Steinkohle

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Steinkohle, hier: Anthrazitkohle

Steinkohle ist ein schwarzes, hartes, festes Sedimentgestein, das durch Karbonisierung von Pflanzenresten (Inkohlung) entstand und zu mehr als 50 Prozent des Gewichtes und mehr als 70 Prozent des Volumens aus Kohlenstoff besteht. Damit handelt es sich um einen Sammelbegriff für höherwertige Kohlen. Die Steinkohle wird auch Schwarzes Gold genannt. Sie ist ein fossiler Energieträger und wird im Wesentlichen zur Strom- und Wärmeerzeugung durch Verbrennung und zur Koksproduktion für die Stahlverhüttung genutzt. Rückstände aus der Verbrennung werden in der Bauindustrie verwendet.

Entstehung

Der Ursprung der Steinkohle liegt in erdgeschichtlicher Zeit vor etwa 350 bis 250 Millionen Jahren. Im Karbon und Perm gediehene Urfarne[1], Kalamiten sowie Siegel- und Schuppenbäume bildeten große Sumpfwälder. Die optimalen Wachstumsbedingungen für die Pflanzen führten zu einer starken Überproduktion von Biomasse, die sich in Sumpfböden anhäufte, ähnlich wie in einem rezenten Torfmoor. Diese Schichten wurden teilweise in regelmäßigen Abständen durch andere Sedimente wie Tone und Sand abgedeckt, wie z.B. durch Flusssedimente. Derartige wiederkehrende, zyklische Sedimentationsbedingungen (Zyklotheme) sind charakteristisch für die Bildung der Steinkohlen im Oberkarbon und ließen mehrere, übereinander abgelagerte Kohleflöze entstehen. Durch die Sedimentüberdeckung wurden die Sumpfböden komprimiert und entwässert und über Jahrmillionen hinweg entstand daraus durch den Prozess der Inkohlung schließlich die Steinkohle. Dabei wurde das organische Ausgangsmaterial unter Luftabschluss, hohem Druck und hohen Temperaturen verdichtet und umgewandelt, und es entstand ein fester Verbund aus Kohlenstoff, Wasser und unbrennbaren Einschlüssen in Form von Asche. Daher zeichnet sich Steinkohle durch eine schwarze, feste Grundmasse aus, in der häufig Pflanzenfossilien zu finden sind. Die Steinkohle kommt vor allem in schichtgebundenen Lagerstätten, den Flözen, vor.

Geschichte

Wann und wo im heutigen Deutschland erstmals Kohle entdeckt und abgebaut wurde, ist nicht überliefert. Schon in der Jungsteinzeit nutzte man Bodenschätze. Im Saarland und im Dreiländereck zwischen Belgien, den Niederlande und Deutschland, an Inde und Wurm, ist die Kohleförderung seit der keltischen Besiedelung belegt.[2][3] Schon im 7. Jahrhundert v. u. Z. wurde in der "Heinitzer Keltengrub" im Landkreis Neunkirchen Kohle gefördert, wie die palnyologische Untersuchung einer geschnitzten Kohleperle ergab, die 1982 als Grabbeigabe in einem Hügelgrab aus der Hallstattzeit-HaC in Rubenheim im Saar-Pfalz-Kreis gefunden wurde.[2]

Um 400 Jahre v. u. Z. förderten die Kelten am Korkus im Süden von Eschweiler Eisenerz und später Kalkstein, und es ist anzunehmen, dass sie auch Steinkohle abbauten, die dort an vielen Stellen offen zutage trat; wie auch im Wurmtal bei Herzogenrath, wo das heute noch zu sehen ist.[3] Dass auch die Römer Kohle gebrauchten, zeigen im Südlimburger-Eschweiler-Raum Funde in der Propsteier Villa und im Korkus. [3] Steinkohlenfunde in römischen Wohnstätten in Saarbrücken, Brebach und Beckingen belegen, dass auch die Römer Bergbau in diesem Teil der Provinz Germanien betrieben; das oberflächennahe "wilde Graben" nach Steinkohle im Saarkohlenwald-Revier wurde schließlich im 14. und 15. Jahrhundert durch die Landesherren eingedämmt.[4]

