Zu was wird kohle weiterverarbeitet?

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1 Antwort

Kohle (von altgerm. kula, althochdeutsch kolo, mittelhochdeutsch Kul) ist ein schwarzes oder bräunlich-schwarzes, festes Sedimentgestein, das durch Karbonisierung von Pflanzenresten entsteht. Sie besteht überwiegende aus dem chemischen Element Kohlenstoff.

Kohle ist auf allen Kontinenten vorhanden. Sie ist vorwiegend zwei geologischen Formationen zuzurechnen: Pflanzen aus dem Tertiär, aus denen sich meist Braunkohle entwickelt hat, und Karbon, die Pflanzen dieser Epoche wurden zu Steinkohle. Daneben gibt es auch noch jüngere Steinkohlen aus der Jura- und Kreidezeit, die z. B. in Westkanada gefunden werden.

Verwendet wird Kohle hauptsächlich als Träger fossiler Energie. Bei ihrer Verbrennung wird Wärme freigesetzt, die z. B. zum Heizen genutzt werden kann. Kohleverbrennung ist weltweit eine der meistverbreiteten Techniken zur Erzeugung elektrischer Energie. Sie ist ebenso als Ausgangsstoff bei der Koks- und Graphitherstellung sowie der Gewinnung flüssiger Kohlenwasserstoffe von Bedeutung. Der Heizwert einer Steinkohleeinheit dient als Vergleichsmaßstab für andere Brennstoffe.

Sowohl Inkohlung als auch Kohleverbrennung sind wesentliche Bestandteile des globalen Kohlenstoffzyklus. Der weltweite Kohlenstoffdioxidausstoß durch Verbrennen betrug 2011 rund 14,4 Milliarden Tonnen und lag damit deutlich über dem aus Erdöl und anderen Flüssigkeiten (rund 11,4 Milliarden Tonnen) sowie mehr als doppelt so hoch wie der aus Erdgas (rund 6,75 Milliarden Tonnen).[1]

Die Menge der weltweiten Kohlevorräte ist Gegenstand anhaltender
Untersuchungen. Manche Schätzungen rechnen bei gleichbleibendem
Verbrauch (2004) mit mehreren hundert Jahren bis zu deren Erschöpfung,[2] andere Schätzungen gehen davon aus, dass das Kohlefördermaximum bereits im Jahr 2025 erreicht sein könnte.[3] Der Marktpreis für Kohle ist seit dem Jahr 1996 deutlich angestiegen (Stand 2014).[4] Fördermengen der einzelnen Kohlearten finden sich unter Kohle/Tabellen und Grafiken.

Entstehung

Das Ausgangsmaterial von Kohle ist hauptsächlich pflanzlichen Ursprungs wie beispielsweise Farne (Baumfarne). Im Karbon, der erdgeschichtlichen Entstehungszeit der heute abbaubaren Steinkohle,
herrschte ein sehr warmes und feuchtes Klima mit einem ausgeprägten
Pflanzenwachstum. Beim Absterben einzelner Pflanzen versanken diese im
Sumpf und wurden so dem normalen aeroben Zersetzungsprozess entzogen. Es entstand Torf.

Bei Meereseinbrüchen wurden diese Sümpfe mit Sedimenten bedeckt. Unter dem wachsenden Druck und der erhöhten Temperatur begann der Prozess der Inkohlung. Der Druck presste das Wasser aus dem Torf und es entstand zuerst Braunkohle.
Der zu dieser Zeit noch geringe Druck presste nur wenig Wasser aus der
Kohle. Mit der Ablagerung weiterer Schichten erhöhte sich der Druck und
immer mehr Wasser wurde aus der Kohle herausgepresst. Nach und nach
wurde aus der Braunkohle Steinkohle und mit nochmals mehr Druck Anthrazit. Deshalb ist die wirtschaftliche Qualität der Kohle umso besser, je tiefer sie in der Erde liegt und je älter sie ist.

Insbesondere während des Karbons vor etwa 280 bis 345 Millionen
Jahren entstanden mächtige Steinkohlelagerstätten, die heute zu den
weltweit wichtigsten Energielieferanten zählen. Die
Braunkohlelagerstätten sind wesentlich jünger und sind im Tertiär vor 2,5 bis 65 Millionen Jahren entstanden.

