penge

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
penge

Kul (fra Urm. * Kula- , gammelhøjtysk kolo m., Kol n., Mellemhøjtysk kol n., Mere sjældent kole f. "Kul, trækul") er en sort eller brun-sort, fast sedimentær sten, der skabes ved forkullelse af plantebiomasse . Det består hovedsageligt af den grundstof carbon og komplekse carbon- forbindelser .

Kul er tilgængeligt på alle kontinenter. Dens vigtigste geologiske periode var Upper Carboniferous ( Pennsylvanian ), og det tilsvarende kul er for det meste tilgængeligt som hård kul . Derudover er der stadig nyere hårde kul, for eksempel i Jura og kridtet i det vestlige Canada. I forhold til Centraleuropa er " tertiær " også en vigtig kuldannelsesperiode. Dette kul er imidlertid overvejende i form af brunkul .

Kul bruges hovedsageligt som bærer af fossil energi . Når de brændes , frigives varme, der kan bruges til opvarmning . Kulforbrænding er en af ​​de mest anvendte teknikker til generering af elektrisk energi verden over. Det er også vigtigt som udgangsmateriale ved fremstilling af koks og grafit samt ekstraktion af flydende carbonhydrider og jernsmeltning . Brændværdien af ​​en kulenhed fungerer som et benchmark for andre brændstoffer.

Både kul og brændende kul er væsentlige dele af den globale kulstofcyklus .

Mængden af ​​globale kulreserver er genstand for løbende forskning. Estimater fra 2004 beregner med konstant forbrug flere hundrede år indtil deres udmattelse, [1] andre skøn antager, at den maksimale kulproduktion kunne nås i 2025. [2] Leveringsraterne for de enkelte kultyper findes under kul / tabeller og grafik .

Fremkomst

Råmaterialet til kul er hovedsageligt af vegetabilsk oprindelse. Typisk kuldannelse (humuskul, se generel information om klassificering: kultyper ) begynder i omfattende sumpskove på lavlandet . Træerne bruger fotosyntese til binde kuldioxid fra luften og omdanne det til det kulhydrat cellulose og andre organiske forbindelser . Efter at enkelte træer dør, synker de ned i sumpen og trækkes dermed tilbage fra den normale aerobe nedbrydningsproces - i første omgang dannes tørv .

Den videre geologiske historie i den pågældende region er afgørende for, om tørven bliver til kul. Jordskorpen oplever normalt en tektonisk nedsynkning i lavlandet ( nedsænkning , se også sedimentære bassiner ). Hvis denne nedsynkning fortsætter over geologiske tidsperioder (dvs. mange titusinder af millioner af år), bliver tørvede sumpsedimenter, ofte under forskellige miljøforhold (herunder langvarig havdække), kontinuerligt overlejret med sedimenter og samtidig sænket i jordens dybere øvre skorpe. Både omgivelsestrykket og omgivelsestemperaturen stiger, når synkedybden stiger. Dette forårsager den såkaldte koalificering af de tørvede sedimenter. Trykket presser vandet ud, og temperaturstigningen forårsager den kemiske omdannelse af de organiske forbindelser, i løbet af hvilke en berigelse af kulstof finder sted. I første omgang produceres brunkul . Koaliseringen intensiveres med stigende nedsynkning. Lignit bliver stenkul og til sidst antracit . Derfor er kulkvaliteten ofte bedre, jo dybere den ligger i jorden, og jo ældre den er.

De vigtigste kulforekomster i dag (ikke sjældent kun fra et historisk økonomisk synspunkt) blev dannet i Upper Carboniferous for omkring 323,2 til 298,9 millioner år siden. I den tidlige øvre karbonhold bestod det vigtigste udgangsmateriale for den pågældende tørv af 60 til 80% trælignende klubmosplanter . Deres stammer var næppe lavet af træ , men havde en meget tyk periderm (bark). I Appalachernes midterste øvre kulstof dominerede de stærkt træagtige Cordaites . I den sene øvre carbonifer Euramerica dominerede igen svagt træagtige bregner fra Marattiales -ordenen . [3] De økonomisk vigtige brunkulforekomster i Centraleuropa (Nedre Rhinen, Midttyskland, Niederlausitz, Egergraben) blev skabt i " tertiærområdet " for 66 til 2.588 millioner år siden og er derfor meget yngre.

Afhængigt af uddannelsesområdets paleogeografiske position skelnes der mellem palustriske (eller limniske) og paralikulformationer. Palustric / limnic forstås at betyde kuldannelse i vådområder nær indre farvande. Parallelt betyder, at kulforekomsten går tilbage til dannelsen af ​​mose i en kystslette. [4] Så igen og igen indsættes marine sedimenter mellem de enkelte kulsømme, som kan spores tilbage til korte transgressive faser. Hvis kulforekomster har deres oprindelse i palustriske formationsområder inden for bassiner i bjergrige områder, kan man specifikt tale om intramontan kuldannelse.

