O SMR da Rolls-Royce precisa de 10,000 vezes menos terra do que a energia eólica, prova a 'lei de ferro da densidade de potência'

No mês passado, a Rolls-Royce disse que espera receber aprovação regulatória do governo britânico até 2024 para seu pequeno reator modular de 470 megawatts. e que começará a produzir energia na rede elétrica da Grã-Bretanha até 2029.

Isso vai acontecer? O tempo vai dizer. Muitos projetos e startups nucleares ultrapassaram suas datas de serviço projetadas. Mas o anúncio da Rolls-Royce é importante por dois motivos. Primeiro, acrescenta mais credibilidade à noção de que um renascimento nuclear global está, de fato, em andamento. Em segundo lugar, o novo projeto do reator de 470 megawatts da Rolls-Royce mostra que, devido à sua densidade de potência insuperável, a energia nuclear é a única maneira de produzir eletricidade em escala, preservando o ambiente natural e reduzindo as emissões de gases de efeito estufa.

Por quê? A densidade de energia das usinas nucleares que a Rolls-Royce planeja construir precisará de 10,000 vezes menos terra do que um projeto eólico e cerca de 1,000 vezes menos terra do que será necessário para um projeto solar. Devido à sua densidade de energia surpreendentemente alta, as novas usinas nucleares precisarão de muito menos recursos, como terra, aço, neodímio, cobre e concreto, o que prova o que chamei de Lei de Ferro da Densidade de Potência. Mais sobre isso em um momento.

Se você pulou física no ensino médio (eu fiz), você pode não entender por que a densidade de potência é importante. Sem problemas. Aqui está uma cartilha rápida. Energia (medida em joules, ou Btu) é a capacidade de realizar trabalho. A potência (medida em watts ou cavalos de potência) é a taxa na qual o trabalho é realizado. Não nos importamos com energia. O que queremos é poder. Não nos importamos necessariamente com a forma de energia (petróleo, sol, carvão ou gás) que está sendo usada para mover nosso carro, ligar nossa televisão ou cozinhar nosso filé mignon, apenas nos importamos que tenhamos a energia necessária para obter nosso trabalho feito. E o corolário disso também é verdadeiro: quanto mais poder temos (poder de computação, poder de aquecimento, poder motriz, poder de cozinhar), mais trabalho podemos fazer.

A densidade de potência é a medida do fluxo de energia que pode ser aproveitado a partir de uma determinada área, volume ou massa. Ou seja, quantos watts somos capazes de obter por metro quadrado, litro ou quilograma. E isso leva de volta à Lei de Ferro da Densidade de Potência. Peguei emprestado o conceito da Lei de Ferro do autor e professor da Universidade do Colorado Roger Pielke Jr., que cunhou a Lei de Ferro do Clima, que diz que, quando forçados a escolher entre crescimento econômico e ação climática, políticos e tomadores de decisão sempre escolherão o crescimento econômico.

A Lei de Ferro da Densidade de Potência é prima do decreto de Pielke. Ele diz: quanto menor a densidade de energia, maior a intensidade do recurso. Se você está contando com uma fonte de baixa densidade de energia, como etanol de milho (0.1 watt por metro quadrado) ou energia eólica (1 watt por metro quadrado), você precisa neutralizar esse fluxo de energia insignificante com grandes entradas de outros recursos. Para o etanol, isso significa usar muita terra, fertilizante e óleo diesel para cultivar milho suficiente para produzir quantidades significativas de combustível líquido. No ano passado, Dave Merrill, um excelente repórter e analista de dados da Bloomberg, relatou que “Dois terços da pegada energética total da América é dedicado ao…milho cultivado para etanol. Requer mais terra do que todas as outras fontes de energia combinadas.” Merrill determinou que os biocombustíveis (principalmente etanol de milho) usam cerca de 80,000 milhas quadradas, uma área maior que o estado de Nebraska.

