2007.10.16.El gas natural y la generacion de...

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El gas natural y la generación de electricidad

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El gas natural y la generación de electricidad

Electricidad y fuentes I

16 de octubre 2007

Pedro-A. FábregasDirector General

COIIM. La Energía en el siglo XXI

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Índice

1. Escenario energético global

2. El Gas Natural en España

3. Gas Natural y medio ambiente

4. Generación de electricidad con gas natural

4

Escenario energético global

5

Consumo Energía Primaria

(*) India, Canada, Corea del Sur, Brasil, Iran, Arabia Saudita, México, Sudáfrica, Australia, Indonesia

1%5,48147,4100,578,060,826,9. España

100%2,7310537,18568,47166,25776,33863,1TOTAL

14%5,081454,01082,3743,1498,2286,4. Resto países

18%5,841938,51396,5935,0587,9331,7. Otros 10 países (*)

5%3,52524,6493,8369,8330,2149,2. Japón

10%1,621014,3993,91315,2999,0625,4. antigua URSS

15%8,521554,0916,4532,9337,7182,4. China

16%1,781715,11565,81503,71331,7963,8. EU-25

22%1,762336,62119,71766,51691,61324,2. USA

estructuravs 1965

2005200520051995198519751965millones TEP


6

Estructura Consumo Energía Primaria 2005

100%4%9%15%20%54%.España

100%6%6%28%24%36%TOTAL

100%11%3%20%24%42%. Resto países

100%4%13%23%14%47%. Japón

100%6%6%18%53%18%. antigua URSS

100%6%1%70%3%21%. China

100%4%13%17%25%41%. EU-25

100%3%8%25%24%40%. USA

TOTALHidráulicaNuclearCarbónGas NaturalPetróleoPorcentajes


7

El Gas Natural en el contexto internacional

● Es la 2ª energía más importante en la actualidad

● Representa el 24% del consumo global de energía

● Existen reservas para 65 años a niveles actuales de consumo

● La tecnología mas utilizada para generar electricidad en nuevas centrales, es la de ciclos combinados a gas natural


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Fuerte aumento de la demanda de gas a nivel mundial…

Crecimiento (bcm)

Demanda 2005(bcm)

785930

130195

+65+65

+145+145

440540

+100+100

+205+205

700905

260350

+90+90

70 135

+65+65

Demanda 2015(bcm)

390610

+220+220

…desde los ~2.800 bcm en 2005 hasta alcanzar los ~3.700 bcm en 20151, lo que implica una tasa media de

crecimiento interanual del 2,8%(1) Manteniendo la distribución geográfica actual de la demandaFuente: BP Statystical Review; IEA World Energy Outlook; EIA; BCG

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Existen reservas probadas de gas para suministrar a la demanda durante los próximos 65 años…

…y aumentan constantemente a medida que se descubren nuevos yacimientos y mejoran las técnicas de extracción

Ratio reservas/ producción (años)

Reservas 2005(tcm)

7,46

7,02

51,851,8

9,99,9

72,13

247247

60,360,3

64,01

14,39

88,388,3

14,84

41,241,2

Fuente: BP Statystical Review 2006; elaboración propia

10

Gas Natural.Reservas y ConsumoEscenario energético global

100

1.000

10.000

100.000

1.000.000

1965

1967

1969

1971

1973

1975

1977

1979

1981

1983

1985

1987

1989

1991

1993

1995

1997

1999

2001

2003

2005

Reservas Consumo

11

Ratio Reservas / Consumo a nivel mundialEscenario energético global

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

Petróleo Gas Natural

12

EU-25. Generación electricidadEscenario energético global

13

La generación eléctrica absorberá alrededor del 60% del incremento de la demanda de gas…

…convirtiendo al gas en la principal fuente de energía eléctrica debido a su mayor competitividad frente otro tipo

de combustibles

0

1000

2000

3000

4000

1990 2004 2015 2030

Generación Industria Residencial

bcm

Fuente: IEA, World Energy Outlook 2006 (Reference Scenario)

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En Europa el gas jugará un papel cada vez más importante para satisfacer la demanda energética

Apreciable incremento del consumo de gas frente a otras fuentes energéticas tradicionales como el carbón y la

nuclear

0

200

400

600

800

1990 2004 2015 2030

Carbón Petróleo Gas Nuclear Otras

Fuente: IEA, World Energy Outlook 2006 (Reference Scenario)

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El Gas Natural en España

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Hitos históricos del Grupo Gas Natural

● 1843. El sector gas empezó en España, con la fábrica de gas del alumbrado de Barcelona

● 1969. En España, el gas natural, se inició a través de Catalana de Gas y Electricidad, actual Gas Natural SDG, S.A., por la terminal y distribución de Barcelona

● 1985. Se inicia la fase de crecimiento con el Protocolo de Intenciones para el Desarrollo de la Industria del Gas en España.