Neue Untersuchungen legen einen Zusammenhang nahe zwischen der Bildung mächtiger Kohleflöze und der Evolution von Weißfäule.
Im Kambrium gab es keine Lebewesen, die Lignin abbauen konnten. Erst im
Tertiär entwickelten sich Weißfäulepilze, die Lignin zersetzten. In der
Zeit danach konnte sich Kohle nur noch unter Luftabschluss bilden.[5]

Je nach Bildungsort und Bildungsumständen unterscheidet man zwischen
palustrischen, paralischen und intramontanen Kohlebildungen. Unter
palustrisch versteht man dabei Kohlebildungen, die auf Moore in
Feuchtgebieten nahe Gewässern, wie z. B. Flüssen zurückgehen. Paralisch
bedeutet, dass das Kohlelager auf Moorbildungen im Bereich der
Meeresküste zurückgeht. In die einzelnen Flözbildungen sind dabei immer
wieder marine Sedimente eingeschaltet, die auf kurzzeitige transgressive
Phasen zurückgehen. Intramontane Kohlelagerstätten finden ihren
Ursprung in Moorbildungen innerhalb von Becken in gebirgigen Regionen.[6]

Gewinnung

Vorräte

Hauptartikel: Kohle/Tabellen und Grafiken

Die förderfähigen Reserven wurden 2004 auf weltweit 783,1 Mrd. t SKE Kohle geschätzt. Davon entfallen 27 % auf die USA, 16 % auf Russland, 12 % auf China, 12 % auf Indien, 7 % auf die Europäische Union (EU-25) und ebenfalls 7 % auf Australien. Bei gleich bleibendem Verbrauch (2004: 3,8 Mrd. t SKE Kohle) könnte der Bedarf noch für etwa 206 Jahre gedeckt werden.[7]

Die Braunkohlevorräte in Deutschland betrugen im Februar 2014 etwa
76,8 Milliarden Tonnen, von denen 40,3 Mrd. t mit dem Stand der heutigen
Technologie wirtschaftlich gewinnbar wären. Damit würden die Vorräte
bei konstanter Förderung (2013: 183 Mio. t) noch für 220 Jahre
ausreichen.[8]

Von den deutschen Steinkohlevorräten gelten rund 24 Milliarden Tonnen
als gewinnbar. Angesichts einer aktuellen Förderquote von
25,7 Millionen Tonnen (2004) ergibt sich eine theoretische Reichweite
von über 900 Jahren. Aufgrund ungünstiger geologischer Bedingungen sind
diese jedoch zurzeit nicht international wettbewerbsfähig förderbar.

Vertreter der deutschen Kohlewirtschaft beziffern deshalb unter Beibehaltung der derzeitigen Fördermengen die Reichweite der deutschen Kohle auf etwa 400 Jahre.

Die deutsche Energy Watch Group, eine unabhängige Analytikergruppe um Wissenschaftler der Ludwig-Bölkow-Stiftung
(München), kam im Frühjahr 2007 hinsichtlich der weltweiten
Kohlereserven und insbesondere hinsichtlich der Reservensituation in
Deutschland zu einem anderslautenden Ergebnis:

„Viele Statistiken sind veraltet. […] Vermutlich ist deutlich weniger
Kohle verfügbar als weithin angenommen. […] Viele Angaben wurden seit
Jahren nicht mehr aktualisiert. Wo dies erfolgte, wurden die Reserven
meist nach unten korrigiert, teilweise sehr drastisch.' So hatte die
Bundesanstalt für Geowissenschaften die deutschen Steinkohlereserven
über Jahrzehnte mit 23 bis 24 Milliarden Tonnen angegeben. Im Jahr 2004
wurden sie auf 183 Millionen Tonnen herabgestuft, also um 99 Prozent
reduziert… Auch bei der Braunkohle gab es dramatische Abwertungen um
mehr als 80 Prozent. Deutschland ist der größte Braunkohleförderer der
Welt. Ähnliche Tendenzen, wenn auch nicht ganz so massiv, gibt es
beispielsweise in Großbritannien oder Polen. […] Geht man nun davon aus,
dass die Kohle in den kommenden Jahrzehnten die Förderrückgänge bei Erdgas und Erdöl
auffangen soll, wäre zunächst eine Ausweitung der globalen Förderung um
30 Prozent denkbar. Diese Zunahme müsste vor allem aus Australien,
China, Russland, der Ukraine, Kasachstan und Südafrika kommen. Danach
wird die Förderung konstant bleiben, um ab 2025 kontinuierlich
abzufallen.“

Pressemitteilung der Energy Watch Group vom 3. April 2007

[3]

