Braunkohle

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Braunkohle aus dem Tagebau Welzow-Süd im Kraftwerk Klingenberg in Berlin

Braunkohle (früher auch Turff genannt) ist ein bräunlich-schwarzes, meist lockeres Sedimentgestein, das durch Druck und Luftabschluss (Inkohlung = natürlicher Vorgang oder hydrothermale Karbonisierung = industrietechnisches Verfahren) von organischen Substanzen entstand. Braunkohle ist ein fossiler Brennstoff, der zur Energieerzeugung verwendet wird. Rohbraunkohle besitzt etwa ein Drittel des Heizwertes von Steinkohle, was etwa 8 MJ oder 2,2 kWh pro Kilogramm entspricht. Aufbereitete (getrocknete) Braunkohle hat ungefähr zwei Drittel des Werts von Steinkohle.

Entstehung

Baumstümpfe (Lignit) in der Braunkohle durch die nicht ganz durchlaufene Inkohlung

Hauptentstehungszeit der Braunkohle ist in Deutschland das Tertiär, die erdgeschichtliche Zeit vor etwa 65 bis 2 Millionen Jahren. Die Kohle in der Lausitz und im Rheinland entstand im Miozän vor 5 bis 25 Millionen Jahren, diejenige um Helmstedt und Leipzig vor 50 bis 60 Millionen Jahren[1].

In anderen Ländern kann Kohle in wesentlich älteren Formationen angetroffen werden, die in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften der Braunkohle ähneln (Alpentäler, Alpenvorland).[2]

Wie bei der Steinkohle spielt auch hier das organische Material abgestorbener Bäume, Sträucher und Gräser eine Rolle, welches sich in Mooren zunächst als Torf angesammelt hat und nach der Überdeckung mit verschiedensten Sedimenten unter Druck und Luftabschluss den geochemischen Prozess der Inkohlung durchlief.

Da Braunkohle meist in einem jüngeren Erdzeitalter entstanden ist und dadurch noch nicht die komplette Inkohlungsreihe durchlaufen hat, unterscheidet sie sich qualitativ von der Steinkohle; zum Beispiel durch einen höheren Schwefelgehalt und eine grobere, lockerere und porösere Grundmasse, in der manchmal aber auch große Stubbenhorizonte (mitunter ganze Baumstümpfe, siehe nebenstehendes Bild) zu finden sind.

Chemische Zusammensetzung

Bei asche- und wasserfreier Kohle kann von Braunkohle gesprochen werden, wenn der Kohlenstoffgehalt zwischen 58 und 73 %, der Sauerstoffanteil zwischen 21 und 36 % und der Wasserstoffanteil zwischen 4,5 und 8,5 % beträgt.[2] Neben geringen Anteilen diverser Spurenelemente kann der Schwefelgehalt von Braunkohle bis zu 3 % betragen. Die mitteldeutsche und Helmstedter Braunkohle ist besonders schwefelreich.

Rohbraunkohle besteht etwa aus 55 % Wasser, 5 % (2…20 %) nichtbrennbaren Bestandteilen und 40 % Kohle.

Einteilung

Über die äußeren Eigenschaften der Braunkohle wird diese in:

eingeteilt.

Eine weitere Einteilung erfolgt durch ihre petrografischen und technischen Eigenschaften. Diese sind:

Vorräte

Die weltweit zu gegenwärtigen Preisen förderfähigen Reserven wurden im Jahre 2006 von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) auf 283,2 Milliarden Tonnen Braunkohle geschätzt. Davon entfielen 32,3 Prozent (91,6 Milliarden Tonnen) auf Russland, 14,4 Prozent (40,8 Milliarden Tonnen) auf Deutschland und 13,3 Prozent (37,7 Milliarden Tonnen) auf Australien. Bei gleich bleibender Förderung (966,8 Millionen Tonnen im Jahre 2006) könnte der Bedarf noch für etwa 293 Jahre gedeckt werden.

