import szénre Katona Zoltán MTA Energetikai Bizottság Fosszilis Energiák Albizottság Vitanapja Fosszilis Energiák Jelen- és jövőképe 2006 november 17

Átírás

1 Széner nerőmű építés import szénre MTA Energetikai Bizottság Fosszilis Energiák Albizottság Vitanapja Fosszilis Energiák Jelen- és jövőképe 2006 november 17 Katona Zoltán Tel.: Katona Z,

2 A szén n változv ltozó szerepe Múlt/jelen: felhasználás 50 km-en belül (erőművi felhasználás 60%-a) jelen: globális felhasználás (Kína: tengeri szállítás, acél, szén) felhasználás14%-a nemzetközi kereskedelmen keresztül Az arány intenzíven növekszik Erőművi Technológiák fejlesztése: gazdaságosság Környezetvédelem megbízhatóság Megbízhatóság Gazdaságosság Környezetvédelem Katona Z,

3 Az erőművi szénfelhaszn nfelhasználás gazdaságoss gosság környezetvédelem - megbízhat zhatóság Előnyök Ellátás biztonság: Bőségesen rendelkezésre áll. Olcsóbb a gáznál. Egyenletesen oszlik el a földön, kisebb politikai kockázat. Jól működő nemzetközi szénpiac és szállítás. Szállítása biztonságos. Tárolható, a belőle termelt villamos energia megbízható. Kipróbált, megbízható erőművi technológiák. Új, Tiszta szén technológiák megjelenése Hátrányok A kereslet dinamikusan növekszik. Növekvő ár. Egyre költségesebb (nemzetközi) szállítás Alacsonyabb erőművi hatásfok, költséges hatásfoknövelés. Magasabb O&M és CAPEX. Környezetvédelmi költségek. CO2 kvóták Társadalmi elfogadottság Katona Z,

4 Szénfelhaszn nfelhasználás Primerenergia felhasználás részarányai forrás: IIASA/WEC 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Hagyományos megújuló Biomassza Egyéb Napenergia Vízenergia Nukleáris energia Földgáz Olaj Szén 0% Katona Z,

5 A nemzetközi zi szénkereskedelem felfutása Nemzetközi szénkereskedelem, Millió t/év Erőművi szén Koksz szén 400 M illió t/év Megjegyzés: 1985 óta a nemzetközi erőműviszén-keresekedelem kb. évi 7% mértékben bővült. Katona Z,

6 Széntartal ntartalékok régir giónkéntnt Mrd. tonna Széntartalékok: 155 év, 70 országban Olajtartalékok: 41 év, 68% Közelkelet és volt FÁK Földgáztartalékok: 65 év, 67% Közel-kelet és volt FÁK 20 0 Észak- Amerika Dél- és Közép- Amerika Afrika és Közel- Kelet Nyugat- Európa Középés Kelet- Európa, volt SU államok Kína Egyéb Ázsia Ausztrál- Ázsia térség Katona Z,

7 A világ g kőszk széntermelése és s exportja, 2001/2005 (erőművi + kokszolható szenek) termelés (2001) Mt/év ebből export (2001) Mt/év termelés (2005) Mt/év 1500 ebből export (2005) Mt/év Mt/év Kína USA India Katona Z, volt SU* Dél-Afrika Ausztrália Lengyelország Indonézia

8 A nemzetközi zi szénkereskedelem régir giónkéntnt Katona Z,

9 Villamos energia tüzelőanyagköltségének alakulása Gáz UK Fűtőolaj 1%, NW Eu Szén, CIF ARA Euro cent/kwh Katona Z,

10 Energia árak alakulása Telephelyi szénár: HUF/GJ (vízi vagy vasúti szállítás) 50 EUR/t szénár, 260 HUF/EUR mellett Quelle: EST-TA 0 Jan. 05 Mrz. 05 Mai. 05 Jul. 05 Sep. 05 Nov. 05 Jan. 06 Mrz. 06 Mai. 06 Jul. 06 Sep. 06 Nov. 06 TFS API#2 Cal 07 in EUR/t Power Cal 07 in EUR/MWh Point Carbon CO2 Cal 07 in EUR/t TTF Cal 07 in EUR/MWh Oil Brent Front Month in EUR/bbl Katona Z,

11 Új j erőművek összköltsége /MWh Menetrend-tartó Teljes terhelés: h/a CO 2 költség 10 /t CO 2 Fuel O&M CAPEX Alaperőmű teljes terhelés: h/a Atome. Feketeszén* CCGT Atome. Feketeszén* CCGT * Nem tengerparti telephely Üzembe helyezés: 2010, 2004 évi árbázison, 100% CO 2 kvóta vásárlás esetén. Amennyiben teljes CO2 kvótát megkapják az erőművek az első 14 évben, csökken a CCGT előnye mindkét terhelési esetben. Katona Z,

