Kohlekraftwerk

Was sind Kohlekraftwerke?/Wie funktioniert ein Kohlekraftwerk?/Vor- und Nachteile auf einen Blick/Kohlekraftwerke aus Nutzersicht/Kohlekraftwerke vernetzt gedacht/Verknüpfung zum Spiel/Weiterführende Links
Was sind Kohlekraftwerke?

Ein Kohlekraftwerk verbrennt den fossile EnergieträgerFossile Energieträger sind im Unterschied zu erneuerbaren und atomaren Energieträgern solche, die letztlich aus den Überresten vorzeitlicher Lebewesen entstanden sind. Fossile Energieträger sind vor allem Steinkohle, Braunkohle, Erdöl und Erdgas. Kohle zur Stromerzeugung. Als Brennstoff kann sowohl Braunkohle als auch Steinkohle dienen, dementsprechend gibt es Braunkohle- und Steinkohlekraftwerke. Die Energiedichte von Braunkohle gegenüber Steinkohle ist etwa dreifach geringer (3 Kilowattstunden pro Kilogramm gegenüber 9 kWh/kg), daher muss in Braunkohlekraftwerken gegenüber Steinkohlekraftwerken die dreifache Masse pro Energieeinheit verfeuert werden. 

Faktoren eines typischen Kraftwerks Werte
Bruttoleistung eines typischen Kraftwerks (MWel) 800
Preis dieser Anlage (Mio. Euro) 600-800 (steigend)
Bauzeit (Jahre) 3-4
Laufzeit (Jahre) 30-45 (neu)
Stromgestehungskosten (cent/kWh) 3,3-7,0
Wasserbedarf ja
CO2-Emissionen (g/kWh) 790-1230
Radioaktive Abfälle (g/kWh) 0 - aber leichte Belastung durch Kohleasche möglich
Sonstige Umweltbelastungen hoch bis sehr hoch
Spitzenlastfähig Nein
Grundlastfähig Ja
Volkswirtschaftliche Bedeutung sehr hoch

Ein Kohlekraftwerk ist in Blöcke unterteilt. Jeder Block funktioniert als in sich abgeschlossenes Kraftwerk mit Kohleofen, Dampfkessel, Dampf turbineEine Turbine wird von bewegten Flüssigkeiten (oft Wasser) oder Gasen (oft Wasserdampf) in Drehung versetzt. Die Energie dieser Drehbewegung kann in einem Generator in elektrische Energie gewandelt werden. Turbinen werden zur Stromerzeugung in allen Wärmekraftwerken und in Wasserkraftwerken eingesetzt., Generator, Kühlturm und Schornstein. Großkraftwerke sind aus mehreren Blöcken zusammengesetzt und können dabei Leistungen von über 2000 Megawatt (MW) erreichen. Der Verbrennungsprozess in Kohlekraftwerken muss kontinuierlich aufrechterhalten werden. Kurzzeitig stillgelegte Kraftwerke brauchen Anfahrtszeiten, wenn sie wieder in Betrieb genommen werden sollen.

Der Anteil des von Kohlekraftwerken generierten Stroms an der gesamten Stromerzeugung in Deutschland beträgt 43,6% (Stand 2008). 23,5% entfallen auf Braunkohle, 20,1% auf Steinkohle. Damit ist Kohle der wichtigste PrimärenergieträgerPrimärenergieträger sind z.B. Kohle, Uran, Wind, Wasser, Sonnenstrahlung. Primärenergie wird die Ausgangsenergie genannt, die von Kraftwerken in elektrische Energie gewandelt wird, z.B. chemische Energie von Kohle oder Uran, Bewegungsenergie von Luft oder Wasser, thermische Energie der Sonnenstrahlung und so weiter. im deutschen Strommix.  

Kohlekraftwerk, Energetika

Wie funktioniert ein Kohlekraftwerk?

Der Strom wird im Kohlekraftwerk mittels Dampfturbinentechnik erzeugt: Die Kohle wird zu Kohlestaub gemahlen und in einen Brennraum eingeblasen, in dem sie verfeuert wird. Dadurch wird ein Wasserkessel erhitzt und Wasser zum Kochen gebracht. Es entsteht Wasserdampf, der eine Dampfturbine antreibt. An diese ist ein Generator angeschlossenen, der die Bewegungsenergie in Strom umwandelt.

