Rolls-Royces SMR trenger 10,000 XNUMX ganger mindre land enn vindenergi, beviser "Iron Law of Power Density"

Forrige måned sa Rolls-Royce at de forventer å motta regulatorisk godkjenning fra den britiske regjeringen innen 2024 for sin 470 megawatt lille modulære reaktor og at den vil begynne å produsere strøm på Storbritannias elektriske nett innen 2029.

Vil det skje? Tiden vil vise. Mange kjernefysiske prosjekter og startups har blåst forbi de anslåtte idriftsdatoene. Men Rolls-Royces kunngjøring er viktig av to grunner. For det første gir det mer troverdighet til forestillingen om at en global kjernefysisk renessanse faktisk er i gang. For det andre viser Rolls-Royces nye 470 megawatt reaktordesign at på grunn av sin uovertrufne krafttetthet, er kjernekraft den eneste måten vi kan produsere elektrisitet i skala samtidig som vi bevarer det naturlige miljøet og reduserer klimagassutslippene.

Hvorfor? Krafttettheten til atomkraftverkene Rolls-Royce planlegger å bygge vil trenge 10,000 1,000 ganger mindre land enn et vindprosjekt og omtrent XNUMX ganger mindre land enn det som vil kreves av et solenergiprosjekt. På grunn av deres forbløffende høye krafttetthet, vil de nye atomkraftverkene trenge langt færre ressurser som land, stål, neodym, kobber og betong, noe som beviser det jeg har kalt jernloven om krafttetthet. Mer om det om et øyeblikk.

Hvis du hoppet over fysikk på videregående (det gjorde jeg), forstår du kanskje ikke hvorfor krafttetthet betyr noe. Ikke noe problem. Her er en rask primer. Energi (målt i joule, eller Btu) er evnen til å utføre arbeid. Effekt (målt i watt eller hestekrefter) er hastigheten arbeidet blir utført med. Vi bryr oss ikke om energi. Det vi ønsker er makt. Vi bryr oss ikke nødvendigvis om hvilken form for energi (olje, sol, kull eller gass) som brukes til å flytte bilen vår, kjøre TV eller lage filet mignon, vi bryr oss bare om at vi har kraften vi trenger for å få arbeidet vårt gjort. Og konsekvensen av det er også sant: jo mer kraft vi har, (datakraft, varmekraft, drivkraft, kokekraft) jo mer arbeid kan vi gjøre.

Krafttetthet er et mål på energiflyt som kan utnyttes fra et gitt område, volum eller masse. Det vil si hvor mange watt vi klarer å få per kvadratmeter, liter eller kilo. Og det fører tilbake til jernloven om krafttetthet. Jeg lånte jernlovkonseptet fra forfatter og professor ved University of Colorado Roger Pielke Jr., som laget jernloven om klima, som sier at når de blir tvunget til å velge mellom økonomisk vekst og klimatiltak, vil politikere og beslutningstakere alltid velge økonomisk vekst.

The Iron Law of Power Density er en fetter av Pielkes edikt. Den sier: jo lavere effekttetthet, jo høyere ressursintensitet. Hvis du er avhengig av en kilde med lav strømtetthet som maisetanol (0.1 watt per kvadratmeter) eller vindenergi (1 watt per kvadratmeter), må du motvirke den sølle energistrømmen med store tilførsler av andre ressurser. For etanol betyr det å bruke mye jord, gjødsel og diesel for å dyrke nok mais til å produsere betydelige mengder flytende drivstoff. I fjor rapporterte Dave Merrill, en ess-reporter og dataanalytiker hos Bloomberg, at "To tredjedeler av USAs totale energifotavtrykk er viet til ... mais dyrket for etanol. Det krever mer land enn alle andre kraftkilder til sammen.» Merrill fastslo at biodrivstoff (hovedsakelig maisetanol) bruker omtrent 80,000 XNUMX kvadratkilometer, et område større enn delstaten Nebraska.