Nye undersøgelser tyder på en tæt forbindelse mellem dannelsen af ​​de enormt rige kulholdige kulforekomster og udviklingen af hvid råd , det vil sige svampetyper, der var i stand til at nedbryde lignin , en hovedkomponent i træ. Molekylærgenetiske forholdsanalyser i forbindelse med metoden til molekylæruret viste, at den hvide råd sandsynligvis kun opstod i slutningen af ​​karbonet eller i den tidlige perm . [5]

Udvinding

Kul kan både over jorden i åben grube og i underjordisk minedrift tilskyndes. Rundt om i verden udvindes omkring 40% af kul fra åben minedrift, resten fra underjordisk minedrift. [6]

Aktier

Brunkulreserverne i Tyskland udgjorde omkring 76,8 milliarder tons i februar 2014, hvoraf 40,3 milliarder tons økonomisk kunne udvindes med nutidens teknologi. Med konstant produktion (2013: 183 millioner t) ville reserverne være tilstrækkelige i 220 år. [7]

Omkring 24 milliarder tons tyske stenkulreserver betragtes som genvindelige. Baseret på produktionskvoten i 2004 (25,7 millioner tons) ville dette resultere i en teoretisk rækkevidde på over 900 år. På grund af de geologiske forhold kan imidlertid kun en del af disse genindvindingsreserver udvindes på en internationalt konkurrencedygtig måde i henhold til den nyeste teknik. Repræsentanter for den tyske kulindustri satte derfor sortimentet af tysk stenkul på omkring 400 år, forudsat at produktionsmængden på det tidspunkt blev opretholdt.

Den tyske Energy Watch Group , en uafhængig gruppe af analytikere under ledelse af forskere fra Ludwig -Bölkow -Stiftung (München), kom i foråret 2007 til en anden konklusion med hensyn til globale kulreserver og især med hensyn til reservesituationen i Tyskland:

”Mange statistikker er forældede. […] Formentlig er der betydeligt mindre kul til rådighed, end der er almindeligt antaget. […] Meget af oplysningerne er ikke blevet opdateret i årevis. Hvor dette blev gjort, blev reserverne normalt revideret nedad, nogle gange meget drastisk. ' Forbundsinstituttet for geovidenskaber havde for eksempel givet Tysklands hårde kulreserver 23-24 milliarder tons i årtier. I 2004 blev de nedgraderet til 183 millioner tons, det vil sige reduceret med 99 procent. Der var også dramatiske devalueringer på mere end 80 procent for brunkul. Tyskland er den største brunkulproducent i verden. Der er lignende tendenser, hvis ikke helt så massive, for eksempel i Storbritannien og Polen. […] Hvis man nu antager, at kul skulle absorbere faldene i produktionen af naturgas og råolie i de kommende årtier, ville en udvidelse af den globale produktion med 30 procent i første omgang kunne tænkes. Denne stigning skulle primært komme fra Australien, Kina, Rusland, Ukraine, Kasakhstan og Sydafrika. Derefter vil tilskuddet forblive konstant for kun at falde kontinuerligt fra 2025 og fremefter. "

- Pressemeddelelse fra Energy Watch Group fra 3. april 2007 [2]

I andet kvartal 2016 var verdensmarkedsprisen for dampkul omkring 56 euro pr. Ton kul. [8.]

Leveringsrate

Ifølge den 67. BP World Energy Report havde Kina en andel på 46,4% af den globale kulproduktion i 2017, lidt over det dobbelte af alle OECD -landes andel (22,6%). USA (9,9%), Australien (7,9%), Indien (7,8%), Indonesien (7,2%) og Rusland (5,5%) fulgte langt efter. Tyskland var på en 11. plads med 1,0% af verdens produktion. [9]

Udvikling af den verdensomspændende ekstraktion af "hård kul" (hård brunkul, hård kul
og antracit) siden 1978 (i millioner t) [10]
Udvikling af den globale bløde brunkulsproduktion siden 1978 (i millioner t) [10]

Klassifikationer og standard kvalitetsfunktioner

Generelle oplysninger om klassificering

Klassificeringen af ​​kul eller kul udføres i henhold til forskellige systemer afhængigt af fokus. Ud fra et teknisk synspunkt skal især to udtryk nøje skelnes: kultyper og kultyper .

Typer af kul

Kultyperne er kulspecifikke , traditionelle navne på kornstørrelser , der adskilles ( klassificeres ) fra det usorterede råkul (transporteret kul) ved sigtning. Mens hvert tysk kulmineareal oprindeligt havde sine egne, omend ofte ensartede sortbetegnelser, blev der indført et ensartet sortsystem i 1941. [11] Ifølge dette betegnes alle fragmenter større end 80 mm som kulkul . De mindre komponenter i klumpkulet (150–80 mm) kaldes nibbling . Under 80 mm skelnes der yderligere mellem

  • Møtrikul
    • Møtrik 1, 80-50 mm
    • Møtrik 2, 50-30 mm
    • Møtrik 3, 30-18 mm
    • Møtrik 4, 18-10 mm
    • Møtrik 5, 10-6 mm
  • Fint kul
    • Finkul I, 10-0 mm
    • Finkul II, 6-0 mm
  • Støvkul, 0,5-0 mm

