El SMR de Rolls-Royce necesita 10,000 veces menos terreno que la energía eólica, prueba la 'ley de hierro de la densidad de potencia'

El mes pasado, Rolls-Royce dijo que espera recibir la aprobación regulatoria del gobierno británico para 2024 para su pequeño reactor modular de 470 megavatios. y que comenzará a producir energía en la red eléctrica de Gran Bretaña para 2029.

¿Eso sucederá? El tiempo dirá. Muchos proyectos nucleares y nuevas empresas han superado sus fechas de puesta en servicio proyectadas. Pero el anuncio de Rolls-Royce es importante por dos razones. Primero, agrega más credibilidad a la noción de que un renacimiento nuclear global está, de hecho, en marcha. En segundo lugar, el nuevo diseño del reactor de 470 megavatios de Rolls-Royce muestra que, debido a su densidad de potencia sin igual, la energía nuclear es la única forma en que podemos producir electricidad a escala mientras preservamos el medio ambiente natural y reducimos las emisiones de gases de efecto invernadero.

¿Por qué? La densidad de potencia de las plantas nucleares que Rolls-Royce planea construir necesitará 10,000 veces menos terreno que un proyecto eólico y unas 1,000 veces menos terreno que un proyecto solar. Debido a su sorprendentemente alta densidad de potencia, las nuevas plantas nucleares necesitarán muchos menos recursos como tierra, acero, neodimio, cobre y hormigón, lo que demuestra lo que he denominado la Ley de hierro de la densidad de potencia. Más sobre esto en un momento.

Si te saltaste la física en la escuela secundaria (lo hice), es posible que no entiendas por qué es importante la densidad de potencia. No hay problema. Aquí hay una introducción rápida. La energía (medida en julios o Btu) es la capacidad de realizar un trabajo. La potencia (medida en vatios o caballos de fuerza) es la velocidad a la que se realiza el trabajo. No nos importa la energía. Lo que queremos es poder. No necesariamente nos importa qué forma de energía (petróleo, sol, carbón o gas) se utiliza para mover nuestro automóvil, hacer funcionar nuestro televisor o cocinar nuestro filet mignon, solo nos importa que tengamos la energía que necesitamos para obtener nuestro trabajo hecho. Y el corolario de eso también es cierto: cuanto más poder tengamos (poder de cómputo, poder de calentamiento, poder de tracción, poder de cocina) más trabajo podemos hacer.

La densidad de potencia es la medida del flujo de energía que se puede aprovechar de un área, volumen o masa determinados. Es decir, cuántos vatios somos capaces de obtener por metro cuadrado, litro o kilogramo. Y eso nos lleva de vuelta a la Ley de Hierro de la Densidad de Potencia. Tomé prestado el concepto de la Ley de Hierro del autor y profesor de la Universidad de Colorado. Roger Pielke Jr., quien acuñó la Ley de Hierro del Clima, que dice que cuando se ven obligados a elegir entre el crecimiento económico y la acción climática, los políticos y los responsables de la toma de decisiones siempre elegirán el crecimiento económico.

La Ley de Hierro de la Densidad de Potencia es prima del edicto de Pielke. Dice: cuanto menor sea la densidad de potencia, mayor será la intensidad de los recursos. Si depende de una fuente de baja densidad de energía como el etanol de maíz (0.1 vatios por metro cuadrado) o la energía eólica (1 vatio por metro cuadrado), debe contrarrestar ese insignificante flujo de energía con grandes aportes de otros recursos. Para el etanol, eso significa usar mucha tierra, fertilizantes y combustible diesel para cultivar suficiente maíz para producir cantidades significativas de combustible líquido. El año pasado, Dave Merrill, un destacado reportero y analista de datos de Bloomberg, informó que “Dos tercios de la huella energética total de Estados Unidos se dedica a…maíz cultivado para etanol. Requiere más tierra que todas las demás fuentes de energía combinadas”. Merrill determinó que los biocombustibles (principalmente etanol de maíz) utilizan unas 80,000 millas cuadradas, un área más grande que el estado de Nebraska.

