A Rolls-Royce SMR-jének 10,000 XNUMX-szer kevesebb földre van szüksége, mint a szélenergiának, bizonyítja a „teljesítménysűrűség vastörvényét”

A múlt hónapban a Rolls-Royce azt közölte, hogy várhatóan 2024-re megkapja a brit kormány hatósági jóváhagyását 470 megawattos kis moduláris reaktorára. és 2029-re megkezdi az áramtermelést Nagy-Britannia elektromos hálózatán.

Ez megtörténik? Az idő fogja megmondani. Sok nukleáris projekt és startup túllépte a tervezett üzembe helyezési dátumot. A Rolls-Royce bejelentése azonban két okból is fontos. Először is, még inkább hitelt ad annak az elképzelésnek, hogy valójában egy globális nukleáris reneszánsz van folyamatban. Másodszor, a Rolls-Royce új, 470 megawattos reaktorterve azt mutatja, hogy felülmúlhatatlan teljesítménysűrűsége miatt az atomenergia az egyetlen módja annak, hogy a természeti környezet megőrzése és az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának csökkentése mellett nagyarányú villamos energiát termeljünk.

Miért? A Rolls-Royce által tervezett atomerőművek teljesítménysűrűsége 10,000 1,000-szer kevesebb földterületet igényel, mint egy szélenergia-projekt, és körülbelül XNUMX-szer kevesebb területet, mint amennyi egy napenergia-projekthez. Elképesztően nagy teljesítménysűrűségük miatt az új atomerőműveknek sokkal kevesebb erőforrásra lesz szükségük, mint például földre, acélra, neodímiumra, rézre és betonra, ami bizonyítja azt, amit a teljesítménysűrűség vastörvényének neveztem. Erről egy pillanat múlva többet.

Ha a középiskolában kihagytad a fizikát (én), akkor lehet, hogy nem érted, miért számít a teljesítménysűrűség. Nincs mit. Íme egy gyors alapozó. Az energia (joule-ban vagy Btu-ban mérve) a munkavégzés képessége. A teljesítmény (wattban vagy lóerőben mérve) a munkavégzés sebessége. Nem törődünk az energiával. Amit akarunk, az a hatalom. Nem feltétlenül törődünk azzal, hogy milyen energiafajtát (olaj, nap, szén vagy gáz) használunk az autó mozgatásához, a televízió működéséhez vagy a mignonfilék főzéséhez, csak az számít, hogy rendelkezünk a szükséges energiával. végzett munkánk. És ennek a következménye is igaz: minél több teljesítményünk van (számítási teljesítmény, fűtési teljesítmény, hajtóerő, főzési teljesítmény), annál több munkát tudunk elvégezni.

A teljesítménysűrűség az energiaáramlás mértéke, amely egy adott területből, térfogatból vagy tömegből hasznosítható. Vagyis hány wattot vagyunk képesek elérni négyzetméterenként, literenként vagy kilogrammonként. És ez visszavezet az erősűrűség vastörvényéhez. A vastörvény koncepcióját a szerzőtől és a Colorado Egyetem professzorától kölcsönöztem Roger Pielke Jr., aki megalkotta az éghajlat vastörvényét, amely szerint amikor a gazdasági növekedés és az éghajlati fellépés között kell választani, a politikusok és a döntéshozók mindig a gazdasági növekedést választják.

A hatalomsűrűség vastörvénye Pielke rendeletének rokona. Azt mondja: minél kisebb a teljesítménysűrűség, annál nagyobb az erőforrás-intenzitás. Ha olyan alacsony teljesítménysűrűségű forrásra támaszkodik, mint a kukorica-etanol (0.1 watt/négyzetméter) vagy a szélenergia (1 watt/négyzetméter), akkor ezt a csekély energiaáramot nagy mennyiségű egyéb erőforrással kell ellensúlyoznia. Az etanol esetében ez azt jelenti, hogy sok földet, műtrágyát és dízelüzemanyagot kell felhasználni ahhoz, hogy elegendő kukoricát termesszenek, és jelentős mennyiségű folyékony üzemanyagot termeljenek. Tavaly Dave Merrill, a Bloomberg ász riportere és adatelemzője arról számolt be, hogy „Amerika teljes energialábnyomának kétharmada etanolhoz termesztett kukoricának szentelték. Több földet igényel, mint az összes többi energiaforrás együttvéve.” Merrill megállapította, hogy a bioüzemanyagok (főleg a kukorica-etanol) körülbelül 80,000 XNUMX négyzetmérföldet használnak fel, amely terület nagyobb, mint Nebraska állam.