Typer af kul

Kultyperne differentieres efter deres kemiske og fysiske egenskaber, som er tæt forbundet med forekomstens geologiske historie. Hovedsagelig to kriterier anvendes til at definere den type kul: kul typen og kul rang. [12]

  • Kultypen er tæt knyttet til kulens sedimenteringshistorie , især typen af ​​deponeringsplads og typen af ​​deponeret organisk materiale. Der skelnes mellem to grundlæggende typer af kul: humus kul og sapropel kul. [12] [13] Humuskul er kul i egentlig forstand og den langt mere almindelige af de to hovedtyper af kul. De har deres oprindelse i fugtige terrestriske lagerområder præget af tæt vegetation ( ”kul sumpe”), skyldes i stor udstrækning træagtige og urteagtige plantemateriale og udvikle via den mellemliggende fase af tørv . Makroskopisk er de ideelt kendetegnet ved en stribet struktur i centimeterområdet. Sapropelkul opstår derimod i stille vand og stammer fra ikke-træet materiale fra landplanter (hovedsageligt blade ), men også delvis fra alger og udvikler sig fra fordøjet slam (sapropel). De har ikke en stribet struktur og går i stykker som en skal . De danner ofte tynde sammenlåsninger i en række humuskul og vidner om stigende vandlogning i aflejringsområdet. [14]
  • Kulrangen er et udtryk for graden af modenhed eller koalificeringens fremskridt . Det er tæt forbundet med den videre geologiske historie (se → Diagenese ) for det engang deponerede organiske materiale eller tørv eller fordøjet slam, især med mængden af ​​synke ned i dybere områder af jordskorpen og den tilhørende stigning i omgivelsestemperatur . Når modenhedsgraden stiger, kan de makroskopisk og mikroskopisk påviselige forskelle mellem humus og sapropelkul blive mere og mere sløret. [13]

For en mere detaljeret opdeling af kultyperne, se nedenfor .

Sammensætning af kul

Eksemplarisk strukturformel for et snit fra den komplekse organiske ramme for kul
Mikroskopiske billeder af et kul fra den nedre perm i Kina, hver under hvidt indfaldende lys til venstre, fluorescens til højre; De forskellige macerals er mærket

Kul består af krystallinsk kulstof, organisk stof, mineraler og vand. Niveauet af andelen af ​​mineralsk (uorganisk) stof kaldes også kulstofgraden . [12] Udtrykket "askeindhold" bruges ofte, fordi mineralske stoffer næppe bidrager til kulets brændværdi; efter at kulet er brændt, forbliver det og danner asken . Mineralstoffet i uforbrændt kul indeholder imidlertid også såkaldte flygtige mineraler , der slipper ud som gasser under forbrænding og ikke bidrager til dannelse af aske (f.eks. Kuldioxid bundet i carbonater ). Mineraler til stede i uforbrændt kul er derfor ikke nødvendigvis repræsenteret i den tilsvarende aske. Mineralsubstansen kan primært være kommet ind i kullet, dvs. i løbet af sedimentering (f.eks. Lermineraler , siltpartikler fremstillet af kvarts ) eller sekundært under diagenese (lermineraler, calcit ). Graden af ​​kul og askeindhold har en betydelig indflydelse på kulens værdi eller kvalitet.

Det organiske stof består hovedsageligt af kulstof, brint, nitrogen, svovl og ilt. Det danner en kompleks makromolekylær ramme, hvis struktur og sammensætning varierer afhængigt af kultypen og kulets oprindelse. Når graden af ​​koalisering stiger, forskydes forholdet mellem kulstof og brint, ilt, nitrogen og svovl i retning af kulstof (se også tabellen nedenfor), hvor andelen af ​​ilt er særlig stærk, og andelen af ​​brint falder lidt og andelen af svovl og nitrogen forbliver mere eller mindre konstant.

Baseret på deres optiske egenskaber i tynde og polerede sektioner er det organiske stof opdelt i forskellige macerals . Andelen af ​​disse macerals i et kul er primært baseret på, hvilke planter (dele) det oprindeligt stammer fra. I kulpetrografi bestemmes kultypen på grundlag af andelen, og kulrangen bestemmes på grundlag af reflektiviteten især af vitrinit -andelen .

Reference tilstande

Mens indholdet af organisk materiale og mineraler praktisk talt er uforanderligt under normale omgivelsesbetingelser, kan vandindholdet svinge meget, dvs. kul absorberer vand og afgiver det derefter igen. Derfor defineres referencestater, der tager højde for dette. Der skelnes hovedsageligt mellem følgende tilstande: [15]

  • rå: i leveringsbetingelsen (brændstof på prøveudtagningstidspunktet uden vandtab, svarer nogenlunde til den tilstand, hvor det bruges)
  • på: våd til analyse (brændstof finmalet på analysetidspunktet)
  • wf: vandfri (brændstof tørret ved 106 ° C)
  • skive: fri for vand og aske (brændstof tørret og uden aske)

Referencetilstanden waf er hypotetisk, her trækkes andelen af ​​vand og aske aritmetisk; det bruges til at karakterisere det organiske stof. Alle referencetilstande kan konverteres til hinanden.