Die US-amerikanische Wissenschaftsakademie National Academy of Sciences
schätzt in einer im Juni 2007 veröffentlichten Studie, dass die
Kohlevorräte in den USA bei gleichbleibendem Verbrauch entgegen den
Erwartungen nur noch für 100 Jahre reichen.[9]

In den letzten zehn Jahren hat sich der Weltmarktpreis für
Kraftwerkskohle von zirka 40 Euro pro Tonne SKE (im Mittel der Jahre
1996–2003) auf 106,22 Euro (3. Quartal 2011) erhöht.[4]

Die Annahmen verschiedener energiewirtschaftlicher Studien zur
Preisentwicklung fossiler Energieträger gehen stark auseinander. Ein
Vergleich von Studien aus den Jahren 2010–2012 zeigt, dass die Annahmen
für das Jahr 2030 teilweise um 150 Prozent voneinander abweichen.
Beispielsweise schätzt die „Energieprognose 2009“ der Institute
IER/RWI/ZEW den Importpreis für eine Tonne Steinkohle im Jahr 2030 auf
76 Euro2010, wohingegen die Leitstudie 2010 des Bundesumweltministeriums
von über 200 Euro2010 pro Tonne ausgeht. Zum Vergleich: 2011 lag der
Importpreis für eine Tonne Steinkohle bei 104,7 Euro2010. Beispiele für
solch stark voneinander abweichende Preisannahmen gibt es auch bei Gas-
und Ölimporten.[10]

Fördermenge

Nach dem Weltenergiereport von BP fördert China derzeit (Stand: 2012)
47,5 % aller Kohle weltweit. Weit abgeschlagen folgen die USA (13,4 %),
Australien (6,3 %), Indonesien (6,2 %), Indien (6,0 %), Russland
(4,4 %), Deutschland (1,2 %) und die Türkei (0,4 %).[11]

Entwicklung der weltweiten Weichkohleförderung (in Millionen Tonnen; Weichkohle ist ungefähr gleichbedeutend mit Braunkohle)[12]

Entwicklung der weltweiten Hartkohleförderung (in Millionen Tonnen; Hartkohle ist ungefähr gleichbedeutend mit Steinkohle)[12]

Einteilungen und handelsübliche Qualitätsmerkmale

Vorbemerkung

Bei der Einteilung der Kohlen sind zwei Begriffe sorgfältig auseinanderzuhalten: Kohlenarten und Kohlensorten.

Kohlenart

bezeichnet den Reifegrad oder Fortschritt der Inkohlung, ist also
ein System der Beschreibung von Eigenschaften. In der Regel wird für die
Klassifizierung der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen herangezogen,
eine Einteilung nach Vitrinitreflexion ist auch verbreitet.

Kohlensorten

bezeichnen Kornfraktionen, die durch Absieben aus dem Gesamtprodukt erzeugt werden. Beispielsweise bezeichnet man bei Anthrazit für den Hausbrand die Fraktion 12 mm bis 8 mm als „Nuss 5“. [13]

Typische chemische Struktureinheiten der Kohle

Zusammensetzung der Kohle

Kohle besteht aus kristallinem Kohlenstoff, organischer Substanz, Mineralen und Wasser. Häufig wird vom „Aschegehalt“ der Kohlen gesprochen; die Asche
entsteht jedoch erst bei der Verbrennung. Die organische Substanz wird
in verschiedene Mazerale unterteilt, welche aufgrund der
unterschiedlichen Herkunft des Ausgangsmaterials und der
Entwicklungsgeschichte auch unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Die Petrographie nutzt die Eigenschaft des Mazerals
Vitrinit, Licht zu reflektieren, um den Rang und damit die Kohlenart
einer Kohle zu bestimmen. Die organische Substanz besteht hauptsächlich
aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel und Sauerstoff, die
Verteilung variiert mit der Herkunft der Kohle und der Kohlenart (siehe
nachstehende Tabelle). Kohle ist ein organisches Makromolekül, dessen
genaue Struktur unbekannt ist und sich zudem je nach Herkunft ändert. Es
gibt verschiedene Modelle, die versuchen, diese Struktur abzubilden;
eines davon ist rechts dargestellt.

