SMR Rolls-Royce Membutuhkan 10,000 Kali Lebih Sedikit Daratan Dibandingkan Energi Angin, Membuktikan 'Hukum Besi Kepadatan Daya'

Bulan lalu, Rolls-Royce mengatakan bahwa mereka mengharapkan untuk menerima persetujuan peraturan dari pemerintah Inggris pada tahun 2024 untuk reaktor modular kecil 470 megawatt. dan akan mulai memproduksi listrik di jaringan listrik Inggris pada tahun 2029.

Apakah itu akan terjadi? Waktu akan berbicara. Banyak proyek nuklir dan perusahaan rintisan telah melampaui tanggal dalam layanan yang diproyeksikan. Namun pengumuman Rolls-Royce penting karena dua alasan. Pertama, ini menambah lebih banyak kepercayaan pada gagasan bahwa kebangkitan nuklir global, pada kenyataannya, sedang berlangsung. Kedua, desain reaktor baru Rolls-Royce 470-megawatt menunjukkan bahwa karena kepadatan daya yang tak tertandingi, energi nuklir satu-satunya cara kita dapat menghasilkan listrik dalam skala besar sambil melestarikan lingkungan alam dan mengurangi emisi gas rumah kaca.

Mengapa? Kepadatan daya pembangkit nuklir yang direncanakan Rolls-Royce untuk dibangun akan membutuhkan lahan 10,000 kali lebih sedikit daripada proyek angin dan sekitar 1,000 kali lebih sedikit lahan daripada yang akan dibutuhkan oleh proyek surya. Karena kepadatan daya yang sangat tinggi, pembangkit nuklir baru akan membutuhkan sumber daya yang jauh lebih sedikit seperti tanah, baja, neodymium, tembaga, dan beton yang membuktikan apa yang saya juluki sebagai Hukum Besi Kepadatan Daya. Lebih lanjut tentang itu sebentar lagi.

Jika Anda melewatkan fisika di sekolah menengah (saya melakukannya), Anda mungkin tidak mengerti mengapa kepadatan daya penting. Tidak masalah. Berikut primer cepat. Energi (diukur dalam joule, atau Btu) adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Daya (diukur dalam watt, atau tenaga kuda) adalah tingkat di mana pekerjaan akan dilakukan. Kami tidak peduli tentang energi. Yang kami inginkan adalah kekuatan. Kami tidak peduli bentuk energi apa (minyak, matahari, batu bara, atau gas) yang digunakan untuk menggerakkan mobil kami, menjalankan televisi kami, atau memasak filet mignon kami, kami hanya peduli bahwa kami memiliki kekuatan yang kami butuhkan untuk mendapatkan pekerjaan kami selesai. Dan akibat wajarnya juga benar: semakin banyak daya yang kita miliki, (daya komputasi, daya pemanas, daya penggerak, daya memasak) semakin banyak pekerjaan yang dapat kita lakukan.

Kepadatan daya adalah ukuran aliran energi yang dapat dimanfaatkan dari area, volume, atau massa tertentu. Artinya, berapa watt yang bisa kita peroleh per meter persegi, liter, atau kilogram. Dan itu mengarah kembali ke Hukum Besi Kepadatan Daya. Saya meminjam konsep Hukum Besi dari penulis dan profesor Universitas Colorado Roger Pielke Jr., yang menciptakan Hukum Besi Iklim, yang mengatakan bahwa ketika dipaksa untuk memilih antara pertumbuhan ekonomi dan aksi iklim, politisi dan pembuat keputusan akan selalu memilih pertumbuhan ekonomi.

Hukum Besi Kepadatan Daya adalah sepupu dari dekrit Pielke. Dikatakan: semakin rendah kepadatan daya, semakin tinggi intensitas sumber daya. Jika Anda mengandalkan sumber densitas daya rendah seperti etanol jagung (0.1 watt per meter persegi) atau energi angin (1 watt per meter persegi), Anda harus melawan aliran energi kecil itu dengan masukan besar dari sumber daya lain. Untuk etanol, itu berarti menggunakan banyak lahan, pupuk, dan bahan bakar solar untuk menanam jagung yang cukup untuk menghasilkan bahan bakar cair dalam jumlah yang berarti. Tahun lalu, Dave Merrill, seorang reporter dan analis data di Bloomberg, melaporkan bahwa “Dua pertiga dari total jejak energi Amerika dikhususkan untuk…jagung yang ditanam untuk etanol. Itu membutuhkan lebih banyak lahan daripada gabungan semua sumber daya lainnya.” Merrill menetapkan bahwa biofuel (terutama etanol jagung) menggunakan sekitar 80,000 mil persegi, area yang lebih besar dari negara bagian Nebraska.

