Rolls-Royceovom SMR-u treba 10,000 puta manje zemlje nego energije vjetra, dokazuje 'gvozdeni zakon gustine 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. godine.

Hoće li se to dogoditi? Vrijeme će pokazati. Mnogi nuklearni projekti i startupi prošli su svoje predviđene rokove u funkciji. Ali Rolls-Royceova najava je važna iz dva razloga. Prvo, to dodaje 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 gustine snage jedini način na koji možemo proizvesti električnu energiju u velikim razmjerima uz očuvanje prirodnog okoliša i smanjenje emisije stakleničkih plinova.

Zašto? Gustina snage nuklearnih elektrana koje Rolls-Royce planira izgraditi trebat će 10,000 puta manje zemljišta nego projekt vjetra i oko 1,000 puta manje zemlje nego što će biti potrebno za solarni projekat. Zbog njihove zapanjujuće velike gustine snage, novim nuklearnim elektranama trebat će mnogo manje resursa poput zemlje, čelika, neodimijuma, 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 gustina 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, ugalj ili plin) koristi za pomicanje našeg automobila, pokretanje televizije ili kuhanje fileta, samo nas zanima da imamo snagu koja nam je potrebna da dobijemo naš posao obavljen. I posledica toga je takođe tačna: što više snage imamo, (računarske snage, snage grejanja, pokretačke snage, snage za kuvanje) više posla možemo da uradimo.

Gustina snage je mjera protoka energije koji se može iskoristiti iz date površine, zapremine ili mase. Odnosno, koliko wata možemo dobiti po kvadratnom metru, litri ili kilogramu. A to vodi natrag do željeznog zakona gustine moći. Koncept gvozdenog prava sam pozajmio od autora i profesora Univerziteta Kolorado Roger Pielke Jr., koji je skovao Gvozdeni zakon klime, koji kaže da kada su primorani da biraju između ekonomskog rasta i klimatske akcije, političari i donosioci odluka uvijek će birati ekonomski rast.

Gvozdeni zakon gustine moći je rođak Pielkeovog edikta. Kaže: što je niža gustina 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 kvadratnom metru), morate se suprotstaviti tom neznatnom protoku energije uz velike količine drugih resursa. Za etanol, to znači korištenje puno zemlje, gnojiva i dizel goriva za uzgoj dovoljno kukuruza za proizvodnju značajnih količina tekućeg goriva. Prošle godine, Dave Merrill, vrhunski reporter i analitičar podataka u Bloombergu, izvijestio je da “Dvije trećine ukupnog američkog energetskog otiska je posvećena...kukuruzu uzgajanom za etanol. Zahtijeva više zemlje nego svi drugi izvori energije zajedno.” Merrill je utvrdio da biogoriva (uglavnom etanol od kukuruza) koriste oko 80,000 kvadratnih milja, što je područje veće od države Nebraska.

Energija vjetra ima isti problem kao i etanol. Da bi se proizvele značajne količine električne energije, projekti vjetra zahtijevaju ogromne površine zemlje i zapanjujuće količine čelika, betona, bakra i rijetkih zemljanih elemenata. Ti zahtjevi za korištenje zemljišta su jedan od glavnih razloga zašto energija vjetra nailazi na tako žestok otpor širom zemlje. Kao što pokazujem u Renewable Rejection Database, oko 331 zajednica širom zemlje odbila je ili ograničila projekte vjetroelektrana od 2013.. Najnovije odbijanje dogodilo se 5. maja u okrugu Crawford, Ohajo, koji je odbio projekat vjetra koji je predložila Apex Clean Energy, firma koja je naišla na žestoko protivljenje svojim projektima, uključujući sada mrtve Projekat 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 nacija, a na gornjoj slici, mala gustina snage energije vjetra znači da bi za zadovoljenje postojećih američkih potreba za električnom energijom samo pomoću vjetroturbina bila potrebna površina koja je dvostruko veća od Kalifornije. To je apsurdna količina teritorije, posebno s obzirom na to da je gotovo nemoguće izgraditi energiju vjetra u Kaliforniji.

Šta je sa solarnom energijom? Ima veću gustinu snage od etanola ili vjetra - oko 10 vati po kvadratnom metru - ali također zahtijeva mnogo materijala uključujući polisilicij, čelik i bakar. Takođe je potrebno mnogo zemlje, zbog čega brojne zajednice širom zemlje odbijaju Big Solar.

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

Rod Adams, vodeći analitičar nuklearne energije i izdavač Atomic Insights i voditelj podcasta Atomic Show, bikovski je na Rolls-Royceovom reaktoru. Rekao je da kompanija ima novac i podršku vlade koja bi joj trebala omogućiti uspjeh i izgradnju novog SMR-a. “To je tehnički sofisticirana kompanija sa decenijama iskustva u izgradnji složenih mašina, uključujući avionske motore 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, prilikom 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 svake decenije, mi ćemo ga graditi svake godine, napajajući domove čistom, sigurnom i pouzdanom energijom.”

Istina, Boris govori mnogo stvari. I da, već smo čuli za oporavak u globalnom nuklearnom sektoru. Ali ovaj put bi, u stvari, mogao biti drugačiji. Nekoliko faktora, uključujući rastuće globalne cijene prirodnog plina i uglja (referentna vrijednost Newcastlea je sada oko 400 dolara po toni), i ogromna neizvjesnost zbog Putinove invazije na Ukrajinu, daju sektoru nuklearne energije nadu i kapital. Ali zapamtite, nije samo Rolls-Royce. Ranije ovog mjeseca, NuScale Power (ticker: SMR) godine izašla na njujoršku berzu. Francuska je rekla da će pojačati svoju nuklearnu industriju.

Ovaj razvoj događaja je dobra vijest za prirodnu sredinu, za naše ptice, slepe miševe, insekte i, da, za ljude. Umjesto širenja energije koja uništava krajolik koji dolazi s projektima vjetra i sunca, nova nuklearna era obećava isporuku reaktora super velike gustoće snage koji štede prirodu i donose 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.