Analytiske metoder

Da nogle af dets egenskaber er af betydelig betydning for kulets materielle værdi (prisfastsættelse baseret på analysedata) og skal bestemmes nationalt og internationalt ved hjælp af de samme metoder, er nationale (DIN) og internationale standarder (ISO) udarbejdet for analyse af kul. I Tyskland var arbejdsudvalget "Test af faste brændstoffer" i Mining Standards Committee (FABERG) i DIN ansvarligt, internationalt ISO / TC 27 "Solid Mineral Fuels" tekniske udvalg af ISO .

Bestemmelse af vandindholdet

Med hensyn til vandindhold skelnes der mellem groft og hygroskopisk fugt. Grov fugt henviser til det rent mekanisk vedhæftende vand, hygroskopisk fugt er vandet, der holdes i kapillærerne af kulkorn. Bestemmelsen udføres i henhold til DIN 51718. For de fleste kul udføres bestemmelsen i to trin: Den grove fugtighed bestemmes i et tørreskab ved 30 ± 2 ° C, den hygroskopiske fugtighed ved 106 ± 2 ° C under en nitrogenatmosfære. I tilfælde af oxidativt stabile kul (antracit) kan det samlede vandindhold også bestemmes i et trin ved 106 ° C i luft. En anden metode er xylendestillation med efterfølgende volumetrisk vandbestemmelse.

Bestemmelse af asken

Ask er den uorganiske rest, der ifølge DIN 51719 forbliver efter afbrænding af kul i ovnen ved 815 ° C. Ask er en blanding af alkali, jordalkalien, jern og aluminiumsalte såsom oxider, sulfater, silicater og fosfater.

Bestemmelse af de flygtige bestanddele

Flygtige komponenter kan ikke defineres klart, bestemmelsen er en konventionel procedure. Disse bestemmes i henhold til DIN 51720: kulet opvarmes til 900 ° C i 7 minutter. Undslippe bestanddele, korrigeret for det udslipende vand, er konventionelt de flygtige bestanddele.

Typer af kul

Generel information om underafdelingen

Kultyper opdeles ikke ensartet internationalt. Tabellen viser en samling af Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR). [16] De vigtigste kriterier for klassificering er energiindhold (brændværdi), flygtige komponenter og vitrinitreflektion.

Sammenligning af BGR-kulklassificeringen med systemerne i UN-ECE (sømkul) og USA [17]
Typer af kul
FN-ECE USA Tyskland
Tørv Tørv tørv
Ortho-Lignit Lignit Blødt brunkul
Meta-brunkul Lignit / subbituminøst kul Matbrunt kul
Sub-bituminøst kul Sub-bituminøst kul Glansbrunt kul
Bituminøst kul Subbituminøst kul / medium flygtigt bituminøst kul Flammekul
Medium flygtigt bituminøst kul Gasflammekul
Medium flygtigt bituminøst kul Gaskul
Medium flygtigt bituminøst kul Trækul
Lavt flygtigt bituminøst kul Spiseligt kul
Antracit Halvantracit Magert kul
Antracit antracit

En lignende klassificering af kultyperne finder sted i henhold til indholdet af flygtige bestanddele, denne klassificering er især almindelig i Ruhr minedrift. Den næste tabel [18] viser typer af kul og typiske grundsammensætninger.

Efternavn Kulificering Vandindholdet i råkullet Flygtige stoffer

(waf) i%

C carbon%

(waf)

H brint%

(waf)

O ilt%

(waf)

Brændværdi (waf) in

MJ / kg

Brunkul lav 45-60 60-43 65-75 8,0-5,5 30-12 <25–28
Flammekul 4-7 45-40 75-81 6,6-5,8 > 9,8 > 32
Gasflammekul 3-6 40-35 81-85 5,8-5,6 9,8-7,3 33,0-34,2
Gaskul 3-5 35-28 85-87,5 5,6-5,0 7,3-4,5 33,9-34,8
Trækul 2-4 28-19 87,5-89,5 5,0-4,5 4.5-3.2 34,5-35,6
Spiseligt kul 2-4 19-14 89,5-90,5 4,5-4,0 3.2-2.8 35,2-35,6
Magert kul 1-3 14-12 90,5-91,5 4,0-3,75 2,8-2,5 35,2-35,5
antracit høj <2 <12 > 91,5 <3,75 <2,0 35,0-35,3

På grund af det høje vandindhold er brændværdien af ​​rå brunkul kun ca. 2/3 så høj som stenkul.

Kul indeholder også nitrogen i området fra ca. 0,8% til ca. 2%, svovl i området fra ca. 0,2% til ca. 3%, i enkelte tilfælde endnu højere. Med stigende koalisering falder de flygtige komponenter, hydrogen- og iltindholdet, brændværdien stiger.

Brunkul

I dag bruges brunkul - formalet og tørret - næsten udelukkende som brændstof til elproduktion . Andelen af ​​produktionen, der presses til briketter, er faldet betydeligt. Lignit er brunlig til sort og har et højt fugtindhold på op til 50 procent. Deres kulstofindhold er 65-70% i vandfrit kul. Svovlindholdet er op til 3%. Det er hovedsageligt udvundet fra minedrift i åben støbning .

