Die Braunkohle im Energiemix der Zukunft

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Gerrit Eberhardt
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1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Energietechnik, Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Prof. Dr.-Ing. Michael Beckmann Zukunft der Energiewirtschaft Energiesicherheit in Sachsen und Tschechien Dresden, 07. Oktober 2011

Maßnahmen zur Reduzierung von CO 2 -Emissionen in der Energiewirtschaft CO 2 -Emissionen [Gt] Ziel: Langzeitstabile CO 2 -Konzentrationen in der Atmosphäre Beispiel: 550 ppmv in 2100 (entspricht ca.

2 Maßnahmen zur Reduzierung von CO 2 -Emissionen in der Energiewirtschaft CO 2 -Emissionen [Gt] Ziel: Langzeitstabile CO 2 -Konzentrationen in der Atmosphäre Beispiel: 550 ppmv in 2100 (entspricht ca. 2 C Erwärmung) Basisszenario Vermeidungsszenario Vermeidungspotenzial in allen Bereichen Quelle: IPPC Report,2003 Einsparung CO 2 -Abscheidung Brennstoffwechsel Wind, Atom, Solar Biomasse Effizienzsteigerung Folie 2 von 11

Endenergieverbrauch 2009 in Deutschland nach Energieträgern Im Mittelpunkt des Vortrages Quelle: AG Energiebilanzen e.v. Der Anteil elektrischer Energie (Strom) beträgt ca.

3 Endenergieverbrauch 2009 in Deutschland nach Energieträgern Im Mittelpunkt des Vortrages Quelle: AG Energiebilanzen e.v. Der Anteil elektrischer Energie (Strom) beträgt ca. 21 % des Endenergiebedarfs. Für die Mobilität (Verkehr) wird der größte Anteil an Kraftstoffen beansprucht. Haushalte und GHD weisen einen hohen Bedarf an Erdöl und Erdgas überwiegend für die Wärmenutzung auf. Folie 3 von 11

4 Residuallast für Februar 2010 und Ausblick Mai 2020 Dr.-Ing. Roland Jeschke, Dr.-Ing. Björn Henning, Wolfgang Schreier Hitachi Power Europe GmbH. VGB Kongress 21. bis 23. Oktober 2011, Bern, Schwitzerland Folie 4 von 11

5 Auswirkungen und Anforderungen Energiemix der Zukunft Residual Last = Bedarf insgesamt minus Windenergie minus PV minus Lauf-Wasserkraft Die bereit zu stellende Leistung wird nur unwesentlich kleiner (etwa um 10 %). Die benötigte Arbeit sinkt deutlich (etwa Faktor ½). Die Anzahl der Lastzyklen erhöht sich (etwa Faktor 2). Frequenzstabilisierung Vorhersehbare Fluktuationen: Konventionelle Kraftwerke, Spot Markt Unvorhersehbare Fluktuationen: System Service (Primär-, Sekundär-, Tertiärregelung) Flexibilität Konventioneller Kraftwerke Wichtig ist die gelieferte Energie je Zeit [MW/min]! Steinkohle KW: von 400 MW auf 1000 MW in weniger als 20 Minuten Braunkohle KW: von 400 MW auf 1000 MW in weniger als 35 Minuten GuD KW: von 200 auf 400 MW in weniger als 15 Minuten Speicher Folie 5 von 11

6 Systemoptimierung im Kraftwerkspark Optimierung konventioneller Kohlekraftwerke: Erweiterung des Lastbereiches Anpassung der Mühlen und Brenner Veränderungen des Dampferzeugers (Wandstärken) Kombination von Gasturbinen und Kohlekraftwerken Kombikraftwerke Wirkungsgradsteigerung (Senkung des Eigenbedarfes) Systemoptimierung Energieversorgung (alle Energieträger miteinander und nicht gegeneinander) Betriebsdauer, Kosten?? Folie 6 von 11

7 Systemoptimierung im Kraftwerkspark Optimierung durch Kopplung der (zukünftig) bestehenden Erzeugerstruktur: Rohbraunkohle h u = 2,35 kwh/kg BK Oxyfuel- Kraftwerk Elektrische Leistung (netto) p el = 1,102 kwh/kg BK CO 2 Emission e = 18 g CO 2 /kg BK Sequestriertes CO 2 m = 933 g CO 2 /kg BK O 2 m = 0,8 kg O2 /kg BK CO 2 für Synthese m = 2,75 kg CO2 /kg SNG Wasser m = 4,5 kg H2O /kg SNG Elektrische Leistung p el = 25,78 kwh/kg SNG p el = 6,44 kwh/kg O2 ** p el = 51,55 kwh/kg H2 Elektrolyse und Synthese SNG = 0,5416 kwh SNG /kwh Pel SNG h u = 13,96 kwh/kg SNG Wärme q N = 2,835 kwh/kg SNG Quelle: SPBer Folie 7 von 11

8 Entwicklungspotentiale von Speichern Ausbau der Speicherkapazitäten: Verschiedene Arten der Speicherung möglich: Thermische Energie: Wärmespeicher (sensibel, latent, thermochemisch) Chemische Energie: Batterien, Wasserstoff, Erdgassubstitut (SNG) Potentielle Energie: Pumpspeicherwerke, Druckluftspeicher, Schwungradspeicher Entwicklungsbedarf: Bereich der Langzeitspeicher (saisonal) Große Kapazitäten sind im Bereich der chemischen Speicher zu suchen Quelle: Specht, M.: Speicherung von Bioenergie und erneuerbarem Strom im Erdgasnetz, ERDÖL ERDGAS KOHLE 126 (2010), Heft 10 Folie 8 von 11

9 Energiemix der Zukunft 2020/2030/2050 Ressourcenschutz und Ressourceneffizienz, Stabilität der Versorgung und Kosteneffizienz erfordern Energiemix! Braunkohlekraftwerke sind im Energiemix unverzichtbar! Betriebsweise ändert sich allerdings mit Zunahme fluktuierender Energieträger (Wind, PV) Stichwort Residual Last Weiterentwicklung vor dem Hintergrund der sich verändernden Betriebsweise zur Absicherung ist erforderlich! und möglich Erfordert allerdings Zeit, Geld und Akzeptanz! Zusammenspiel der einzelnen Energieträger muss technisch optimal erfolgen, frei von ideologischen Zwängen! Nationale Konzepte innerhalb der EU abstimmen - Harmonisierung der EU Energiepolitik ist dringend erforderlich! Folie 9 von 11

10 Stromaustausch in Europa (2009) in [GWh/a] Integrierter EU Markt 2014: Netzwerk Harmonisierung der Energiepolitik Quelle: ENTSO-E Statistical Yearbook 2009 Folie 10 von 11

Danke für die Aufmerksamkeit. www.tu-dresden.de/mw/iet/kwt Wir freuen uns auf Ihre Teilnahme am 43.

11 Danke für die Aufmerksamkeit. Wir freuen uns auf Ihre Teilnahme am 43. Kraftwerkstechnischen Kolloquium (18. und 19. Oktober 2011) im Congress Center Dresden Folie 11 von 11

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