12 Mai Kombi-Kraftwerke (GuD) Alternative und Ergänzung im zukünftigen Schweizer Strom-Mix Tony Kaiser

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1 12 Mai 2005 Kombi-Kraftwerke (GuD) Alternative und Ergänzung im zukünftigen Schweizer Strom-Mix Tony Kaiser

2 Inhalt ALSTOM eine kurze Einführung Kombi-Kraftwerke das Prinzip Technische und wirtschaftliche Faktoren Erfahrungen mit Kombikraftwerken Entwicklungspotential Zusammenfassung EPFL /TK/ge/2

3 Kerngeschäfte Power Rail Transport + Marine und Power Conversion EPFL /TK/ge/3 3

4 ALSTOM Group today Sales Orders Order backlog 14.4 bn* 14 bn* 25.3 bn* App ** employees in 70 countries Listed on Paris Stock Exchange * 2003/04 New ALSTOM (current portfolio - excluding T&D Sector and Industrial Turbines) ** on fiscal quarter ended 30 June 04 EPFL /TK/ge/4

5 Power Turbo-Systems/Environment Power Service Baden, Switzerland Gas turbines Steam turbines Turbo generators Boilers Turnkey Power Plants Gas, oil or coal fired Add-ons Repowering & Rehabilitation Hydro Power Plants Service business EPFL /TK/ge/5

6 EPFL /TK/ge/6 Anlagenbeispiel: TARANAKI, NZ, 400MW mit GT26

7 Das ganze Kraftwerk Kühlturmanlage Maschinenhaus (GT & DT) Freiluftschaltanlage Wasseraufbereitung Elektrische Anlagen Dampfkessel EPFL /TK/ge/7

8 Funktionsweise eines Kombikraftwerkes: Topping GT Kreislauf Abgas SC Wirkungsgrad bis zu 40 % Luft Brennstoff Dampftrommel Leistung G Dampferzeuger Leistung G Gasturbine Dampfturbine CC Wirkungsgrad nahezu 60 % Entgaser Kühlwasser Kondensator Bottom Dampfkreislauf EPFL /TK/ge/8

9 EPFL /TK/ge/9 Typische Leistungen und Wirkungsgrade ausgewählter Technologien

10 Combined Cycle Power Plants Selection of the Plant Size Total Net Plant Power Output [MW] 1'300 1'200 1'100 1' KA Series 50 Hz (ISO Conditions, Condenser Pressure 45 mbar) KA26, 3pRH Net Eff. 57.8% 1' Number of GTs per Plant KA13E2, 3pRH Net Eff. 54.2% 1' KA13E2, 2p Net Eff. 53.1% KA11N2, 2p Net Eff. 50.8% KA8C2, 2p Net Eff. 50.2% EPFL /TK/ge/10

11 Anforderungen an einen Standort für ein Kombikraftwerk Gas-Pipeline (vorzugsweise 70 bar Druck) Stromleitungen (für ca. 400 MW Leistung) gute Transportwege für Bauphase Kühlwasser (falls kein Kühlturm vorhanden) EPFL /TK/ge/11

12 Landesverbrauch Schweiz 100% 90% 80% Situation Schweiz: Mögliches Szenario 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% 60% 56% 50% Hydro + Konventionelle 10% 0% 7-8% heute (2004) Überschusssaldo Überschusssaldo 0% Überschusssaldo 0% EPFL /TK/ge/12 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.) Quelle: THE ENERGY CONSULTING GROUP LTD

13 EPFL /TK/ge/13 Effect of Efficiency and Fuel Type Fuel Switch from Coal to Gas

14 EPFL /TK/ge/14 Funktionsweise eines Kombikraftwerkes mit Kraft-Wärme-Kopplung

15 CO 2 -Äquiv. der Systeme WKK-WP und GuD-WP (in Funktion des COP und des elektrischen Wirkungsgrades der WKK) g(co 2 -Äq.) / kwh th 2-äq. th WKK-WP: GuD-WP: 30% Bandbreite elektr. Wirkungsgrad WKK: 30-55% Totale Brennstoffausnutzung WKK: 90% 55% GuD: 60% elektrischer Wirkungsgrad Gaskessel Leistungszahl COP WP (Coefficient (COP Coefficient of Performance) of Performance) Quelle: Projekt GaBE (Gantner, Jakob & Hirschberg, 2001) EPFL /TK/ge/15