In Deutschland würden die Vorräte, die nach Angaben der BGR zu gegenwärtigen Preisen und mit dem Stand der heutigen Technologie gewinnbar sind, bei konstanter Förderung (176,3 Millionen Tonnen im Jahre 2006) noch für 231 Jahre ausreichen. Die Braunkohleressourcen betrugen 2006 in Deutschland 35,2 Milliarden Tonnen. Als Ressourcen wird die nachgewiesene Menge der Rohstoffe definiert, die derzeit technisch und/oder wirtschaftlich nicht gewonnen werden kann, sowie die nicht nachgewiesene, aber geologisch mögliche, zukünftig gewinnbare Menge einer Rohstoff-Lagerstätte.[3]

Förderung

Braunkohletagebau Hambach

Weltweit wurden 2012 etwa 1.105,8 Millionen Tonnen Braunkohle gefördert. Deutschland (16,8 Prozent), die Volksrepublik China (13,1 Prozent), Russland (7,0 Prozent), die Türkei (6,8 Prozent) und die Vereinigten Staaten (6,5 Prozent) fördern davon etwa die Hälfte. Weitere große Abbaugebiete von Braunkohle in Europa befinden sich in Polen, der Tschechischen Republik und in Südosteuropa.

In Deutschland gibt es drei große Braunkohle-Reviere: das Rheinische Braunkohlenrevier in der Niederrheinischen Bucht, das Mitteldeutsche Braunkohlenrevier (siehe auch: Mitteldeutsche Straße der Braunkohle) und das Lausitzer Revier. Daneben existieren noch kleinere Förderstätten im Helmstedter Braunkohlerevier. Weitere kleinere Reviere in der Oberpfalz (u.a. bei Wackersdorf), sowie in Nord- und Mittelhessen (Borken, in der Wetterau, im Kaufunger Wald bei Großalmerode/Hirschberg oder am Hohen Meißner) sind inzwischen ausgekohlt.

Das größte deutsche Braunkohleunternehmen ist die RWE Power AG (vormals RWE Rheinbraun AG) mit Sitz in Essen und Köln.

In Österreich wurde u.a. bis 1993 in Trimmelkam Braunkohle unter Tage gefördert.

Förderung von Braunkohle (2012)
Rang Land Förderung
(in Mio. t) 		Rang Land Förderung
(in Mio. t)
1 Deutschland Deutschland 185,4 11 Tschechien Tschechien 43,7
2 China Volksrepublik Volksrepublik China 145,0 12 Serbien Serbien 37,5
3 Russland Russland 77,9 13 Rumänien Rumänien 34,1
4 Turkei Türkei 75,0 14 Bulgarien Bulgarien 31,0
5 Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 71,3 15 Thailand Thailand 18,8
6 Australien Australien 69,0 16 Kanada Kanada 9,5
7 Polen Polen 64,3 17 Ungarn Ungarn 9,3
8 Griechenland Griechenland 61,8 18 Kosovo Kosovo 8,0
9 Indonesien Indonesien 60,0 19 Kasachstan Kasachstan 7,7
10 Indien Indien 46,6 20 Mongolei Mongolei 7,5

Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe.[3]

Mit bis zu 300 Millionen Tonnen jährlicher Förderung lag die DDR bis Ende der 1980er-Jahre weltweit an der Spitze der Produktionsländer.

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Weitere einzelne Bergbaustätten: Braunkohlebergbau

Verarbeitung

Industriedenkmal Brikettfabrik Herrmannschacht in Zeitz
Union-Brikett der RWE Power AG

Die Sorten mit einem hohen Anteil flüchtiger Bestandteile lassen sich in Kokereien zu Braunkohlenkoks 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. Darüber hinaus wird Rohbraunkohle in Kohleveredlungsbetrieben durch Zerkleinerung, Trocknung und Formung zu verschiedenen Festbrennstoffen (Briketts, Braunkohlenstaub, Wirbelschichtbraunkohle) weiterverarbeitet.

In Deutschland werden Braunkohlebriketts durch die RWE Power AG und die Vattenfall Europe Mining AG (ehem. Lausitzer Braunkohle AG) hergestellt. Die Briketts der RWE Power AG werden unter dem Namen Union-Brikett und die der Vattenfall Europe Mining AG unter dem Namen Rekord-Brikett vermarktet.