Durch den Verbrennungsprozess werden Emissionen freigesetzt, darunter Schwefeldioxyd (SO2), Stickoxyd (NOx), Staub, sowie das den TreibhauseffektAls „Treibhauseffekt“ wird das Phänomen beschrieben, dass bestimmte Gase (Treibhausgase), in der Atmosphäre die von der Erde abgestrahlte Wärme auf die Erde zurückreflektieren, ähnlich wie das Glasgehäuse in einem Treibhaus. Als Folge erwärmt sich die Erde. Der Treibhauseffekt ist überlebenswichtig. Aber durch zuviel Treibhausgase (etwa CO2) kann sich der Treibhauseffekt zu sehr verstärken und zur übermäßigen Erwärmung des Planeten führen. befördernde CO2CO2 oder auch Kohlendioxid ist ein Treibhausgas, es befördert den so genannten Treibhauseffekt. Ist CO2 in hoher Konzentration in der Atmosphäre, dann wird Wärme, die von der Erdoberfläche abstrahlt, durch das CO2 zurückreflektiert, und die Erde erwärmt sich. Wird immer mehr CO2 in die Atmosphäre ausgestoßen, dann kommt es zu einem menschlich erzeugten Klimawandel. CO2 wird bei der Verbrennung organischer Stoffe frei, bei Holz zum Beispiel, aber auch bei fossilen Energieträgern wie Kohle, Öl und Gas.. Schwefel- und Stickoxyde werden bereits seit langem innerhalb des normalen Kraftwerksbetriebs abgeschieden, die Emissionen dadurch stark reduziert. Für die Emission von CO2 ist CCS – Carbon Capture and Storage bzw. Abscheidung und Lagerung von CO2 – gegenwärtig in intensiver Erforschung. An heute in den Industrienationen gebaute Kohlekraftwerke wird generell der Anspruch gestellt, „CCS-ready“, also bereit für die nachträgliche Installation eines CO2-Abscheiders zu sein.

Bei den bestehenden Kohlekraftwerke in Deutschland beträgt der CO2-Ausstoß durchschnittlich ca. 1.000 g/kWh. Nach neustem technischem Stand gebaute Steinkohlekraftwerke liegen nur noch bei ca. 750-850 g/kWh. Bei Braunkohle ist der Wert etwas höher als bei Steinkohle.

Vor- und Nachteile auf einen Blick
Vorteile

  • Deutschland ist reich an Kohle, wobei der Braunkohleabbau im Tagebau kostengünstig ist während der bergmännische Abbau der deutschen Steinkohle aus Kostengründen weitgehend eingestellt wurde, da Steinkohle auf dem Weltmarkt günstiger zu beziehen war. Durch die steigenden Energiepreise der letzte Jahren wurde sie im internationalen Vergleich jedoch wieder wirtschaftlicher. Fast die Hälfte des in Deutschland produzierten Stroms stammt aus Kohlekraftwerken. Kohlestrom ist also nach derzeitigem Stand das Rückgrad der deutschen Stromversorgung.

  • Kohlestrom zählt zu den billigsten Stromarten. Er ist grundlastfähig („Regelbarkeit“ trifft es eigentlich besser statt „Grundlastfähigkeit“, auch wenn dieser Begriff immer wieder verwendet wird).

  • Die Kohlevorräte weltweit reichen noch rund zweihundert Jahre und damit länger als alle anderen fossilen Energieträger.

  • Auf dem Weltmarkt kann Steinkohle von vielen Ländern, auch aus politisch stabilen Regionen, bezogen werden. Eine politisch verursachte Versorgungskrise ist daher unwahrscheinlicher als z.B. bei Erdgas.

  • CCS-Technologie (CO2-Abscheidung und Lagerung) könnte in Zukunft Energie aus „clean coal“, aus sauberer Kohle, ermöglichen. Trotz mancher Risiken könnten somit wesentliche Nachteile von Kohle gemindert oder beseitigt werden.

Nachteile

  • Kohleverstromung hat mit Abstand die höchsten CO2-Emissionen von allen Formen der Stromerzeugung und gilt daher als besonders klimaschädlich.

  • Auch die sonstigen Emissionen von Kohlekraftwerken (Schwefeldioxid, Stickoxide, Staub) können – je nach Zustand der Rauchgasreinigung - zur Umweltbelastung der Kraftwerksumgebung beitragen.

  • Braunkohle wird im Tagebau abgebaut. Dazu werden riesige Natur-, Landwirtschafts- und Siedlungsflächen zunächst zerstört und erst lange Zeit später nach Abbauende wiederhergestellt. Oft müssen ganze Siedlungen verlegt werden um den Abbau zu ermöglichen.

  • Die Förderung von Steinkohle in Deutschland ist bereits weitestgehend abgewickelt, Abhängigkeit in der Kohleversorgung lässt sich für die Bundesrepublik kaum vermeiden. China ist weltgrößter Förderer von Steinkohle. Die Arbeitsbedingungen in den chinesischen Minen gelten als hochgradig problematisch.

  • Trotz aller Möglichkeiten von CCS – Kohle ist und bleibt endlich und damit höchstens eine (lange anhaltende) Zwischenlösung.

