Kraftwerkserneuerungsprogramm der RWE Power – Einsatz

Kraftwerkserneuerungsprogramm der RWE Power – Einsatz

Kraftwerkserneuerungsprogramm
der RWE Power –
Einsatz modernster Technologie in
der Braunkohle
Dr. Manfred Kehr, RWE Power
Braunkohlentag 2006 – 18. Mai 2006 in Neuss
Agenda
„ Rahmenbedingungen für Kraftwerksinvestitionen in Deutschland
„ Kraftwerkserneuerungsprogramm
der RWE Power in der Braunkohle
„ Fazit
2
Bedeutung fossiler Energieträger im
Energiemix
Steigender Weltenergieverbrauch erfordert
verstärkten Einsatz fossiler Energieträger
Weltstromerzeugung in Mrd.
MWh
25,8
4,9
+ 55 %
3,0
16,7
Wasser u. a.
+ 62 %
2,6
Erdöl
1,2
Erdgas
3,2
Fossil
1,3
3,0
Kernenergie
Globale Klimavorsorge benötigt
effiziente Technologien und Politiken
„
Globale Lösungen
„
Einbeziehung von Schwellenund Entwicklungsländern
„
Umsetzung JI und CDM
„
Intelligente technologische
Lösungen zur CO2-Minderung
6,8
9,8
Kohle
6,7
2003
Quelle: IEA, World Energy Outlook, 2004 Edition
2020
RWE nimmt die Herausforderung
auf allen Gebieten an
3
EU-25 Importabhängigkeit von primären
Energiequellen in Prozent
100
Öl
86
Gas
88
Gesamt
Kohle
81
81
75
76
67
66
62
61
53
51
49
50
47
37
30
0
2000 2010 2020 2030
2000 2010 2020 2030
2000 2010 2020 2030
2000 2010 2020 2030
In Europa besteht bei fossilen Brennstoffen mit Ausnahme der Braunkohle
eine starke Importabhängigkeit.
Quelle: EU Kommission
4
Entwicklung und Substitutionspotenzial
der Windenergie in Deutschland
50000
45000
40000
160000
48.212
Offshore
Repowering
Onshore
installierte Leistung [MW]
35.978
35000
Leistung [MW]
gesicherte Leistung:
ca. 6 %
140000
29.786
30000
25000
22.419
20000
15000
10000
120000
100000
80000
max. Last:
ca. 82.000 MW
60000
40000
20000
5000
0
0
1995
2000
2005
2010
2015
2020
ohne Wind
Sonstige
Quelle: DENA
Pumpspeicher
mit Wind
Fossil & Kernenergie
Wind
Quelle: DENA, Szenario 2015
Windkraft führt bei gleich bleibender Versorgungssicherheit von ca. 99 % zu
einem Substitutionspotenzial von nur 6 % für konventionelle Kraftwerke.
5
Lastfluss im Übertragungsnetz
Der durch Windkraft verursachte Lastfluss im Übertragungsnetz ist erheblich.
6
Gleichgewicht einer nachhaltig
effizienten Stromerzeugung
Wirkungsgradsteigerung
Emissionsminderung
Ressourcenschonung
Technologische
Risiken
Investitionskosten
Nachhaltige effiziente Stromerzeugung
Neue Projekte müssen ein ausgewogenes Verhältnis zwischen
Wirkungsgradsteigerung und techn. Risiko / Investitionskosten finden.
7
Agenda
„ Rahmenbedingungen für Kraftwerksinvestitionen in Deutschland
„ Kraftwerkserneuerungsprogramm
der RWE Power in der Braunkohle
„ Fazit
8
Kraftwerkserneuerungsprogramm
der RWE Power – Innovationshorizonte
für heute
Effizienzsteigerung
durch Erneuerung,
aktuell BoA 2/3,
SK-Doppelblock …
Kraftwerkspark: kontinuierliche Erneuerung
Erstes
Trockenkohle-KW
für morgen
WTA-Prototyp
700 °C-Testanlagen
Erster
CO2freier
IGCC
700 °C
Demo-KW
Erster
Retrofit/
Neubau
mit CO2Wäsche
für übermorgen
Neues Projekt:
CO2-freies 450 MW IGCC mit Speicherung
Neues Projekt:
CO2-Wäsche für konv. Kraftwerk
RWE Power hat eine nachhaltige Strategie zur Kraftwerkserneuerung.