Der er tre store brunkulminearealer i Tyskland:

Det største tyske brunkulsselskab er RWE Rheinbraun AG i Köln , dets briketter markedsføres under navnet Union-Brikett .

Brunkuls oprindelsestidspunkt er tertiær . Som med stenkul spiller træet fra døde træer også en rolle her, da det gennemgik koaliseringsprocessen under pres og i mangel af luft. Brunkulst opstod imidlertid i en nyere geologisk tidsalder, hvorfor det adskiller sig kvalitativt fra hård kul, for eksempel i sit højere svovlindhold og en grov, løs og porøs grundmasse, hvor store indeslutninger (undertiden hele træstubbe) kan blive fundet.

Når det kommer til brunkul, skelnes der mellem blank brunkul, mat brunkul og blød brunkul. De typer med en høj andel af flygtige komponenter kan forarbejdes til koks i en koksvaerk . Smoldering eller Grudekoks er opnået, afhængig af temperaturen af processen. Lignitkoks bruges primært i industriel skala til filtrering , idet materialet erstatter det aktivt kul , der er fremstillet af træ, hvilket er almindeligt i en laboratorieskala .

Lignit flyveaske er et biprodukt ved brunkulforbrænding .

Ifølge Gerhard Madaus 'bog om lægeplanter fra 1938 er løvfod den eneste plante, der uden problemer kan vokse på ren brunkul.

Hårdt kul

Udvinding af stenkul i en søm 1965
Antracit (venstre) og cola (højre)
Kulmine i gennemsnit: 1. sektion; 2. demonteringssted; 3. Förderberg ; 4. galleri; 5. skaftbygning; 6. Administrativt kompleks; 7. lager; 8. kullager; 9. Haldenberg.

Stenkul er en samlebetegnelse for kul af højere kvalitet. Det opstod fra store bevoksninger af urskov, der akkumulerede store mængder biomasse i færd med at dø, svarende til hvad der sker i en tørvemose i dag. Disse aflejringer blev delvist dækket med jævne mellemrum (derfor er der normalt flere kulsømme i hård kulminedrift ) af andre sedimenter såsom ler og sand / sandsten. Som et resultat blev det organiske udgangsmateriale komprimeret og omdannet i fravær af luft og ved høje tryk og temperaturer, indtil der blev skabt en fast binding af kulstof , vand og ikke-brændbare mineralindeslutninger. Mineralsubstansen ændres under forbrænding og vises derefter i form af aske. Bituminøst kul er kendetegnet ved en sort, fast base, hvor indeslutninger og indtryk af forhistoriske planter kan findes.

Tidligere minearealer i Tyskland:

Med udløbet af stenkulstilskuddet i 2018 blev minedrift af stenkul i Tyskland indstillet. Senest blev det udført i miner på op til 1.750 meters dybde, enten med en kulplov eller en klippelæsser .

Andre vilkår

Pitch kul

Pitchkul blev udvundet i Bayern (Penzberg, Peißenberg, Peiting, Hausham osv.). Deres alder svarer til brunkuls alder. På grund af det højere bjergtryk har det imidlertid egenskaber som antracit. Tunnelerne i minedepartementet på Deutsches Museum i München blev bygget med stenkul på væggene.

Shungit trækul

Klipper fundet nogle steder i Finland og Rusland, der er op til 95% kulstof, kaldes shungitkul.

Sapropel kul

I forskellige hårde kulforekomster er der en meget lille mængde sapropelkul, som blev dannet af fordøjet slam. Det er blødt og let at redigere, så z. B. Figurer kan hugges.

brug

Kul bruges hovedsageligt som et fast brændsel til at generere varme ved forbrænding. Til z. B. for at generere elektrisk energi i kulfyrede kraftværker genereres vanddamp ved hjælp af den frigivne varme, som igen driver dampturbiner . For at sammenligne, hvilken mængde energi der kan opnås med hvilket kul, bruges hårdkulenheden normalt.

I 2003 blev 24,4% af primærenergi og 40,1% af elektrisk energi på verdensplan genereret ved industriel anvendelse af kul som brændstof. Stenkul og brunkul er stort set lige repræsenteret. I moderne kulkraftværker bruges forskellige teknikker til at reducere forurenende stoffer og øge effektiviteten.

En ikke ubetydelig del af kulet anvendes efter passende forarbejdning til reduktion af malme , hovedsageligt jernmalm , i højovne og er et vigtigt element i processen med jernsmeltning .

I Storbritannien udviklede kulminedriften sig fra begyndelsen af ​​1700 -tallet til et væsentligt grundlag for den industrialisering, der startede der . Fra 1800 -tallet blev kulet også brugt til at producere bygas , som blev brugt til gadebelysning, madlavning og opvarmning. I gasværker blev bygas opnået fra kul ved tørdestillation - koks var et biprodukt. I det 20. århundrede blev bygas stort set erstattet af naturgas .

I 1700 -tallet blev brunkul brugt som farvepigment under navnet Umber eller Cölln earth .

