ECG. Vortrag für Bundesamt für Energie Ko-Referat Fossil Thermische Kraftwerke. Bern, 2. Juli The Energy Consulting Group Ltd

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1 ECG Vortrag für Bundesamt für Energie Ko-Referat Fossil Thermische Kraftwerke Bern, 2. Juli 2004 The Energy Consulting Group Ltd

2 Inhaltsverzeichnis 1. Technologien Vorstellen der unterschiedlichen Technologien (Gasturbinenkraftwerk, Dampfkraftwerk, Kombikraftwerk, Integrierte Kohlevergasung) Funktionsweise 2. Entwicklung der Technik Wirkungsgrade, Energieeffizienz, technisch / physikalische Prozesse Heute, 2020, Nutzungspotentiale (Beitrag zur Stromproduktion) Heute, 2020, Beurteilung Wirtschaftlichkeit (heutige / zukünftige Preise), Umweltauswirkungen, CO 2, Sicherheitsaspekte

3 1. Technologien

4 Gasturbinenkraftwerk Erdgas, (Diesel) Abgase + einfach, kostengünstig + kurze Anfahrzeiten + geringer Kühlungsbedarf - zu teuer für Grundlastbetrieb - hohe variable Betriebskosten Source: Alstom Power Source: VSE Gasturbine Brennstoff: vorwiegend Gas aber auch Diesel

5 Kombikraftwerk Erdgas, (Diesel) Source: Siemens Source: VSE (optional) Brennstoff: Gas, (Diesel) + tiefe Investitionen + hoher Wirkungsgrad + tiefe CO 2 -Emissionen + geringer Kühlungsbedarf + kurze Realisierungszeiten - Abhängigkeit von Brennstoffpreisen

6 Dampfkraftwerk + erprobte Technologie + stabile Kohlepreise + hoher Wirkungsgrad - längere Realisierungszeit - hohe CO 2 -Emissionen - Akzeptanz in der Schweiz? Source: Ansaldo Energia Source: VSE Brennstoff: vorwiegend Kohle, Braunkohle, auch Schweröl Verbrennungstechnologien: Kohlestaub, Wirbelschicht, aufgeladene Wirbelschicht

7 Integrierte Kohlevergasung (IGCC) Source: Alstom Power Source: MHI + CO 2 könnte relativ günstig abgeschieden werden - teuer, komplex Brennstoff: Kohle, Abfälle, Schweröle Source: MHI

8 Einsatzbereich der verschiedenen Kraftwerkstypen Mögliche Leistungsgrössen für die Schweiz (MW) Erdgas Kohle 1600 DK Dampfkraftwerk mit Kohlestaubfeuerung Dampfkraftwerk (DK) IGCC KA-D GT Integrierte Kohlevergasung Kombikraftwerk mit dampfgekühlter Gasturbine Gasturbinenkraftwerk 400 Kombikraftwerk KA-D GT-ZK Gasturbinenkraftwerk mit Kompressor- Zwischenkühlung GT GT - ZK IGCC Betriebsstunden pro Jahr

9 2. Entwicklung der Technik

10 Entwicklung der Wirkungsgrade der Technologien % Gasturbinenkraftwerk Dampfkraftwerk Kombikraftwerk Integrierte Kohlevergasung (IGCC)

11 Verfügbarkeit Brennstoffe 204 Jahre* Öl 985 Milliarden Tonnen Erdgas Kohle * bezogen auf den heutigen Verbrauch 156 Trillionen Kubik-Meter 61 Jahre* 41 Jahre* 143 Milliarden Tonnen Quelle: BP Statistical Review 2003 Ausgewiesene, wirtschaftlich abbaubare Reserven (Menge) (in Jahren)

12 Brennstoffpreise USD cts / kwhth Rohöl (Arabian Light 34 FOB) Erdgas (CIF Pipiline Import-Preis Europa) Kohle (CIF Import-Preis Europa) Quelle: EIA (USA), IEA

13 Entwicklung Brennstoffpreise Die Brennstoffpreise werden in den nächsten zwei Jahrzehnten steigen. Diese Entwicklung wird u.a. durch den Anstieg des Verbrauches in Asien, insbesondere in China, verursacht Die Ölpreise werden den Anfang machen, gefolgt von den Erdgaspreisen. Öl wird sich weiterhin durch eine hohe Volatilität auszeichnen Die Kohlepreise dürften in der betrachteten Zeitperiode nur moderat ansteigen

