Fossile Kraftwerke Säule einer weltweiten und nachhaltigen Energieversorgung

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1 Fossile Kraftwerke Säule einer weltweiten und nachhaltigen Energieversorgung arkus Rieck Econsense Stammtisch 25. Juni 2014

2 Global Survey (Coal) Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 2

3 Weltweite Braunkohlenvorräte Wirtschaftlich gewinnbar 523 illarden Tonnen Braunkohleförderländer (jährliche BK-Förderleistung der einzelnen Länder) 0,1-2 io t > 10 io t > 10 io t Hartbraunkohle Derzeitige statistische Reserven an: Erdöl 43 Jahre Erdgas 65 Jahre Steinkohle 150 Jahre Braunkohle 550 Jahre Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 3

4 Energienachfrage [io/t] Stromerzeugung (TWh) Stromerzeugung [TWh] Weltweite Energienachfrage Energienachfrage Stromerzeugung Jahr Jahr Kohle Öl Erdgas Kernenergie Wasserkraft Jahr Biomasse/üll Andere Brennstoffe Quelle: IEA WEO 2006, Reference-Scenario Fossile Brennstoffe bleiben auch in Zukunft unverzichtbar Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 4

5 Weltstromerzeugung nach Energieträgern Fossile Energieträger dominieren Stromerzeugung Kohlenutzung ist für etwa 2/3 der CO 2 -Emissionen verantwortlich Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 5 Kohle Öl Gas Nuklear Hydro Wind, Biomasse, Solar, etc. Quelle: IEA WEO 2004

6 Altersstruktur von Kraftwerken - weltweit Installierte Kraftwerkskapazität (> 100W, alle fossilen Brennstoffe Kohle, Öl, Gas in W) 700, , , , , , , , , , ,000 32,200 90,800 60,500 37,300 18,100 0 Oceania China India iddle East South African Countries East Asia North America Latin America Europe & CIS (*) (*) Europe & CIS includes the Area: Central Europe & CIS, South East Europe, South West Europe & Africa and North Europe. CIS has an installed capacity of W. Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 6 Less than 20 years Between 20 and 40 years ore than 40 years

7 CO 2 -Emissionen (Gt) Entwicklung der globalen Kohlendioxid-Emissionen Ziel: Langfristig stabile CO 2 -Konzentration in der Atmosphäre Beispiel: 550 ppmv in 2100 (entspricht ~2 C Erwärmung) Basisfall Senken CO 2 -Abscheidung Brennstoffwechsel Wind, Nuklear, Solar Biomasse Vermeidungsfall Effizienzsteigerung Vermeidung in allen Sektoren Kyoto-Protokoll setzt vertraglichen Rahmen bis zum Jahr 2012, aber welche Vereinbarungen gelten danach? Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 7 Quelle: IPCC,

8 CO2-Emissionen [t] Kohlendioxid-Emissionen der Weltstromerzeugung Effizienzsteigerung leistet größten Klimaschutzbeitrag Brennstoffwechsel Effizienzsteigerung Basisfall CO 2 -Abscheidung Vermeidungsfall Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 8 Quelle: dekon, eigene Berechnungen

9 CO 2 Reduzierung durch Effizienzsteigerung Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 9

10 Spez. CO2-Emissionen [g/kwh] Spezifische CO 2 -Emissionen von Kohlekraftwerken 1400 CO 2 -Reduktion durch Wirkungsgradsteigerung % CO 2 Hohes Potenzial zur CO 2 - Vermeidung Durchschnitt weltweit Durchschnitt Deutschland Stand der Technik Fortschrittliche Dampfkraftwerke E-max / AD Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 10 Wirkungsgrad [%]

11 Analyse des Effizienzsteigerungspotenzials 950-W-Block ( 38 % 43 % ) Abgas-Wärme- Rückgewinnung + 1,3 %-Punkte Prozess Optimierung + 1,6 %-Punkte Reduzierter Eigenenergieverbrauch + 1,5 %-Punkte Höheres Vakuum + 1,4 %-Punkte Kühlturm Rauchgasentschwefelungs anlage Rauchgas- Kühler Elektrofilter Trockenasche Luvo- Bypass - Economiser Luftvorwärmer Dampf Parameter + 1,6 %-Punkte Dampferzeuger mit integrierter Entstickung Rohbraunkohle Verbessertes Turbinen-Design + 2,3 %-Punkte Vorwärmer Turbine Generator Gips Wasserluftvor wärmer Luft Nassasche Kohlemühle Kondensator Transformatoren Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 11 Quelle: RWE