A energia eólica tem o mesmo problema que o etanol. Para produzir quantidades significativas de eletricidade, os projetos eólicos exigem vastas extensões de terra e volumes impressionantes de elementos de aço, concreto, cobre e terras raras. Esses requisitos de uso da terra são uma das principais razões pelas quais a energia eólica está enfrentando uma resistência tão feroz em todo o país. Como mostro no Renewable Rejection Database, cerca de 331 comunidades em todo o país rejeitaram ou restringiram projetos eólicos desde 2013. A rejeição mais recente ocorreu em 5 de maio no condado de Crawford, Ohio, que rejeitou um projeto eólico proposto pela Apex Clean Energy, uma empresa que havia visto uma forte oposição a seus projetos, incluindo o agora morto Projeto Lighthouse Wind em Nova York que cobriria cerca de 20,000 acres.

Como explico em meu último livro, Uma questão de poder: eletricidade e a riqueza das nações, e no gráfico acima, a baixa densidade de energia da energia eólica significa que para atender à demanda de eletricidade existente nos Estados Unidos apenas com turbinas eólicas, seria necessária uma área de terra duas vezes maior do que a Califórnia. Essa é uma quantidade absurda de território, principalmente porque é quase impossível construir energia eólica na Califórnia.

E a energia solar? Tem maior densidade de energia do que o etanol ou o vento – cerca de 10 watts por metro quadrado – mas também requer muitos insumos de materiais, incluindo polissilício, aço e cobre. Também requer muita terra, e é por isso que inúmeras comunidades em todo o país estão rejeitando Big Solar.

Agora de volta ao Rolls-Royce. O SMR de 470 megawatts da empresa custará cerca de US$ 2.3 bilhões e exigirá um local de cerca de 10 acres. Isso significa que a nova usina terá uma densidade de potência de mais de 10,000 watts por metro quadrado. Aqui está a matemática: 470,000,000 watts divididos por 40,489 metros quadrados = 11,608 watts por metro quadrado. Se assumirmos um fator de capacidade de 90% (o que significa que a usina operará com potência total 90% do tempo), isso resultará em 10,447 watts por metro quadrado. Para ser claro, esse é um número muito alto. Como mostro no segundo gráfico logo acima, a densidade de potência do recentemente fechado Indian Point Energy Center em Buchanan era de cerca de 2,000 watts por metro quadrado.

Rod Adams, um dos principais analistas de energia nuclear e editor do Informações Atômicas e apresentador do podcast Atomic Show, está otimista com o reator Rolls-Royce. Ele disse que a empresa tem o dinheiro e o apoio do governo que devem permitir que ela tenha sucesso e que o novo SMR seja construído. “É uma empresa tecnicamente sofisticada com décadas de experiência na construção de máquinas complexas, incluindo motores de aeronaves e usinas nucleares para submarinos”, ele me disse na quinta-feira.

Outro sinal positivo: primeiro-ministro britânico Boris Johnson está dando um grande abraço nuclear. No início deste mês, ao visitar a usina nuclear de Hartlepool, na Inglaterra, ele disse que a energia nuclear é “absolutamente crucial para nos livrar dos combustíveis fósseis, incluindo petróleo e gás russos”. Ele também disse que o Reino Unido vai construir muitos reatores. “Em vez de uma nova a cada década, vamos construir uma a cada ano, alimentando as casas com energia limpa, segura e confiável.”

Para ter certeza, Boris diz muitas coisas. E sim, já ouvimos sobre a recuperação do setor nuclear global antes. Mas desta vez, pode, de fato, ser diferente. Vários fatores, incluindo o aumento dos preços globais do gás natural e do carvão (a referência de Newcastle está agora em cerca de US$ 400 por tonelada), e a enorme incerteza devido à invasão da Ucrânia por Putin, estão dando ao setor de energia nuclear uma onda de esperança e capital. Mas lembre-se, não é apenas Rolls-Royce. No início deste mês, NuScale Power (ticker: SMR) abriu seu capital na Bolsa de Valores de Nova York. A França disse que vai impulsionar sua indústria nuclear.

Esses desenvolvimentos são uma boa notícia para o ambiente natural, para nossos pássaros, morcegos, insetos e, sim, para as pessoas. Em vez da expansão de energia destruidora da paisagem que vem com projetos eólicos e solares, a nova era nuclear promete fornecer reatores de densidade de energia super alta que poupam a natureza e trazem mais suco de carbono zero para nossas redes elétricas. A Rolls Royce não tem apenas uma tecnologia melhor que a eólica ou solar. Tem uma tecnologia que é 10,000 vezes melhor.