Kraftwerkserneuerungsprogramm der RWE Power Einsatz modernster Technologie in der Braunkohle

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1 Kraftwerkserneuerungsprogramm der RWE Power Einsatz modernster Technologie in der Braunkohle Dr. Manfred Kehr, RWE Power Braunkohlentag Mai 2006 in Neuss

2 Agenda Rahmenbedingungen für Kraftwerksinvestitionen in Deutschland Kraftwerkserneuerungsprogramm der RWE Power in der Braunkohle Fazit 2

3 Bedeutung fossiler Energieträger im Energiemix Weltstromerzeugung in Mrd. MWh 25,8 Steigender Weltenergieverbrauch erfordert verstärkten Einsatz fossiler Energieträger 16, % 4,9 Globale Klimavorsorge benötigt effiziente Technologien und Politiken 3,0 1,3 Wasser u. a. Kernenergie Erdöl Fossil Erdgas Kohle 3,0 2,6 1,2 3,2 6, % 6,8 9,8 Globale Lösungen Einbeziehung von Schwellenund Entwicklungsländern Umsetzung JI und CDM Intelligente technologische Lösungen zur CO 2 -Minderung 2003 Quelle: IEA, World Energy Outlook, 2004 Edition 2020 RWE nimmt die Herausforderung auf allen Gebieten an 3

4 EU-25 Importabhängigkeit von primären Energiequellen in Prozent 100 Öl Gas Kohle Gesamt In Europa besteht bei fossilen Brennstoffen mit Ausnahme der Braunkohle eine starke Importabhängigkeit. Quelle: EU Kommission 4

5 Entwicklung und Substitutionspotenzial der Windenergie in Deutschland Leistung [MW] Offshore Repowering Onshore installierte Leistung [MW] ohne Wind gesicherte Leistung: ca. 6 % max. Last: ca MW mit Wind Sonstige Pumpspeicher Fossil & Kernenergie Wind Quelle: DENA Quelle: DENA, Szenario 2015 Windkraft führt bei gleich bleibender Versorgungssicherheit von ca. 99 % zu einem Substitutionspotenzial von nur 6 % für konventionelle Kraftwerke. 5

6 Lastfluss im Übertragungsnetz Der durch Windkraft verursachte Lastfluss im Übertragungsnetz ist erheblich. 6

7 Gleichgewicht einer nachhaltig effizienten Stromerzeugung Wirkungsgradsteigerung Ressourcenschonung Emissionsminderung Technologische Risiken Investitionskosten Nachhaltige effiziente Stromerzeugung Neue Projekte müssen ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Wirkungsgradsteigerung und techn. Risiko / Investitionskosten finden. 7

8 Agenda Rahmenbedingungen für Kraftwerksinvestitionen in Deutschland Kraftwerkserneuerungsprogramm der RWE Power in der Braunkohle Fazit 8

9 Kraftwerkserneuerungsprogramm der RWE Power Innovationshorizonte für heute Effizienzsteigerung durch Erneuerung, aktuell BoA 2/3, SK-Doppelblock Kraftwerkspark: kontinuierliche Erneuerung für morgen WTA-Prototyp 700 C-Testanlagen Erstes Trockenkohle-KW 700 C Demo-KW Erster CO 2 - freier IGCC Erster Retrofit/ Neubau mit CO 2 - Wäsche für übermorgen Neues Projekt: CO 2 -freies 450 MW IGCC mit Speicherung Neues Projekt: CO 2 -Wäsche für konv. Kraftwerk RWE Power hat eine nachhaltige Strategie zur Kraftwerkserneuerung. 9