12 Stand der Technik Was ist erreichbar? Anfahrzeit Stand der Technik 2-6 Stunden je nach Startbedingung Weiterentwicklung (Neubau- u. Bestandskraftwerke) 1-4 Stunden je nach Startbedingung indestlast Steinkohle indestlast Braunkohle Neubaukraftwerke : 25% Bestandskraftwerke : 40% Neubaukraftwerke: 40% Bestandskraftwerke: 50% konventionelle Feuerung 15-20% Indirekte Feuerung 10% - 15% konventionelle Feuerung 35-40% Indirekte Feuerung 10% - 15% Lastwechselzyklen moderat hoch bis sehr hoch sprungförmige Laständerung (Primärregelung) rampenförmige Laständerung (Sekundärregelung) 2% / 30s (Netzanforderung Dtl.) bis 5% / 30s möglich ca. 2-5% / min bis 10% / 10s bis 10% / min Biomasse 10% itverbrennung 100% Biomasse Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 12

13 Optimierung konventionelle Feuerung Optimierungspotenziale 305 C Wellenleistung (Eigenbedarf) der Ventilatoren Wirkungsgrad der Ventilatoren Schalldämpfer Flexible Kraftwerke Unterluft / Biomasse Einführung der Indirekten Feuerung Verringerung der Wellenleistung (Eigenbarf) am Beispiel eines Primärlüfters (Radialventilator) Wellenleistung mit Drallregler Wellenleistung mit Frequenzumrichter G ÜH ZÜ ÜH ZÜ HD-Turbine D-Turbine ND-Turbine Dampferzeuger 1 Dampferzeuger 2 Speisewasser HD-Bypass Kondensat 275 bar, 600 C 58 bar, 620 C ND-Bypass Verbesserung des Teillastwirkungsgrades am Beispiel eines Primärlüfters (Radialventilator) Förderarbeit der Ventilatoren Wirkungsgrad mit Drallregler Wirkungsgrad mit Frequenzumrichter ÜH ZÜ HD D ND ND G ND HD 7 HD 9 HD 8 Prozessoptimierung Wasser/ Dampfsystem Speisewasserpumpe Dampferzeuger Speisewasserbehälter ND 6 ND 5 ND 4 ND 3 Entwässerungspumpen ND 2 ND 1 ND 2 ND 1 ND 2 ND 1 Kondensator Kondensatabsaugpumpen Aufbereitung Förderarbeit der Ventilatoren Teillastoptimierung von Komponenten Optimierung Werkstoffkonzept Druckteil Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 13

14 Retrofit Kohle: +20 %-Punkte Wirkungsgrad spart 40% CO 2 -Emissionen Gas: +20 %-Punkte Wirkungsgrad spart 33% CO 2 Emissionen 60% der im Jahr 2030 installierten Anlagen werden erst noch gebaut Neuanlagen Bestandsanlagen Anlagenoptimierung Turbinenretrofit Kesselretrofit: Anlagensteuerung -5% CO 2-5% CO 2-3% CO 2-1 % CO 2 60% der CO 2 -Emissionen in 2030 werden von heutigen Bestandsanlagen kommen Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 14

15 Indirekte Feuerung Einsatzdiagramm Stein- & Braunkohle Absenkung der indestlast Optimierte direkte Feuerung Braunkohle Optimierte direkte Feuerung Steinkohle Indirekte Feuerung Braun- und Steinkohle Dampferzeuger-Last in % Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 15

16 TSP Speisewasser- Behälter HD D TSP HD D ND 1 ND 2 Kond-Ppe ND 1 ND 2 Kond-Ppe H2 O2 TSP Brennkammer Wasser-Einspritzring Dampf D HD ND 1 ND 2 Kond-Ppe TSP HD-Ü HD-VW Eco HZÜ HD-Umleitung D HD HD-Turbine KZÜ TSP Kesselentnahmeventil Speisewasser- Behälter D ND 1 ND 2 HD Kond-Ppe ND 1 ND 2 Kond-Ppe Studie untersuchte Optionen 21 Investigated Options Peak Power PC Storage Steam Storage Topping GT Flex. Feed Water Heating Dampferzeuger Fuel G Optimisation** New Oil Burner** olten Salt Storage Improvement of controls District Heating Storage Top HP Heater OUT Dampferzeuger Add. G Steam H 2 Speisewasser- Behälter Unit Control Optimisation** Coal ills Optimisation** Concrete Storage Electrolysis (Fuel Cell Option) Fuel oil Storage Dampferzeuger Speisewasser- G Behälter Condensate Stop Add. Steam H 2 O 2 Start-Up Optimisation ** Warm boiler** 10 ost Promising Peak Power Heat Storage District Heating Storage Topping GT Top HP Heater OUT Dampferzeuger Dampferzeuger Condensate Stop G G Speisewasser- Behälter Improvement of controls New Oil Burner** Fuel Optimisation** Coal ills Optimisation** * Study for a 500 W-Unit / ** Under Investigation Econsense Stammtisch - 27/06/2014 P 16

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