Nutzung

Anhänger aus Braunkohle als steinzeitlicher Höhlenfund (Magdalénien, 18.000–12.000 v. Chr.)
Das Kraftwerk Buschhaus bei Helmstedt verfeuert Salzkohle

Braunkohle wird heute – gemahlen und getrocknet – überwiegend als Brennstoff für die Stromerzeugung genutzt und war 2010 mit einem Primärenergieverbrauch von 1.637 PJ zu knapp 12 Prozent am Primärenergieverbrauch der Bundesrepublik Deutschland (13.645 PJ) beteiligt.[4] Der Anteil der Jahresförderung, der zu einer Reihe weiterer Produkte (z. B. Briketts) veredelt wird, steigt derzeit und liegt bei etwa zehn Prozent.

Umweltprobleme

Die Gewinnung und Verarbeitung von Braunkohle verursacht tiefgreifende Eingriffe in die Ökologie der Bergbaureviere und den Verarbeitungsorten der Braunkohle (z. B. Kraftwerke, Kokereien). Daher ist es Aufgabe der Menschen, dafür Sorge zu tragen, dass die anthropogenen Einflüsse durch vorausschauende Umweltplanung minimiert werden. Dies führt zur Forderung, dass eine schonende Nutzung der energetischen und biologischen Ressourcen zu erfolgen hat.[5]

Der Weltklimarat fordert einen zügigen und grundlegenden Umbau der weltweiten Energieversorgung, um einen tiefgreifenden Klimawandel zu verhindern. Dazu gehört auch der Ausstieg aus der Verstromung von Braunkohle.[6]

Gewinnung

Braunkohletagebau Schleenhain bei Heuersdorf in Sachsen

Braunkohle in nennenswerten Mengen wird heute in Europa ausschließlich im Tagebau abgebaut. Die Gewinnung von Braunkohle im Tagebau ist mit einem hohen Flächenverbrauch verbunden. Diese Flächen werden nach Inanspruchnahme durch den Bergbaubetrieb wieder rekultiviert. Dabei werden Flächen aufgeforstet und/oder durch gezielte Bewirtschaftung wieder der Landwirtschaft zugeführt. Restlöcher werden in der Regel geflutet und zu Seen mit touristischer Nutzung (Leipziger Neuseenland, Villeseen) umgestaltet.[7]

Um Lagerstätten, entsprechend dem deutschen Bergrecht, möglichst vollständig hereingewinnen zu können, werden ganze Dörfer umgesiedelt und abgebaggert (devastiert), was zu Konflikten mit der Bevölkerung führen kann (siehe auch Liste abgebaggerter Ortschaften).

Braunkohle wurde früher in großem Maßstab in allen deutschen Braunkohlerevieren im Tiefbau abgebaut. Mit zunehmender Mechanisierung verschob sich das Gewicht der Gewinnung zum Tagebau. Vorteile beim Tiefbau war die dadurch möglich selektive Gewinnung verschiedener Kohlesorten, u.a. für die chemische Industrie.[8] Schwerpunkt war hier das mitteldeutsche Revier um Halle. In der Regel schlossen die Bergbaugesellschaften mit den Eigentümern der Flächen einen Pachtvertrag ab, der die Wiederherstellung der Flächen zur landwirtschaftlichen Nutzung nach beendetem Abbau vorsah. Die Bruchfelder über den abgebauten Feldesteilen wurden daher eingeebnet und den Eigentümern wieder übergeben. Dieser Prozess verlief nicht immer konfliktfrei.[9][10]

Luftverschmutzung

Wasserdampfschwaden aus den Kühltürmen des Braunkohlekraftwerks Niederaußem bei Köln

Luftschadstoffe

Braunkohlekraftwerke sind starke Emittenten von verschiedenen Schadstoffen, die trotz Abgasfilterung zum Teil in die Umgebung abgegeben werden. Hierzu zählen z.B. diverse Schwermetalle , das Nervengift Quecksilber sowie Feinstaub und Dioxine. Deutsche Braunkohle enthält im Vergleich zu Steinkohle nur etwa ein Drittel der radioaktive Elemente Uran, Thorium und Radium.[11]

Durch entsprechende technischen Vorkehrungen konnte bisher vor allem die Emission von Schwefeldioxid und Flugasche verringert werden. Die Flugasche wird in modernen Kraftwerken z. B. durch Elektrofilter zu 99,5 % abgetrennt.[11] Das Schwefeldioxid wird durch die Rauchgasentschwefelung zu 90 % abgesondert, wobei als Nebenprodukt große Mengen an Gips anfallen, der vor allem von der Bauindustrie weiter verwendet wird.

