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© Siemens AG 2007. Alle Rechte vorbehalten.
Erste NiedersächsischeEnergietage in Hannover
31. Oktober - 01. November 2007
Workshop (IV)Energieeffizienz und erneuerbare Energien
Effizienzsteigerung bei Gaskraftwerken
Dr. Daniel Hofmann
Erste Niedersächsische Energietage© Siemens AG 2007. Alle Rechte vorbehalten.
Stärkere Nachfrage nach elektrischem Strom als nachPrimärenergie; fossile Brennstoffe dominieren
Primärenergie Mrd. toe
1980 2000 2020
7.3
10.0
14.4
1,8 % p.a.
Foss
ile E
nerg
iequ
elle
n 80
%8.3
1980
Andere Erneuerbare
Wasser
Nuklear
Erdgas
Öl
Kohle
Elektrischer Strom1.000 TWh
29.0
15.4
2000 2020
3,2 % p.a.
Foss
ile E
nerg
iequ
elle
n 67
%
Quelle: IEA 2004, Paris; Siemens PG*) ton of oil equivalent = Tonne Öläquivalent
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Hohe CO2-Reduktionspotentiale weltweit durch den Einsatz hoch effizienter, modernster Kraftwerkstechnik
Flotte mit Wirkungsgrad der jeweils modernsten Technik
5 Mrd. tCO2/a
10
30
50
70
20201940 1960 1980 2000
2 Mrd. tCO2/a
Gas-befeuerteGuD
Kohle-DKW
Wirkungsgrad der bestehenden Flotte kohlebefeuerter Kraftwerke
5,6 Mrd. t CO2/a
7,6 Mrd. t CO2/a
2,6 Mrd. t CO2/a
Wirkungsgrad %
CO2 Reduktionspotentiale *)
*) Kraftwerke in öffentl. Stromversorgung
Kohlebefeuerte Dampfkraftwerke tragen mit 28% zu den gesamten CO2-Emissionen bei
CO2-Reduktion bei gleichzeitigem Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit kann durch den Ersatz veralteter kohlebefeuerter Dampfkraftwerke mit modernster Technikerreicht werden:
Dampfkraftwerke:-2,0 Mrd. t CO2/ad. h. -26% der Stromerzeugung von Dampfkraftwerken
Gas- und Dampfkraftwerke:-5,0 Mrd. t CO2/ad. h. -66% der Stromerzeugung von Dampfkraftwerken
Kohle-DKW
DKW: DampfkraftwerkeGuD: Gas- und Dampfkraftwerke
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Roadmap for fossil fuel-fired power plants of tomorrow
For higher efficiencies and improved environmental compatibility.
++ =State of the Art: fossil fuel-fired power plants
Innovative technologyfor higher efficiency
Development of CO2-free power plant concepts
Future CO2-free fossil fuel-fired power plants
Component optimization
Process parameter
New materials
Fuel preparation
CO2 capture and storage
Hydrogen combustion
Oxygen combustion
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Siemens Fossil Energy Solutions:Technology options for tomorrow
Δ CO2basis-11%
>-16%
Efficiency1992: 42 %2007: 47 %2020 target: >50 %CO2 free IGCC >42%
Efficiency1992: 52 % 2010: >60 %2020 target: >62 %
Efficiency1992: 42 %2007: 47 %2020 target: > 50 %
Δ CO2basis-10%
>-13%
Δ CO2basis-11%
>-16%>-90%
Reference STPP>600 MW
47%
Irsching 4 plant530 MW
>60%
Hard coal-fired steam power plant
Combined cycle power plant, H-class
Development of efficiency and reduction of CO2 emissions
IGCC >400MW with CO2 capture
47%
IGCCwith and without CO2 capture
New technologies are essential to meet economic low-emission power mix
>42% w CO2 capture
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Highest CO2 avoidance with highly efficient natural gas fired Combined Cycle Power Plants (CCPP)
CCPP Irsching 4,
530 MW
SGT5-8000H
60%CC efficiency
2001 1992 1996 2010
CCPP Mainz-Wiesbaden type projected to 530 MW
SGT5-4000F
58 %CC efficiency
CCPP Didcot type projected to 530 MW
SGT5-4000F
56 % CC efficiency
CCPP Killinghome type projected to 530 MW
SGT5-2000E
52 % CC efficiency
- 212.000 t/a CO2Basis - 164.000 t/a CO2- 113.000 t/a CO2
Reduction of CO2 Emission
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Introduction of new technology at low risk - harmonization of proven Siemens and Westinghouse design
≥ 60% Combined Cycle efficiency
530 MW Power Output
Integrated combined cycle processfor economy and low emissions
High cycling capability due to advanced blade cooling system
Advanced DLN++ combustion system
Evolutionary 3D-compressor blading
Proven rotor design, Hirth serration and
central tie rod
Four stage turbine with advanced materials and thermal barrier coating
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Shipment of the world largest gas turbine…May 2007May 2007
…from shipment in Berlin harbour…
…to unloading for land transport to IRSCHING site
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Forschungsprojekt ermöglicht > 50% Wirkungsgrad bei kohlebefeuerten Dampfkraftwerken
Dampfkraftwerke Europäische Forschungsprojekte, Weg zu 700°C-Technologie
Entwicklung der nächsten Generation überkritischer Dampfkraftwerke
Beteiligung europ. EVUs und OEMs
Geplanter Baubeginn 400 MW NRW-700PP Anlage: 2009
AD700*: Übergang von Chromstählen auf Werkstoffe mit Nickelbasis-Legierungen im Heißdampf (HD) - Bereich
COMTES700**: Untersuchung kritischer Dampferzeuger-Komponenten wie Überhitzer, Sammler, Sicherheitsventile unter realen Einsatzbedingungen
42
44
46
48
50
262 bar545°C562°C
350 bar700°C720°C
1990 2015-2020
Kraftwerkswirkungsgrad (netto)
Wirkungsgraderhöhung – Potentiale:
Werkstoffe: ca. 6 %Komponenten-Optimierung: ca. 2 %
- Staudinger 5- Rostock
285 bar600°C620°C
- ReferenzkraftwerkNRW(Steinkohle)
%
* Advanced 700°C power plant project, ** Component test facility for a 700°C power plant (im Kraftwerk Scholven)
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Effective approaches to mitigate emissions in fossil-fueled power generation
CCPP Irsching 4, 60% efficiency 0
20
40
60
80
100
Hard coal Lignite Natural gas
EUR/tCO2avoidance costs with carbon capture and withouttransport and storage(potential figures for 2020, based on current fuel prices)
Technical potential 2020
Source: Siemens
Efficiency increase and coal-to-gas shift
“No regret” optionValuable for both: conventional gas-and coal-fired plants and CCS solutionsEconomic contribution to emission mitigation
Carbon Capture and Storage (CCS)Most cost effective for coal-fired plants Low emissions, high efficiency of gas-fired power plants even without CCS3 well-known technology options: Pre-, Post-combustion and OxyfuelMinor differences in CO2 avoidance costsEach option may address specific markets
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Summary
Efficiency increase is the no regret optionCarbon free technology for future fossil power plants requiredTechnology push through – High efficient components and plants– Carbon Capture technology demo plants– Risk share among shareholders
Additional market pull neededPublic acceptance needed