16 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 (Siemens) Wärmepumpen Stromverbraucher um Ölheizung zu ersetzen EPFL /TK/ge/16 Quelle: THE ENERGY CONSULTING GROUP LTD

17 Wirtschaftlichkeiteiner Kombianlage Wirkungsgrad Hydrokraftwerk Kombianlagen Dieselgefeuerte Anlagen Grosse Dampfkraftwerke Gasturbinenanlagen Nuklearanlagen Wirkungsgrade % Wirkungsgrade verschiedener Kraftwerkstypen EPFL /TK/ge/17

18 Wirtschaftlichkeiteiner Kombianlage Investitionskosten Hydrokraftwerke Kombianlagen Gasturbinenanlagen Grosse Dampfkraftwerke Dieselgefeuerte Anlagen Nuklearanlagen '000 1'500 2'000 2'500 3'000 Anlagekosten (Schlüsselfertig) USD/kW Investitionskosten verschiedener Kraftwerkstypen EPFL /TK/ge/18

19 Wirtschaftlichkeiteiner Kombianlage Projektdauer Hydrokraftwerke Kombianlagen Dieselgefeuerte Anlagen Gasturbinenanlagen Grosse Dampfkraftwerke Nuklearanlagen Durchlaufzeiten Projektdauer typischer Anlagenkonzepte Jahre EPFL /TK/ge/19

20 GT24/GT26 Gas Turbines 75 units commercial (51 x GT24, 24 x GT26) *) + 3 x GT26 units in manufacturing + 1 x GT26 units under commissioning Fleet Experience: Simple Cycle, Combined Cycle and Repowering Single Shaft and Multi Shaft From Daily starts and stops to base load operating plants Natural gas (also with high inert/c2+), oil with online fuel switch-over Power Augmentation by Inlet cooling & High Fogging *) excl. GT26 at GT Testcenter in Birr, CH > fired hours with > starts at >98% GT reliability EPFL /TK/ge/20

21 GT24/GT26 Fleet One Million Fired Hours Passed OH by October Million fired hours crossed on July 2 ~ OH per month OH during years ¾ of OH Sep-95 Jul-96 May-97 Mar-98 Jan-99 Nov-99 Sep-00 Jul-01 May-02 Mar-03 Jan-04 Nov-04 EPFL /TK/ge/21

22 EPFL /TK/ge/22 Gasturbinen-Anlagen in der Schweiz

23 Entwicklungs- Schwerpunkte und -Potential Erhöhung der oberen Prozesstemperatur effizientere Kühlung, bessere Werkstoffe (CMC, TBC) Strömungstechnische Optimierung minimale Spaltverluste, minimale Druckverluste, 3D-Methoden Verbesserte Verbrennungstechnik katalytische Verbrennung, tiefe NOx-Werte, fuel flexibility CO2 Reduction Biogas, Syngas, CO2-Capture EPFL /TK/ge/23

24 Zusammenfassung Kombikraftwerke kurze Projektzeit, rasche Fertigstellung (Cash-flow) Tiefe Investitionskosten Hoher Wirkungsgrad (55 60 %) einfache Kühlung (Luft, Wasser), wenig Abwärme wenig Platzbedarf flexible Fahrweise Brennstoffkosten sind ca % der Stromgestehungskosten Entwicklungspotential höhere Effizienz und CO2-Reduktion EPFL /TK/ge/24

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26 Prinzip einer Kombianlage 3 15 C 1 2 A - Gasturbinenkreislauf 5 B C 4 E D' Dampfturbinenkreislauf D F Entropie EPFL /TK/ge/26