Click to edit Master title style

The Future of Coal

Megan ParsonsEnergy Development

Burns & McDonnell EngineeringFebruary 16th, 2010

1

Click to edit Master title stylePlanning for Baseload Generation

Design, Construction, and Permitting Schedules requireseveral years….…..we need to think ahead!

Drivers10‐15% Demand Growth by 2020 Many old coal units being retired

DifficultiesEnvironmental Policy? Fuel Costs? 

2

Click to edit Master title styleCurrent Baseload Generation Resources

Coal 56%

Oil1%

Natural Gas14%

Renewable1%

Nuclear18%

Other0%

Hydroelectric10%

‐ Renewable generation represents wind, solar, biomass, MSW,  and geothermal. ‐ Source: U.S. Energy Information Administration (EIA): Net Generation by Energy Source: Electric Utilities 2009

Coal ≈ 70 % Baseload GenerationEIA 2009National Electric Utility 

3

Click to edit Master title styleWhat Options are There?

Typical Baseload options considered today:Advanced Coal   600 MWNuclear  1100 MWNatural Gas Combined Cycle 600 MWWoody Biomass 50 MWWind w/ Natural Gas Backup  100 MW

• 2.5 MW Wind Turbines w/ Reciprocating Engines

4

Click to edit Master title styleGeneration Planning Considerations

• Electric Demand– Load growth, energy efficiency

• Fuel– Supply/Demand, forecasts, transportation, markets

• Capital and Operating Costs– Inflation, technology development

• Emissions Costs• Power Market• Regulatory Impact• Etc…

5

Click to edit Master title styleBaseload Generation Costs

‐ Delivered fuel costs based on coal at $2.31 /MMBtu, biomass at $5.80/MMBtu and gas at $7.32 /MMBtu (2017).   ‐ Costs based on Burns & McDonnell’s experience as an EPC contractor and publicly available information. 

30‐year Levelized Busbar Cost (2017$)

6

$0

$20

$40

$60

$80

$100

$120

$140

$160

$180

$200

$220

$240

Supercritical PC (600 MW)

IGCC (620 MW)

Nuclear (1,100 MW)

Biomass (50 MW)

Simple Cycle (600 MW)

Combined Cycle 

(600 MW)

Wind w/ Recip Engine Backup (100 MW each)

$/MWh

Fuel

O&M

Capital

Click to edit Master title styleThe Carbon Impact

30‐year Levelized Busbar Cost vs Carbon Tax

‐ CO2 tax applied to 90% of uncontrolled carbon emissions. 

$/MWh

CO2 Tax ($/ton) 

7

$80

$90

$100

$110

$120

$130

$140

$150

$0  $10  $20  $30  $40  $50 

Supercritical PC (600 MW)

Combined Cycle (600 MW)

Nuclear (1,100 MW)

Click to edit Master title styleWhat are our COAL Options?

• Pulverized Coal (PC)– Low capital & operations– Proven, reliable – Advanced steam conditions

• Circulating Fluidized Bed (CFB)– Fuel flexibility, 100% pet coke and biomass blends– Units ~400 MW and smaller

• Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC)– Flexibility – Coal to Gas or Power– Low emissions & least anticipated cost for CO2 Capture  

PC

CFB IGCC

8

Click to edit Master title styleCoal Generation Costs

‐ Coal costs based on coal price of $2.31 / MMBtu (2017).  ‐ CO2 capture equipment assumes 90% capture capability.  ‐ Costs based on Burns & McDonnell’s experience as an EPC contractor and publicly available information. 

$/MWh

9

30‐year Levelized Busbar Cost (2017$)

$0

$20

$40

$60

$80

$100

$120

$140

$160

Supercritical PC (600 MW)

CFB (600 MW)

IGCC (620 MW)

Supercritical PC w/ CO2 Capture(450 MW)

CFB w/ CO2 Capture(450 MW)

IGCC w/ CO2 Capture(510 MW)

Fuel

O&M

Capital

Click to edit Master title styleAdvancing Coal

Subcritical  

2500 psig 900°F ‐ 1000°F

9,900 Btu/kWh

SNCR, ESP 

Steam DrumCarbon Steel Tubes

Supercritical Ultra‐Supercritical

3700 psig1050 ‐ 1100°F

4250 psig1050 ‐ 1125°F

8,800 Btu/kWh 8,700 Btu/kWh

SCR, WFGD, Baghouse, Acid Gas Sorbent

SCR, WFGD, Baghouse, Acid Gas Sorbent

SS Alloy Tubes SS Alloy Tubes

Historical  Today and Tomorrow

10

Click to edit Master title stylePulverized Coal Technology

1.3

2.2

2.93.6

4.1

4.9

0

1

2

3

4

5

6

1050/1050 1100/1100 1050/1050 1050/1100 1100/1100 1110/1125 1110/1125

2520 2520 3690 3690 3690 3690 4250

% Im

prov

emen

t in

Hea

t Rat

e

Operational Conditions

Base operation

PC Steam Cycle ‐ Performance Comparison

11

Click to edit Master title stylePC Coal Costs are Sensitive!

12

PC Steam Conditions Sensitivity Analysis

Base

Fuel +50%

Fuel +100%

$15/ton CO2

$30/ton CO2

($160)

($140)

($120)

($100)

($80)

($60)

($40)

($20)

$0 

$20 

Subcritical Supercritical Ultra‐Supercritical

$/MWh

Steam Conditions

Click to edit Master title styleSummary

• Coal is a major part of our generation mix• Pulverized Coal is low cost, proven, stable technology• Coal technology continues to advance in efficiency• Coal development is stalled by undecided environmental policy

13

Click to edit Master title styleContact Information

Megan Parsons, PEDevelopment Engineer, Energy DivisionBurns & McDonnellDirect: 816‐823‐7101Main: 816‐333‐9400Fax: 816‐333‐3690 Email: mparsons@burnmcd.comWebsite: www.burnsmcd.com

14