El gas natural y la generación de electricidad

(1)

1

El gas natural y la generación

de electricidad

(2)

2

El gas natural y la generación de electricidad

Electricidad y fuentes I

16 de octubre 2007

Pedro-A. Fábregas Director General

COIIM. La Energía en el siglo XXI

(3)

3

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)

4

Escenario energético

global

(5)

5

Consumo Energía Primaria

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

1%

5,48 147,4

100,5 78,0

60,8 26,9

. España

100%

2,73 10537,1

8568,4 7166,2

5776,3 3863,1

TOTAL

14%

5,08 1454,0

1082,3 743,1

498,2 286,4

. Resto países

18%

5,84 1938,5

1396,5 935,0

587,9 331,7

. Otros 10 países (*)

5%

3,52 524,6

493,8 369,8

330,2 149,2

. Japón

10%

1,62 1014,3

993,9 1315,2

999,0 625,4

. antigua URSS

15%

8,52 1554,0

916,4 532,9

337,7 182,4

. China

16%

1,78 1715,1

1565,8 1503,7

1331,7 963,8

. EU-25

22%

1,76 2336,6

2119,7 1766,5

1691,6 1324,2

. USA

estructura vs 1965

2005 2005 2005

1995 1985

1975 1965

millones TEP

Escenario energético global

(6)

6

Estructura Consumo Energía Primaria 2005

100%

4%

9%

15%

20%

54%

.España

100%

6%

28%

24%

36%

TOTAL

100%

11%

3%

20%

24%

42%

. Resto países

100%

4%

13%

23%

14%

47%

. Japón

100%

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

TOTAL Hidráulica

Nuclear Carbón

Gas Natural Petróleo

Porcentajes

(7)

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

(8)

8

Fuerte aumento de la demanda de gas a nivel mundial…

Crecimiento (bcm)

Demanda 2005 (bcm)

785 930

130195 +65+65 +145+145

440540 +100+100

+205+205

700 905

260 350 +90+90

70135 +65+65

Demanda 2015 (bcm)

390 610 +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 demanda Fuente: BP Statystical Review; IEA World Energy Outlook; EIA; BCG

(9)

9

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/

producció n (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)

10

Gas Natural.Reservas y Consumo

100 1.000 10.000 100.000 1.000.000

196 5

196 7

196 9

197 1

197 3

197 5

197 7

197 9

198 1

198 3

198 5

198 7

198 9

199 1

199 3

1995 199

7 199

9 2001

2003 200

5

Reservas Consumo

(11)

11

Ratio Reservas / Consumo a nivel mundial

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

1996 1998 2000 2002 2004 Pe tróle o Gas Natural

(12)

12

EU-25. Generación electricidad

(13)

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)

(14)

14

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)

(15)

15

El Gas Natural en

España

(16)

16

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)

El Gas Natural en España

(17)

17

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

(18)

18

España. Consumo Energía Primaria

42%

38%

23%

138,3 97,7

70,8 57,7

TOTAL

-168%

-520%

74%

-0,3 0,4

-0,1 -0,1

. Saldo int.

15%

98%

272%

16,6 14,4

7,3 2,0

. Nuclear

103%

-26%

20%

4,1 2,0

2,7 2,2

. Hidráulica

229%

242%

133%

24,7 7,5

2,2 0,9

. Gas Natural

30%

38%

-6%

71,1 54,6

39,5 42,2

. Petróleo

18%

-2%

85%

22,2 18,7

19,1 10,3

. Carbón

vs 1995 vs 1985

vs 1975

2004 1995

1985 2.004

1.995 1.985

1.975 millones TEP

(19)

19

España- Estructura Consumo Energía Primaria

. 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)

20

España. Intensidad energética economía

180 190 200 210 220 230 240

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

kgoe por 1000€ 1995

EU-25 EU-15 España

(21)

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

37.022

40.113

44.311

48.148

52.122

55.295

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)

22

…y en consecuencia del número de municipios gasificados

103 159

360

544

948

1.061 1.106 1.158 1.204 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)

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

(24)

24

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

Otros

0,1% NACIONAL 0,2%

Argelia 32,0%

Libia Noruega 2,0%

Países del 6,0%

Golfo 16,7%

Trinidad y Tobago

9,5%

Nigeria 20,1%

Egipto 13,5%

(25)

25

Gas Natural y Medio Ambiente

(26)

26

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 Gas Natural y Medio Ambiente

