Economic competitiveness of underground coal gasification combined with carbon capture and storage in the Bulgarian energy network

Nakaten, Natalie Christine; Kühn, Michael; Azzam, Rafig

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-52824

Economic competitiveness of underground coal gasification combined with carbon capture and storage in the Bulgarian energy network = Wirtschaftlichkeit der Untertagevergasung von Kohle gekoppelt an eine Abscheidung und Speicherung von CO2 im bulgarischen Energiesystem

Nakaten, Natalie Christine

2014 & 2015

VerantwortlichkeitsangabeNatalie Christine Nakaten

Ausgabe1. Aufl.

ImpressumAachen : Mainz 2014

UmfangXVIII, 111 S. : graph. Darst., Kt.

ISBN978-3-86130-287-2

ReiheMitteilungen zur Ingenieurgeologie und Hydrogeologie ; 107

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2014

Druckausgabe: 2014. - Onlineausgabe: 2015. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Azzam, Rafig (Thesis advisor) ; Kühn, Michael (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2014-08-14

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-52824
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/464487/files/5282.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/464487/files/5282.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Modellierung (Genormte SW) ; Energieversorgung (Genormte SW) ; Wirtschaftlichkeit (Genormte SW) ; Kohlenstoffdioxid (Genormte SW) ; Kohlevergasung (Genormte SW) ; Geowissenschaften (frei) ; Energiesystem (frei) ; economics (frei) ; energy system modelling (frei) ; UCG (frei) ; CCGT (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
Untertagevergasung von Kohle (UTV) ermöglicht die Nutzung tiefliegender, durch den konventionellen Bergbau wirtschaftlich nicht erschliessbarer Kohleflöze. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Wirtschaftlichkeit der UTV basierten Kohleumwandlung in Synthesegas und dessen Verstromung in einem Gas-und Dampfturbinen Kraftwerk (GuD) mit anschliessender CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS) analysiert. Dazu wird ein techno-ökonomisches Modell zur Berechnung der Stromgestehungskosten (StGK) des UTV-GuD-CCS-Prozesses entwickelt welche, unter Berücksichtigung lokalspezifischer Daten eines Untersuchungsgebiets in Bulgarien, insgesamt 72 €/MWh betragen. Mittels Sensitivitätsanalysen wird der Einfluss standortspezifischer Rahmenbedingungen auf die StGK quantifiziert, wobei variierende geologische Randbedingungen StGK-Variationsbandbreiten von 0.4% bis 4%, chemische von 13%, technische von 8% bis 17% und marktbedingte von 2% bis 25% verursachen. Neben standortspezifischen Rahmenbedingungen beeinflussen Ressourcenverfügbarkeit und die Infrastruktur eines Energiesystems die Wirtschaftlichkeit des UTV-GuD-CCS-Prozesses. Eine modellbasierte Implementierung von UTV-GuD-CCS und CCS-Kraftwerken in das bulgarische Energiesystem zeigt, dass beide Technologien essenzielle und wirtschaftliche M¨oglichkeiten zum Erreichen der EU-Klimaschutzziele bieten und Gasimporte vollständig durch UTV Synthesegasproduktion substituierbar sind.

Underground coal gasification (UCG) allows for exploitation of deep-seated coal seams not economically exploitable by conventional coal mining. Aim of the present study is to examine UCG economics based on coal conversion into a synthesis gas to fuel a combined cycle gas turbine power plant (CCGT) with CO2 capture and storage (CCS). Thereto, a techno-economic model is developed for UCG-CCGT-CCS costs of electricity (COE) determination which, considering sitespecific data of a selected target area in Bulgaria, sum up to 72 €/MWh in total. To quantify the impact of model constraints on COE, sensitivity analyses are undertaken revealing that varying geological model constraints impact COE with 0.4% to 4%, chemical with 13%, technical with 8% to 17% and market-dependent with 2% to 25%. Besides site-specific boundary conditions, UCG-CCGT-CCS economics depend on resources availability and infrastructural characteristics of the overall energy system. Assessing a model based implementation of UCG-CCGT-CCS and CCS power plants into the Bulgarian energy network revealed that both technologies provide essential and economically competitive options to achieve the EU environmental targets and a complete substitution of gas imports by UCG synthesis gas production.

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