Bezugszustände

Während der Gehalt an organischer Substanz und Mineralien unter
normalen Umgebungsbedingungen praktisch unveränderlich sind, kann der
Wassergehalt stark schwanken, d. h. Kohle nimmt Wasser auf und gibt es
auch wieder ab. Daher sind Bezugszustände definiert, die dies
berücksichtigen. Unterschieden werden hauptsächlich die Zustände:[14]

roh: im Anlieferungszustand (Brennstoff zur Zeit der Probenahme ohne

Wasserverlust, entspricht etwa dem Zustand, in dem er verwendet wird)

an: analysenfeucht (Brennstoff feingemahlen zum Zeitpunkt der Analysen)

wf: wasserfrei (Brennstoff bei 106 °C getrocknet)

waf: wasser- und aschefrei (Brennstoff getrocknet und ohne Asche)

Der Bezugszustand waf ist hypothetisch, hier sind der Anteil an
Wasser und Asche rechnerisch abgezogen; er dient zur Charakterisierung
der organischen Substanz. Alle Bezugszustände können ineinander
umgerechnet werden.

Analysemethoden

Da einige Eigenschaften der Kohle von erheblicher finanzieller
Bedeutung sind (Preisbildung aufgrund von Analysedaten) und national und
international mit denselben Methoden bestimmt werden müssen, sind
nationale (DIN) und internationale Normen (ISO) erarbeitet worden. In
Deutschland macht dies der Arbeitsausschuss „Prüfung Fester Brennstoffe“
im Normenausschuss Bergbau (FABERG) im DIN, international das
technische Komitee ISO/TC 27 „Solid Mineral Fuels“ in der ISO.

Bestimmung des Wassergehalts

Beim Wassergehalt unterscheidet man zwischen grober und
hygroskopischer Feuchtigkeit. Grobe Feuchtigkeit bezeichnet das rein
mechanisch anhaftende Wasser, hygroskopische Feuchtigkeit ist das in den
Kapillaren der Kohlekörner festgehaltene Wasser. Die Bestimmung erfolgt
nach DIN 51718. Bei den meisten Kohlen wird die Bestimmung zweistufig
durchgeführt: Die grobe Feuchtigkeit bestimmt man im Trockenschrank bei
(30 ± 2) °C, die hygroskopische Feuchtigkeit bei (106 ± 2) °C unter
Stickstoffatmosphäre. Bei oxidativ stabilen Kohlen (Anthrazit) kann der
Gesamtwassergehalt auch einstufig bei 106 °C in Luft bestimmt werden.
Eine weitere Methode ist die Xylol-Destillation mit anschließender
volumetrischer Wasserbestimmung.

Eine ähnliche Einteilung der Kohlearten erfolgt nach dem Gehalt an
Flüchtigen Bestandteilen, diese Einteilung ist vor allem im Ruhrbergbau
üblich. Die nächste Tabelle[17] zeigt die Kohlenarten sowie typische Elementarzusammensetzungen.

Aufgrund des hohen Wassergehaltes ist der Heizwert der Rohbraunkohle nur etwa 2/3 so hoch wie der von Steinkohle.

zu.

Braunkohle

Hauptartikel: Braunkohle und Braunkohlebergbau

Braunkohle wird heute – gemahlen und getrocknet – fast ausschließlich als Brennstoff für die Stromerzeugung genutzt. Der Anteil der Förderung, der zu Briketts
gepresst wird, ist erheblich zurückgegangen. Braunkohle ist bräunlich
bis schwarz und hat mit bis zu 50 Prozent einen hohen
Feuchtigkeitsanteil. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt bei 65-70 % in der
wasserfreien Kohle. Der Schwefelgehalt beträgt bis zu 3 %. Sie wird meist im Tagebau gewonnen.

In Deutschland gibt es drei große Braunkohle-Reviere:

die Niederrheinische Bucht,

das Mitteldeutsche Braunkohlenrevier

das Lausitzer Revier

Das größte deutsche Braunkohleunternehmen ist die RWE Rheinbraun AG in Köln, Ihre Briketts werden unter dem Namen Union-Brikett vermarktet.

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 eine
grobe, lockere und poröse Grundmasse, in der auch große Einschlüsse
(mitunter ganze Baumstubben) 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 Temperatur des Verfahrens erhält man Schwel- oder Grudekoks. Braunkohlenkoks wird in erster Linie im großtechnischen Maße zur Filtration verwendet, wobei das Material die im Labormaßstab übliche Aktivkohle aus Holz ersetzt.

Bei der Braunkohlenverfeuerung fällt als Nebenprodukt Braunkohlenflugasche an.

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

Anthrazit (links) und Koks (rechts)

Quelle: Wikipedia

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Kommentar von Haus73
04.06.2016, 17:04

Den verstehe ich nicht hab schon gelesen .... wenn er sir genügt dann fass ihn mir doch mal bitte kurz zusammen ich denke nämlich das kannst du auch nicht -.-

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