Steinkohle

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Steinkohle, hier: Anthrazit

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.

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 (griechisch: 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. der) bezeichnet[2][3] (vgl. English „Cinderella“ Aschenputtel).

Vorräte

Die weltweit zu gegenwärtigen Preisen und mit heutiger Technik förderfähigen Reserven wurden im Jahre 2006 von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) auf 736,1 Milliarden Tonnen Steinkohle geschätzt. Davon entfielen 29,0 Prozent (213,3 Milliarden Tonnen) auf die USA, 22,7 Prozent (167,0 Milliarden Tonnen) auf die Volksrepublik China und 13,0 Prozent (95,4 Milliarden Tonnen) auf Indien. Bei gleich bleibender Förderung (5,356 Milliarden Tonnen im Jahre 2006) könnte der Bedarf noch für etwa 137 Jahre gedeckt werden.

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.[4]

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.[5]

Förderung

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

Weltweit wurden 2007 etwa 5,523 Milliarden Tonnen Steinkohle gefördert. Die Volksrepublik China (44,9 Prozent) und die USA (17,5 Prozent) fördern davon fast zwei Drittel. In Europa liegen die größten Abbaugebiete in Russland, Polen und der Ukraine. Abbaureviere in Deutschland sind zurzeit das Ruhrgebiet und Ibbenbüren (Anthrazitkohle). Im Aachener Steinkohlenrevier wurde das letzte Bergwerk 1997 geschlossen. Im Saarland wurde das letzte Bergwerk am 29. Juni 2012 stillgelegt.

In Deutschland wird derzeit noch in vier Bergwerken der RAG Deutsche Steinkohle AG Steinkohle abgebaut. Davon liegen drei im Ruhrgebiet und eins im Münsterland. Nach der Stilllegung des Bergwerkes Saar ist das Bergwerk Ibbenbüren momentan mit 1545 m Teufe das tiefste deutsche Steinkohlenbergwerk. Das ausschließliche Abbauverfahren ist der Strebbruchbau. Als Gewinnungsmaschinen kommen der Kohlenhobel und der Walzenschrämlader zum Einsatz. Kohle aus Ländern wie Australien, Kolumbien, den USA und Südafrika kann billiger gefördert werden als Kohle aus dem Inland, was sowohl durch die Lagerstätten als auch durch die Lohnstrukturen der Länder bedingt ist. So kann dort die Steinkohle häufig im Tagebau oder per Mountaintop removal mining 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 2018 auslaufen wird.

Förderung von Steinkohle (2007)
Rang Land Förderung
(in Mio. t)
1 China 2.479
2 USA 968
3 Indien 452
4 Australien 323
5 Südafrika 244
6 Russland 241
7 Indonesien 231
8 Kasachstan 90
9 Polen 88
10 Ukraine 75
- Deutschland 24
- übrige Länder 729

Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe[4]

Weltkarte der Steinkohleförderung

Nutzung

Steinkohle wird überwiegend als fester Brennstoff benutzt, um Wärme durch Verbrennung zu erzeugen. Dabei entstehen Kohlendioxid, 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.[6] 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.[7] Für ein modernes Steinkohlekraftwerk wie die Blöcke D und E des Kraftwerks Westfalen ergeben sich bei einem Prozesswirkungsgrad von 46 % mit dem aktuellsten Tabellenwert Brennstoffkosten von ca. 2 ct/kWhe.