Produkter fremstillet af kul

koks

Koks er en fast kulstofholdig rest, der fortrinsvis er fremstillet af fedtkul med lavt aske- og svovlindhold. I koksanlæg fjernes de flygtige komponenter ved at opvarme dem i en ovn med udelukkelse af luft ved mere end 1000 ° C, så det faste kulstof og den resterende aske smelter sammen. Koksovnsgas og kultjære fremstilles som biprodukter. Denne proces, kendt som koks, er en del af kulforbedringsprocessen . Koks brænder med en næsten usynlig blå flamme. Der er ingen sod eller synlig røggas. Koks bruges som brændstof og som reduktionsmiddel i jernproduktion i højovne. Den har en kedelig grå farve og er hård og porøs.

Briketter

En brikette fremstillet af brunkul

Briketter fremstilles ved presning, hovedsageligt af brunkul. Hårde kulbriketter (æggekul) er af ringe betydning for husbrande i Tyskland, kun dem, der er fremstillet af antracit, sælges stadig.

Kulforflydning

Kulformning henviser til kemiske processer, der producerer flydende carbonhydrider fra fast kul. Processen med direkte hydrogenering af kul blev brugt til at producere gasser, karburatorer og dieselbrændstoffer. Motivationen for den store anvendelse af kulfortætning er udskiftning af råolie som råvare til petrokemiske og energisektorer. Processen bliver vigtigere, når der ikke findes petroleum i tilstrækkelige mængder.

Miljø- og klimaspørgsmål

Udvinding

Damp skår af skyer i køletårne af brunkul kraftværket nærheden Köln Niederaußem
Steinkohletagebau El Cerrejón in Kolumbien

Die Gewinnung von Kohle im Tagebau ist mit einem immensen Flächenverbrauch verbunden. Während in Deutschland nur Braunkohle im Tagebau abgebaut wird, wird in anderen Ländern z. T. auch Steinkohle auf diese Art gefördert, beispielsweise in der Mine El Cerrejón in Kolumbien, der mit einer Fläche von ca. 690 km² größten Steinkohlemine Südamerikas.

Eine weitere Form ist das va in den amerikanischen Appalachen praktizierte Mountaintop removal mining , bei dem zunächst Bergkuppen gesprengt und abgetragen werden, um anschließend die Steinkohle im Tagebau fördern zu können. Alleine in den Appalachen erstrecken sich die Abbaugebiete derzeit (2012) über eine Fläche von ca. 5.700 Quadratkilometer, häufig ursprüngliche Waldflächen. Zudem werden beim Bergbau Schwermetalle wie Arsen und Quecksilber freigesetzt, die die Umwelt belasten sowie die Gesundheit der Anwohner gefährden, auch kommt es häufig zu Überschwemmungen, da durch die Ablagerung des Abraums in Tälern oftmals Flussläufe begraben werden. [19]

Um Lagerstätten möglichst vollständig ausbeuten zu können, werden bisweilen ganze Dörfer umgesiedelt, was zu Konfliktpotenzial mit der Bevölkerung führen kann (siehe auch Liste abgebaggerter Ortschaften ). Unter Umständen werden auch ökologisch oder kulturell besonders wertvolle Gebiete zerstört – Beispiele dafür sind die Lacomaer Teichlandschaft und das Dorf Lakoma , die dem Tagebau Cottbus-Nord weichen mussten sowie zahlreiche Dörfer im sorbischen Siedlungsgebiet , die in den letzten Jahrzehnten weichen mussten bzw. teilweise bis heute bedroht sind (sh. Mühlrose ).

In Braunkohletagebauen können ähnlich wie bei weiten, trockenen Äckern in der Landwirtschaft große Staubmengen entstehen. Daher ist der Einsatz von effizienter Staubbekämpfungstechnik unerlässlich.

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

Umgekehrt führt eine Stilllegung eines Tagebaus zur Erhöhung des Grundwasserspiegels, sobald die Tauchpumpen abgestellt werden. Dies kann bei den in der Umgebung erbauten Gebäuden zu großen Schäden führen. Ein bekanntes Beispiel dafür ist die Umgebung der Stadt Korschenbroich , deren Bewohner seit der schrittweisen Stilllegung des Tagebaus Garzweiler I mit dem steigenden Grundwasserspiegel zu kämpfen haben.

Aus Kohlegruben tritt außerdem das Treibhausgas Methan aus. [20]

Verbrennung

Luftverschmutzung durch ein Kohlekraftwerk in den USA
Kohlekraftwerke sind ein Grund für die Luftverschmutzung in Städten wie Peking. [21]

Bei der Verbrennung von Kohle entstehen Kohlendioxid , Wasserdampf und andere Gase wie Schwefeldioxid , zudem werden umwelt- und gesundheitsschädliche Schadstoffe wie Flugasche , Feinstaub und Schwermetalle emittiert. Verglichen mit anderen in großer Menge genutzten fossilen Energieträgern pro nutzbarem Energiegehalt die größte Menge des Treibhausgases Kohlendioxid (CO 2 ) freigesetzt. [22] Aufgrund ihres niedrigeren Wirkungsgrads sind Braunkohlekraftwerke (ca. 1080 Gramm CO 2 / kWh ) ungünstiger als Steinkohlekraftwerke (ca. 800 g CO 2 /kWh). [23] Die Freisetzung von CO 2 bei einer Verbrennung mit Sauerstoff kann nur durch einen besseren Wirkungsgrad der Kraftwerke und dadurch auch geringeren Kohleverbrauch reduziert werden. Zusätzlich zu dem in Kraftwerken und Industrieanlagen direkt emittierten CO 2 kann durch ungewollte Kohlebrände weiteres CO 2 freigesetzt werden.

