Erste Niedersächsische Energietage in Hannover...AD700*: Übergang von Chromstählen auf Werkstoffe...

© 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


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


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


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


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


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


Shipment of the world largest gas turbine…May 2007May 2007

…from shipment in Berlin harbour…

…to unloading for land transport to IRSCHING site


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)


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


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


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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