Ang SMR ng Rolls-Royce ay Nangangailangan ng 10,000 Beses na Mas Mababa sa Lupa kaysa sa Enerhiya ng Hangin, Pinatutunayan ang 'Batas ng Bakal Ng Power Density'

Noong nakaraang buwan, sinabi ng Rolls-Royce na inaasahan nitong makatanggap ng pag-apruba sa regulasyon mula sa gobyerno ng Britanya sa 2024 para sa 470-megawatt na maliit na modular reactor nito. at magsisimula itong gumawa ng kapangyarihan sa electric grid ng Britain sa 2029.

Mangyayari kaya yun? Panahon ang makapagsasabi. Maraming mga proyektong nuklear at mga startup ang lumipas sa kanilang inaasahang mga petsa ng in-service. Ngunit ang anunsyo ni Rolls-Royce ay mahalaga sa dalawang kadahilanan. Una, ito ay nagdaragdag ng higit na pananalig sa paniwala na ang isang pandaigdigang nuclear renaissance ay, sa katunayan, ay isinasagawa. Pangalawa, ang bagong 470-megawatt reactor na disenyo ng Rolls-Royce ay nagpapakita na dahil sa hindi maunahan nitong densidad ng kapangyarihan, ang enerhiyang nuklear ay ang tanging paraan upang makagawa tayo ng kuryente sa sukat habang pinapanatili ang natural na kapaligiran at binabawasan ang mga greenhouse gas emissions.

Bakit? Ang densidad ng kuryente ng mga plantang nuklear na planong itayo ng Rolls-Royce ay mangangailangan ng 10,000 beses na mas kaunting lupa kaysa sa isang proyekto ng hangin at humigit-kumulang 1,000 beses na mas kaunting lupa kaysa sa kung ano ang kakailanganin ng isang solar na proyekto. Dahil sa kanilang kahanga-hangang mataas na density ng kuryente, ang mga bagong nuclear plant ay mangangailangan ng mas kaunting mapagkukunan tulad ng lupa, bakal, neodymium, tanso, at kongkreto na nagpapatunay sa tinawag kong Iron Law of Power Density. Higit pa tungkol diyan sa isang sandali.

Kung nilaktawan mo ang physics noong high school (ako), maaaring hindi mo maintindihan kung bakit mahalaga ang power density. Walang problema. Narito ang isang mabilis na panimulang aklat. Ang enerhiya (sinusukat sa joules, o Btu) ay ang kakayahang gumawa ng trabaho. Ang kapangyarihan (sinusukat sa watts, o lakas-kabayo) ay ang bilis kung kailan natapos ang trabaho. Wala kaming pakialam sa enerhiya. Ang gusto natin ay kapangyarihan. Wala tayong pakialam kung anong anyo ng enerhiya (langis, araw, karbon, o gas) ang ginagamit para ilipat ang ating sasakyan, patakbuhin ang ating telebisyon, o lutuin ang ating filet mignon, ang mahalaga lang ay mayroon tayong kapangyarihan na kailangan nating makuha. tapos na ang trabaho natin. At totoo rin ang kaakibat nito: mas maraming kapangyarihan ang mayroon tayo, (kapangyarihan sa pag-compute, lakas ng pag-init, lakas ng motibo, kapangyarihan sa pagluluto) mas maraming trabaho ang magagawa natin.

Ang density ng kuryente ay ang sukat ng daloy ng enerhiya na maaaring gamitin mula sa isang partikular na lugar, volume, o masa. Ibig sabihin, ilang watts ang makukuha natin kada metro kuwadrado, litro, o kilo. At iyon ay humahantong pabalik sa Iron Law of Power Density. Hiniram ko ang konsepto ng Iron Law mula sa may-akda at propesor sa Unibersidad ng Colorado Roger Pielke Jr., na lumikha ng Iron Law of Climate, na nagsasabing kapag pinilit na pumili sa pagitan ng paglago ng ekonomiya at pagkilos sa klima, palaging pipiliin ng mga pulitiko at mga gumagawa ng desisyon ang paglago ng ekonomiya.

Ang Iron Law of Power Density ay pinsan ng utos ni Pielke. Sinasabi nito: mas mababa ang density ng kapangyarihan, mas mataas ang intensity ng mapagkukunan. Kung umaasa ka sa mababang power-density na source tulad ng corn ethanol (0.1 watt per square meter) o wind energy (1 watt per square meter) kailangan mong kontrahin ang maliit na daloy ng enerhiya na iyon gamit ang malalaking input ng iba pang mapagkukunan. Para sa ethanol, nangangahulugan iyon ng paggamit ng maraming lupa, pataba, at diesel fuel upang magtanim ng sapat na mais upang makagawa ng makabuluhang dami ng likidong panggatong. Noong nakaraang taon, si Dave Merrill, isang ace reporter at data analyst sa Bloomberg, ay nag-ulat na "Dalawang-katlo ng kabuuang bakas ng enerhiya ng America ay nakatuon sa…mais na pinatubo para sa ethanol. Nangangailangan ito ng mas maraming lupain kaysa sa lahat ng iba pang pinagmumulan ng kuryente na pinagsama-sama." Tinukoy ni Merrill na ang mga biofuel (pangunahin ang corn ethanol) ay gumagamit ng humigit-kumulang 80,000 square miles, isang lugar na mas malaki kaysa sa estado ng Nebraska.

