Quelle: http://gw.eduhi.at/thema/energie/kohle/kohle.htm
"Kohle ist ein brennbares Gestein, das im wesentlichen in Form von Flözen – ausgedehnten, flächenartigen Schichten zwischen anderen Gesteinslagen – vorkommt. Sie entstand aus Ablagerungen vorzeitlicher Pflanzen, die bei ihrer Überflutung und Überlagerung mit anderen Sedimentschichten unter Luftabschluss in Kohle umgesetzt wurden. Art und Dauer dieses Umwandlungs- oder Inkohlungsprozesses waren bestimmend für die Eigenschaften dieser Kohlen und damit für ihre Verwendung.
Dem kürzesten Inkohlungsprozess unterlagen die im wesentlichen erst im Tertiär entstandenen Braunkohlen. Ihr Wasser - und Aschegehalt ist hoch, ihr Wärmewert, verglichen mit Steinkohlen, niedrig. Stärkere Inkohlung unterlagen die Lignite, deren Vorkommen vor allem in der Tschechoslowakei und in Ungarn ausgebeutet werden.
Die geologisch ältesten Kohlen sind die aus dem Karbon (lateinisch carbo, Kohle), die vor 300 Millionen Jahren entstanden sind und bei denen es sich fast ausschlieälich um Steinkohlen handelt. Sie konzentrieren sich in Westeuropa auf den westeuropäischen Kohlengürtel, der sich von England über Nordfrankreich, Belgien und Holland bis ins Ruhrgebiet hinzieht, auf die Vorkommen im Saar-Lothringischen Raum und auf Oberschlesien. Sie unterscheiden sich untereinander stark und werden deshalb auf Grund ihres Gehaltes an flüchtigen Bestandteilen, ihres Heizwertes und ihrer Verkokungseigenschaften in sieben Hauptarten unterteilt, ...[1]".
Die geographische Verteilung einzelner Energieressourcen kann für die Wahl eines Primärenergieträgers beziehungsweise für eine mögliche Kombination von Energieträgern ausschlaggebend sein. Die Kohlevorräte stellen den Hauptteil der fossilen Primärenergie dar und die Reservesituation für die westlichen Industriestaaten (OECD) ist bei diesem Energieträger, verglichen mit anderen, aufgrund der Verteilung der Lagerstätten ausserordentlich günstig.
Der überwiegende Teil der identifizierten Kohlevorräte liegt in Nordamerika, den Ostländern und Westeuropa. Die OPEC-Staaten haben mit Ausnahme von Indonesien und Venezuela praktisch keine Kohlevorkommen.
Die Kohle ist als Feststoff sowohl verfahrenstechnisch als auch chemisch-physikalisch gegenüber flüssigen und gasförmigen Energieträgern im Nachteil. Die Lagerstättenerkundung von Kohle ist aber einfacher als die von Erdöl und Erdgas und deshalb sind die Kohlevorräte in allgemeinen besser bekannt. Aufgrund der grossen Kohlevorräte ergeben sich für die Kohlewirtschaft folgenden Aufgaben:
1. Kohle in verbraucher- und umweltfreundliche Sekundärenergie umzuwandeln
2. Verbesserungen in den einzelnen Phasen der Kohletechnologie:
a) Lagerstättenerkundung
b) Gewinnung der Kohle
c) Förderung
d) Aufbereitung
Wichtige Aspekte bei der Bewertung einer Lagerstätte sind:
- Qualität und Menge der Kohle in Verbindung mit dem Verwendungszweck
- geographische Lage der Lagerstätte
- lagerstättenbedingte Faktoren, die den Abbau und somit die Kosten beeinflussen.
Wichtige lagerstättenbedingte Faktoren sind beispielsweise die "Teufe" (bergmännisch: Tiefe), die Mächtigkeit der Flöze sowie die Menge des auftretenden Grubenwassers.
Zunehmende Teufe wirkt sich auf die Kosten des Aufschlusses der Lagerstätte und auf die Föderkosten beim Abbau negativ aus. Ausserdem steigt mit wachsender Teufe die Temperatur an, was erhöhte Anforderungen an die Grubenbelüftung zur Folge hat. In grossen engen auftretendes Grubenwasser kann sowohl die Gewinnung als auch die Förderung erheblich erschweren.
Das Aufschliessen einer abbauwürdigen Lagerstätte kann im Tagebau oder im Tiefbau erfolgen.
Bei der Vorratshaltung ist die Kohle im Vorteil, denn für die Lagerung auf Halden genügt ein hinreichender grosser freier Platz. Beim Transport aber wirkt sich der feste Aggregatzustand der Kohle negativ aus. Ein Verstärkter Einsatz der Kohle setzt voraus, dass Kohle kostengünstiger als bisher transportiert werden kann. Erfolgversprechend scheint der hydraulische Feststofftransport (grobkörnige Feststoff-Wasser-Gemisch) in Rohrleitungen zu sein. Der Transport in Rohrleitungen ist umweltfreundlich, witterungsunabhängig und auch in unzugänglichem Gelände möglich.
