Lexikon: Kohle

 

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Bild: Steinkohle_aus_dem_Bergbau.jpg Bild: Brennende Steinkohle01.jpg Bild: Braunkohle als Hausbrand.jpg aus Braunkohle]]

Kohle ist ein schwarzes oder bräunlich-schwarzes, festes Sedimentgestein, das durch Carbonisierung von Pflanzenresten (Inkohlung) entstand und zu mehr als 50 Prozent des Gewichtes und mehr als 70 Prozent des Volumens aus besteht. Es wird auch "Schwarzes Gold" genannt.

Kohle ist ein Energieträger und wird vom Menschen als Fossile Energie|fossiler Brennstoff verwendet.

Entstehung

Das Ausgangsmaterial von Kohle ist hauptsächlich pflanzlichen Ursprungs wie beispielsweise Farnen (Baumfarne). Beim Absterben versanken diese Pflanzen im Sumpf. Unter diesen Bedingungen kommt kein Sauerstoff an die Pflanzen und es kann keine Zersetzung durch aerobe Bakterien stattfinden. Es entstand . Bei Meereseinbrüchen wurden diese Sümpfe mit Sedimenten bedeckt. Unter dem wachsenden Druck und erhöhter Temperatur begann der Prozess der Inkohlung. Der Druck presste das Wasser aus dem Torf und es entstand zuerst Braunkohle (der geringe Druck presste nur wenig Wasser aus der Kohle), mit mehr Überlagerungen steigerte sich jedoch der Druck, immer mehr Wasser wurde aus der Kohle heraus gepresst und nach und nach wurde aus der Braunkohle Steinkohle und mit nochmals mehr Druck Anthrazit. Deshalb ist die Qualität, oder der Wassergehalt, der Kohle tief unter der Erde besser, niedriger als an der Oberfläche. Insbesondere während des Karbon (Geologie)|Karbons (vor etwa 280 bis 345 Millionen Jahren) entstanden mächtige Kohlelagerstätten, die heute zu den weltweit wichtigsten Energielieferanten zählen.

Verwendungszweck

Kohle wird überwiegend als fester Brennstoff benutzt, um Wärme durch Verbrennung zu erzeugen. Dabei entstehen , Wasserdampf und andere Gase wie . Um elektrische zu erzeugen, wird mittels der Wärme Dampf|Wasserdampf erzeugt, der wiederum Turbinen antreibt. Um zu vergleichen, welche Energiemenge mit welcher Kohle gewonnen werden kann, bedient man sich meist der Steinkohleeinheit.

Ungefähr 50% des derzeitigen Strombedarfes in Deutschland wird durch Kohle gewonnen, Steinkohle und Braunkohle sind dabei in etwa gleich stark vertreten. Die derzeit bekannten Lagerstätten, die mit der heutigen Technologie erschlossen werden können, reichen für mindestens 300 Jahre.

Moderne Kohlekraftwerke setzen eine Vielzahl von Techniken ein, um die Schädlichkeit der Abfallprodukte zu beschränken und gleichzeitig die Effizienz des Verbrennungsprozesses zu steigern. In einigen Ländern sind diese Techniken allerdings nicht weit verbreitet, zumal sie die Investitionskosten des Kraftwerks erhöhen.

Ein nicht unbeträchtlicher Teil der Kohle wird nach ihrer Verkokung (s.a. Koks) zur von Erzen, hauptsächlich Eisenerz, in Hochofen|Hochöfen verwendet.

Ab dem 19. Jahrhundert fand die Kohle auch Verwendung zur Herstellung von Stadtgas, welches für die Straßenbeleuchtung und das Kochen sowie Heizen verwendet wurde. In Gaswerk|Gaswerken gewann man das Stadtgas durch die Trockendestillation aus der Kohle - ein Nebenprodukt war der Koks (Chemie)|Koks. Im 20. Jahrhundert wurde das Stadtgas weitgehend durch das Erdgas ersetzt.

Umweltproblematik

Bild: Braunkohlekraftwerk.jpg Bei der Verfeuerung von Kohle entsteht sehr viel klimaschädliches Kohlendioxid|CO2. Insbesondere Braunkohlekraftwerke mit ihrem vergleichsweise niedrigen Wirkungsgrad stossen sehr viel davon aus. Die CO2-Entstehung ist prinzipbedingt und kann nicht verhindert werden, sondern nur durch einen besseren Wirkungsgrad der Kraftwerke und dadurch geringeren Kohleverbrauch in Maßen reduziert werden.

Das , das vor allem bei der Verbrennung von Braunkohle entsteht, ist mitverantwortlich für den Saurer Regen|Sauren Regen. Bei modernen Stein- und Braunkohlenkraftwerken werden die Abgase in Rauchgasentschwefelungsanlagen (s.a. REA, REA-Gips) von Schwefeldioxid, durch katalytische (SCR) oder nichtkatalytische (SNCR) Entstickung von Stickoxiden und in elektrischen Abscheidern von Staub gereinigt.