A szélenergiával ugyanaz a probléma, mint az etanollal. Jelentős mennyiségű villamos energia előállításához a szélenergia-projektekhez hatalmas földterületekre és elképesztő mennyiségű acél-, beton-, réz- és ritkaföldfém-elemekre van szükség. Ezek a földhasználati követelmények az egyik fő oka annak, hogy a szélenergia országszerte ilyen heves ellenállást tanúsít. Ahogy mutatom a Megújuló energiaelutasítási adatbázis, mintegy 331 közösség országszerte utasította el vagy korlátozta a szélprojekteket 2013 óta. A legutóbbi elutasításra május 5-én került sor az Ohio állambeli Crawford megyében, ahol elutasították az Apex Clean Energy által javasolt szélprojektet, amely cég heves ellenállást tapasztalt projektjeivel, köztük a már halottakkal szemben. Lighthouse Wind projekt New Yorkban, amely körülbelül 20,000 XNUMX hektárt fog lefedni.

Ahogy a legújabb könyvemben kifejtem, A hatalom kérdése: Villamos energia és a nemzetek gazdagsága, a fenti ábrán pedig a szélenergia alacsony teljesítménysűrűsége azt jelenti, hogy Amerika jelenlegi villamosenergia-igényének kielégítéséhez pusztán szélturbinákkal Kaliforniánál kétszer akkora földterületre lenne szükség. Ez abszurd terület, különösen annak fényében, hogy Kaliforniában szinte lehetetlen szélenergiát építeni.

Mi a helyzet a napenergiával? Nagyobb a teljesítménysűrűsége, mint az etanolé vagy a szélé – körülbelül 10 watt négyzetméterenként –, de ehhez is sok anyagbevitelre van szükség, beleértve a poliszilíciumot, acélt és rezet. Sok földet is igényel, ezért országszerte számos közösség elutasítja a Big Solart.

Most térjünk vissza a Rolls-Royce-hoz. A cég 470 megawattos SMR-je körülbelül 2.3 milliárd dollárba kerül, és körülbelül 10 hektáros területre lesz szükség. Ez azt jelenti, hogy az új erőmű teljesítménysűrűsége meghaladja a 10,000 470,000,000 wattot négyzetméterenként. Íme a matematika: 40,489 11,608 90 watt osztva 90 10,447 négyzetméterrel = 2,000 XNUMX watt négyzetméterenként. Ha XNUMX%-os teljesítménytényezőt feltételezünk (azaz az üzem az esetek XNUMX%-ában teljes teljesítménnyel fog működni), akkor XNUMX XNUMX watt négyzetméterenként. Hogy világos legyen, ez nagyon magas szám. Amint azt a közvetlenül a fenti második ábrán mutatom, a közelmúltban bezárt buchanani Indian Point Energy Center teljesítménysűrűsége körülbelül XNUMX watt volt négyzetméterenként.

Rod Adams, a nukleáris energia vezető elemzője és kiadója Atomic Insights és az Atomic Show podcast házigazdája a Rolls-Royce reaktoron. Elmondta, hogy a cégnek megvan a pénze és az állami támogatás, amely lehetővé teszi a sikert és az új SMR megépítését. „Ez egy műszakilag kifinomult vállalat, több évtizedes tapasztalattal összetett gépek építésében, beleértve a repülőgép-hajtóműveket és a tengeralattjárók atomerőműveit” – mondta csütörtökön.

Egy másik pozitív jel: brit miniszterelnök Boris Johnson nagy ölelést ad az atomenergiának. A hónap elején, amikor az angliai Hartlepool atomerőműben járt, azt mondta, hogy az atomenergia „teljesen fontos ahhoz, hogy leszoktassunk a fosszilis tüzelőanyagokról, beleértve az orosz olajat és gázt is”. Azt is elmondta, hogy az Egyesült Királyság sok reaktort fog építeni. „Ahelyett, hogy minden évtizedben újat építenünk, minden évben építünk egyet, amely tiszta, biztonságos és megbízható energiával látja el az otthonokat.”

Az biztos, hogy Borisz sok mindent mond. És igen, hallottunk már a globális nukleáris szektor fellendüléséről. Ezúttal azonban lehet, hogy másképp lesz. Számos tényező, köztük a földgáz és a szén szárnyaló világpiaci ára (a Newcastle-i benchmark jelenleg körülbelül 400 dollár/tonna), valamint a Putyin Ukrajna elleni inváziója miatti hatalmas bizonytalanság reményt és tőkét ad az atomenergia-szektornak. De ne feledje, ez nem csak a Rolls-Royce. A hónap elején a NuScale Power (ticker: SMR) tőzsdére lépett a New York-i tőzsdén. Franciaország bejelentette, hogy fellendíti nukleáris iparát.

Ezek a fejlemények jó hír a természeti környezet, a madarak, a denevérek, a rovarok és igen, az emberek számára. A szél- és napenergia-projektekkel járó tájromboló energiaterjedés helyett az új nukleáris korszak olyan szupernagy teljesítménysűrűségű reaktorokat ígér, amelyek kímélik a természetet, és több szén-dioxid-kibocsátású levet juttatnak elektromos hálózatainkba. A Rolls Royce nemcsak a szél- vagy a napenergia-nál jobb technológiával rendelkezik. 10,000 XNUMX-szer jobb technológiája van.