Klimarelevanz

Bei der Verfeuerung von Braunkohle entsteht zwangsläufig Kohlenstoffdioxid. Braunkohlekraftwerke, wie alle auf fossilen Energiequellen basierende Kraftwerke, geben den im Brennstoff gespeicherten Kohlenstoff bei der Verbrennung in Form von Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre ab. Außerdem entstehen bei Kraftwerken große Mengen Wasserdampf. Die freigesetzten Mengen an Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf sind als Treibhausgase wichtige Treiber der globalen Erwärmung. Kohlenstoffdioxid ist mit 77 % Anteil das wichtigste durch menschlichen Einfluss freigesetzte Klimagas. Bei Verdopplung des CO2-Anteils in der Atmosphäre gegenüber dem vorindustriellen Wert von 280 ppm ist nach dem Vierten Sachstandsbericht des IPCC mit einer Temperaturerhöhung zwischen 2 und 6°C bis zum Jahr 2100 zu rechnen.[12]

Da der im Brennstoff enthaltene Kohlenstoff zur Energieumwandlung bei optimaler Verbrennung vollständig in Kohlenstoffdioxid umgewandelt wird, kann bei derartigen Kraftwerken die Kohlenstoffdioxidfreisetzung prinzipbedingt nicht verhindert werden, sondern vorerst nur durch einen besseren Wirkungsgrad der Kraftwerke und dadurch geringeren Kohleverbrauch reduziert werden. Dennoch liegt der Kohlendioxid-Ausstoß von Braunkohlekraftwerken mit 980-1230 g CO2/kWh brennstoffbedingt deutlich höher als bei anderen fossil befeuerten Kraftwerken (siehe auch: Kohlekraftwerk). So stoßen moderne Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke mit 410-430 g CO2/kWh z.B. nur rund ein Drittel des Kohlenstoffdioxids von Braunkohlekraftwerken aus.[13]

Braunkohlekraftwerken ist etwa die Hälfte des durch die Stromerzeugung in Deutschland bedingten Kohlendioxid-Ausstoßes zuzurechnen, während der Anteil von Braunkohle an der Stromerzeugung nur etwa ein Viertel beträgt (Werte gelten für 2011).[14] Damit ergibt sich für Braunkohle ein ca. 3-mal so hoher CO2-Ausstoß je erzeugte kWh wie für den Durchschnitt der übrigen zur Stromerzeugung eingesetzten Energieträger.

Die vorgeschlagene und projektierte Abscheidung des CO2 (CCS – Carbon Capture and Storage) in „kohlenstoffdioxidfreien“ Kraftwerken ist mit technischem, energetischem und finanziellem Aufwand verbunden, was den Wirkungsgrad verringert und somit den Kohleverbrauch erhöht. Im brandenburgischen Schwarze Pumpe hat der Energiekonzern Vattenfall 2008 eine Versuchsanlage zur Kohlendioxidabtrennung errichtet. Ursprüngliche Pläne, das so abgeschiedene Kohlendioxid unterirdisch zu speichern, wurden wegen des Widerstandes in der Bevölkerung und „mangelndem Willen“ zur Umsetzung seitens der deutschen Politik wieder aufgegeben.[15] Die CCS-Technologie ist umstritten, da der Wirkungsgrad der Kraftwerke dadurch absinkt und der sichere Verbleib des CO2 nicht endgültig gewährleistet werden kann.[16]

