Το SMR της Rolls-Royce χρειάζεται 10,000 φορές λιγότερη γη από την αιολική ενέργεια, αποδεικνύει τον «σιδερένιο νόμο της πυκνότητας ισχύος»

Τον περασμένο μήνα, η Rolls-Royce δήλωσε ότι αναμένει να λάβει ρυθμιστική έγκριση από τη βρετανική κυβέρνηση έως το 2024 για τον μικρό αρθρωτό αντιδραστήρα 470 μεγαβάτ. και ότι θα αρχίσει να παράγει ενέργεια στο ηλεκτρικό δίκτυο της Βρετανίας έως το 2029.

Θα συμβεί αυτό; Ο χρόνος θα δείξει. Πολλά πυρηνικά έργα και νεοφυείς επιχειρήσεις έχουν ξεπεράσει τις προβλεπόμενες ημερομηνίες έναρξης λειτουργίας τους. Όμως η ανακοίνωση της Rolls-Royce είναι σημαντική για δύο λόγους. Πρώτον, προσθέτει περισσότερη αξιοπιστία στην ιδέα ότι μια παγκόσμια πυρηνική αναγέννηση βρίσκεται, στην πραγματικότητα, σε εξέλιξη. Δεύτερον, ο νέος σχεδιασμός του αντιδραστήρα 470 μεγαβάτ της Rolls-Royce δείχνει ότι λόγω της αξεπέραστης πυκνότητας ισχύος του, η πυρηνική ενέργεια είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο μπορούμε να παράγουμε ηλεκτρική ενέργεια σε κλίμακα διατηρώντας παράλληλα το φυσικό περιβάλλον και μειώνοντας τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.

Γιατί; Η πυκνότητα ισχύος των πυρηνικών σταθμών που σχεδιάζει να κατασκευάσει η Rolls-Royce θα χρειαστεί 10,000 φορές λιγότερη γη από ένα αιολικό έργο και περίπου 1,000 φορές λιγότερη γη από αυτή που θα απαιτηθεί από ένα ηλιακό έργο. Λόγω της εκπληκτικά υψηλής πυκνότητας ισχύος τους, οι νέοι πυρηνικοί σταθμοί θα χρειαστούν πολύ λιγότερους πόρους όπως γη, χάλυβας, νεοδύμιο, χαλκό και σκυρόδεμα, κάτι που αποδεικνύει αυτό που ονόμασα Σιδερένιος Νόμος της Πυκνότητας Ισχύος. Περισσότερα για αυτό σε μια στιγμή.

Αν παραλείψατε τη φυσική στο γυμνάσιο (το έκανα), μπορεί να μην καταλάβετε γιατί έχει σημασία η πυκνότητα ισχύος. Κανένα πρόβλημα. Εδώ είναι ένα γρήγορο αστάρι. Η ενέργεια (μετρούμενη σε joules, ή Btu) είναι η ικανότητα εκτέλεσης εργασίας. Η ισχύς (μετρούμενη σε watt ή ιπποδύναμη) είναι ο ρυθμός με τον οποίο γίνεται η εργασία. Δεν μας ενδιαφέρει η ενέργεια. Αυτό που θέλουμε είναι δύναμη. Δεν μας ενδιαφέρει απαραίτητα ποια μορφή ενέργειας (πετρέλαιο, ήλιος, κάρβουνο ή φυσικό αέριο) χρησιμοποιείται για να μετακινήσουμε το αυτοκίνητό μας, να λειτουργήσουμε την τηλεόρασή μας ή να μαγειρέψουμε το φιλέτο μινιόν μας, μας νοιάζει μόνο ότι έχουμε τη δύναμη που χρειαζόμαστε για να πάρουμε η δουλειά μας έγινε. Και το συμπέρασμα σε αυτό ισχύει επίσης: όσο περισσότερη ισχύς έχουμε, (υπολογιστική ισχύς, θερμαντική ισχύς, κινητήρια δύναμη, ισχύς μαγειρέματος) τόσο περισσότερη δουλειά μπορούμε να κάνουμε.

Η πυκνότητα ισχύος είναι το μέτρο της ροής ενέργειας που μπορεί να αξιοποιηθεί από μια δεδομένη περιοχή, όγκο ή μάζα. Δηλαδή πόσα βατ μπορούμε να πάρουμε ανά τετραγωνικό μέτρο, λίτρο ή κιλό. Και αυτό οδηγεί πίσω στον σιδερένιο νόμο της πυκνότητας ισχύος. Δανείστηκα την έννοια του Iron Law από τον συγγραφέα και καθηγητή του Πανεπιστημίου του Κολοράντο Roger Pielke Jr., ο οποίος επινόησε τον Iron Law of Climate, που λέει ότι όταν αναγκάζονται να επιλέξουν μεταξύ οικονομικής ανάπτυξης και δράσης για το κλίμα, οι πολιτικοί και οι υπεύθυνοι λήψης αποφάσεων θα επιλέγουν πάντα την οικονομική ανάπτυξη.