9
Effizienzsteigerung durch Erneuerung –
Kraftwerksneubauten in Deutschland
Investitionskosten
Nettoleistung
Kommerz. Betrieb
Investitionskosten
Nettoleistung
Kommerz. Betrieb
BraunkohleKW (BoA 2/3)
VorschaltGasturbinen
Im Bau
Im Bau
2,2 Mrd. €
2.100 MWn
ab 2010
Investitionskosten
Nettoleistung
Kommerz. Betrieb
150 Mio. €
2 x 190 MWn
ab Mitte 2006
SteinkohleKW
GuD-Anlage
Baubeschluss
erfolgt*
Option
1,5 Mrd. €
1.560 MWn
ab 2011
Investitionskosten
Nettoleistung
Kommerz. Betrieb
400 Mio. €
850 MWn
ab 2008**
RWE Power hat ein umfangreiches Neubauprogramm gestartet.
*vorbehaltlich der Befassung der jeweiligen Aufsichtsgremien; **frühestens
10
Agenda
„ Rahmenbedingungen für Kraftwerksinvestitionen in Deutschland
„ Kraftwerkserneuerungsprogramm
der RWE Power in der Braunkohle
– Einsatz modernster Kraftwerkstechnik –
BoA 2/3
– Weiterentwicklung der fortschrittlichen
Kraftwerkstechnik – WTA Prototyp
– Entwicklung CO2-freies fossil gefeuertes
Kraftwerk und CO2-Speicherung
„ Fazit
11
Wirkungsgradverbesserungen in der
Braunkohle
45
Wirkungsgrad [%]
44
43
Lippendorf
Lippendorf
42
Boxberg
41
Schwarze
Pumpe
40
Schkopau
Schwarze
Pumpe
Schkopau
A/B
BoA 1
1
BoA
BoA 2 / 3
Boxberg
Q
Cottbus
39
38
1985
1990
1995
2000
Mitteldeutschland
Lausitz
2005
Rheinland
2010
2015
12
Effizienzsteigerung durch Nutzung
BoA-Technologie
Kraftwerk Niederaußem,
Block K (BoA 1)
Braunkohle
2662 t/h
Kraftwerk Neurath,
Blöcke F/G (BoA 2/3)
Brennstoff
Braunkohle
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 01.01.2006
13
Materialabwertung hochlegierter
Überhitzerwerkstoffe E911 und P92
100.000 h Zeitstandfestigkeit
200
175
P92
150
MPa
125
100
P92 ASME 2004
P92 ECCC 1999
P92 ECCC 2005
E911 VdTÜV 1998/2001
E911 ECCC 2005
bisherige Werte
E911
neue Werte
Richtwert
75
50
550
575
600
625
650 °C
Bei BoA 2/3 werden aufgrund der überkritischen Dampftemperaturen die
Grenzen heute verfügbarer Werkstoffe erreicht.
14
Werkstoffproblematik – Magnetit-Zunder
im Zwischenüberhitzer 3 von BoA 1
„ Einsatz des neuen Werkstoffes 1.49.10 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
Geändertes Materialkonzept
Dampferzeuger BoA 2/3
Erfahrungen BoA 1
Werkstoffabwertung
Sammler
Rohre
Eco1+2
16Mo3
13CrMo4-5
7CrMoVTiB10-10
X20CrMoV11-1
Super 304 H sb
(Austenit)
HR3C
(Austenit)
VM 12
15NiCuMoNb5-6-4
ZÜ1
16Mo3 (Eintritt)
P92 (Austritt)
ÜH3
P92
ZÜ2
P92
ÜH4
P92
ÜH2
P92
Aufgrund der Betriebserfahrungen von BoA 1 und der Materialabwertungen
wurde das Materialkonzept des Dampferzeugers von BoA 2/3 angepasst.