● 1991. Aparición de Gas Natural SDG por fusión de Catalana de Gas y Gas Madrid

● 1992. Inicio del proceso de internacionalización● 2002. Primer ciclo combinado en operación en

España, en San Roque (Cádiz)


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España está todavía por debajo de los países más desarrollados de la UE en cuanto a consumo de gas natural

Consumo gas natural en la Unión Europea (UE 25)

Fuente: Sedigas, Avance Estadístico 2006

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España. Consumo Energía Primaria El Gas Natural en España

42%38%23%138,397,770,857,7TOTAL

-168%-520%74%-0,30,4-0,1-0,1. Saldo int.

15%98%272%16,614,47,32,0. Nuclear

103%-26%20%4,12,02,72,2. Hidráulica

229%242%133%24,77,52,20,9. Gas Natural

30%38%-6%71,154,639,542,2. Petróleo

18%-2%85%22,218,719,110,3. Carbón

vs 1995vs 1985vs 1975

2004199519852.0041.9951.9851.975millones TEP

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España- Estructura Consumo Energía Primaria El Gas Natural en España

. Carbón 18% 27% 19% 16% . Petróleo 73% 56% 56% 51% . Gas Natural 2% 3% 8% 18% . Hidráulica 4% 4% 2% 3% . Nuclear 3% 10% 15% 12% . Saldo int. 0% 0% 0% 0%

TOTAL 100% 100% 100% 100%

porcentajes 1.975 1.985 1.995 2.004

20

España. Intensidad energética economía


180

190

200

210

220

230

240

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

kgoe

por

100

0€ 1

995

EU-25 EU-15 España

21

A lo largo de los últimos años se ha producido un importante incremento de los Km. de red de gas natural en España…

8.932

13.965

21.161

37.02240.113

44.31148.148

52.12255.295

58.870

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

1985 1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Evolución de los km. de la red de gas natural o manufacturado


Km.

22

…y en consecuencia del número de municipios gasificados

103159

360

544

9481.061

1.106 1.1581.204 1.248

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1980 1985 1990 1995 2000 2002 2003 2004 2005 2006

Municipios con suministro de gas natural o manufacturado


23

Gasoducto en operación

Gasoducto en construcción

Número de tanques en operación

Tanque en proyecto o construcción

Almac. En operación

Almac. En Cosnt./Proyecto

Yacimiento

Existen en la actualidad diversos gasoductos en construcción en la Península Ibérica que permitirán llegar a un mayor número de consumidores


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La diversidad de países suministradores de gas al mercado español garantiza la seguridad de suministro

España: Aprovisionamientos de gas natural

Fuente: Sedigas, Avance Estadístico 2006; elaboración propia

Otros0,1% NACIONAL

0,2%Argelia32,0%

Libia2,0%Noruega

6,0%Países del Golfo16,7%

Trinidad y Tobago

9,5%

Nigeria20,1%

Egipto13,5%

25

Gas Natural y Medio Ambiente

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Calidades de la energía Gas Natural

● El gas natural es el más limpio de los combustibles fósiles● Emite menos partículas, dióxido de azufre, óxidos de

nitrogeno, CO2, etc.● Es una energía de soporte de fácil hibridación con las energías

renovables● Por ejemplo, solar con gas natural en edificación

● El sistema más eficaz de transporte de una energía, es por oleoducto o gasoducto, y el menos eficaz un cable eléctrico

● Permite sistemas de gestión distribuida: cogeneración, trigeneración● Puede utilizarse en el sector transporte: gas natural vehicular● La tecnología de generación eléctrica con ciclos combinados a gas

natural, tiene mayor rendimiento y menos emisiones que el resto de sistemas convencionales

● Permite evolucionar hacia la economia del hidrógeno


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Emisiones de CO2 por combustión de distintos combustibles fósiles

Fuente: Eurogas

102,0

91,3

78,5 73,3

55,9

0

20

40

60

80

100

120

Lignito Antracita Fuel oil Gasóleo Gas natural

Kg CO2/GJ

Emisiones de CO2Gas Natural y Medio Ambiente

28

Emisiones de SO2(Calderas industriales sin proceso de limpieza de humos)

5,0

3,3

1,0

0,1

0

1

2

3

4

5

6

Carbón Fuel oil Gasóleo Gas natural

Valo

res

rela

tivos

al g

asól

eo

Fuente: Eurogas

Emisiones de SO2


29

Emisiones de NOx(Calderas industriales sin proceso de limpieza de humos)

2,4

1,5

1

0,6

0

1

2

3

Carbón Fuel oil Gasóleo Gas natural

Valo

res

rela

tivos

al g

asól

eo

Fuente: Eurogas

Emisiones de NOx


30

Emisiones de CO2 por combustión de distintos combustibles fósiles

0

50

100

150

200

250

300

30 40 50 60 70

Kg/GJ

Eficiencia energética de la Planta (%)

Carbón actualNuevo carbónPFBC/IGCC*Centrales de Ciclo CombinadoIntegrated (carbón) GasificationFuel CellGas Fuel Cell

* PFBC: Pressurised Fluidished BedCombustionIGCC: Integrated (carbón) Gasification Fuel Cell

Fuente: Eurogas

Emisiones de CO2 y eficienciaGas Natural y Medio Ambiente

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Evaluación ambiental de los sistemas de generación eléctrica

5,4. Minihidráulica

64,7. Eólica

267,1. Gas Natural

199,0. Fotovoltaica

671,8. Nuclear

1355,9. Carbón

1398,1. Petróleo

1735,0. Lignito

EcopuntosEnergías

Fuente.-

Impactos ambientales de la Producción Eléctrica.