Schriftliche Belege für den Steinkohleabbau gibt es im Hochmittelalter. Die Annalen des Klosterrather Abtei berichten 1113, dass die Abtei mit Blick auf den brennbaren Erdstoff Grundstücke an den Stellen erwarb, wo die Steinkohle vorkam.[5]

Um etwa 1370 wurde auch im heutigen westlichen Ruhrgebiet abgebaut. Man kannte nicht den Bergbau im heutigen Sinne, sondern nannte es Kohlegräberei, da in einfachen Gruben, die Bauern nach Kohle schaufelten, wenn es in der Landwirtschaft saisonbedingt nichts zu tun gab.[6]

Mit dem Ende des Mittelalters erlebte Europa einen gewaltigen Wirtschafts- und Handelsaufschwung. Durch den enormen Produktionsanstieg wurde Holz knapp, weshalb intensiver nach anderen Formen der Wärme-Energie gesucht wurde. Vor allem in England lebte der Bergbau ab etwa 1550 auf, aber auch in vielen Gebieten Deutschlands: etwa im westfälischen Unna, wo die Salzsiederei sehr vom Steinkohlebrand und neuen Feuerungstechniken profitierte, oder im Raum Osnabrück, wo die Steinkohle für die Kalkbrennerei verwendet wurde.[6]

Einteilung

Steinkohlen werden nach der Abnahme von flüchtigen Bestandteilen (Gasen) eingeteilt in:

  • Flammkohle (40 bis 43 Prozent)
  • Gasflammkohle (35 bis 40 Prozent)
  • Gaskohle (28 bis 35 Prozent)
  • Fettkohle (19 bis 28 Prozent)
Fettkohle ist eine dichte Kohle, für gewöhnlich schwarz, manchmal dunkelbraun, oft mit gut erkennbaren hellen und matten Streifen und wird überwiegend als Brennstoff in der Energieerzeugung genutzt.
Ein großer Teil wird auch zur Erzeugung von Wärme in der Industrie oder zur Gewinnung von Koks eingesetzt. Fettkohle ist die häufigste Kohlenart im Ruhrgebiet und besonders gut zur Verkokung geeignet. Ihr Feuchtigkeitsgehalt liegt für gewöhnlich unter 20 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt bei etwa 88 Prozent in der wasserfreien Kohle. Der Schwefelgehalt beträgt bis zu einem Prozent. Ein weiteres Kennzeichen der Fettkohle ist ihr hoher Anteil an flüchtigen Bestandteilen. Deshalb verbrennt Fettkohle mit einer langen, leuchtenden und stark rußenden Flamme.
  • Esskohle (14 bis 19 Prozent)
  • Magerkohle (10 bis 14 Prozent)
  • Anthrazit (unter 10 Prozent)
    Anthrazit
Anthrazit (deutsch: Glanzkohle) gilt als die hochwertigste Kohlensorte. Sie besitzt eine große Härte. Beim Inkohlungsprozess werden pflanzliche Ausgangsstoffe unter Luftabschluss und hohem Druck umgebildet, mit zunehmendem Gehalt an Kohlenstoff. Der Kohlenstoffgehalt von Anthrazit kann bei über 90 % liegen. Wegen des hohen Energiegehalts, der heißen Flamme und der fast rückstandsfreien Verbrennung wird Anthrazit als Brennstoff sehr geschätzt. Anthrazit wird in Deutschland im Bergwerk Ibbenbüren abgebaut.

Ausgeglühte Steinkohle bzw. ausglühende Kohle wurde als „Zinder“ (masc.) bezeichnet[7][8] (vgl. englisch Cinderella: Aschenputtel).