Das Schwefeldioxid , das vor allem bei der Verbrennung von Braunkohle entsteht, ist mitverantwortlich für den Sauren Regen . Bei modernen Stein- und Braunkohlekraftwerken werden die Abgase in Rauchgasentschwefelungsanlagen (siehe auch REA-Gips ) von Schwefeldioxid, durch katalytische ( SCR ) oder nichtkatalytische ( SNCR ) Entstickung von Stickoxiden und in elektrischen Abscheidern vom Staub gereinigt. Die bei der Verbrennung von Kohle entstehende Asche enthält erhöhte Konzentrationen von Schwermetallen wie z. B. Arsen und Quecksilber , aber auch der radioaktiven Elemente Uran und Thorium . [24] Durch die Emission von Stäuben kommt es insbesondere in Staaten mit nur geringen Umweltschutzvorschriften zu starker, gesundheitsgefährdender Luftverschmutzung sowie dem damit eng verbundenen Smog . Besonders in China, das stark auf Kohle als Energieträger setzt, ist dies ein großes Problem. [25]

Umwelt-, Gesundheits- und Klimaschäden sind negative Auswirkungen der Kohlenutzung, die nicht von den Verursachern getragen werden, sondern von der Allgemeinheit. [26] Volkswirtschaftlich spricht man hierbei von sogenannten Externen Kosten . Diese sozialen und ökologischen Kosten der herkömmlichen Energiegewinnung haben einen erheblichen Einfluss und übersteigen in manchen Fällen sogar die Endkundenpreise der Stromverbraucher. [27] Für die USA wurden beispielsweise externe Kosten der Kohlestromerzeugung in Höhe von 175 bis 523 Mrd. US-Dollar pro Jahr ermittelt, mit einem konservativ gerechneten wahrscheinlichen Mittelwert von 345 Mrd. Dollar, bzw. 17,8 ct/kWh. Nicht berücksichtigt wurden hierbei einige negativen Folgeeffekte wie z. B. Umwelteffekte durch Freisetzung giftiger Chemikalien und Schwermetalle in die Umwelt, Eutrophierung von Gewässern durch Stickstoffeintrag, Folgeeffekte von sauren Regens und ein Teil der Folgen der globalen Erwärmung. [28]

Kohleausstieg

Um die Umwelt-, Gesundheits- und Klimaschäden durch die Energieerzeugung zu minimieren und um Zwei-Grad-Ziels noch einhalten zu können, wird ein Ausstieg aus der Verstromung von Kohle als notwendig angesehen. [29] Soll das Zwei-Grad-Ziel mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 50 % erreicht werden, dürfen im Zeitraum 2011 bis 2050 nach Daten des IPCC maximal zwischen 870 und 1.240 Gigatonnen (Mrd. Tonnen) Kohlenstoffdioxid freigesetzt werden. Umgerechnet auf die Reserven bedeutet dies, dass im globalen Kontext etwa ein Drittel der Ölreserven, die Hälfte der Erdgasreserven und mehr als 80 % der Kohlereserven nicht verbrannt werden dürfen. [30] Ein zentrales Element der Energiewende ist daher ein Kohleausstieg.

Der noch bis vor wenigen Jahren starke Anstieg des Ausbaus von Kohlekraftwerken verlor zuletzt an Dynamik; seit 2010 wurde weltweit nur ein Drittel der geplanten Kohlekraftwerke tatsächlich realisiert. In China und den USA sinkt der Kohleverbrauch und entkoppelt sich vom Wirtschaftswachstum. [31] Mehrere Regierungen streben eine deutliche Reduzierung oder einen vollständigen Ausstieg aus der Kohle an. Die kanadische Provinz Ontario hat als erste größere Verwaltungseinheit einen Kohleausstieg bis 2014 umgesetzt. [32] Zur Verminderung des CO 2 -Ausstoßes und von Smog wollen 12 von 34 chinesischen Provinzen ihren Kohleverbrauch reduzieren. [25]

Siehe auch

Literatur

Weblinks

Wiktionary: Kohle – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons : Kohle – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
Wikiquote: Kohle – Zitate

