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 Heizwerts von Steinkohle.

Entstehung

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

Die in Deutschland lagernde Braunkohle entstand überwiegend im Tertiär, der erdgeschichtlichen 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 gibt es in deutlich älteren Formationen Kohlen, die in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften der Braunkohle ähneln (Alpentäler, Alpenvorland).[2]

Wie bei der Steinkohle sammelte sich organisches Material abgestorbener Pflanzen, z.B. Bäume und Sträucher, in Mooren zunächst als Torf an und durchlief nach der Überdeckung mit Sedimenten unter Druck und Luftabschluss den geochemischen Prozess der Inkohlung.

Braunkohle ist schwächer inkohlt als Steinkohle.[3] Sie hat einen höheren Schwefelgehalt und eine grobere, lockerere und porösere Grundmasse. Diese enthält manchmal große Stubbenhorizonte (mitunter ganze Baumstümpfe, siehe nebenstehendes Bild).

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]

Im Rheinischen Revier enthält Braunkohle maximal 0,5 Prozent Schwefel, im Lausitzer Braunkohlerevier 0,2 bis 1,5 Prozent. Im Mitteldeutschen Braunkohlerevier sind es maximal 2,1 Prozent und im Helmstedter Braunkohlerevier (in Betrieb bis August 2016) waren es bis zu 2,5 Prozent Schwefel.[4] Daneben enthält Braunkohle geringe Anteile diverser Spurenelemente.

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 in

Vorräte

Die weltweit zu damaligen Preisen wirtschaftlich förderfähigen Reserven wurden im Jahre 2006 von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) auf 283,2 Milliarden Tonnen Braunkohle geschätzt, davon 32,3 Prozent (91,6 Milliarden Tonnen) in Russland, 14,4 Prozent (40,8 Milliarden Tonnen) in Deutschland und 13,3 Prozent (37,7 Milliarden Tonnen) in Australien. Bei gleich bleibender Förderung (966,8 Millionen Tonnen im Jahre 2006) könnte der Bedarf bis ins Jahr 2300 gedeckt werden.

In Deutschland würden die Vorräte, so die BGR, 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 (Defintion: Ressourcen = die nachgewiesene Menge Braunkohle, die derzeit technisch und/oder wirtschaftlich nicht gewonnen werden kann, sowie die nicht nachgewiesene, aber geologisch mögliche, zukünftig gewinnbare Menge einer Braunkohle-Lagerstätte).[5]

Förderung

Braunkohletagebau Hambach
Die Braunkohle Schicht in Lom ČSA, Czech Republic

Weltweit wurden 2012 etwa 1,1 Milliarden 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 in der Niederrheinischen Bucht, das Mitteldeutsche (siehe auch: Mitteldeutsche Straße der Braunkohle) und das Lausitzer Revier. Das Helmstedter Braunkohlerevier und 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. im Bundesland Oberösterreich bis Mitte der 1990er Jahre in Ampflwang und Trimmelkam Braunkohle unter Tage gefördert.

Braunkohleförderung (2012)
Rang Land Förderung
(in Mio. t)
Rang Land Förderung
(in Mio. t)
1 DeutschlandDeutschland Deutschland 185,4 11 TschechienTschechien Tschechien 43,7
2 China VolksrepublikVolksrepublik China Volksrepublik China 145,0 12 SerbienSerbien Serbien 37,5
3 RusslandRussland Russland 77,9 13 RumänienRumänien Rumänien 34,1
4 TurkeiTürkei Türkei 75,0 14 BulgarienBulgarien Bulgarien 31,0
5 Vereinigte StaatenVereinigte Staaten Vereinigte Staaten 71,3 15 ThailandThailand Thailand 18,8
6 AustralienAustralien Australien 69,0 16 KanadaKanada Kanada 9,5
7 PolenPolen Polen 64,3 17 UngarnUngarn Ungarn 9,3
8 GriechenlandGriechenland Griechenland 61,8 18 KosovoKosovo Kosovo 8,0
9 IndonesienIndonesien Indonesien 60,0 19 KasachstanKasachstan Kasachstan 7,7
10 IndienIndien Indien 46,6 20 MongoleiMongolei Mongolei 7,5

Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe.[5]

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

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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 produzieren RWE Power AG und Vattenfall Europe Mining AG (ehem. Lausitzer Braunkohle AG) Braunkohlebriketts. RWE vertreibt seine Briketts unter dem Handelsnamen Union-Brikett und Vattenfall unter dem Namen Rekord-Brikett.

Nutzung

Anhänger aus Braunkohle als steinzeitlicher Höhlenfund (Magdalénien, 18.000–12.000 v. Chr.)

Braunkohle wird heute (2017) – gemahlen und getrocknet – zu 90 Prozent als Brennstoff für die Stromerzeugung genutzt.[6] Die übrigen 10 Prozent werden z. B. zu Briketts verarbeitet. Besonders bitumenreiche Braunkohle wird zur Herstellung von Montanwachs verwendet. In geringerem Umfang wird Braunkohle als Bodensubstrat als Ersatz für Rindenmulch vermarktet.[7]

2010 betrug der Primärenergieverbrauch an Braunkohle 1.637 PJ (= knapp 12 Prozent des Primärenergieverbrauchs der Bundesrepublik Deutschland (13.645 PJ)).[8] 2016 waren es 1.519 PJ und 2017 1.510 PJ.[9]

Umweltprobleme

Die Gewinnung von Braunkohle verursacht tiefgreifende Eingriffe in die Ökologie der Bergbaureviere. Es gilt als erstrebenswert, die anthropogenen Einflüsse durch vorausschauende Umweltplanung zu minimieren und die energetischen Ressourcen effizient zu nutzen.