12 Merit order (CO 2 kvóták k hatása nélkn lkül) l) Villamos energia Változó költsége Alapterhelésű import szenes erőmű összkököltsége Alapterhelésű import szenes erőmű változó kököltsége MW Katona Z,

13 Erőművi technológi giák k fejlesztése se USA IGCC fejlesztés 166 üzem világszerte Cél: 250 MW-ról 600 MW-ra, 42% hatásfokról 48%-ra %-al magasabb CAPEX mint szénportüz (1400 USD/kW). Cél: Zeró emisszió Eu Szénportüzelésű USC erőművek Több mint 400 szuperkritikus erőmű Jelenleg: 45 % hatásfok, cél: 50%+ Hőmérséklet növelési cél: 700/720 C, 350 bar Nyomásnövelési cél: 649 C, 414 bar Szuperkritikus CFBC erőművek Jelenleg: szubkritikus 300 MW (2002, USA) Építés alatt: 460 MW, 43% Katona Z, Hatásfokok: nettó, (alsó) fűtőérték bázison

14 Szénport nportüzel zelésű erőművek hatásfoka Kényszeráramlású (egycsöves) kazánok Szuperkritikus kazánok Katona Z,

15 50%+ erőművi fejlesztések sek Kazán Nagy méretű szelepek gőzturbina Nickelalapú szerkezeti anyagok 600 C-os technológia hatásfoka: 45,4% 700 C-os technológia hatásfoka: 50% Katona Z,

16 Nickel bázisú anyagok: tűztérfal (HCM12, In 617), túlhevítők (Ausztenit + In 617, 740), kilépő kamrák frissgőzvezeték (In 617, C263), főgőzszelep (In 625, In 617), Turbinaház (In 625, In 617), turbinarotor (In 625, In 617) anyagtulajdonságok (kúszás), gyártási és hegesztési tulajdonságok, füstgázkorrózió, hőátadási tulajdonságok Katona Z,

17 Hatásfokn sfoknövelés s / költségnövekedés költség 43 % hatásfokra vetítve % % % 80.0 X % 45 % 47 % 51 % Katona Z, P91 Ausztenites acél Ni ötvözetek

18 50%+ erőmű gazdaságoss gosságaga Gazdaságos Nem gazdaságos Legmagasabb szénár Ny-Eu, ~2020 Erőművi szénár Euro/t 2000 évi átlagos szénár, Ny-Eu Legalacsonyabb szénár Ny-Eu, ~2020 Katona Z,

19 Szuperkritikus CFBC MW e Második Generációs kazán Első Generációs kazán Katona Z, Forrás: S. J. Goidich at al: Design Aspects of the Ultra-supercritical CFB Boiler, 2005

20 Szuperkritikus CFBC Eddigi FBC technológia: nehezen tüzelhető tüzelőanyagok Jelenleg: szénportüzeléssel akar versenyezni: erőmű méret és hatásfok Lagisza projekt, PKE, feketeszén Foster Wheeler típus (kompakt szilárd leválasztók) 460 MWe, kényszerátáramlású (OTU) 275 bar, 560 C/580 C Siemens Benson technológia Függőleges tűztércsövezés: Sima falú és belső bordázású csövek, alacsony tömegáram (kb. 50%): kisebb nyomásesés, egyenletes hőfluxus, kevesebb csőtúlhevülés (simafalú csövek falakon). Katona Z,

21 Szuperkritikus CFBC Méretnövelés: 6 db. teljes-magasságú közbülső elválasztó elgőzölögtető hőcserélőpanel. Nincs szükség közbülső víz-gőz keverék elosztó rendszerre. Konvencionális szerkezeti anyagok. Alacsonyabb CAPEX (nincs FGD és denox), olcsóbb szorbens (mészkő) Több szilárdhulladék. Nettó hatásfok 0,4%-al magasabb (PC hasonló gőzparaméterekkel) Rugalmas tüzelőanyagválasztás (pl. max. 30% nedves széniszap) Szerződés: 2002 december, gyártás kezdete: Katona Z,

22 Hőfluxus eloszlása sa a kazán n magassága mentén Kazán magasság (%) Hőfluxus (szénportüz max. %- Katona Z, ában) 22 Forrás: S. J. Goidich at al: Design Aspects of the Ultra-supercritical CFB Boiler, 2005

23 CFBC hőátadó felületek letek Katona Z, Forrás: S. J. Goidich at al: Design Aspects of the Ultra-supercritical CFB Boiler, 2005

24 Következtetések Erőművi szénfelhasználás reneszánszát éli. Magyarországon alaperőműként van realitása az import szénbázisú erőműveknek. Technológia fejlesztés hajtómotorja az emelkedő primerenergia ár és a környezetvédelem. Elsősorban az új szerkezeti anyagok gyártása és alkalmazása jelent kihívást. Katona Z,

25 Köszönöm m a figyelmet! Katona Zoltán zoltan.katona@eon-hungaria.com Tel.: Katona Z,