Bei der Gewinnung von Braunkohle im Tagebau können ähnlich wie bei weiten, trockenen Äckern in der Landwirtschaft große Staubmengen entstehen. Daher ist der Einsatz von effizienter Staubbekämpfungstechnik unerlässlich. Ausserdem gibt es einen immensen Flächenverbrauch. Um Lagerstätten möglichst vollständig hereingewinnen zu können, werden bisweilen sogar ganze Dörfer verlegt.

Ein weiterer Aspekt ist die Absenkung des Grundwasserspiegels auf ein Niveau unterhalb der tiefsten Fördersohle im Braunkohlentagebau. Dies geschieht mit Tauchpumpen in extra dafür geschaffenen Brunnen. Eine Absenkung des Grundwasserspiegels kann negative Auswirkungen auf die Pflanzenwelt|Flora haben, da obere Bodenschichten trockenfallen können. Auch führt die Absenkung zu einem Trockenfallen nahegelegener Brunnen, die ihr Wasser aus dem betroffenen Grundwasserleiter beziehen.

Unterteilungen

Bild: 2005-01-28-anthrazit_koks.jpg

Braunkohle

Braunkohle ist die niedrigstwertige Kohle und wird fast ausschließlich als Brennstoff für die Stromerzeugung genutzt. Sie ist bräunlich-schwarz und hat einen hohen Feuchtigkeitsanteil, teilweise bis zu 50 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt bei 65-70 % in der wasserfreien Kohle. Der gehalt beträgt bis zu 3%. Sie wird vor allem im Tagebau abgebaut. In Deutschland gibt es drei große Braunkohle-Reviere, die niederrheinische Bucht, das Mitteldeutsche (siehe auch: Mitteldeutsche Straße der Braunkohle) und das Lausitz#Geschichte|Lausitzer Revier.

Entstehungszeit der Braunkohle ist das Tertiär. Wie bei der Steinkohle spielt auch hier das Holz abgestorbener Bäume eine Rolle, welches unter Druck und Luftabschluss den Prozess der Inkohlung durchlief. Jedoch ist Braunkohle in einem jüngeren Erdzeitalter entstanden, deswegen unterscheidet sie sich qualitativ von der Steinkohle zum Beispiel durch einen höheren Schwefelgehalt und einer groben, lockeren und porösen Grundmasse, in der auch große Einschlüsse (mitunter ganze Baumstämme) zu finden sind.

Bei der Braunkohle unterscheidet man die Glanzbraunkohle, Mattbraunkohle und die Weichbraunkohle. Die Sorten mit einem hohen Anteil flüchtiger Bestandteile lassen sich in einer Kokerei zu Koks verarbeiten. Je nach Stärke des Verfahrens erhält man Braunkohleschwelkoks|Schwel- oder Grudekoks

Huflattich ist laut dem Heilpflanzenbuch von Gerhard Madaus von 1938 die einzige Pflanze, die problemlos auf reiner Braunkohle gedeihen kann.

Bei der Braunkohlenverfeuerung fällt als Nebenprodukt Braunkohlenflugasche an.

Förderung in Millionen Tonnen:

Rang Land 1970 1980 1990 2000 2001
1. 369,3 388,0 356,5 167,7 175,4
2. Russland 127,0 141,0 137,3 86,4 83,2
3. 5,4 42,3 82,6 83,5 80,5
4. Australien 24,2 32,9 46,0 65,0 67,8
5. 8,1 23,2 51,7 63,3 67,0
6. Polen 32,8 36,967,6 61,3 59,5
7. Türkei 4,4015,043,8 63,0 57,2
8. Tschechien 67,0 87,0 71,0050,1 50,7
9. VR China 13,022,038,0 40,0 47,0
10. Serbien und Montenegro 26,043,060,035,5 35,5
11. Rumänien 14,1027,1 33,517,9 29,8
12. Nordkorea 5,7 10,010,0 26,0 26,5
... ... ... ... ... ... ...
... 3,701,7 2,51,31,2
... Welt 804,01.028,0 1.214,0877,4 894,8

Steinkohle

Steinkohle ist ein Sammelbegriff für höherwertige Kohlen. Entstehungszeit der Steinkohle ist das Karbon (Geologie)|Karbon. Entstanden ist sie aus großen Urwaldbeständen, die im Prozess des Absterbens große Mengen Biomasse anhäuften, ähnlich wie in einem Torfmoor zur heutigen Zeit. Diese Ablagerungen wurden teilweise in regelmäßigen Abständen (deswegen gibt es im Steinkohlebergbau meist mehrere Kohleflöz|Flöze) durch andere e wie Tone und Sand/Sandsteine abgedeckt. Dadurch wurde das organische Ausgangsmaterial unter Luftabschluss und hohen Drücken solange verdichtet und umgewandelt, bis ein fester Verbund aus , Wasser und unbrennbaren Einschlüssen in Form von Asche entstand. Diesen Prozess nennt man "Inkohlung". Steinkohle zeichnet sich durch eine schwarze, feste Grundmasse aus, in welcher mitunter Einschlüsse und Abdrücke prähistorischer Pflanzen zu finden sind.