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Wirtschaftliche Optimierungsansätze
BoA 2/3
Optimierte Anordnung
„ Seitliche Anordnung Kesselbunker
„ Dreiecksanordnung Kühlturm
Einsatz neuster Technologie
„ 1.100 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
1.100 MW REA aus Beton-Bekaplast
BoA 1
BoA 2/3
„ Zweisträngig
„ Alloy 59 plattiert
„ Eingehaust
„ Einsträngig
„ Beton-Bekaplast
„ Freistehend
Beton
PP
Reduzierte Investitionskosten durch einsträngige freistehende
Rauchgasentschwefelungsanlage aus Beton-Bekaplast.
18
Materialpreisentwicklung Kupfer
in US $ / Tonne
8000
Preisanstieg von
3000 US $ / Tonne
seit Anfang April
Kasse
3-Monats-Future
7000
15-Monats-Future
6000
27-Monats-Future
5000
4000
3000
2000
1000
02.04.06
02.01.06
02.10.05
02.07.05
02.04.05
02.01.05
02.10.04
02.07.04
02.04.04
02.01.04
02.10.03
02.07.03
02.04.03
02.01.03
02.10.02
02.07.02
02.04.02
02.01.02
0
Die Kupferpreise sind seit Mitte 2005 deutlich angestiegen.
19
Potentielle Lieferanten im Kraftwerksbau
Anzahl Lieferanten
Ende der
Anfang der
90er Jahre
heute
90er Jahre
_____________________________________________________________
„ Schlüsselfertige GuD-KW
„ Schlüsselfertige Kohle-KW
> 10
ca. 10
< 10
>5
5-7
4
„ Dampferzeuger
„ Gasturbinen (>50 MW)
„ Dampfturbinen (>100 MW)
„ REA / E-Filter
„ HD-Rohrleitungen
„ Saugzug / Frischlüfter
„ Hauptkühlwasserpumpen
< 10
ca. 10
< 10
ca. 15
< 10
ca. 5
< 10
>5
< 10
>5
ca. 10
ca. 5
2/4
4
ca. 5
ca. 5
ca. 5
< 10
ca. 5
2/4
4
Die Zahl der uns zur Verfügung stehenden Lieferanten hat teilweise
dramatisch abgenommen.
20
Baufortschritt BoA 2/3
Fundamente
Treppentürme
Block F
Kühlturm Block F
Schlitzbunker
Am 01.01.2006 wurde mit den Bauarbeiten für BoA 2/3 begonnen.
21
Agenda
„ Rahmenbedingungen für Kraftwerksinvestitionen in Deutschland
„ Kraftwerkserneuerungsprogramm
der RWE Power in der Braunkohle
– Einsatz modernster Kraftwerkstechnik –
BoA 2/3
– Weiterentwicklung der fortschrittlichen
Kraftwerkstechnik – WTA Prototyp
– Entwicklung CO2-freies fossil gefeuertes
Kraftwerk und CO2-Speicherung
„ Fazit
22
Innovationen für morgen – WTA Prototyp
Prototypenanlage
zur Wirbelschicht-Trocknung mit
interner Abwärmenutzung (WTA)
„ 4 %-Punkte
Wirkungsgradverbesserung
„ Rund 1 Mio. t weniger CO2 als mit
heutiger Technik (2 x 1.100 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
Vergleich BoA vs. weiterentwickeltes
Konzept mit integrierter WTA
BoA-Konzept
Kessel
Kessel
Vortrocknung (WTA)
integrierte
Mahltrocknung
1.000°C heißes
Rauchgas
weiterentwickeltes Konzept
Rauchgas
+ Brüden
Heizdampf aus
Turbinenanzapfung
Rauchgas
Brüden zur KSWVorwärmung
WirbelschichtTrockner
Rohkohle
Rohkohle
Trockenkohle
+ Rauchgas
+ Brüden
energetische Nachteile:
„ Trocknungsenergie auf sehr
hohem Energieniveau
(Brennstoffwärme)
„ keine Nutzung der Brüdenenergie
Kondensat
Trockenkohle
energetische Verbesserung:
„ Trocknungsenergie auf niedrigem
Energieniveau (Anzapfdampf)
„ Nutzung der Brüdenenergie
Die effiziente Vortrocknung der Braunkohle ermöglicht Wirkungsgradvorteile
von rd. 4 %-Punkten.