10 Effizienzsteigerung durch Erneuerung Kraftwerksneubauten in Deutschland Braunkohle- KW (BoA 2/3) Im Bau Vorschalt- Gasturbinen Im Bau Investitionskosten 2,2 Mrd. Nettoleistung MW n Kommerz. Betrieb ab 2010 Steinkohle- KW Baubeschluss erfolgt* Investitionskosten 1,5 Mrd. Nettoleistung MW n Kommerz. Betrieb ab 2011 Investitionskosten 150 Mio. Nettoleistung 2 x 190 MW n Kommerz. Betrieb ab Mitte 2006 GuD-Anlage Option Investitionskosten 400 Mio. Nettoleistung 850 MW n Kommerz. Betrieb ab 2008** RWE Power hat ein umfangreiches Neubauprogramm gestartet. *vorbehaltlich der Befassung der jeweiligen Aufsichtsgremien; **frühestens 10

11 Agenda Rahmenbedingungen für Kraftwerksinvestitionen in Deutschland Kraftwerkserneuerungsprogramm der RWE Power in der Braunkohle Fazit Einsatz modernster Kraftwerkstechnik BoA 2/3 Weiterentwicklung der fortschrittlichen Kraftwerkstechnik WTA Prototyp Entwicklung CO 2 -freies fossil gefeuertes Kraftwerk und CO 2 -Speicherung 11

12 Wirkungsgradverbesserungen in der Braunkohle Wirkungsgrad [%] Lippendorf Schwarze Pumpe Schkopau Schwarze Pumpe Schkopau A/B Lippendorf Boxberg Cottbus BoA 1 Boxberg Q BoA 2 / Mitteldeutschland Lausitz Rheinland 12

13 Effizienzsteigerung durch Nutzung BoA-Technologie Kraftwerk Niederaußem, Block K (BoA 1) Kraftwerk Neurath, Blöcke F/G (BoA 2/3) Braunkohle Brennstoff Braunkohle 2662 t/h Max. Frischdampf-Leistung 2 x 2960 t/h 275 bar / 580 C Frischdampfparameter 272 bar / 600 C 60 bar / 600 C ZÜ-Dampfparameter 53 bar / 605 C 965 MW Elektrische Netto-Leistung 2 x 1050 MW > 43 % Elektr. Netto-Wirkungsgrad > 43 % Komm. Betrieb seit 2003 Status Baubeginn

14 Materialabwertung hochlegierter Überhitzerwerkstoffe E911 und P h Zeitstandfestigkeit MPa E911 Richtwert P92 bisherige Werte neue Werte P92 ASME 2004 P92 ECCC 1999 P92 ECCC 2005 E911 VdTÜV 1998/2001 E911 ECCC C Bei BoA 2/3 werden aufgrund der überkritischen Dampftemperaturen die Grenzen heute verfügbarer Werkstoffe erreicht. 14

15 Werkstoffproblematik Magnetit-Zunder im Zwischenüberhitzer 3 von BoA 1 Einsatz des neuen Werkstoffes im Zwischenüberhitzer 3 von BoA 1 trotz geringer Erfahrungen für hohe BoA-Einsatzparameter Kurz nach der Inbetriebnahme Schaden im Überhitzer 5 und Zwischenüberhitzer 5 Abplatzende Zunderschichten führten zu Verstopfungen der Kesselrohre Der Einsatz neuer hochwertiger Werkstoffe birgt ein technologisches Risiko. 15

16 Geändertes Materialkonzept Dampferzeuger BoA 2/3 Rohre Sammler Erfahrungen BoA 1 Werkstoffabwertung 16Mo3 13CrMo4-5 7CrMoVTiB10-10 X20CrMoV11-1 Super 304 H sb (Austenit) HR3C (Austenit) VM 12 Eco1+2 ZÜ1 ÜH3 ZÜ2 ÜH4 ÜH2 15NiCuMoNb Mo3 (Eintritt) P92 (Austritt) P92 P92 P92 P92 Aufgrund der Betriebserfahrungen von BoA 1 und der Materialabwertungen wurde das Materialkonzept des Dampferzeugers von BoA 2/3 angepasst. 16