Kohlekraftwerke aus Nutzersicht

Kohle ist noch immer bei weitem die Hauptquelle von in Deutschland produziertem Strom. Fast die Hälfte unseres Aufkommens ist Kohlestrom. Kohlestrom könnte gegenwärtig nicht ohne Steigerung des Strompreises durch Strom aus erneuerbaren Energien ersetzt werden. Trotz dieser herausragenden volkswirtschaftlichen Bedeutung ruft Kohleverstromung aufgrund ihrer hohen CO2-Emissionen immer mehr Proteste auf den Plan. Träger des Protests sind lokale Bürgerinitiativen an geplanten Standorten, aber auch überregionale Netzwerke wie Greenpeace, BUND, das Bündnis „Zukunft statt Kohle“ und andere. In den Jahren 2008 und 2009 wurden alleine in Deutschland durch Bürgerproteste elf Bauvorhaben von neuen Kohlekraftwerken nachhaltig gestoppt. In den Städten Berlin, Bremen, Dörpen, Düsseldorf, Emden, Ensdorf, Kiel, Köln, Lubmin, Mainz, Quierschied wurden Kohlekraftwerke mit einer Gesamtleistung von über 10.000 MW bzw. jährliche Emissionen von über 50 Millionen Tonnen CO2 verhindert.

Emissionsspitzenreiter in Deutschland ist das Braunkohlekraftwerk Niederaußem, das laut einer Studie des WWF im Jahr 2006 27,4 Millionen Tonnen CO2 emittierte (1.200 g/kWh). Von den dreißig emissionsintensivsten Kohlekraftwerken der Europäischen Union, die im Jahr 2006 mit 393 Millionen Tonnen 10% der gesamten CO2-Emissionen der EU verursachten, befinden sich zehn in Deutschland.

Neue Technologien zur WirkungsgradsteigerungDer Wirkungsgrad bezeichnet das Verhältnis von Ausgangsenergie (z.B. chemischer Energie von Kohle oder Uran, Bewegungsenergie von Luft oder Wasser) zur gewonnenen Nutzenergie (z.B. Strom, Wärme). Je höher der Anteil der Nutzenergie an der Ausgangsenergie ist, desto höher der Wirkungsgrad und desto energieeffizienter die Form der Energieerzeugung. und CO2-Abtrennung sind gegenwärtig in Erforschung. Sie können möglicherweisein Zukunft dafür sorgen, den CO2-Ausstoß von Kohlekraftwerken zu mindern bzw. – über CCS ("Carbon Dioxide Capture and Storage", CO2-Abtrennung und Speicherung) – weitgehend zu binden.

Kohlekraftwerke vernetzt gedacht

Kohle wird in Deutschland zunehmend kritischer gesehen, ist aber weltweit weiter auf dem Vormarsch: allein in China geht Anfang 2010 alle sechs bis sieben Tage ein neues großes Kohlekraftwerk ans Netz. Im Jahr 2006 baute das Land sogar 176 neue Kohlekraftwerke. Der Herausforderung Kohlekraft wird man sich in internationalem Maßstab also stellen müssen, selbst wenn national ein anderer Weg gewählt werden sollte. Gleichzeitig werden Probleme wie Reduktion der weltweiten CO2-Emissionen und nicht zuletzt die Endlichkeit der Kohle selbst immer drängender. In der umkämpften Debatte um Kohle gibt es entsprechend auseinander gehende Bewertung der Zukunftsfähigkeit von Kohle:

„Die Kohle kippt. Sie ist auch viel zu wertvoll, um einfach verbrannt zu werden. Seit mehr als 20 Jahren sind die Alternativen bekannt. Dass es noch kein neues Energiekonzept gibt, ist falsch. Was fehlt, ist ein neues Denken und Handeln, das den Umbau auch konsequent umsetzt. So soll das mit der Verlängerung der Laufzeit von Atomkraftwerken oder der Speicherung von Kohlendioxid (CCS) gerettet werden, was nicht zu halten ist. Deshalb wird der Bürgerprotest weitergehen.“
(Michael Müller, Präsidiumsmitglied des Deutschen Naturschutzrings DNR)

"Die Braunkohle in Mitteldeutschland ist als wertvoller Rohstoff ohne Alternative. Durch das kontinuierlich knapper und teurer werdende Erdöl bzw. Erdgas hat die energetische und stoffliche Nutzung unserer Braunkohle eine wichtige Zukunft."
(Prof. Dr. Uhland, Finanzminister des Freistaats Sachsen, 2009)

Kohle mag der billigste fossile Brennstoff am Markt sein, aber ihr Marktpreis ist nur eine Seite der Geschichte. Die größten Kosten der Kohle bleiben unberücksichtigt: Die von ihr verursachten, enormen Schäden für Mensch und Umwelt. Würde der Marktpreis die wahren Kosten der Kohle weltweit widerspiegeln, würde sich die Rentabilität des Baus von immer mehr Kohlekraftwerken ganz anders darstellen.
(Greenpeace, Die wahren Kosten der Kohle, 2008)

"Wir glauben, dass die Nutzung von Kohle in jedem vorhersehbaren Szenario steigen wird, da sie billig und reichlich vorhanden ist."
Experten des Massachusetts Institute for Technology (MIT. Quelle: MIT, The future of coal, 2007)

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