Fettkohle ist eine dichte Kohle, für gewöhnlich schwarz, manchmal dunkelbraun, oft mit gut erkennbaren hellen und matten Streifen, überwiegend als Brennstoff in der Energieerzeugung genutzt. Ein großer Teil wird auch zur Erzeugung von Wärme in der Industrie oder zur Gewinnung von Koks (Chemie)|Koks eingesetzt. Fettkohle ist die häufigste Kohlenart im Ruhrgebiet. Ihr Feuchtigkeitsgehalt liegt für gewöhnlich unter 20 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt bei ~88 % in der wasserfreien Kohle. Der gehalt beträgt bis zu 1%. Ein weiteres Kennzeichen der Fettkohle ist ihr hoher Anteil an flüchtigen Bestandteilen. Deshalb verbrennt Fettkohle mit einer langen, leuchtenden und stark Ruß|rußenden .

Am anderen Spektrum der Kohlensorten hinsichtlich des Gehaltes an flüchtigen Bestandteilen befindet sich der Anthrazit als die höchstwertige Kohlesorte. Er wird überwiegend zur privaten und gewerblichen Raumheizung genutzt. Diese Kohlensorte besitzt eine ungewöhnlich große Härte. Der Feuchtigkeitsgehalt von frisch abgebautem Anthrazit ist gewöhnlich unter 15 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt über 91 % in der wasser- und aschefreien Kohle. Der gehalt beträgt bis zu 1%. Im Anthrazit sind nur geringe flüchtige Bestandteile gebunden. Deshalb verbrennt diese Kohleart mit einer sehr kurzen und heißen Flamme von bläulicher Farbe. und sichtbare Rauch|Rauchgase entstehen nur wenig bei diesem Brennstoff. Die Farbe von Anthrazit ist ein metallisch glänzendes dunkles Grau, woher dieser Brennstoff auch seinen Namen hat (Anthrazit griech. Glanzkohle).

Der Koks (Chemie)|Koks ist ein fester, kohlenstoffhaltiger Rückstand, der aus asch- und schwefelarmer Fettkohle gewonnen wird. Dabei werden ihre flüchtigen Bestandteile entfernt, in dem sie in einem Ofen unter Luftausschluss bei mehr als 1400 °C erhitzt wird, so dass der feste Kohlenstoff und die verbleibende Asche verschmelzen. Koks brennt mit einer nahezu unsichtbaren blauen Flamme. Es entstehen dabei keinerlei Ruß oder sichtbares Rauchgas. Koks wird als Brennstoff und als Reduktionsmittel bei der Eisenproduktion in Hochöfen eingesetzt. Er hat eine stumpf-graue Farbe und ist dabei hart und porös.

Bei der Koks-Herstellung fällt als Nebenprodukt Steinkohlenteer an.

Weitere Formen der Steinkohle sind in der Reihenfolge abnehmender flüchtiger Bestandteile Gaskohle, Gasflammkohle, Flammkohle, Esskohle, Magerkohle und als Sonderform Faulschlammkohle.

Kohle wurde bis 1963 insbesondere in England in Chaldron gemessen.

Förderung in Millionen Tonnen:

Rang Land 1970 1980 1990 2000 2002
1. VR China 347,0 572,0 1.012,6 1.005,0 1.045,0
2. 550,4 714,5 861,6 909,3 920,2
3. Indien 73,7 109,1 207,8 311,8 338,1
4. Australien 45,2 78,4 154,8 220,4 260,9
5. Südafrika 54,8 114,4 174,8 220,9221,2
6. Russland 203,0 232,0 257,4 171,5182,4
7. Polen 140,1 193,1 147,7 103,2 103,7
8. Indonesien 0,2 0,3 4,6 76,8 94,0
9. Nordkorea 21,8 36,0 40,0 90,0 80,0
10. Kasachstan 32,0 108,0 119,0 56,8 56,0
11. Kolumbien 2,5 4,2 21,0 34,0 36,0
12. Kanada 11,6 30,6 37,7 33,8 30,6
13. Großbritannien 147,1 130,0 89,3030,8 29,6
14. 112,4 87,1 76,6 37,4 29,2
... ... ... ... ... ... ...
... Welt 2.123,0 2.718,0 3.504,0 3.464,7 3.525,0

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