17 Wirtschaftliche Optimierungsansätze BoA 2/3 Optimierte Anordnung Seitliche Anordnung Kesselbunker Dreiecksanordnung Kühlturm Einsatz neuster Technologie MW REA aus Beton-Bekaplast 4-flutige Niederdruckturbine mit Titan-Schaufel Doppelblockkonzept Nutzung gemeinsamer Anlagen und Warten Beschaffung zeichnungsgleicher Komponenten Beschaffungsstrategie Weltweite Komponentenbeschaffung First Mover Advantage Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit wurden gezielte Maßnahmen ergriffen. 17

18 1.100 MW REA aus Beton-Bekaplast BoA 1 Zweisträngig Alloy 59 plattiert Eingehaust BoA 2/3 Einsträngig Beton-Bekaplast Freistehend Beton PP Reduzierte Investitionskosten durch einsträngige freistehende Rauchgasentschwefelungsanlage aus Beton-Bekaplast. 18

19 Materialpreisentwicklung Kupfer in US $ / Tonne Kasse 3-Monats-Future 15-Monats-Future 27-Monats-Future Preisanstieg von 3000 US $ / Tonne seit Anfang April Die Kupferpreise sind seit Mitte 2005 deutlich angestiegen.

20 Potentielle Lieferanten im Kraftwerksbau Anzahl Lieferanten Anfang der Ende der 90er Jahre 90er Jahre heute Schlüsselfertige GuD-KW > 10 < Schlüsselfertige Kohle-KW ca. 10 > 5 4 Dampferzeuger < 10 > 5 ca. 5 Gasturbinen (>50 MW) ca. 10 < 10 ca. 5 Dampfturbinen (>100 MW) < 10 > 5 ca. 5 REA / E-Filter ca. 15 ca. 10 < 10 HD-Rohrleitungen < 10 ca. 5 ca. 5 Saugzug / Frischlüfter ca. 5 2 / 4 2 / 4 Hauptkühlwasserpumpen < Die Zahl der uns zur Verfügung stehenden Lieferanten hat teilweise dramatisch abgenommen. 20

21 Baufortschritt BoA 2/3 Fundamente Treppentürme Block F Kühlturm Block F Schlitzbunker Am wurde mit den Bauarbeiten für BoA 2/3 begonnen. 21

22 Agenda Rahmenbedingungen für Kraftwerksinvestitionen in Deutschland Kraftwerkserneuerungsprogramm der RWE Power in der Braunkohle Fazit Einsatz modernster Kraftwerkstechnik BoA 2/3 Weiterentwicklung der fortschrittlichen Kraftwerkstechnik WTA Prototyp Entwicklung CO 2 -freies fossil gefeuertes Kraftwerk und CO 2 -Speicherung 22

23 Innovationen für morgen WTA Prototyp Prototypenanlage zur Wirbelschicht-Trocknung mit interner Abwärmenutzung (WTA) 4 %-Punkte Wirkungsgradverbesserung Rund 1 Mio. t weniger CO 2 als mit heutiger Technik (2 x MW) Eigene Entwicklung von RWE Letzter Schritt zur Einsatzreife: Bau WTA-Prototyp am BoA-Block Niederaußem und Erprobung Erster Spatenstich im Juni 2006 Projektkosten: 50 Mio. 23

24 Vergleich BoA vs. weiterentwickeltes Konzept mit integrierter WTA BoA-Konzept integrierte Mahltrocknung C heißes Rauchgas Rohkohle Kessel Trockenkohle + Rauchgas + Brüden Rauchgas + Brüden energetische Nachteile: Trocknungsenergie auf sehr hohem Energieniveau (Brennstoffwärme) keine Nutzung der Brüdenenergie weiterentwickeltes Konzept Heizdampf aus Turbinenanzapfung Brüden zur KSW- Vorwärmung Wirbelschicht- Trockner Rohkohle Vortrocknung (WTA) Kondensat Trockenkohle energetische Verbesserung: Trocknungsenergie auf niedrigem Energieniveau (Anzapfdampf) Nutzung der Brüdenenergie Kessel Rauchgas Die effiziente Vortrocknung der Braunkohle ermöglicht Wirkungsgradvorteile von rd. 4 %-Punkten. 24