14 Neuanlagen: Weltmarkt heute GW - zusätzlich installierte Kapazitäten von 1995 bis 2003 Nuklearkraftwerke 7% Hydrokraftwerke 14% Gasturbinenkraftwerke / Kombikraftwerke 46% Dampfkraftwerke 33% Gasturbinenkraftwerke / Kombikraftwerke Dampfkraftwerke Hydrokraftwerke Nuklearkraftwerke Quelle: McCoy 2000/2001

15 3. Nutzungspotentiale

16 Situation Schweiz: Mögliches Szenario Landesverbrauch Schweiz 100% 90% 80% 40% 11% ca. 3 Blöcke a 400 MW 8% 20% ca. 7 Blöcke a 400 MW z.b. Alternative / Import 70% 33% 60% 22% Andere 50% 40% Kombikraftwerk Nuklear 30% 20% 10% 0% 60% 56% heute (2004) Keine technische Limiten für die Nutzung fossil-thermischer Kraftwerke in der Schweiz Keine Tradition für kohlegefeuerte Dampfkraftwerke in der Schweiz Akzeptanz / Bewilligungsverfahren hat einen grossen Einfluss Lösungen in Zusammenarbeit mit benachbarten Ländern (Spitzenenergie, Wind, Nuklear,...) Integrierte Lösungen mit gesteigerter Energieeffizienz (Strom, Wärme, etc.) 50% Hydro + Konventionelle Überschusssaldo 7-8% Überschusssaldo 0% Überschusssaldo 0%

17 Mögliches Szenario: Neutrale CO 2 -Bilanz Ersatz von ölgefeuerten Heizungen durch eine gasgefeuerte Kombianlage mit indirekter elektrischer Wärmekraftkopplung mittels Wärmepumpe Strom 1/3 2/3 Kombikraftwerk Wärmepumpen Stromverbraucher um Ölheizung zu ersetzen

18 Mögliches Szenario: Neutrale CO 2 -Bilanz Vergleich verschiedener Technologien zur Bereitstellung von 1 kwh Nutzwärme Energieeinsatz CO 2 -Emission Elektrizitätsproduktion 0,32 kg CO 2 0,32 kg CO 2 Brutto 1,6 kwh 1,1 KWh Insgesamt 0,94 kwh Elektrizität (flexibel einsetzbar) mit Kredit für ölgefeuerte Heizung Strom für Wärmepumpen für 1 kwh Nutzwärme 0,6 kwh Elektrizität Quelle: ECG Ölgefeuerte Heizung 0,0 kwh 0,0 kg CO 2 Kombianlage gasgefeuert 36% der Stromproduktion eingesetzt für Wärmepumpen, um ölgefeuerte Heizung zu ersetzen

19 4. Beurteilung

20 Wirtschaftlichkeit der Technologien in 2004 Gasturbinenkraftwerk (1000 h / Jahr) Stromgestehungskosten: 9.6 Rp. / kwh Kombikraftwerk (5000 h / Jahr) Dampfkraftwerk (8000 h / Jahr) Integrierte Kohlevergasung (8000 h / Jahr) Stromgestehungskosten: 5.2 Rp. / kwh Stromgestehungskosten: 4.9 Rp. / kwh Stromgestehungskosten: 5.8 Rp. / kwh 0.52 kg CO 2 / kwh 0.34 kg CO 2 / kwh 0.76 kg CO 2 / kwh 0.75 kg CO 2 / kwh CO 2 -Emissionen Brennstoff Zins / Amortisation Betrieb/Unterhalt Annahmen: Zins: 7% Gaspreis: 4 USD/MBTU Kohlepreis: 56 USD/Tonne Abschreibedauer: 20/25 Jahre

21 Schlusswort Schweiz hat keine Kohletradition --> Bewilligungsverfahren für kohlegefeuerte Kraftwerke schwierig Logistik, Infrastruktur stellen die Konkurrenzfähigkeit eines kohlengefeuerten Dampfkraftwerkes weiter in Frage Integrierte Kohlevergasung (IGCC) könnte eine interessante Alternative für kohlengefeuerte Dampfkraftwerke sein Gasturbinenkraftwerke können allenfalls eine Rolle als Spitzenlast-Erzeuger spielen Kombikraftwerk ist eine valable Lösung für die Schweiz Schnell zu bauen Bewilligung / Akzeptanz möglich Flexibler Betrieb Die CO 2 -Problematik könnte durch den Ersatz von Ölheizungen durch Wärmepumpen mit Strom des Kombikraftwerkes gelöst werden