Vorräte

Die weltweit zu gegenwärtigen Preisen und mit heutiger Technik förderfähigen Reserven wurden im Jahr 2006 von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) auf 736,1 Milliarden Tonnen Steinkohle geschätzt. Davon entfielen 29,0 % (213,3 Milliarden Tonnen) auf die USA, 22,7 % (167,0 Milliarden Tonnen) auf die Volksrepublik China und 13,0 % (95,4 Milliarden Tonnen) auf Indien. Bei gleich bleibender Förderung (5,356 Milliarden Tonnen im Jahre 2006) und gleich bleibender Nutzung könnte der Bedarf noch für etwa 130 Jahre gedeckt werden. Der Bedarf an Kohle steigt weltweit jedoch weiterhin, nach Schätzung der International Energy Agency (IEA) um 2,3 % jährlich.[9]

Von den deutschen Steinkohlevorräten galten bis 2003 rund 24 Milliarden Tonnen als gewinnbar. Angesichts einer aktuellen Förderquote von 23,5 Millionen Tonnen (2006) ergäbe sich eine theoretische Reichweite von über 1000 Jahren. Aufgrund ungünstiger geologischer Bedingungen ist zurzeit jedoch nur ein Teil dieser Vorräte international wettbewerbsfähig förderbar. Vertreter der deutschen Kohlewirtschaft bezifferten deshalb unter Beibehaltung der derzeitigen Fördermengen die Reichweite der deutschen Kohle auf etwa 400 Jahre. Jedoch hat die BGR mit der Begründung, es würden keine spekulativen Reserven mehr erfasst werden, die zu gegenwärtigen Preisen und mit heutiger Technik förderbaren Vorräte in ihrer „Energiestudie 2004“ um 99 Prozent auf 183 Millionen Tonnen, 2005 auf 161 Millionen Tonnen und 2006 auf 99 Millionen Tonnen (rechnerische Reichweite ab 2006: vier Jahre) reduziert.[10]

Nach neuesten Regierungsbeschlüssen soll die Steinkohleförderung in Deutschland bis 2018 auslaufen. Dieser Beschluss sollte 2012 noch einmal nach den aktualisierten Wirtschaftlichkeitsprognosen geprüft werden, die Bundesregierung beschloss jedoch am 17. November 2010, diese Prüfung ersatzlos zu streichen. Damit soll der Europäischen Union entgegengekommen werden, die eine Subvention aus wettbewerbsrechtlichen Gründen nur bis 2014 für zulässig hält.[11]

Förderung

Abbau von Steinkohle in einem Flöz in Sprockhövel, Nordrhein-Westfalen, um 1965
Transport der Steinkohle mit der Eisenbahn nahe Bristol in Großbritannien

Weltweit wurden 2014 etwa 7,153 Milliarden Tonnen Steinkohle gefördert.[10] Die Volksrepublik China förderte dabei mit 52,1 % mehr als die Hälfte. In Europa liegen die größten Abbaugebiete in Russland, Polen und der Ukraine. In Deutschland wird derzeit noch in zwei Bergwerken der RAG Deutsche Steinkohle AG Steinkohle abgebaut (Prosper-Haniel in Bottrop und Anthrazit Ibbenbüren).[12] Beide werden 2018 stillgelegt.

Kohle aus Ländern wie Australien, Kolumbien, den USA und Südafrika kann billiger gefördert werden als Kohle aus Deutschland, was sowohl durch die Lagerstätten als auch durch die Lohnstrukturen der Länder bedingt ist. So kann dort die Steinkohle häufig im Tagebau abgebaut werden, was deutlich günstiger ist als im Untertagebau. Damit in Deutschland nicht ausschließlich Kohle aus dem Ausland verstromt wird, existiert derzeit die Steinkohlesubvention, die jedoch 2018 auslaufen wird.