Lagerstätten der Steinkohle und Braunkohle:
N-Amerika: Appalachen, Mittelwesten (Illinois), Montana und Wyoming, im Norden Mexikos
- S-Amerika: nördliche Spitze Kolumbiens, im Süden Chiles
- Europa: Spanien, Britannien, Deutschland, Polen, Slowenien, Griechenland
- Asien: Türkei, Russland, China, Indien, Borneo
- Afrika: Republik Südafrika, Simbabwe
- Australien: Queensland, New-Südwales
Kohle ist aus Biomasse entstanden, die durch Photosynthese erzeugt wurde. Durch geo-chemische Einwirkung (erhöhter Druck, erhöhte Temperatur und Luftabschluss) verwandelt sich die Biomasse zunächst in Torf, dann in Braun- und Steinkohle. Durch den Vorgang der Inkohlung gehen Sauerstoff und Wasserstoff nach und nach verloren.
Braunkohle hat eine niedrige Inkohlungsstufe. Beispiele sind: Weichbraunkohle, Mattbraunkohle, Glanzkohle. Steinkohle hat eine höhere Inkohlungsstufe. Beispiele sind: Gaskohle, Fettkohle, Magerkohle, Anthrazit.
Ausserdem enthalten Kohlen Schwefel und Stickstoff sowie mineralische Bestandteile und Wasser in unterschiedlichen Mengen. Ein höherer Anteil mindert die Qualität der Kohle.
Kohle hat ein hohes Veredelungspotential. Sie kann sowohl in elektrische Energie als auch in gasförmige und flüssige Energieträger umgewandelt werden. Ausserdem kann Kohle als Chemierohstoff verwendet beziehungsweise in metallurgischen Koks und Aktivkohle übergeführt werden.
Bei Kohleveredelungsprozessen ist von Bedeutung, dass auch schwefelhaltige Kohle eingesetzt werden kann, da der Schwefel bei den Umwandlungsverfahren - durch entsprechende Prozessführung – entfernt werden kann. So können Kohleveredelungsprodukte in Form von gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffen auf dem Energiemarkt grundsätzlich die Nachfolge von Erdgas und Erdöl antreten.
1979 erfolgte die Umwandlung von Primärenergie in Elektrizität in der Welt zu rund 70% über Wärme in konventionellen thermischen Kraftwerken. (1997 betrug die Stromerzeugung aus Kohle in Deutschland 51,6% [2].
Ein grosser Anteil der elektrischen Energie stammt aus fossilbefeuerten thermischen Kraftwerken. Brennstoffe für solche Kraftwerke sind Steinkohle, Braunkohle, Öl, Gas und Müll. Mit der bei der Verbrennung freigesetzten Wärme wird Dampf erzeugt, der dann eine Turbine antreibt. Die so erzeugte Rotationsenergie wird mithilfe eines elektrischen Generators in elektrische Energie umgewandelt.
Feinkörniges Kohle-Material, in das von unten Luft geblasen wird, beginnt zu schweben und gerät dann in einen "fluiden" Zustand, der in vielen Eigenschaften einer Flüssigkeit gleicht. Bei Heizkessel solcher Art werden in diese Wirbelschicht die von Wasser oder Dampf durchströmten Rohre gelegt. Durch diesen engen Kontakt ist der Wärmeübergang intensiver, dies bringt den Vorteil, dass man mit weniger Heizkosten mehr Wärme abführen kann. Ausserdem können die Rohre relativ eng angeordnet werden, was eine beträchtliche Raumersparnis im Vergleich zu konventionellen Dampfkesseln bringt.
Bei der Wirbelschichtfeuerung sind die Verbrennungstemperaturen mit 1100 bis 1250 K relativ niedrig, dadurch entstehen nur geringe Mengen an Stickoxiden. Ausserdem lässt sich die Entschwefelung des Brennstoffs bereits im Brennraum durch Zusatz von Kalkstein durchführen. Der dabei entstehende Gips kann im Bausektor verwendet werden.
Kraftwerke mit Wirbelschichtfeuerung sind umweltfreundlicher und können deshalb auch in der Nähe von Ballungszentren gebaut werden. Ihr Wirkungsgrad beträgt – allein an der Stromerzeugung gemessen – rund 42%; der Gesamtwirkungsgrad (mit Wä;rmekopplung) beträgt etwa 75%.
1. Seibert, Gerd. u. Wendelberger, Erhard. (1976). Lexikon 2000. (Band 7). S.2880.
2. Baratta, Mario von. (Hrsg.). (1998). Der Fischer Weltalmanch. (Zahlen Daten Fakten ?99). Sp.1107,1108.