석탄 발전과 달리 원자력과 태양광 발전은 전 세계 가정에 청정 에너지를 증명하는 두 가지 첨단 기술입니다. 물론, 태양광 발전이 원자력보다 손에 넣기가 훨씬 쉽다고 말하는 것은 상당히 절제된 표현입니다. Harbour Freight와 같은 곳에서 장치를 충전하기 위한 소형 태양광 패널을 구입하거나 Tesla와 같은 회사에 등록하여 지붕 위에 태양광 패널을 설치할 수 있습니다. 궁금한 점이 있으면 동네를 둘러보세요. 생각했던 것보다 더 많은 집이 태양으로부터 일정량의 전력을 얻고 있을 가능성이 높습니다.
그러나 원자력은 엄격하게 통제되고 있으며 군사용으로 사용되거나 정부 보조금이 많은 대규모 공공사업 프로젝트로 제한됩니다. 이는 대규모 에너지 회사에 의해 운영되며 무장 경비원, 드론 및 모든 방식의 국제 조약과 미국 원자력 규제 위원회에서 다루는 무단 핵 물질 확산을 방지하는 기타 방법을 포함한 다양한 보안 조치로 강화되는 경우가 많습니다.
하지만 단지 지식을 위해서, 태양 에너지가 단일 원자로의 출력을 대체하려면 무엇이 필요할까요? 태양 에너지를 포착하는 태양 전지판이 원자를 쪼개는 에너지와 일치할 수 있는 태양 전지판은 몇 개입니까? 간단히 말해서 출력에 따라 단 하나의 원자로를 교체하려면 수천(또는 수백만) 개의 상업용 태양광 패널로 구성된 매우 큰 태양광 발전소가 필요하지만 수학을 분석해 보겠습니다.
원자력 발전소는 막대한 양의 전력을 생산합니다.
먼저 출력을 살펴보겠습니다. 펜실베이니아 주 델타(제가 살고 있는 곳에서 가까운 거리)에 있는 원자력 발전소(미국의 많은 발전소 중 하나)인 피치 바텀 청정 에너지 센터(Peach Bottom Clean Energy Center)는 두 개의 General Electric 원자로를 통해 이 지역의 약 200만 가구에 전력을 공급하고 있습니다. 발전소 건설업체 중 하나인 Constellation Energy에 따르면 두 원자로의 출력은 2,646MW로, 2025년에는 21,944,000MWh(메가와트시)의 전기를 생산했습니다.
태양 에너지 측면에서, 집 바로 위에 있는 Tesla의 단일 태양광 패널은 최대 420와트의 전기를 생성합니다. 이는 소형 냉장고에 전력을 공급하기에 충분한 양입니다.
1메가와트는 100만와트이다. 따라서 수학적으로 계산하면 1메가와트의 전기를 생산하려면 2,380개 이상의 Tesla 태양광 패널이 필요합니다. 피치 바텀(Peach Bottom)의 단일 원자로는 1,323메가와트를 생산합니다. 이는 단일 원자로의 출력을 감당하려면 315만 개의 Tesla 태양광 패널이 필요하다는 것을 의미합니다.
태양광 발전량 결정 시 고려해야 할 규모
315만 개의 태양광 패널이 차지하는 표면적은 얼마나 될까요? 그 규모에서 우리가 말하는 태양광 패널 어레이의 크기는 얼마나 됩니까? 각 Tesla 태양광 패널은 22평방피트가 조금 넘는 면적을 차지합니다. 단일 Peach Bottom 원자로의 출력을 포괄하는 이러한 패널 배열은 약 6948만 9000제곱피트 또는 약 2.49제곱마일에 불과합니다. Peach Bottom에는 두 개의 원자로가 있으므로 출력을 감당하려면 에너지 저장, 분배 및 태양열 발전소가 수행하는 수많은 기타 작업을 수행하지 않고도 작동하려면 거의 5 평방 마일의 부동산이 필요합니다. 비교를 위해, Constellation에 따르면 Peach Bottom의 원자력 시설 자체는 “약 600에이커”의 면적에 자리잡고 있습니다. 그것은 단지 0.93 평방 마일에 불과합니다.
모든 상황에서 원자력이 태양광 발전을 대체할 수 없고 그 반대의 경우도 마찬가지인 분명한 이유가 있습니다. 순수 전력 출력 계산 외에도 태양광 발전소와 원자력 발전소는 다양한 운영 환경에 적합한 매우 다양한 요구 사항과 유지 관리 요구 사항을 가지고 있습니다.