24
Agenda
„ Rahmenbedingungen für Kraftwerksinvestitionen in Deutschland
„ Kraftwerkserneuerungsprogramm
der RWE Power in der Braunkohle
– Einsatz modernster Kraftwerkstechnik –
BoA 2/3
– Weiterentwicklung der fortschrittlichen
Kraftwerkstechnik – WTA Prototyp
– Entwicklung CO2-freies fossil gefeuertes
Kraftwerk und CO2-Speicherung
„ Fazit
25
Innovationen für übermorgen –
CO2-freies Kraftwerk mit Speicherung
„ Basistechnologie:
IGCC
„ El. Leistung:
450 MWbrutto
360 MWnetto
„ Nettowirkungsgrad:
„ CO2-Speicherung:
40 %
2,3 Mio. t/a
„ CO2-Speicher in alter Gaslager-
stätte oder in salinem Aquifer
„ Inbetriebnahme:
2014
„ RWE-Budget:
ca. 1 Mrd. €
26
Brennstoff- und Produktflexibilität
des IGCC
Brennstoffflexibilität
Produktflexibilität
Erdgas
Kohle
Biomasse
Reststoffe
CO2
Vergaser
Gasaufbereitung
CO2Abtrennung
alternativ
oder
zusätzlich
GuD
Strom
Wärme
H2
Synthesegas (CO+H2)
SNG (Erdgas)
Methanol
Treibstoffe
Die Flexibilität des IGCC-Prozess eröffnet zusätzliche Brennstoff- und
Produktoptionen mit Wirtschaftlichkeitspotential.
27
Entwicklung Braunkohlenvergasung
bei RWE
HTW-Pilotanlage1)
1974-1985
Durchsatz 1 t/h3)
HKV-Versuchsanlage2)
1976-1982
Durchsatz 1t/h3)
HTW-Druckvergasung1)
1986-1992
Durchsatz 13 t/h3)
HTW-Demonstrationsanlage1)
1980-1997
Durchsatz 60 t/h3)
1)
HTW – Hochtemperatur Winkler-Vergasungsverfahren
HKV – Hydrierende Vergasung
3) Durchsatz Rohkohle
2)
RWE verfügt über langjährige Erfahrungen bei der Vergasung.
28
Terminplan
für CO2-freies Kraftwerk mit Speicherung
heute
Kraftwerk
8/2007
Projektentwicklung
2010
Planung,
Genehmigung
Entscheidung
Energieträger/Standort
CO2-Speicher
2014
Bau, Inbetriebnahme
Genehmigung,
Bauentscheidung
Screening, Erkundung, Genehmigung
Betriebsbeginn
Bau, Inbetriebnahme
Genehmigung
Betriebsbeginn
Die im Speicher vorgefundenen geologischen Verhältnisse werden darüber entscheiden,
welche CO2-Mengen zu Beginn eingebracht und wie sie gesteigert werden können.
Die zügige Realisierung bis 2014 erfordert parallele Entwicklung von
Kraftwerk und CO2-Speicher.
29
Agenda
„ Rahmenbedingungen für Kraftwerksinvestitionen in Deutschland
„ Kraftwerkserneuerungsprogramm
der RWE Power in der Braunkohle
„ Fazit
30
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