Drittlandskohlebezüge und durchschnittliche Preise frei deutsche Grenze für Kraftwerkssteinkohle[7]
Zeitraum Menge
[t]
Menge
[t SKE]
Preis(1)
[Euro/t SKE]
Veröffentlicht am
1996 Jahr 12.660.412 11.396.970 38,21 11. März 1997
1997 Jahr 16.180.851 14.490.155 42,45 6. März 1998
1998 Jahr 20.464.201 18.105.040 37,37 10. März 1999
1999 Jahr 20.458.138 18.105.654 34,36 16. März 2000
2000 Jahr 21.543.665 18.977.116 42,09 19. März 2001
2001 Jahr 26.647.186 23.619.168 53,18 18. März 2002
2002 Jahr 26.083.178 22.968.546 44,57 13. März 2003
2003 Jahr 27.919.463 24.615.128 39,87 15. März 2004
2004 Jahr 25.856.906 22.483.959 55,36 15. März 2005
2005 Jahr 20.397.040 17.608.056 65,02 15. März 2006
2006 Jahr 23.594.314 20.336.981 61,76 7. März 2007
2007 1. Quartal 7.043.059 6.101.625 63,10 4. Juni 2007
2. Quartal 6.433.493 5.523.496 63,51 4. September 2007
3. Quartal 6.594.110 5.699.166 67,14 30. November 2007
4. Quartal 7.216.466 6.194.009 78,54 14. März 2008
2007 Jahr 27.287.128 23.518.296 68,24 14. März 2008
2008 1. Quartal 7.748.616 6.675.484 93,73 6. Juni 2008
2. Quartal 6.719.210 5.741.124 106,01 29. August 2008
3. Quartal 6.382.493 5.507.002 131,80 3. Dezember 2008
4. Quartal 8.434.837 7.297.458 120,13 3. März 2009
2008 Jahr 29.285.156 25.221.068 112,48 3. März 2009
2009 1. Quartal 8.342.290 7.182.063 91,24 3. Juni 2009
2. Quartal 5.842.100 5.030.889 76,35 2. September 2009
3. Quartal 5.184.266 4.487.635 69,36 3. Dezember 2009
4. Quartal 7.293.877 6.294.756 73,31 3. März 2010
2009 Jahr 26.662.533 22.995.343 78,81 3. März 2010
2010 1. Quartal 7.880.178 6.780.487 75,06 2. Juni 2010
2. Quartal 6.216.273 5.384.415 86,34 3. September 2010
3. Quartal 5.567.198 4.806.656 87,97 8. Dezember 2010
4. Quartal 7.975.214 6.823.609 92,89 10. März 2011
2010 Jahr 27.638.863 23.795.158 85,33 10. März 2011
2011 1. Quartal 7.345.601 6.286.478 105,30 3. Juni 2011
2. Quartal 7.260.926 6.244.165 105,22 6. September 2011
3. Quartal 7.502.481 6.410.895 106,22 5. Dezember 2011
4. Quartal 8.862.263 7.572.166 110,44 6. März 2012
2011 Jahr 30.971.271 26.513.704 106,97 6. März 2012
2012 1. Quartal 8.857.225 7.577.223 100,21 4. Juni 2012
2. Quartal 7.379.344 6.339.721 93,09 4. September 2012
3. Quartal 6.810.667 5.877.270 92,01 10. Dezember 2012
4. Quartal 8.906.553 7.659.421 86,62 6. März 2013
2012 Jahr 31.953.789 27.453.635 93,02 6. März 2013
2013 1. Quartal 9.462.325 8.163.228 84,03 4. Juni 2013
2. Quartal 8.458.164 7.322.092 80,03 4. September 2013
3. Quartal 7.978.751 6.898.593 75,64 11. Dezember 2013
4. Quartal 10.641.415 9.253.253 76,66 10. März 2014
2013 Jahr 36.540.655 31.637.166 79,12 10. März 2014
(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.[8] Zusammen mit dem Wasseranteil bilden sie den Ballastgehalt,[9] 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[10][11] (ebenso wie Braunkohlenfilterasche[12]) als Zuschlagstoff in der Betonherstellung eingesetzt und u.a. bei der Verwahrung stillgelegter Bergwerke als Verfüllstoff eingesetzt.[13]

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 vernachlässigt werden: in China gehen pro Jahr rund 25 Millionen Tonnen Steinkohle[14] 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.
  •  R. Coenen: Steinkohle. Springer-Verlag GmbH, Berlin 1985, ISBN 3540132805.
  •  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.
  •  Bernd Küppers (Hrsg.): Bergbau und Hüttenwesen. Literatur aus vier Jahrhunderten (16. bis 19. Jahrhundert). Aus den historischen Beständen der Hochschulbibliothek der RWTH Aachen. In: 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 9783494014227, S. 6.
  2. Duden: „Zinder“
  3. Gerhard Richter: Ästhetik des Ereignisses: Sprache- Geschichte- Medium, S. 38 (Wilhelm Fink Verlag, 2005 - 195 Seiten)
  4. a b Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR):Studie Energierohstoffe 2009, Teil 2, PDF,5,3 MB
  5. http://www.n-tv.de/politik/Revision-ist-nicht-zugelassen-article1951546.html
  6. Strom Magazin: Braunkohle ist kostengünstig und wettbewerbsfähig
  7. a b BAFA: Drittlandskohlepreis, Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle
  8. Aschegehalt. Abgerufen am 21. April 2012.
  9. Ballastgehalt. Abgerufen am 21. April 2012.
  10. Einfluß der Granulometrie von Steinkohlenflugaschen auf die Eigenschaften von Beton. Abgerufen am 21. April 2012.
  11. Steinkohlenflugasche. Abgerufen am 21. April 2012.
  12. Eignung von aufbereiteter Braunkohlenflugasche für die Verwendung als Zusatzstoff für selbstverdichtenden Beton. Abgerufen am 21. April 2012 (PDF; 21,6 MB).
  13. Die puzzolanische Reaktion von Steinkohlenflugasche und ihre Auswirkungen auf den Sulfatwiderstand von Beton. Abgerufen am 21. April 2012 (PDF; 2,6 MB).
  14. http://www.sueddeutsche.de/wissen/388/430140/text/