SMR ของโรลส์-รอยซ์ต้องการพื้นที่น้อยกว่าพลังงานลม 10,000 เท่า พิสูจน์ 'กฎเหล็กแห่งความหนาแน่นของพลังงาน'

เมื่อเดือนที่แล้ว Rolls-Royce กล่าวว่าคาดว่าจะได้รับการอนุมัติด้านกฎระเบียบจากรัฐบาลอังกฤษภายในปี 2024 สำหรับเครื่องปฏิกรณ์แบบแยกส่วนขนาดเล็ก 470 เมกะวัตต์ และจะเริ่มผลิตไฟฟ้าในสายส่งไฟฟ้าของสหราชอาณาจักรภายในปี 2029.

ที่จะเกิดขึ้น? เวลาจะบอกเอง. โครงการนิวเคลียร์และสตาร์ทอัพจำนวนมากได้ผ่านพ้นวันที่คาดว่าจะให้บริการแล้ว แต่การประกาศของโรลส์-รอยซ์มีความสำคัญด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรก มันเพิ่มความเชื่อถือให้กับแนวคิดที่ว่าในความเป็นจริง การฟื้นฟูนิวเคลียร์ทั่วโลกกำลังอยู่ในระหว่างดำเนินการ ประการที่สอง การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ใหม่ขนาด 470 เมกะวัตต์ของโรลส์-รอยซ์ แสดงให้เห็นว่าเนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานที่ไม่มีใครเทียบได้ พลังงานนิวเคลียร์จึงมี วิธีเดียวที่เราสามารถผลิตไฟฟ้าได้ตามขนาดในขณะที่รักษาสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก.

ทำไม ความหนาแน่นของพลังงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่โรลส์-รอยซ์วางแผนจะสร้างนั้นต้องการพื้นที่น้อยกว่าโครงการพลังงานลม 10,000 เท่า และที่ดินน้อยกว่าที่โครงการพลังงานแสงอาทิตย์ต้องการประมาณ 1,000 เท่า เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานที่สูงอย่างน่าประหลาดใจ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งใหม่จึงต้องการทรัพยากรน้อยกว่ามาก เช่น ที่ดิน เหล็ก นีโอไดเมียม ทองแดง และคอนกรีต ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงสิ่งที่ฉันเรียกว่ากฎเหล็กแห่งความหนาแน่นกำลัง เพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งนั้นในอีกสักครู่

หากคุณข้ามวิชาฟิสิกส์ในโรงเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย (ฉันเคยเรียนมาแล้ว) คุณอาจไม่เข้าใจว่าทำไมความหนาแน่นของพลังงานถึงมีความสำคัญ ไม่มีปัญหา. นี่คือไพรเมอร์ด่วน พลังงาน (วัดเป็นจูลหรือ Btu) คือความสามารถในการทำงาน กำลัง (หน่วยวัดเป็นหน่วยวัตต์หรือแรงม้า) คืออัตราของงานที่ทำ เราไม่สนใจเรื่องพลังงาน สิ่งที่เราต้องการคือพลัง เราไม่จำเป็นต้องสนใจว่าพลังงานรูปแบบใด (น้ำมัน แสงอาทิตย์ ถ่านหิน หรือก๊าซ) ที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายรถ เปิดโทรทัศน์ หรือปรุงเนื้อสันใน เราสนใจเพียงว่าเรามีพลังที่จำเป็นเท่านั้น งานของเราเสร็จแล้ว และผลที่ตามมาก็เป็นความจริงเช่นกัน ยิ่งเรามี (พลังประมวลผล พลังงานความร้อน แรงจูงใจ พลังในการทำอาหาร) เราก็ยิ่งทำงานได้มากขึ้นเท่านั้น

ความหนาแน่นของพลังงานคือการวัดการไหลของพลังงานที่สามารถควบคุมได้จากพื้นที่ ปริมาตร หรือมวลที่กำหนด นั่นคือเราสามารถรับได้กี่วัตต์ต่อตารางเมตร ลิตร หรือกิโลกรัม และนั่นนำไปสู่กฎเหล็กแห่งความหนาแน่นของพลังงาน ฉันยืมแนวคิดเรื่องกฎหมายเหล็กจากผู้เขียนและศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยโคโลราโด Roger Pielke Jr. ผู้ก่อตั้งกฎเหล็กของสภาพภูมิอากาศซึ่งกล่าวว่าเมื่อถูกบังคับให้เลือกระหว่างการเติบโตทางเศรษฐกิจและการดำเนินการด้านสภาพอากาศ นักการเมืองและผู้มีอำนาจตัดสินใจจะเลือกการเติบโตทางเศรษฐกิจเสมอ