La energía eólica tiene el mismo problema que el etanol. Para producir cantidades significativas de electricidad, los proyectos eólicos requieren grandes extensiones de tierra y volúmenes asombrosos de acero, hormigón, cobre y elementos de tierras raras. Esos requisitos de uso de la tierra son una de las principales razones por las que la energía eólica encuentra una resistencia tan feroz en todo el país. Como muestro en el Base de datos de rechazo de energía renovable, unas 331 comunidades en todo el país han rechazado o restringido proyectos eólicos desde 2013. El rechazo más reciente ocurrió el 5 de mayo en el condado de Crawford, Ohio, que rechazó un proyecto eólico propuesto por Apex Clean Energy, una empresa que había visto una feroz oposición a sus proyectos, incluido el ahora muerto Proyecto Lighthouse Wind en Nueva York que iba a cubrir unas 20,000 hectáreas.

Como explico en mi último libro, Una cuestión de poder: electricidad y riqueza de las naciones, y en el gráfico anterior, la baja densidad de potencia de la energía eólica significa que para satisfacer la demanda de electricidad existente en los Estados Unidos solo con turbinas eólicas se necesitaría un área terrestre del doble del tamaño de California. Esa es una cantidad absurda de territorio, particularmente dado que es casi imposible construir energía eólica en California.

¿Qué pasa con la energía solar? Tiene una densidad de energía más alta que el etanol o el viento, alrededor de 10 vatios por metro cuadrado, pero también requiere muchos insumos de materiales, incluidos polisilicio, acero y cobre. También requiere mucho terreno, por lo que numerosas comunidades en todo el país están rechazando Big Solar.

Ahora volvamos a Rolls-Royce. El SMR de 470 megavatios de la compañía costará alrededor de $ 2.3 mil millones y requerirá un sitio de aproximadamente 10 acres. Eso significa que la nueva central eléctrica tendrá una densidad de potencia de más de 10,000 vatios por metro cuadrado. Aquí están las matemáticas: 470,000,000 40,489 11,608 vatios divididos por 90 90 metros cuadrados = 10,447 2,000 vatios por metro cuadrado. Si asumimos un factor de capacidad del XNUMX % (lo que significa que la planta funcionará a plena potencia el XNUMX % del tiempo), eso da como resultado XNUMX XNUMX vatios por metro cuadrado. Para ser claros, ese es un número muy alto. Como muestro en el segundo gráfico directamente arriba, la densidad de potencia del Indian Point Energy Center recientemente cerrado en Buchanan era de aproximadamente XNUMX vatios por metro cuadrado.

Rod Adams, destacado analista de energía nuclear y editor de Perspectivas atómicas y presentador del podcast Atomic Show, es optimista sobre el reactor Rolls-Royce. Dijo que la compañía tiene el dinero y el respaldo del gobierno que debería permitirle tener éxito y construir el nuevo SMR. “Es una empresa técnicamente sofisticada con décadas de experiencia en la construcción de máquinas complejas, incluidos motores de aviones y plantas de energía nuclear para submarinos”, me dijo el jueves.

Otra señal positiva: el primer ministro británico Boris Johnson le está dando un gran abrazo nuclear. A principios de este mes, mientras visitaba la central nuclear de Hartlepool en Inglaterra, dijo que la energía nuclear es “absolutamente crucial para alejarnos de los combustibles fósiles, incluido el petróleo y el gas rusos”. También dijo que el Reino Unido construirá muchos reactores. “En lugar de uno nuevo cada década, vamos a construir uno cada año, alimentando los hogares con energía limpia, segura y confiable”.

Sin duda, Boris dice muchas cosas. Y sí, ya hemos oído hablar del repunte del sector nuclear mundial. Pero esta vez, puede, de hecho, ser diferente. Varios factores, incluido el aumento de los precios mundiales del gas natural y el carbón (el punto de referencia de Newcastle ahora es de alrededor de $ 400 por tonelada) y la gran incertidumbre debido a la invasión de Ucrania por parte de Putin, están dando al sector de la energía nuclear una oleada de esperanza y capital. Pero recuerde, no se trata solo de Rolls-Royce. A principios de este mes, NuScale Power (ticker: SMR) salió a bolsa en la Bolsa de Valores de Nueva York. Francia ha dicho que impulsará su industria nuclear.

Estos desarrollos son buenas noticias para el entorno natural, para nuestras aves, murciélagos, insectos y, sí, para las personas. En lugar de la expansión de la energía que arruina el paisaje que viene con los proyectos eólicos y solares, la nueva era nuclear promete entregar reactores de densidad de potencia súper alta que protegen la naturaleza y aportan más jugo de carbono cero a nuestras redes eléctricas. Rolls Royce no solo tiene una tecnología mejor que la eólica o la solar. Tiene una tecnología que es 10,000 veces mejor.