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.[10] Die Stromerzeugung aus Braunkohle stieg EU-weit im Jahr 2017 jedoch leicht, eine Abkehr von der Braunkohleverstromung ist bislang nicht zu erkennen.[11]

Gewinnung und Sanierung

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.[12]

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.[13] 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.[14][15]

Nach einer 2016 veröffentlichten Studie sind die von Energiekonzernen getroffenen Rückstellungen zur Sanierung der Braunkohle-Tagebausätten zu niedrig angesetzt und im Ernstfall nicht verfügbar.[16]

Luftverschmutzung

Wasserdampfschwaden aus den Kühltürmen des Braunkohlekraftwerks Niederaußem bei Köln

Luftschadstoffe

Braunkohlekraftwerke stoßen verschiedene Schadstoffe aus, die trotz Abgasfilterung zum Teil in die Umgebung kommen. Hierzu zählen z. B. diverse Schwermetalle, Quecksilber sowie Feinstaub und Dioxine. Deutsche Braunkohle enthält im Vergleich zu Steinkohle nur etwa ein Drittel der radioaktiven Elemente Uran, Thorium und Radium.[17]

Durch entsprechende technische 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.[17] 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.[18]

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.[19]

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).[20] 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.[21] Die CCS-Technologie ist umstritten, da der Wirkungsgrad der Kraftwerke dadurch absinkt und der sichere Verbleib des CO2 nicht endgültig gewährleistet werden kann.[22]

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

Fußnoten

  1. Die Ressource Braunkohle. Deutscher Braunkohlen-Industrie-Verein e.V., archiviert vom Original am 21. Februar 2014; abgerufen am 3. Februar 2014. i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/braunkohle-wissen.de
  2. a b c Wirtschaftsvereinigung Bergbau (Hrsg.): Das Bergbau-Handbuch. 5. Auflage. Glückauf, Essen 1994, ISBN 3-7739-0567-X, Braunkohle, S. 181.
  3. gvst.de
  4. braunkohle-wissen.de
  5. a b Reserven, Ressourcen und Verfügbarkeit von Energierohstoffen 2013. Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), S. 88, abgerufen am 6. Dezember 2014 (PDF 11,5MB).
  6. Energieverbrauch in Deutschland im Jahr 2017, S. 26.
  7. Engelbert Weiß: Braunkohle soll Agrarchemie ersetzen auf www.mittelbayerische.de, 29. September 2015
  8. Energieverbrauch in Deutschland im Jahr 2012. Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen, S. 2, abgerufen am 3. Februar 2014 (PDF).
  9. Energieverbrauch in Deutschland im Jahr 2017, S. 26.
  10. IPCC, Arbeitsgruppe 3, Summary for Policymakers
  11. 2017: Erstmals mehr Strom aus Wind, Sonne und Biomasse als aus Kohle in der Europäischen Union In: agora-energiewende.de, 30. Januar 2018, abgerufen am 31. Januar 2018.
  12. Michael Haubofd-Rosar, Anke Schwarzenberg: Landwirtschaftliche Rekultivierung im Braunkohlentagebau Jänschwalde durch die Vattenfall Europe Mining AG. Abgerufen am 3. Februar 2014 (PDF 2.5MB).
  13. P. Franke et al.: 25 Jahre Carl Adolph Riebeck. 50 Jahre A. Riebeck'sche Montanwerke Aktiengesellschaft 1858 – 1933. München 1933.
  14. 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.
  15. Otfried Wagenbreth: Die Braunkohlenindustrie in Mitteldeutschland. Geologie, Geschichte, Sachzeugen. 1. Auflage. Sax, Markkleeberg 2011, ISBN 978-3-86729-058-6, S. 352.
  16. FÖS/IASS: Finanzielle Vorsorge im Braunkohlebereich. Optionen zur Sicherung der Braunkohlerückstellungen und zur Umsetzung des Verursacherprinzips. 2016 (Memento des Originals vom 4. Dezember 2016 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.bund-brandenburg.de
  17. a b Antwort der Bundesregierung auf eine Kleine Anfrage zur Zukunft der Kohleverstromung. Deutscher Bundestag, 5. Mai 2008, S. 10, abgerufen am 3. Februar 201 (PDF 447kB).
  18. Valentin Crastan, Elektrische Energieversorgung 2, Berlin Heidelberg 2012, S. 19f.
  19. Christopher Schrader: CO2-Ausstoß. Klimabilanz der Kraftwerke. In: Süddeutsche Zeitung. sueddeutsche.de, 8. März 2007, abgerufen am 20. Januar 2015.
  20. CO2-Bilanzen verschiedener Energieträger im Vergleich. Deutscher Bundestag – Wissenschaftliche Dienste, S. 20-21, archiviert vom Original am 21. November 2010; abgerufen am 3. Februar 2014 (PDF 1.1MB).
  21. Vattenfall stoppt Milliardenprojekt zur CO2-Speicherung. In: Spiegel online. 5. Dezember 2011, abgerufen am 3. Februar 2014.
  22. Forscher bezweifeln Sicherheit und Effizienz der CCS-Technik. In: Märkische Oderzeitung. 4. Juni 2010, abgerufen am 21. April 2012.