo ga graditi svake godine, napajajući domove čistom, sigurnom i pouzdanom energijom.”

Istina, Boris govori puno stvari. I da, već smo čuli za oporavak u globalnom nuklearnom sektoru. Ali ovaj put bi, zapravo, mogao biti drugačiji. Nekoliko čimbenika, uključujući skokovite globalne cijene prirodnog plina i ugljena (referentna vrijednost Newcastlea je sada oko 400 dolara po toni), te ogromna neizvjesnost zbog Putinove invazije na Ukrajinu, daju sektoru nuklearne energije val nade i kapitala. Ali zapamtite, nije to samo Rolls-Royce. Ranije ovog mjeseca, NuScale Power (ticker: SMR) izašao na burzu u New Yorku. Francuska je rekla da će potaknuti svoju nuklearnu industriju.

Ovaj razvoj događaja dobra je vijest za prirodni okoliš, za naše ptice, šišmiše, kukce i, da, za ljude. Umjesto širenja energije koja uništava krajolike koje dolazi s projektima vjetra i sunca, nova nuklearna era obećava isporuku reaktora super velike gustoće snage koji će poštedjeti prirodu i donijeti više soka bez ugljika u naše električne mreže. Rolls Royce nema samo tehnologiju koja je bolja od vjetra ili sunca. Ima tehnologiju koja je 10,000 puta bolja.