Análisis de Ciclo de Vida de ocho tecnologías de generación eléctrica

IDAE. 2000

32

Además, el gas natural es el principal vector de transición energética a la economía del hidrógeno

carbóncarbón

gas naturalgas natural

nuclearnuclearre

nova

bles

reno

vabl

eseólicaeólica

mareomotrizmareomotriz

solarsolar

biomasabiomasa

Leyenda

hidrógenohidrógeno

gas de síntesisgas de síntesis

comb. sintéticos(GTL, CTL, BTL)

comb. sintéticos(GTL, CTL, BTL)

electricidadelectricidad

energías primariasenergías primarias

energías finalesenergías finales

captura y confin. CO2

33

Generación de electricidad con gas natural

34

• Utilizan gas natural como energía primaria• Elevado rendimiento energético• Menor incidencia medioambiental• Utilizan menor cantidad de agua de refrigeración• Mayor flexibilidad de operación a distintos regímenes de carga• Menor frecuencia de mantenimiento• Pueden ubicarse próximas a los puntos de consumo final• Menores inversiones iniciales• Reducen los tiempos de construcción de la planta

Centrales de Ciclo CombinadoGeneración de electricidad con gas natural

35

h GUD =268 + 130

685• 100 = 58.1 % h GT =

268

685• 100 = 39.1 %

Stack gas57 MW 8.32 %

Condenser223 MW 32.55 %

Auxiliariesand losses

5 MW 0.73 %

Steam turbine output130 MW 18.98 %

Gas turbine output268 MW 39.12 %

Auxiliaries and losses2 MW 0.30 %

Turbine540 MW

Compressor270 MW

Exhaust gas415 MW 60.58 %

Fuel 685 MW 100 %

3_3_0_0_4© KWU G11

Central de Ciclo Combinado – Diagrama de SankeyGeneración de electricidad con gas natural

36

65

55

50

45

40

35

60

30400 600 800 1000 1200 14001300700

Net station efficiency (%) based on ISO ambient conditions and 0.04 bar steam-condensing pressure

Turbine inlet temperature (°C)(ISO definition for gas turbines)

Prognosis

Conventional Coal-FiredSteam Power Plants PFBC **

Natural-Gas-FiredCC Power Plants

Gas TurbinePower Plants

Prognosis

IGCC *

* Integrated-Gasification CC Power Plants** Pressurized-Fluidized-Bed-Combustion Power Plants

Rendimientos de diferentes tipos de Centrales de 400 MWGeneración de electricidad con gas natural

37

Combustionchamber

Compressor Turbine

24 Hybrid burners

HBR: Hybrid burner ring

Fuel 685 MW 100 %

Turbina de gas Siemens V94.3AGeneración de electricidad con gas natural

10/03/2008

Turbina de gas Siemens tipo 3AGeneración de electricidad con gas natural

39

Ciclo Combinado KA26-1 SSPT (Alstom)Generación de electricidad con gas natural

40

Ciclo Combinado SWANBANK, Australia (Alstom)Generación de electricidad con gas natural

41

Eficiencia Energética

Combined Cycle Power Plants

Diesel-Engine Power Plants

Large Steam Power Plants

Nuclear Power Plants

Gas Turbine Power Plants

Efficiency in %

0 10 20 30 40 50 60


Fuente.- Alstom

42

Proyecciones de evolución tecnológicaGeneración de electricidad con gas natural

43

Plant Costs Francos suizos/kW

Costes de inversión

Valid for Turnkey Projects

0 700 1‘400 2‘100 2‘800 3‘500 4‘200



Large Steam Turbine Plants




Fuente.- Alstom

44

0 2 4 6 8Duration in years



Large Steam Power Plants



Duración del proyectoGeneración de electricidad con gas natural

Fuente.- Alstom

45

Flexibilidad plantas ciclo

Short Start-Up Times:

• From Hot Condition: 0.75 hr• From Warm Condition: 2 hr• From Cold Condition: 2.5 hr

Fast Response to Load Requirements


Fuente.- Alstom

46

Aspectos ambientales - emisionesGeneración de electricidad con gas natural

0,1100SOx

13100NOx

40100CO2

Ciclo combinadoCentral de carbónEmisiones

Fuente.- Alstom

47

Aspectos ambientales - calor descargado

0 500 1000 1500 2000

Ciclo Comb.

Carbón

Nuclear

Heat Power Rejection (MW)

Calor a la atmósfera Calor al agua de refrigeración

Valid for Electric Power Output of 1GW


48

CARTAGENA (Spain)3 x KA26-1 SSPT / 1200 MW

49

Muchas gracias

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