Ang enerhiya ng hangin ay may parehong problema sa ethanol. Upang makagawa ng makabuluhang halaga ng kuryente, ang mga proyekto ng hangin ay nangangailangan ng malalawak na lupain at nakakagulat na dami ng mga elemento ng bakal, kongkreto, tanso, at bihirang lupa. Ang mga kinakailangan sa paggamit ng lupa na iyon ay isa sa mga pangunahing dahilan kung bakit natutugunan ng enerhiya ng hangin ang gayong matinding paglaban sa buong bansa. Gaya ng ipinapakita ko sa Renewable Rejection Database, humigit-kumulang 331 komunidad sa buong bansa ang tumanggi o naghigpit sa mga proyekto ng hangin mula noong 2013. Ang pinakahuling pagtanggi ay naganap noong Mayo 5 sa Crawford County, Ohio, na tinanggihan ang isang wind project na iminungkahi ng Apex Clean Energy, isang firm na nakakita ng matinding pagsalungat sa mga proyekto nito kabilang ang mga patay na. Lighthouse Wind project sa New York na sasaklawin ang humigit-kumulang 20,000 ektarya.

Tulad ng ipinaliwanag ko sa aking pinakabagong libro, Isang Tanong ng Kapangyarihan: Elektrisidad at Kayamanan ng mga Bansa, at sa graphic sa itaas, ang mababang densidad ng lakas ng enerhiya ng hangin ay nangangahulugan na upang matugunan ang kasalukuyang pangangailangan ng kuryente ng America gamit ang mga wind turbine lamang ay mangangailangan ng isang lupain na dalawang beses sa laki ng California. Iyan ay isang walang katotohanan na dami ng teritoryo, partikular na ibinigay na halos imposible na bumuo ng enerhiya ng hangin sa California.

Paano naman ang solar energy? Ito ay may mas mataas na densidad ng kapangyarihan kaysa sa ethanol o hangin — mga 10 watts bawat metro kuwadrado — ngunit nangangailangan din ito ng maraming materyal na input kabilang ang polysilicon, bakal, at tanso. Nangangailangan din ito ng maraming lupa, kaya naman maraming komunidad sa buong bansa ang tumatanggi sa Big Solar.

Ngayon bumalik sa Rolls-Royce. Ang 470-megawatt SMR ng kumpanya ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang $2.3 bilyon at mangangailangan ng isang lugar na humigit-kumulang 10 ektarya. Ibig sabihin, ang bagong power plant ay magkakaroon ng power density na higit sa 10,000 watts kada metro kuwadrado. Narito ang matematika: 470,000,000 watts na hinati sa 40,489 square meters = 11,608 watts kada metro kuwadrado. Kung ipagpalagay natin ang isang 90% capacity factor (ibig sabihin ang planta ay gagana nang buong lakas 90% ng oras) na gumagana sa 10,447 watts bawat metro kuwadrado. Upang maging malinaw, iyon ay isang napakataas na numero. Gaya ng ipinapakita ko sa pangalawang graphic na direkta sa itaas, ang densidad ng kapangyarihan ng kamakailang isinara na Indian Point Energy Center sa Buchanan ay humigit-kumulang 2,000 watts bawat metro kuwadrado.

Rod Adams, isang nangungunang nuclear energy analyst at ang publisher ng Atomic Insights at host ng Atomic Show podcast, ay bullish sa Rolls-Royce reactor. Sinabi niya na ang kumpanya ay may pera at suporta ng gobyerno na dapat magbigay-daan dito na magtagumpay at maitayo ang bagong SMR. "Ito ay isang teknikal na sopistikadong kumpanya na may mga dekada ng karanasan sa pagbuo ng mga kumplikadong makina kabilang ang mga makina ng sasakyang panghimpapawid at nuclear power plant para sa mga submarino," sinabi niya sa akin noong Huwebes.

Isa pang positibong tanda: British Prime Minister Si Boris Johnson ay nagbibigay ng isang malaking yakap sa nuklear. Sa unang bahagi ng buwang ito, habang bumibisita sa Hartlepool nuclear power station ng England, sinabi niya na ang nuclear ay "ganap na mahalaga sa pag-alis sa amin sa mga fossil fuel, kabilang ang langis at gas ng Russia." Sinabi rin niya na ang UK ay gagawa ng maraming reactor. "Sa halip na isang bago bawat dekada, gagawa kami ng isa bawat taon, na pinapagana ang mga tahanan na may malinis, ligtas, at maaasahang enerhiya."

Para makasigurado, maraming sinasabi si Boris. At oo, narinig na namin ang tungkol sa rebound sa pandaigdigang sektor ng nuklear dati. Ngunit sa pagkakataong ito, maaaring, sa katunayan, ay iba. Maraming mga kadahilanan, kabilang ang tumataas na pandaigdigang presyo para sa natural na gas, at karbon (ang benchmark ng Newcastle ay nasa humigit-kumulang $400 bawat tonelada na ngayon), at malaking kawalan ng katiyakan dahil sa pagsalakay ni Putin sa Ukraine, ay nagbibigay sa sektor ng enerhiyang nuklear ng pag-asa at kapital. Ngunit tandaan, ito ay hindi lamang Rolls-Royce. Mas maaga sa buwang ito, ang NuScale Power (ticker: SMR) napunta sa publiko sa New York Stock Exchange. Sinabi ng France na palalakasin nito ang industriya ng nuklear nito.

Ang mga pag-unlad na ito ay magandang balita para sa natural na kapaligiran, para sa ating mga ibon, paniki, insekto, at, oo, para sa mga tao. Sa halip na ang paglaganap ng enerhiya na nakakasira ng tanawin na kasama ng mga proyekto ng hangin at solar, ang bagong panahon ng nuklear ay nangangako na maghahatid ng mga super-high-power-density reactor na nag-iingat sa kalikasan at nagdadala ng higit pang zero-carbon juice sa ating mga electric grid. Ang Rolls Royce ay hindi lamang may teknolohiyang mas mahusay kaysa sa hangin o solar. Mayroon itong teknolohiya na 10,000 beses na mas mahusay.