(27)

27

Emisiones de CO₂por 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 CO₂

Gas Natural y Medio Ambiente

(28)

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

Valores relativos al gasóleo

Fuente: Eurogas

Emisiones de SO₂

(29)

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

Valores relativos al gasóleo

Fuente: Eurogas

Emisiones de NO_x

(30)

30

Emisiones de CO₂por 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 actual Nuevo carbón PFBC/IGCC*

Centrales de Ciclo Combinado Integrated (carbón) Gasification Fuel Cell

Gas Fuel Cell

* PFBC: Pressurised Fluidished Bed Combustion

IGCC: Integrated (carbón) Gasification Fuel Cell

Fuente: Eurogas

Emisiones de CO₂y eficiencia

Gas Natural y Medio Ambiente

(31)

31

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

Ecopuntos Energías

Fuente.- Impactos

ambientales de la Producción

Eléctrica.

Análisis de Ciclo de Vida de ocho

tecnologías de

generación eléctrica IDAE. 2000

(32)

32

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

carbón carbón gas natural gas natural

nuclear nuclear

renovablesrenovables

eólica eólica

mareomotriz mareomotriz

solar solar biomasa biomasa

Leyenda

hidrógeno hidrógeno

gas de síntesis gas de síntesis

comb. sintéticos

(GTL, CTL, BTL)

comb. sintéticos

(GTL, CTL, BTL)

electricidad electricidad

energías primarias energías primarias

energías finales energías finales

captura y confin. CO₂

(33)

33

Generación de electricidad

con gas natural

(34)

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 Combinado

Generación de electricidad con gas natural

(35)

35

h _GUD= 268 + 130

685 • 100 = 58.1 % h _GT= 268

685

• 100 = 39.1 %

Stack gas 57 MW 8.32 %

Condenser 223 MW 32.55 %

Auxiliaries and losses 5 MW 0.73 %

Steam turbine output 130 MW 18.98 %

Gas turbine output 268 MW 39.12 %

Auxiliaries and losses 2 MW 0.30 % Turbine

540 MW

Compressor 270 MW Exhaust gas

415 MW 60.58 %

Fuel 685 MW 100 %

3_3_0_0_4

Central de Ciclo Combinado – Diagrama de Sankey

(36)

36

65

55

50

45

40

35 60

30

400 600 700 800 1000 1200 1300 1400

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-Fired

Steam Power Plants PFBC **

Natural-Gas-Fired CC Power Plants

Gas Turbine Power Plants

Prognosis IGCC *

* Integrated-Gasification CC Power Plants

** Pressurized-Fluidized-Bed-Combustion Power Plants

Rendimientos de diferentes tipos de Centrales de 400 MW

(37)

37

Combustion chamber

Compressor Turbine

24 Hybrid burners

HBR: Hybrid burner ring Fuel 685 MW 100 %

Turbina de gas Siemens V94.3A

(38)

10/03/2008

Turbina de gas Siemens tipo 3A

(39)

39

Ciclo Combinado KA26-1 SSPT (Alstom)

(40)

40

Ciclo Combinado SWANBANK, Australia (Alstom)

(41)

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)

42

Proyecciones de evolución tecnológica

(43)

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

Combined Cycle Power Plants

Diesel-Engine Power Plants Large Steam Turbine Plants

Nuclear Power Plants Gas Turbine Power Plants

Fuente.- Alstom

(44)

44

0 2 4 6 8

Duration in years

Combined Cycle Power Plants Diesel-Engine Power Plants

Large Steam Power Plants Nuclear Power Plants Gas Turbine Power Plants

Duración del proyecto

Fuente.- Alstom

(45)

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)

46

Aspectos ambientales - emisiones

0,1 100

SO_x

13 100

NO_x

40 100

CO₂

Ciclo combinado Central de carbón

Emisiones

Fuente.- Alstom

(47)

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)

48

CARTAGENA (Spain)

3 x KA26-1 SSPT / 1200 MW

(49)

49

El gas natural y la generación de electricidad

El gas natural y la generación

de electricidad

El gas natural y la generación de electricidad

Electricidad y fuentes I

Índice

Escenario energético

global

El Gas Natural en

España

Gas Natural y Medio Ambiente

Gas Natural y Medio Ambiente

Evaluación ambiental de los sistemas de generación eléctrica

Generación de electricidad

con gas natural

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

Muchas gracias