Ο σιδερένιος νόμος της πυκνότητας ισχύος είναι ξάδερφος του διατάγματος του Pielke. Λέει: όσο μικρότερη είναι η πυκνότητα ισχύος, τόσο μεγαλύτερη είναι η ένταση των πόρων. Εάν βασίζεστε σε μια πηγή χαμηλής πυκνότητας ισχύος, όπως η αιθανόλη καλαμποκιού (0.1 watt ανά τετραγωνικό μέτρο) ή η αιολική ενέργεια (1 watt ανά τετραγωνικό μέτρο), πρέπει να εξουδετερώσετε αυτήν την ασήμαντη ροή ενέργειας με μεγάλες εισροές άλλων πόρων. Για την αιθανόλη, αυτό σημαίνει τη χρήση πολλών εκτάσεων, λιπασμάτων και καυσίμου ντίζελ για να καλλιεργηθεί αρκετό καλαμπόκι για να παραχθούν σημαντικές ποσότητες υγρού καυσίμου. Πέρυσι, ο Dave Merrill, ρεπόρτερ και αναλυτής δεδομένων στο Bloomberg, ανέφερε ότι «Τα δύο τρίτα του συνολικού ενεργειακού αποτυπώματος της Αμερικής είναι αφιερωμένο στο…καλαμπόκι που καλλιεργείται για αιθανόλη. Απαιτεί περισσότερη γη από όλες τις άλλες πηγές ενέργειας μαζί». Ο Merrill προσδιόρισε ότι τα βιοκαύσιμα (κυρίως αιθανόλη καλαμποκιού) χρησιμοποιούν περίπου 80,000 τετραγωνικά μίλια, μια περιοχή μεγαλύτερη από την πολιτεία της Νεμπράσκα.

Η αιολική ενέργεια έχει το ίδιο πρόβλημα με την αιθανόλη. Για να παραχθούν σημαντικές ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας, τα αιολικά έργα απαιτούν τεράστιες εκτάσεις γης και εκπληκτικούς όγκους από χάλυβα, σκυρόδεμα, χαλκό και στοιχεία σπάνιων γαιών. Αυτές οι απαιτήσεις χρήσης γης είναι ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους η αιολική ενέργεια αντιμετωπίζει τόσο σκληρή αντίσταση σε ολόκληρη τη χώρα. Όπως δείχνω στο Βάση δεδομένων απόρριψης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, περίπου 331 κοινότητες σε ολόκληρη τη χώρα έχουν απορρίψει ή περιορίσει τα αιολικά έργα από το 2013. Η πιο πρόσφατη απόρριψη σημειώθηκε στις 5 Μαΐου στην κομητεία Crawford του Οχάιο, η οποία απέρριψε ένα αιολικό έργο που πρότεινε η Apex Clean Energy, μια εταιρεία που είχε δει σφοδρή αντίθεση στα έργα της, συμπεριλαμβανομένων των πλέον νεκρών Έργο Lighthouse Wind στη Νέα Υόρκη που επρόκειτο να καλύψει περίπου 20,000 στρέμματα.

Όπως εξηγώ στο τελευταίο μου βιβλίο, Ένα ζήτημα δύναμης: Ηλεκτρισμός και πλούτος των εθνών, και στο παραπάνω γράφημα, η χαμηλή πυκνότητα ισχύος της αιολικής ενέργειας σημαίνει ότι για να καλυφθεί η υπάρχουσα ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας της Αμερικής μόνο με ανεμογεννήτριες θα απαιτούσε μια έκταση γης διπλάσια από την Καλιφόρνια. Αυτή είναι μια παράλογη έκταση, ιδιαίτερα δεδομένου ότι είναι σχεδόν αδύνατο να κατασκευαστεί αιολική ενέργεια στην Καλιφόρνια.

Τι γίνεται με την ηλιακή ενέργεια; Έχει υψηλότερη πυκνότητα ισχύος από την αιθανόλη ή τον άνεμο - περίπου 10 watt ανά τετραγωνικό μέτρο - αλλά απαιτεί επίσης πολλές εισροές υλικών, όπως πολυπυρίτιο, χάλυβα και χαλκό. Απαιτεί επίσης πολλή γη, γι' αυτό Πολλές κοινότητες σε όλη τη χώρα απορρίπτουν το Big Solar.