Literatur

  • Hans-Georg Schäfer: Ursprung und Entwicklung der thermischen Veredlung der Braunkohle. In: Chemiker-Zeitung. Band 115, Nr. 1, 1991, ISSN 0009-2894, S. 19–24.
  • Wirtschaftsvereinigung Bergbau (Hrsg.): Das Bergbau-Handbuch. 5. Auflage. Glückauf, Essen 1994, ISBN 3-7739-0567-X.
  • Friedrich H. Franke, Klaus J. Gunstermann, Michael J. Paersch: Kohle und Umwelt Kommentar=Bergbau, Rohstoffe, Energie. Band 26. Glückauf, Essen 1989, ISBN 3-7739-0518-1.
  • Thole, Bernhard (1993) Energierohstoff Braunkohle. Die Geowissenschaften; 11, 2; 50-58; doi:10.2312/geowissenschaften.1993.11.50.

Siehe auch

Weblinks

Wiktionary: Braunkohle – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: Braunkohle – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Die Ressource Braunkohle. Deutscher Braunkohlen-Industrie-Verein e.V., abgerufen Format invalid.
  2. ↑ a b c Wirtschaftsvereinigung Bergbau (Hrsg.): Das Bergbau-Handbuch. 5. Auflage. Glückauf, Essen 1994, ISBN 3-7739-0567-X, Braunkohle, S. 181.
  3. ↑ a b Reserven, Ressourcen und Verfügbarkeit von Energierohstoffen 2013. (PDF 11,5MB) Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), S. 88, abgerufen am 6. Dezember 2014.
  4. ↑ Energieverbrauch in Deutschland im Jahr 2012. (PDF) Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen, S. 2, abgerufen Format invalid.
  5. ↑ Friedrich H. Franke, Klaus J. Gunstermann, Michael J. Paersch: Kohle und Umwelt. Band 26. Glückauf, Essen 1989, ISBN 3-7739-0518-1, S. 15 f. (Bergbau, Rohstoffe, Energie.).
  6. ↑ IPCC, Arbeitsgruppe 3, Summary for Policymakers
  7. ↑ Michael Haubofd-Rosar, Anke Schwarzenberg: Landwirtschaftliche Rekultivierung im Braunkohlentagebau Jänschwalde durch die Vattenfall Europe Mining AG. (PDF 2.5MB) Abgerufen Format invalid.
  8. ↑ P. Franke et al.: 25 Jahre Carl Adolph Riebeck. 50 Jahre A. Riebeck'sche Montanwerke Aktiengesellschaft 1858 – 1933. München 1933.
  9. ↑ Deutscher Braunkohlen-Industrie-Verein (Hrsg.): 50 Jahre mitteldeutscher Braunkohlenbergbau. Festschrift zum 50jährigen Bestehen des Deutschen Braunkohlen-Industrie-Vereins 1885–1935. Erste Auflage. Knapp, Halle 1935, S. 600.
  10. ↑ Otfried Wagenbreth: Die Braunkohlenindustrie in Mitteldeutschland. Geologie, Geschichte, Sachzeugen. 1. Auflage. Sax, Markkleeberg 2011, ISBN 978-3-86729-058-6, S. 352.
  11. ↑ a b Antwort der Bundesregierung auf eine Kleine Anfrage zur Zukunft der Kohleverstromung. (PDF 447kB) Deutscher Bundestag, , S. 10, abgerufen Format invalid.
  12. ↑ Valentin Crastan, Elektrische Energieversorgung 2, Berlin Heidelberg 2012, S. 19f.
  13. ↑ Christopher Schrader: CO2-Ausstoß. Klimabilanz der Kraftwerke. In: Süddeutsche Zeitung. sueddeutsche.de, 8. März 2007, abgerufen am 20. Januar 2015.
  14. ↑ CO2-Bilanzen verschiedener Energieträger im Vergleich. (PDF 1.1MB) Deutscher Bundestag – Wissenschaftliche Dienste, S. 20-21, archiviert vom Original am 21. November 2010; abgerufen Format invalid.
  15. ↑ Vattenfall stoppt Milliardenprojekt zur CO2-Speicherung. In: Spiegel online. 5. Dezember 2011, abgerufen Format invalid.
  16. ↑ Forscher bezweifeln Sicherheit und Effizienz der CCS-Technik. In: Märkische Oderzeitung. 4. Juni 2010, abgerufen am 21. April 2012.
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