25 Agenda Rahmenbedingungen für Kraftwerksinvestitionen in Deutschland Kraftwerkserneuerungsprogramm der RWE Power in der Braunkohle Fazit Einsatz modernster Kraftwerkstechnik BoA 2/3 Weiterentwicklung der fortschrittlichen Kraftwerkstechnik WTA Prototyp Entwicklung CO 2 -freies fossil gefeuertes Kraftwerk und CO 2 -Speicherung 25

26 Innovationen für übermorgen CO 2 -freies Kraftwerk mit Speicherung Basistechnologie: IGCC El. Leistung: 450 MW brutto 360 MW netto Nettowirkungsgrad: 40 % CO 2 -Speicherung: 2,3 Mio. t/a CO 2 -Speicher in alter Gaslagerstätte oder in salinem Aquifer Inbetriebnahme: 2014 RWE-Budget: ca. 1 Mrd. 26

27 Brennstoff- und Produktflexibilität des IGCC Brennstoffflexibilität Produktflexibilität Erdgas CO 2 Kohle Biomasse Reststoffe Vergaser Gasaufbereitung CO 2 - Abtrennung alternativ oder zusätzlich GuD Strom Wärme H 2 Synthesegas (CO+H 2 ) SNG (Erdgas) Methanol Treibstoffe Die Flexibilität des IGCC-Prozess eröffnet zusätzliche Brennstoff- und Produktoptionen mit Wirtschaftlichkeitspotential. 27

28 Entwicklung Braunkohlenvergasung bei RWE HTW-Druckvergasung 1) Durchsatz 13 t/h 3) HTW-Pilotanlage 1) Durchsatz 1 t/h 3) HKV-Versuchsanlage 2) Durchsatz 1t/h 3) HTW-Demonstrationsanlage 1) Durchsatz 60 t/h 3) 1) HTW Hochtemperatur Winkler-Vergasungsverfahren 2) HKV Hydrierende Vergasung 3) Durchsatz Rohkohle RWE verfügt über langjährige Erfahrungen bei der Vergasung. 28

29 Terminplan für CO 2 -freies Kraftwerk mit Speicherung heute 8/ Kraftwerk Projektentwicklung Planung, Genehmigung Bau, Inbetriebnahme Entscheidung Energieträger/Standort Genehmigung, Bauentscheidung Betriebsbeginn CO 2 -Speicher Screening, Erkundung, Genehmigung Bau, Inbetriebnahme Genehmigung Betriebsbeginn Die im Speicher vorgefundenen geologischen Verhältnisse werden darüber entscheiden, welche CO 2 -Mengen zu Beginn eingebracht und wie sie gesteigert werden können. Die zügige Realisierung bis 2014 erfordert parallele Entwicklung von Kraftwerk und CO 2 -Speicher. 29

30 Agenda Rahmenbedingungen für Kraftwerksinvestitionen in Deutschland Kraftwerkserneuerungsprogramm der RWE Power in der Braunkohle Fazit 30

31 Fazit In den nächsten Jahrzehnten werden im Bereich der Stromerzeugung erhebliche Investitionen erforderlich. Ein ausgewogener Mix verschiedener fossil gefeuerter Kraftwerke, der Kernenergie und regenerativer Anlagen ist erforderlich. Dazu zählt auch zukünftig der Einsatz deutscher Braunkohle. RWE Power hat ein umfassendes Kraftwerkserneuerungsprogramm beschlossen. Wir leisten damit einen wichtigen Beitrag für eine sichere, preiswerte und umweltgerechte Stromerzeugung am Standort Deutschland. Die Weiterentwicklung zukunftsweisender Technologien und die Langfristigkeit unserer Investitionen erfordert gemeinsame Anstrengungen von Betreibern und Herstellern sowie eine verlässliche Partnerschaft mit der Politik. 31