กฎเหล็กแห่งความหนาแน่นของพลังงานเป็นลูกพี่ลูกน้องของคำสั่งของ Pielke มันบอกว่า ยิ่งความหนาแน่นของพลังงานต่ำ ความเข้มของทรัพยากรก็จะยิ่งสูงขึ้น หากคุณต้องพึ่งพาแหล่งพลังงานที่มีความหนาแน่นต่ำ เช่น ข้าวโพดเอทานอล (0.1 วัตต์ต่อตารางเมตร) หรือพลังงานลม (1 วัตต์ต่อตารางเมตร) คุณต้องรับมือกับการไหลของพลังงานเพียงเล็กน้อยด้วยทรัพยากรอื่นๆ จำนวนมาก สำหรับเอธานอล นั่นหมายถึงการใช้ที่ดิน ปุ๋ย และเชื้อเพลิงดีเซลจำนวนมากเพื่อปลูกข้าวโพดให้เพียงพอเพื่อผลิตเชื้อเพลิงเหลวในปริมาณที่มีความหมาย ปีที่แล้ว Dave Merrill นักข่าวและนักวิเคราะห์ข้อมูลที่ Bloomberg รายงานว่า “สองในสามของการใช้พลังงานทั้งหมดของอเมริกา อุทิศให้กับ…ข้าวโพดที่ปลูกเพื่อเอทานอล มันต้องการที่ดินมากกว่าแหล่งพลังงานอื่น ๆ รวมกัน” เมอร์ริลระบุว่าเชื้อเพลิงชีวภาพ (ส่วนใหญ่เป็นเอธานอลจากข้าวโพด) ใช้พื้นที่ประมาณ 80,000 ตารางไมล์ ซึ่งเป็นพื้นที่ที่ใหญ่กว่ารัฐเนแบรสกา

พลังงานลมมีปัญหาเช่นเดียวกับเอทานอล ในการผลิตกระแสไฟฟ้าในปริมาณที่มีความหมาย โครงการพลังงานลมต้องใช้ที่ดินจำนวนมากและปริมาณเหล็ก คอนกรีต ทองแดง และธาตุหายาก ข้อกำหนดการใช้ที่ดินเหล่านี้เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่พลังงานลมได้รับการต่อต้านอย่างรุนแรงทั่วประเทศ ตามที่ฉันแสดงใน ฐานข้อมูลการปฏิเสธทดแทน ชุมชน 331 แห่งทั่วประเทศปฏิเสธหรือจำกัดโครงการลมตั้งแต่ปี 2013. การปฏิเสธครั้งล่าสุดเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม ในเมืองครอว์ฟอร์ด รัฐโอไฮโอ ซึ่งปฏิเสธโครงการพลังงานลมที่เสนอโดย Apex Clean Energy บริษัทที่เห็นการต่อต้านอย่างรุนแรงต่อโครงการต่างๆ รวมถึงโครงการที่เสียชีวิตในขณะนี้ โครงการ Lighthouse Wind ในนิวยอร์กที่จะครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 20,000 เอเคอร์.

ตามที่ฉันอธิบายในหนังสือเล่มล่าสุดของฉัน คำถามแห่งพลัง: ไฟฟ้าและความมั่งคั่งของประชาชาติและในภาพด้านบน ความหนาแน่นพลังงานลมต่ำหมายความว่าเพื่อตอบสนองความต้องการไฟฟ้าที่มีอยู่ของอเมริกาด้วยกังหันลมเพียงอย่างเดียว จะต้องใช้พื้นที่ที่ดินเป็นสองเท่าของขนาดแคลิฟอร์เนีย นั่นเป็นพื้นที่ที่ไร้สาระ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างพลังงานลมในแคลิฟอร์เนีย

แล้วพลังงานแสงอาทิตย์ล่ะ? มีความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่าเอทานอลหรือลม — ประมาณ 10 วัตต์ต่อตารางเมตร — แต่ก็ต้องการวัสดุจำนวนมากเช่นกัน เช่น โพลิซิลิคอน เหล็ก และทองแดง ยังต้องใช้ที่ดินอีกมากด้วยเหตุนี้ ชุมชนมากมายทั่วประเทศปฏิเสธ Big Solar.

