Széner nerőmű építés import szénre MTA Energetikai Bizottság Fosszilis Energiák Albizottság Vitanapja Fosszilis Energiák Jelen- és jövőképe 2006 november 17 Katona Zoltán zoltan.katona@eon-hungaria.com Tel.: 06-30-415 1705 Katona Z, 2006. 1
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, 2006. 2
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, 2006. 3
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% 1850 1890 1920 1940 1957 1975 2000 2035 2080 Katona Z, 2006. 4
A nemzetközi zi szénkereskedelem felfutása Nemzetközi szénkereskedelem, Millió t/év 600 500 Erőművi szén Koksz szén 400 M illió t/év 300 200 100 0 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 Megjegyzés: 1985 óta a nemzetközi erőműviszén-keresekedelem kb. évi 7% mértékben bővült. Katona Z, 2006. 5
Széntartal ntartalékok régir giónkéntnt Mrd. tonna 140 120 100 80 60 40 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, 2006. 6
A világ g kőszk széntermelése és s exportja, 2001/2005 (erőművi + kokszolható szenek) 2500 2000 termelés (2001) Mt/év ebből export (2001) Mt/év termelés (2005) Mt/év 1500 ebből export (2005) Mt/év Mt/év 1000 500 0 Kína USA India Katona Z, 2006. 7 volt SU* Dél-Afrika Ausztrália Lengyelország Indonézia
A nemzetközi zi szénkereskedelem régir giónkéntnt Katona Z, 2006. 8
Villamos energia tüzelőanyagköltségének alakulása 2003-2006 2006 9 8 7 Gáz UK Fűtőolaj 1%, NW Eu Szén, CIF ARA Euro cent/kwh 6 5 4 3 2 1 2002. 12. 10. 2003. 6. 28. 2004. 1. 14. 2004. 8. 1. 2005. 2. 17. 2005. 9. 5. 2006. 3. 24. 2006. 10. 10. 2007. 4. 28. Katona Z, 2006. 9
Energia árak alakulása 2005-2006 2006 70 60 50 40 30 Telephelyi szénár: 600 800 HUF/GJ (vízi vagy vasúti szállítás) 50 EUR/t szénár, 260 HUF/EUR mellett 20 10 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, 2006. 10
Új j erőművek összköltsége /MWh Menetrend-tartó Teljes terhelés: 4.000 h/a CO 2 költség 10 /t CO 2 Fuel O&M CAPEX Alaperőmű teljes terhelés: 7.500 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, 2006. 11
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 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 MW Katona Z, 2006. 12
Erőművi technológi giák k fejlesztése se USA IGCC fejlesztés 166 üzem világszerte Cél: 250 MW-ról 600 MW-ra, 42% hatásfokról 48%-ra. 15-20%-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, 2006. 13 Hatásfokok: nettó, (alsó) fűtőérték bázison
Szénport nportüzel zelésű erőművek hatásfoka Kényszeráramlású (egycsöves) kazánok Szuperkritikus kazánok Katona Z, 2006. 14
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, 2006. 15
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, 2006. 16
Hatásfokn sfoknövelés s / költségnövekedés 140.0 költség 43 % hatásfokra vetítve 120.0 100.0 + 2.5 % + 5.5 % + 20-30 % 80.0 X20 60.0 43 % 45 % 47 % 51 % Katona Z, 2006. 17 P91 Ausztenites acél Ni ötvözetek
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, 2006. 18
Szuperkritikus CFBC MW e Második Generációs kazán Első Generációs kazán Katona Z, 2006. 19 Forrás: S. J. Goidich at al: Design Aspects of the Ultra-supercritical CFB Boiler, 2005
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, 2006. 20
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: 2006. Katona Z, 2006. 21
Hőfluxus eloszlása sa a kazán n magassága mentén Kazán magasság (%) Hőfluxus (szénportüz max. %- Katona Z, 2006. ában) 22 Forrás: S. J. Goidich at al: Design Aspects of the Ultra-supercritical CFB Boiler, 2005
CFBC hőátadó felületek letek Katona Z, 2006. 23 Forrás: S. J. Goidich at al: Design Aspects of the Ultra-supercritical CFB Boiler, 2005
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, 2006. 24
Köszönöm m a figyelmet! Katona Zoltán zoltan.katona@eon-hungaria.com Tel.: 06-30-415 1705 Katona Z, 2006. 25