Welt-Steinkohleförderung (2014)[10]
Rang Land Förderung
(in Mio. t) 		Rang Land Förderung
(in Mio. t)
1 China Volksrepublik Volksrepublik China 3.725,0 11 Ukraine Ukraine 65,0
2 Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten 835,1 12 Kanada Kanada 60,5
3 Indien Indien 612,4 13 Vietnam Vietnam 41,7
4 Australien Australien 441,3 14 Korea Nord Nordkorea 33,0
5 Indonesien Indonesien 410,8 15 Mongolei Mongolei 18,1
6 Russland Russland 287,0 16 Mexiko Mexiko 14,0
7 Sudafrika Südafrika 253,2 17 Vereinigtes Konigreich Vereinigtes Königreich 11,6
8 Kasachstan Kasachstan 109,0 18 Tschechien Tschechien 8,3
9 Kolumbien Kolumbien 88,6 19 Deutschland Deutschland 8,3
10 Polen Polen 73,0 20 Philippinen Philippinen 8,1
Weltkarte der Steinkohleförderung

Nutzung

Steinkohle wird überwiegend als fester Brennstoff benutzt, um Wärme durch Verbrennung zu erzeugen. Dabei entstehen Kohlenstoffdioxid, Wasserdampf und andere Gase wie Schwefeldioxid. Um elektrische Energie zu erzeugen, wird mittels der Wärme Wasserdampf erzeugt, der wiederum Turbinen antreibt. Um zu vergleichen, welche Energiemenge mit welcher Kohle gewonnen werden kann, bedient man sich meist der Steinkohleeinheit. Ein großer Teil der Kohle wird auch zur Gewinnung von Steinkohlenkoks eingesetzt. Steinkohlenkoks wird als Brennstoff und als Reduktionsmittel bei der Eisenproduktion in Hochöfen eingesetzt. Die Steinkohle wird auch noch als Rohstoff für die chemische Industrie gebraucht, hierbei ist besonders der bei der Verkokung anfallende Steinkohlenteer von Interesse; allerdings hat die Steinkohle seit Mitte des 20. Jahrhunderts ihre Bedeutung als Hauptrohstoff für die chemische Industrie zugunsten des Erdöls eingebüßt.

Kohlepreise

Der Preis für Importkohle frei deutsche Grenze wird vom BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle) regelmäßig ermittelt und veröffentlicht. Das bisherige Hoch lag im 3. Quartal 2008 mit 131,80 Euro/t SKE. Das bisherige Maximum ergibt damit einen Preis pro kWhth von ca. 1,61 Eurocent. Zum Vergleich: Bei einem bisher maximalen Rohölpreis von 147 $/Barrel (entspricht 82 Euro) ergibt sich ein Preis pro kWhth von etwa 5,2 Eurocent. Braunkohle ist hingegen wesentlich preiswerter, und kostet etwa 40 Euro/t SKE.[13] Die gemäß § 6 Absatz 2 des Steinkohlefinanzierungsgesetzes von den Kraftwerksbetreibern gemeldeten Drittlandskohlebezüge und durchschnittlichen Preise frei deutsche Grenze für Kraftwerkssteinkohle sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.[14] Für ein modernes Steinkohlekraftwerk wie die Blöcke D und E des Kraftwerks Westfalen ergeben sich bei einem Prozesswirkungsgrad von 46 % mit dem aktuellen Tabellenwert Brennstoffkosten von etwa 1,5 ct/kWhe.

Drittlandskohlebezüge und durchschnittliche Preise frei deutsche Grenze für Kraftwerkssteinkohle[14]
Zeitraum
  		Menge
[t] 		Menge
[t SKE] 		Preis⁠(1)
[Euro/t SKE]
1996 12.660.412 11.396.970 38,21
1997 16.180.851 14.490.155 42,45
1998 20.464.201 18.105.040 37,37
1999 20.458.138 18.105.654 34,36
2000 21.543.665 18.977.116 42,09
2001 26.647.186 23.619.168 53,18
2002 26.083.178 22.968.546 44,57
2003 27.919.463 24.615.128 39,87
2004 25.856.906 22.483.959 55,36
2005 20.397.040 17.608.056 65,02
2006 23.594.314 20.336.981 61,76
2007 27.287.128 23.518.296 68,24
2008 29.285.156 25.221.068 112,48
2009 26.662.533 22.995.343 78,81
2010 27.638.863 23.795.158 85,33
2011 30.971.271 26.513.704 106,97
2012 31.953.789 27.453.635 93,02
2013 36.540.655 31.637.166 79,12
2014 35.578.571 30.591.663 72,94
2015 33.868.499 28.919.230 67,90
2016/Q1 10.202.324 8.627.347 56,87
2016/Q2 7.025.540 5.970.240 56,12
(1) 
bis 1998 mit festem Wechselkurs in Euro umgerechnet