กลับมาที่โรลส์-รอยซ์ SMR 470 เมกะวัตต์ของบริษัทจะมีราคาประมาณ 2.3 พันล้านดอลลาร์ และจะต้องใช้พื้นที่ประมาณ 10 เอเคอร์ นั่นหมายความว่าโรงไฟฟ้าแห่งใหม่จะมีความหนาแน่นของพลังงานมากกว่า 10,000 วัตต์ต่อตารางเมตร นี่คือคณิตศาสตร์: 470,000,000 วัตต์หารด้วย 40,489 ตารางเมตร = 11,608 วัตต์ต่อตารางเมตร หากเราสมมติเอาปัจจัยความจุ 90% (หมายถึงโรงงานจะทำงานเต็มกำลัง 90% ของเวลา) ที่ทำงานได้ 10,447 วัตต์ต่อตารางเมตร เพื่อให้ชัดเจน นั่นเป็นตัวเลขที่สูงมาก ดังที่ฉันแสดงให้เห็นในภาพกราฟิกที่สองด้านบนนี้ ความหนาแน่นของพลังงานของศูนย์พลังงาน Indian Point Energy Center ที่เพิ่งปิดปรับปรุงในบูคานันอยู่ที่ประมาณ 2,000 วัตต์ต่อตารางเมตร

Rod Adams นักวิเคราะห์พลังงานนิวเคลียร์ชั้นนำและผู้จัดพิมพ์ ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับอะตอม และโฮสต์ของพอดคาสต์ Atomic Show ก็มีแนวโน้มที่ดีในเครื่องปฏิกรณ์โรลส์-รอยซ์ เขากล่าวว่าบริษัทมีเงินและการสนับสนุนจากรัฐบาลที่จะช่วยให้บริษัทประสบความสำเร็จและสร้าง SMR ใหม่ได้ “เป็นบริษัทที่มีความซับซ้อนทางเทคนิค ซึ่งมีประสบการณ์หลายสิบปีในการสร้างเครื่องจักรที่ซับซ้อน รวมถึงเครื่องยนต์อากาศยาน และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สำหรับเรือดำน้ำ” เขาบอกกับฉันเมื่อวันพฤหัสบดี

อีกหนึ่งสัญญาณเชิงบวก: นายกรัฐมนตรีอังกฤษ Boris Johnson กอดนิวเคลียร์ครั้งใหญ่ เมื่อต้นเดือนนี้ ขณะไปเยือนสถานีพลังงานนิวเคลียร์ Hartlepool ของอังกฤษ เขากล่าวว่านิวเคลียร์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการหย่านมเราจากเชื้อเพลิงฟอสซิล รวมถึงน้ำมันและก๊าซของรัสเซีย เขายังกล่าวอีกว่าสหราชอาณาจักรจะสร้างเครื่องปฏิกรณ์จำนวนมาก “แทนที่จะสร้างใหม่ทุกๆ ทศวรรษ เราจะสร้างใหม่ทุกปี ขับเคลื่อนบ้านด้วยพลังงานที่สะอาด ปลอดภัย และเชื่อถือได้”

บอริสพูดหลายสิ่งหลายอย่างเพื่อให้แน่ใจว่า และใช่ เราเคยได้ยินเกี่ยวกับการฟื้นตัวของภาคนิวเคลียร์ทั่วโลกมาก่อน แต่ครั้งนี้อาจจะแตกต่างออกไป ปัจจัยหลายประการ รวมถึงราคาก๊าซธรรมชาติที่พุ่งสูงขึ้นทั่วโลก และถ่านหิน (เกณฑ์มาตรฐานของนิวคาสเซิลตอนนี้อยู่ที่ประมาณ 400 ดอลลาร์ต่อตัน) และความไม่แน่นอนอย่างมากเนื่องจากการบุกยูเครนของปูตินในยูเครน ทำให้ภาคพลังงานนิวเคลียร์มีความหวังและเงินทุนเพิ่มขึ้น แต่อย่าลืมว่าไม่ใช่แค่โรลส์-รอยซ์เท่านั้น เมื่อต้นเดือนนี้ NuScale Power (สัญลักษณ์: SMR) สู่สาธารณะในตลาดหลักทรัพย์นิวยอร์ก. ฝรั่งเศสได้กล่าวว่าจะส่งเสริมอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ของตน

พัฒนาการเหล่านี้เป็นข่าวดีสำหรับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ สำหรับนก ค้างคาว แมลง และใช่สำหรับมนุษย์ แทนที่จะแผ่ขยายพลังงานทำลายภูมิทัศน์ที่มาพร้อมกับโครงการลมและพลังงานแสงอาทิตย์ ยุคใหม่ของนิวเคลียร์สัญญาว่าจะส่งมอบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ความหนาแน่นสูงพิเศษที่มีพลังงานสำรองธรรมชาติและนำน้ำคาร์บอนเป็นศูนย์มากขึ้นไปยังกริดไฟฟ้าของเรา โรลส์รอยซ์ไม่ได้มีแค่เทคโนโลยีที่ดีกว่าลมหรือแสงอาทิตย์เท่านั้น มีเทคโนโลยีที่ดีกว่า 10,000 เท่า