Vindenergi har samme problem som etanol. For å produsere meningsfulle mengder elektrisitet krever vindprosjekter enorme landområder og svimlende volumer av stål, betong, kobber og sjeldne jordarter. Disse kravene til arealbruk er en av hovedårsakene til at vindenergi møter så hard motstand over hele landet. Som jeg viser i Renewable Rejection Database, rundt 331 samfunn over hele landet har avvist eller begrenset vindprosjekter siden 2013. Det siste avslaget skjedde 5. mai i Crawford County, Ohio, som avviste et vindprosjekt foreslått av Apex Clean Energy, et firma som hadde sett hard motstand mot sine prosjekter inkludert de nå døde Lighthouse Wind-prosjektet i New York som skulle dekke rundt 20,000 XNUMX dekar.

Som jeg forklarer i min siste bok, Et spørsmål om kraft: Elektrisitet og rikdommen til nasjoner, og i grafikken ovenfor betyr vindenergiens lave krafttetthet at for å møte USAs eksisterende strømbehov med vindturbiner alene ville det kreve et landareal som er dobbelt så stort som California. Det er en absurd mengde territorium, spesielt gitt at det er nesten umulig å bygge vindenergi i California.

Hva med solenergi? Den har høyere effekttetthet enn etanol eller vind - omtrent 10 watt per kvadratmeter - men den krever også mye materialinngang, inkludert polysilisium, stål og kobber. Det krever også mye land, og det er derfor mange samfunn over hele landet avviser Big Solar.

Nå tilbake til Rolls-Royce. Selskapets 470 megawatt SMR vil koste rundt 2.3 milliarder dollar og vil kreve et område på rundt 10 dekar. Det betyr at det nye kraftverket vil ha en effekttetthet på over 10,000 watt per kvadratmeter. Her er regnestykket: 470,000,000 40,489 11,608 watt delt på 90 90 kvadratmeter = 10,447 2,000 watt per kvadratmeter. Hvis vi antar en kapasitetsfaktor på XNUMX % (som betyr at anlegget vil fungere med full effekt XNUMX % av tiden) vil det utgjøre XNUMX XNUMX watt per kvadratmeter. For å være klar, det er et veldig høyt tall. Som jeg viser i den andre grafikken rett ovenfor, var effekttettheten til det nylig lukkede Indian Point Energy Center i Buchanan omtrent XNUMX watt per kvadratmeter.

Rod Adams, en ledende kjernekraftanalytiker og utgiver av Atomic Insights og vert for Atomic Show-podcasten, er bullish på Rolls-Royce-reaktoren. Han sa at selskapet har pengene og statlig støtte som burde tillate det å lykkes og få den nye SMR bygget. "Det er et teknisk sofistikert selskap med flere tiår med erfaring med å bygge komplekse maskiner inkludert flymotorer og atomkraftverk for ubåter," sa han til meg torsdag.

Et annet positivt tegn: Storbritannias statsminister Boris Johnson gir atomkraft en stor klem. Tidligere denne måneden, mens han besøkte Englands atomkraftverk i Hartlepool, sa han at atomkraft er "absolutt avgjørende for å avvenne oss fra fossilt brensel, inkludert russisk olje og gass." Han sa også at Storbritannia vil bygge mange reaktorer. "I stedet for en ny hvert tiår, skal vi bygge en hvert år, forsyne hjem med ren, trygg og pålitelig energi."

For å være sikker sier Boris mange ting. Og ja, vi har hørt om oppgangen i den globale atomsektoren før. Men denne gangen kan det faktisk bli annerledes. Flere faktorer, inkludert skyhøye globale priser på naturgass og kull (Newcastle-referansen er nå på rundt 400 dollar per tonn), og enorm usikkerhet på grunn av Putins invasjon av Ukraina, gir atomenergisektoren en bølge av håp og kapital. Men husk, det er ikke bare Rolls-Royce. Tidligere denne måneden, NuScale Power (ticker: SMR) ble børsnotert på New York Stock Exchange. Frankrike har sagt at de vil øke sin atomindustri.

Denne utviklingen er gode nyheter for det naturlige miljøet, for våre fugler, flaggermus, insekter og, ja, for mennesker. I stedet for den landskapsutslettede energispredningen som følger med vind- og solprosjekter, lover den nye atomæraen å levere reaktorer med superhøy krafttetthet som skåner naturen og bringer mer null-karbonjuice til våre elektriske nett. Rolls Royce har ikke bare en teknologi som er bedre enn vind eller sol. Den har en teknologi som er 10,000 XNUMX ganger bedre.