Τώρα πίσω στη Rolls-Royce. Το SMR των 470 μεγαβάτ της εταιρείας θα κοστίσει περίπου 2.3 δισεκατομμύρια δολάρια και θα απαιτήσει μια τοποθεσία περίπου 10 στρεμμάτων. Αυτό σημαίνει ότι ο νέος σταθμός ηλεκτροπαραγωγής θα έχει πυκνότητα ισχύος πάνω από 10,000 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο. Εδώ είναι τα μαθηματικά: 470,000,000 Watt διαιρούμενα με 40,489 τετραγωνικά μέτρα = 11,608 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο. Αν υποθέσουμε έναν συντελεστή χωρητικότητας 90% (που σημαίνει ότι η μονάδα θα λειτουργεί με πλήρη ισχύ το 90% του χρόνου) που αποδίδει στα 10,447 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο. Για να γίνουμε σαφείς, πρόκειται για έναν πολύ υψηλό αριθμό. Όπως δείχνω στο δεύτερο γράφημα ακριβώς παραπάνω, η πυκνότητα ισχύος του πρόσφατα κλειστού Indian Point Energy Center στο Buchanan ήταν περίπου 2,000 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο.

Rod Adams, κορυφαίος αναλυτής πυρηνικής ενέργειας και ο εκδότης του Atomic Insights και οικοδεσπότης του podcast Atomic Show, είναι ανοδική για τον αντιδραστήρα Rolls-Royce. Είπε ότι η εταιρεία έχει τα χρήματα και την κυβερνητική υποστήριξη που θα της επιτρέψουν να πετύχει και να κατασκευάσει το νέο SMR. «Είναι μια τεχνικά προηγμένη εταιρεία με εμπειρία δεκαετιών στην κατασκευή πολύπλοκων μηχανών, συμπεριλαμβανομένων κινητήρων αεροσκαφών και πυρηνικών σταθμών για υποβρύχια», μου είπε την Πέμπτη.

Άλλο ένα θετικό σημάδι: Βρετανός πρωθυπουργός Ο Μπόρις Τζόνσον αγκαλιάζει τα πυρηνικά. Νωρίτερα αυτό το μήνα, ενώ επισκέφθηκε τον πυρηνικό σταθμό παραγωγής ενέργειας του Χάρτλπουλ της Αγγλίας, είπε ότι τα πυρηνικά είναι «απολύτως κρίσιμα για να μας απογαλακτίσουν τα ορυκτά καύσιμα, συμπεριλαμβανομένου του ρωσικού πετρελαίου και φυσικού αερίου». Είπε επίσης ότι το Ηνωμένο Βασίλειο θα κατασκευάσει πολλούς αντιδραστήρες. «Αντί για ένα νέο κάθε δεκαετία, θα χτίζουμε ένα κάθε χρόνο, τροφοδοτώντας σπίτια με καθαρή, ασφαλή και αξιόπιστη ενέργεια».

Σίγουρα, ο Μπόρις λέει πολλά πράγματα. Και ναι, έχουμε ακούσει για την ανάκαμψη στον παγκόσμιο πυρηνικό τομέα. Αλλά αυτή τη φορά, στην πραγματικότητα, μπορεί να είναι διαφορετική. Αρκετοί παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της αύξησης των παγκόσμιων τιμών για το φυσικό αέριο και τον άνθρακα (το σημείο αναφοράς του Newcastle είναι τώρα περίπου στα 400 δολάρια ανά τόνο) και η τεράστια αβεβαιότητα λόγω της εισβολής του Πούτιν στην Ουκρανία, δίνουν στον τομέα της πυρηνικής ενέργειας ένα κύμα ελπίδας και κεφαλαίου. Αλλά θυμηθείτε, δεν είναι μόνο η Rolls-Royce. Νωρίτερα αυτό το μήνα, NuScale Power (σημείο: SMR) κυκλοφόρησε στο Χρηματιστήριο της Νέας Υόρκης. Η Γαλλία έχει δηλώσει ότι θα ενισχύσει την πυρηνική βιομηχανία της.

Αυτές οι εξελίξεις είναι καλά νέα για το φυσικό περιβάλλον, για τα πουλιά, τις νυχτερίδες, τα έντομά μας και, ναι, για τους ανθρώπους. Αντί για την εξάπλωση της ενέργειας που καταστρέφει το τοπίο που συνοδεύει τα έργα αιολικής και ηλιακής ενέργειας, η νέα πυρηνική εποχή υπόσχεται να παραδώσει αντιδραστήρες υπερυψηλής πυκνότητας ισχύος που εξοικονομούν τη φύση και φέρνουν περισσότερο χυμό μηδενικού άνθρακα στα ηλεκτρικά μας δίκτυα. Η Rolls Royce δεν έχει απλώς μια τεχνολογία που είναι καλύτερη από την αιολική ή την ηλιακή. Έχει μια τεχνολογία που είναι 10,000 φορές καλύτερη.