Energi angin memiliki masalah yang sama dengan etanol. Untuk menghasilkan listrik dalam jumlah yang berarti, proyek angin membutuhkan lahan yang luas dan volume yang mengejutkan dari baja, beton, tembaga, dan elemen tanah jarang. Persyaratan penggunaan lahan tersebut adalah salah satu alasan utama energi angin menghadapi perlawanan sengit di seluruh negeri. Seperti yang saya tunjukkan di Basis Data Penolakan Terbarukan, sekitar 331 komunitas di seluruh negeri telah menolak atau membatasi proyek angin sejak 2013. Penolakan terbaru terjadi pada 5 Mei di Crawford County, Ohio, yang menolak proyek angin yang diusulkan oleh Apex Clean Energy, sebuah perusahaan yang telah melihat tentangan sengit terhadap proyek-proyeknya termasuk yang sekarang sudah mati. Proyek Lighthouse Wind di New York yang akan mencakup sekitar 20,000 hektar.

Seperti yang saya jelaskan di buku terbaru saya, Soal Kekuasaan: Listrik dan Kekayaan Bangsa, dan dalam grafik di atas, densitas daya energi angin yang rendah berarti bahwa untuk memenuhi permintaan listrik yang ada di Amerika dengan turbin angin saja akan membutuhkan luas lahan dua kali luas California. Itu jumlah wilayah yang tidak masuk akal, terutama mengingat hampir tidak mungkin untuk membangun energi angin di California.

Bagaimana dengan energi matahari? Ini memiliki kepadatan daya yang lebih tinggi daripada etanol atau angin — sekitar 10 watt per meter persegi — tetapi juga membutuhkan banyak input material termasuk polisilikon, baja, dan tembaga. Itu juga membutuhkan banyak tanah, itulah sebabnya banyak komunitas di seluruh negeri menolak Big Solar.

Sekarang kembali ke Rolls-Royce. SMR 470 megawatt perusahaan akan menelan biaya sekitar $2.3 miliar dan akan membutuhkan lokasi sekitar 10 hektar. Itu berarti pembangkit listrik baru akan memiliki kepadatan daya lebih dari 10,000 watt per meter persegi. Berikut perhitungannya: 470,000,000 watt dibagi 40,489 meter persegi = 11,608 watt per meter persegi. Jika kita mengasumsikan faktor kapasitas 90% (berarti pembangkit akan beroperasi dengan daya penuh 90% dari waktu) yang menghasilkan 10,447 watt per meter persegi. Untuk lebih jelasnya, itu angka yang sangat tinggi. Seperti yang saya tunjukkan pada grafik kedua tepat di atas, kepadatan daya Pusat Energi Titik India yang baru saja ditutup di Buchanan adalah sekitar 2,000 watt per meter persegi.

Rod Adams, seorang analis energi nuklir terkemuka dan penerbit Wawasan Atom dan pembawa acara podcast Atomic Show, optimistis di reaktor Rolls-Royce. Dia mengatakan perusahaan memiliki uang dan dukungan pemerintah yang memungkinkannya untuk berhasil dan membangun SMR baru. “Ini adalah perusahaan yang secara teknis canggih dengan pengalaman puluhan tahun membangun mesin kompleks termasuk mesin pesawat terbang dan pembangkit listrik tenaga nuklir untuk kapal selam,” katanya kepada saya pada hari Kamis.

Tanda positif lainnya: Perdana Menteri Inggris Boris Johnson memberikan pelukan nuklir. Awal bulan ini, saat mengunjungi pembangkit listrik tenaga nuklir Hartlepool Inggris, dia mengatakan nuklir “sangat penting untuk menyapih kita dari bahan bakar fosil, termasuk minyak dan gas Rusia.” Dia juga mengatakan Inggris akan membangun banyak reaktor. “Daripada yang baru setiap dekade, kami akan membangunnya setiap tahun, memberi daya pada rumah dengan energi yang bersih, aman, dan andal.”

Yang pasti, Boris mengatakan banyak hal. Dan ya, kami telah mendengar tentang rebound di sektor nuklir global sebelumnya. Tapi kali ini, mungkin, sebenarnya, berbeda. Beberapa faktor, termasuk melonjaknya harga global untuk gas alam, dan batu bara (patokan Newcastle sekarang sekitar $400 per ton), dan ketidakpastian besar karena invasi Putin ke Ukraina, memberikan sektor energi nuklir gelombang harapan dan modal. Tapi ingat, ini bukan hanya Rolls-Royce. Awal bulan ini, NuScale Power (tiker: SMR) go public di New York Stock Exchange. Prancis telah mengatakan akan meningkatkan industri nuklirnya.

Perkembangan ini merupakan kabar baik bagi lingkungan alam, bagi burung, kelelawar, serangga kita, dan, ya, bagi manusia. Alih-alih penyebaran energi yang merusak lanskap yang datang dengan proyek angin dan matahari, era nuklir baru berjanji untuk menghadirkan reaktor dengan kepadatan daya super tinggi yang menyelamatkan alam dan membawa lebih banyak jus nol karbon ke jaringan listrik kita. Rolls Royce tidak hanya memiliki teknologi yang lebih baik dari angin atau matahari. Ini memiliki teknologi yang 10,000 kali lebih baik.