Umweltauswirkungen

Steinkohlekraftwerk Rostock

Wird Steinkohle verbrannt, so entstehen verschiedene Rückstände. Kraftwerkskohle enthält bis zu 12 % nichtbrennbare feste Bestandteile, die als Aschegehalt bezeichnet werden.[15] Zusammen mit dem Wasseranteil bilden sie den Ballastgehalt[16], der etwa 20 % ausmacht. Das Abgas besteht zum größten Teil aus Kohlendioxid, daneben aus Stickoxiden und kann Schwefeldioxid sowie Spurenelemente und Stäube enthalten. In modernen Steinkohlekraftwerken werden die Abgase in Rauchgasentschwefelungsanlagen von Schwefeldioxid, durch katalytische oder nichtkatalytische Entstickung von Stickoxiden und mittels Elektrofiltern von Staub (Flugasche) gereinigt. Dadurch bleibt im Wesentlichen das Treibhausgas Kohlendioxid übrig, das in die Atmosphäre abgegeben wird. Steinkohlenfilterasche wird[17][18] (ebenso wie Braunkohlenfilterasche[19]) als Zuschlagstoff in der Betonherstellung eingesetzt und u.a. bei der Verwahrung stillgelegter Bergwerke als Verfüllstoff eingesetzt.[20]

Durch Kohleflözbrände in oberflächennahen Flözen entstehen dieselben Abgase wie bei der Verbrennung in Kraftwerken, zusätzlich noch Kohlenmonoxid aufgrund der unvollständigen Verbrennung. Flözbrände haben erhebliche lokale Auswirkungen, können im globalen Maßstab jedoch eher vernachlässigt werden: in China gehen pro Jahr rund 25 Millionen Tonnen Steinkohle[21] durch Flözbrände verloren. Dies entspricht etwa der deutschen Jahresförderung bzw. 1 % der chinesischen Steinkohlenjahresförderung von ca. 2,5 Milliarden Tonnen.

Literatur

  • Karl Bax: Schätze aus der Erde. Die Geschichte des Bergbaus. Econ, Düsseldorf 1981, ISBN 3-430-11231-1.
  • Reinhard Coenen: Steinkohle. Springer-Verlag, Berlin 1985, ISBN 3-540-13280-5.
  • Ernst-Ulrich Reuther: Einführung in den Bergbau. Ein Leitfaden der Bergtechnik und der Bergwirtschaft. Glückauf, Essen 1982, ISBN 3-7739-0390-1.
  • Lothar Suhling: Aufschliessen, Gewinnen und Fördern. Geschichte des Bergbaus. Rowohlt, Reinbek 1983, ISBN 3-499-17713-7.
  • Bergbau und Hüttenwesen. Literatur aus vier Jahrhunderten (16. bis 19. Jahrhundert). Aus den historischen Beständen der Hochschulbibliothek der RWTH Aachen. In: Bernd Küppers (Hrsg.): Bibliographie historischer Bergbauliteratur. Shaker, Aachen 2002.
  • Hermann, Wilhelm und Gertrude: Die alten Zechen an der Ruhr. Vergangenheit und Zukunft einer Schlüsseltechnologie. Mit einem Katalog der „Lebensgeschichten“ von 477 Zechen. 6., um einen Exkurs nach S. 216 erweiterte und in energiepolitischen Teilen aktualisierte Auflage 2008 der 5., völlig neu bearbeiteten und erweiterten Auflage 2003, Nachbearbeitung 2002: Christiane Syré, Endredaktion 2007 Hans-Curt Köster. Verlag Langewiesche, Königstein i. Ts. 2008 (=Die Blauen Bücher), ISBN 978-3-7845-6994-9.
  • Heise-Herbst/Fritzsche: Bergbaukunde Bd. 1. 1. Auflage, Springer-Verlag, Berlin 1942
  • Autorenkollektiv: Taschenbuch für den Bergmann Bd. III Tiefbau. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1962