Einzelnachweise

  1. Special Braunkohle. Archiviert vom Original am 12. Januar 2012 ; abgerufen am 3. März 2015 .
  2. a b Webseite der Energy Watch Group : Die Reichweite der Kohle wird deutlich überschätzt ( Memento vom 28. Januar 2016 im Internet Archive ) (3. April 2007; PDF; 146 kB), zuletzt abgerufen am 28. Januar 2016.
  3. David Hibbett, Robert Blanchette, Paul Kenrick, Benjamin Mills: Climate, decay, and the death of the coal forests . In: Current Biology . Band   26 , Nr.   13 , 2016, S.   R563–567 , doi : 10.1016/j.cub.2016.01.014 (alternativer Volltextzugriff: Clark University ).
  4. Hans Murawski, Wilhelm Meyer: Geologisches Wörterbuch. 12. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, 2010, ISBN 978-3-8274-1810-4 , S. 97, 121.
  5. Dimitrios Floudas, Manfred Binder, Robert Riley und 68 weitere Autoren: The Paleozoic Origin of Enzymatic Lignin Decomposition Reconstructed from 31 Fungal Genomes . In: Science . Band   336 , Nr.   6089 , 2012, S.   1715–1719 , doi : 10.1126/science.1221748 (alternativer Volltextzugriff: Clark University ).
  6. Nicola Armaroli , Vincenzo Balzani : Energy for a Sustainable World – From the Oil Age to a Sun-Powered Future . Wiley-VCH 2011, S. 86.
  7. Braunkohle in Deutschland 2013. Bundesverband Braunkohle, abgerufen am 6. März 2015 .
  8. Drittlandskohlepreis. Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle , abgerufen am 7. November 2016 .
  9. BP plc: BP Statistical Review of World Energy 2018. London, 2018 ( PDF 6,5 MB), S. 38
  10. a b BGR: Energiestudie 2015. Reserven, Ressourcen und Verfügbarkeit von Energierohstoffen (19). Hannover 2015 ( online )
  11. Wilhelm Gumz, Lothar Hardt: Kurzes Handbuch der Brennstoff- und Feuerungstechnik. Springer-Verlag, 1962, ISBN 978-3-642-51615-3 , S. 203 (Tabelle 5-9)
  12. a b c Kohle. Spektrum Online-Lexikon der Geowissenschaften
  13. a b Jennifer MK O'Keefe, Achim Bechtel, Kimon Christanis und 10 weitere Autoren: On the fundamental difference between coal rank and coal type. International Journal of Coal Geology. Bd. 118, 2013, S. 58–87,doi:10.1016/j.coal.2013.08.007 (alternativer Volltextzugriff: Smithsonian Libraries )
  14. Sapropelkohle. Spektrum Online-Lexikon der Geowissenschaften
  15. Eberhard Lindner; Chemie für Ingenieure; Lindner Verlag Karlsruhe, S. 258.
  16. Energierohstoffe 2009: Reserven, Ressourcen, Verfügbarkeit, Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Hannover, Seite 21, ISBN 978-3-9813373-1-0 .
  17. Internationale Klassifizierung der Kohlesorten; PDF-Datei (149 kB).
  18. Franck und Knoop: Kohleveredlung. Chemie und Technologie, Springer-Verlag, Heidelberg; nach G.Kölling und F.Schnur: Chemierohstoffe aus Kohle, Thieme, Stuttgart 1977.
  19. Weg mit den Bergen . In: Die Zeit , 18. Oktober 2007. Abgerufen am 16. Mai 2012.
  20. Josh Gabbatiss: Coal mines emit more methane than oil-and-gas sector, study finds. Carbon Brief, 24. März 2020, abgerufen am 29. März 2020 (englisch).
  21. Die Zeit, Peking – Wie krank macht Smog? , 27. Februar 2014.
  22. International Energy Agency: CO2 Emissions from Fuel Combustion 2010 – Highlights (PDF; 2,3 MB). S. 37.
  23. Konrad Kleinknecht : Wer im Treibhaus sitzt , Piper, 2007, ISBN 978-3-492-05011-1 .
  24. COAL ASH IN ALASKA:OUR HEALTH, OUR RIGHT TO KNOW – A Report on Toxic Chemicals Found in Coal Combustion Waste in Alaska ( Memento vom 18. Juli 2014 im Internet Archive ). S. 8.
  25. a b Deutschlandfunk, Kohlekraft: Smog-Land China als Klimaretter , 11. April 2014.
  26. G20: Kohlekraftwerk-Subventionen mehr als verdoppelt - derStandard.at. In: DerStandard.at. 26. Juni 2019, abgerufen am 22. November 2019 (österreichisches Deutsch).
  27. Nicola Armaroli , Vincenzo Balzani , Towards an electricity-powered world . In: Energy and Environmental Science 4, (2011), 3193-3222, S. 3195, doi : 10.1039/c1ee01249e .
  28. Epstein et al., Full cost accounting for the life cycle of coal . In: Annals of the New York Academy of Sciences 1219, (2011), 73–98, S. 93, doi : 10.1111/j.1749-6632.2010.05890.x .
  29. IPCC, Arbeitsgruppe drei veröffentlicht Ergebnisse: Summary for Policymakers , 13. April 2014.
  30. Christophe McGlade, Paul Ekins , The geographical distribution of fossil fuels unused when limiting global warming to 2°C . Nature 517, (2015), 187-190, doi : 10.1038/nature14016 .
  31. Germanwatch: Indizien für eine Trendwende in der internationalen Klima- und Energiepolitik. Bonn 2015, PDF ( Memento vom 8. März 2016 im Internet Archive )
  32. Provinz Ontario, Pressemitteilung, Creating Cleaner Air in Ontario – Province Has Eliminated Coal-Fired Generation , 15. April 2014.