勞斯萊斯的 SMR 需要的土地比風能少 10,000 倍，證明“功率密度鐵律”

上個月，羅羅公司表示，預計其2024兆瓦小型模組化反應器將於470年獲得英國政府監管部門的批准 並將於 2029 年開始為英國電網發電.

會發生這種情況嗎？ 時間會證明一切。 許多核子項目和新創公司已經超過了預計的投入使用日期。 但勞斯萊斯的聲明很重要，原因有二。 首先，它更加相信全球核能復興事實上正在發生。 其次，羅爾斯·羅伊斯公司的新型470兆瓦反應器設計表明，由於其無與倫比的功率密度，核能是 這是我們在保護自然環境和減少溫室氣體排放的同時大規模發電的唯一方法.

為什麼？ 羅爾斯·羅伊斯計劃建造的核電廠的功率密度將比風能項目所需的土地少 10,000 倍，比太陽能項目所需的土地少約 1,000 倍。 由於功率密度高得驚人，新核電廠所需的資源（如土地、鋼鐵、釹、銅和混凝土）將少得多，這證明了我所說的功率密度鐵律。 稍後會詳細介紹。

如果你在高中跳過了物理（我就跳過了），你可能不明白為什麼功率密度很重要。 沒問題。 這是一個快速入門。 能量（以焦耳或 Btu 為單位）是做功的能力。 功率（以瓦特或馬力為單位）是完成工作的速率。 我們不關心能源。 我們想要的是權力。 我們不一定關心什麼形式的能源（石油、太陽能、煤炭或天然氣）用於移動我們的汽車、運行我們的電視或烹飪我們的菲力牛排，我們只關心我們是否擁有所需的電力我們的工作完成了。 由此推論也是如此：我們擁有的能量越多（運算能力、加熱能力、動力、烹飪能力），我們就能做的工作就越多。

功率密度是對給定面積、體積或質量可利用的能量流的測量。 也就是說，每平方公尺、每公升或每公斤我們能夠獲得多少瓦特。 這又回到了功率密度鐵律。 我從作者和科羅拉多大學教授那裡借用了鐵律的概念 小羅傑‧皮爾克 (Roger Pielke Jr.)，氣候鐵律的創造者，它說，當被迫在經濟成長和氣候行動之間做出選擇時，政治家和決策者總是會選擇經濟成長。

功率密度鐵律是皮爾克法令的近親。 它說：功率密度越低，資源強度越高。 如果您依賴玉米乙醇（每平方米 0.1 瓦）或風能（每平方米 1 瓦）等低功率密度能源，您必須透過大量投入其他資源來抵消這種微不足道的能量流。 對於乙醇來說，這意味著使用大量的土地、化學肥料和柴油來種植足夠的玉米來生產大量的液體燃料。 去年，彭博社的王牌記者兼數據分析師戴夫·梅里爾 (Dave Merrill) 報道稱，「美國總能源足跡的三分之二 致力於…為生產乙醇而種植的玉米。 它需要的土地比所有其他能源的總和還要多。” Merrill 確定生物燃料（主要是玉米乙醇）使用面積約為 80,000 平方英里，比內布拉斯加州還要大。

風能與乙醇有著同樣的問題。 為了產生大量的電力，風電計畫需要大片土地和數量驚人的鋼鐵、混凝土、銅和稀土元素。 這些土地使用要求是風能在全國範圍內遇到如此激烈阻力的主要原因之一。 正如我在 再生能源拒絕資料庫顯示，自331年以來，全國約有2013個社區拒絕或限制風電項目。 最近一次拒絕發生在 5 月 XNUMX 日，俄亥俄州克勞福德縣拒絕了 Apex Clean Energy 提出的風電項目，該公司的項目遭到了強烈反對，其中包括現已倒閉的項目。 紐約燈塔風電計畫將佔地約 20,000 英畝.

正如我在最新書中所解釋的那樣， 權力問題：電力與國家財富，在上圖中，風能的低功率密度意味著僅用風力渦輪機來滿足美國現有的電力需求就需要兩倍於加州的土地面積。 這是一個荒謬的領土範圍，特別是考慮到在加州幾乎不可能建立風能。

太陽能呢？ 它的功率密度比乙醇或風能更高——每平方米約 10 瓦——但它也需要大量的材料投入，包括多晶矽、鋼和銅。 它還需要大量土地，這就是為什麼 全國各地的許多社區都拒絕大太陽能.

現在回到勞斯萊斯。 該公司的470兆瓦SMR將耗資約2.3億美元，並需要約10英畝的場地。 這意味著新發電廠的功率密度將超過每平方公尺10,000瓦。 計算公式如下：470,000,000 瓦除以 40,489 平方公尺 = 11,608 瓦/平方公尺。 如果我們假設容量係數為 90%（意味著工廠將在 90% 的時間內以全功率運行），則每平方公尺的功率為 10,447 瓦。 需要明確的是，這是一個非常高的數字。 正如我在上面第二張圖中所示，最近關閉的布坎南印第安點能源中心的功率密度約為每平方公尺 2,000 瓦。

羅德亞當斯 (Rod Adams)，著名核能分析師和《 原子洞察 原子秀播客的主持人，看好勞斯萊斯反應爐。 他表示，該公司擁有資金和政府支持，應該能夠使其成功並建造新的 SMR。 「這是一家技術先進的公司，擁有數十年製造複雜機器的經驗，包括飛機發動機和潛艇核電站，」他週四告訴我。

另一個正面跡象：英國首相 鮑里斯·約翰遜正在大力擁抱核能。 本月早些時候，在參觀英國哈特爾普爾核電廠時，他表示核能「對於我們擺脫對化石燃料（包括俄羅斯石油和天然氣）的依賴絕對至關重要」。 他也表示英國將建造大量反應爐。 “我們將每年建造一座，而不是每十年建造一座新的，為家庭提供清潔、安全和可靠的能源。”

可以肯定的是，鮑里斯說了很多話。 是的，我們之前聽說過全球核能產業的反彈。 但這一次，事實上可能會有所不同。 全球天然氣和煤炭價格飆升（紐卡斯爾基準價格目前約為每噸 400 美元）以及普丁入侵烏克蘭造成的巨大不確定性等多種因素，為核能產業帶來了希望和資本的激增。 但請記住，這不僅僅是勞斯萊斯。 本月早些時候，NuScale Power（股票代號：SMR） 在紐約證券交易所上市。 法國表示將發展其核工業。

這些進展對於自然環境、鳥類、蝙蝠、昆蟲，當然還有人類來說都是好消息。 新的核子時代有望帶來超高功率密度的反應堆，從而保護自然，並為我們的電網帶來更多的零碳能量，而不是風能和太陽能專案帶來的破壞景觀的能源擴張。 勞斯萊斯不僅擁有比風能或太陽能更好的技術。 它擁有先進一萬倍的技術。