Siehe auch

Weblinks

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

Einzelnachweise

  1. ↑ Jost Fitschen: Gehölzflora: ein Buch zum Bestimmen der in Mitteleuropa wild wachsenden und angepflanzten Bäume und Sträucher: mit Knospen- und Früchteschlüssel. 12. Auflage. Quelle & Meyer, Wiebelsheim 2007, ISBN 978-3-494-01422-7, S. 6.
  2. ↑ a b Bergbau und Eisenherstellung der Kelten, auf: abel-perl.de, abgerufen 4. Mai 2016
  3. ↑ a b c Friedhelm Ebbecke-Bückendorf Wo der Bergbau einst begann, auf: aachener-nachrichten.de, vom 22. Januar 2016, abgerufen 4. Mai 2016
  4. ↑ Historische Entwicklung, auf: gvst.de, abgerufen 4. Mai 2016
  5. ↑ Franz Büttgenbach: Geschichtliches über die Entwicklung des 800jahrigen Steinkohlenbergbaues an der Worm 1113 - 1898. Nebst Situationskarte des Wormreviers, Aachen, 1898, S. 6
  6. ↑ a b Claudia Kracht: Energie: Steinkohle, auf: planet-wissen.de, abgerufen 4. Mai 2016
  7. ↑ Duden: „Zinder“
  8. ↑ Gerhard Richter: Ästhetik des Ereignisses: Sprache- Geschichte- Medium, S. 38 (Wilhelm Fink Verlag, 2005 - 195 Seiten)
  9. ↑ Frank Binder: Seewärtiger Welthandel mit Kohle wächst weiter · Bedarf steigt in den nächsten Jahren um durchschnittlich 2,3 Prozent. In: Täglicher Hafenbericht vom 11. August 2014, S.  1
  10. ↑ a b c Reserven, Ressourcen und Verfügbarkeit von Energierohstoffen 2015. (PDF 18,7MB) Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), S. 112, abgerufen am 20. Dezember 2015.
  11. ↑ http://www.n-tv.de/politik/Revision-ist-nicht-zugelassen-article1951546.html
  12. ↑ RAG Deutsche Steinkohle. RAG Deutsche Steinkohle AG, abgerufen am 19. Dezember 2015.
  13. ↑ Strom Magazin: Braunkohle ist kostengünstig und wettbewerbsfähig
  14. ↑ a b BAFA: Drittlandskohlepreis, Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle
  15. ↑ Aschegehalt. Abgerufen am 21. April 2012.
  16. ↑ Ballastgehalt. Abgerufen am 21. April 2012.
  17. ↑ Einfluß der Granulometrie von Steinkohlenflugaschen auf die Eigenschaften von Beton. Abgerufen am 21. April 2012.
  18. ↑ Steinkohlenflugasche. Abgerufen am 21. April 2012.
  19. ↑ Eignung von aufbereiteter Braunkohlenflugasche für die Verwendung als Zusatzstoff für selbstverdichtenden Beton. (PDF; 21,6 MB) Abgerufen am 21. April 2012.
  20. ↑ Die puzzolanische Reaktion von Steinkohlenflugasche und ihre Auswirkungen auf den Sulfatwiderstand von Beton. (PDF; 2,6 MB) Abgerufen am 21. April 2012.
  21. ↑ http://www.sueddeutsche.de/wissen/388/430140/text/
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