Kohlekraftwerk

Was sind Kohlekraftwerke?

Ein Kohlekraftwerk verbrennt den fossile Energieträger 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. 

Ein Kohlekraftwerk ist in Blöcke unterteilt. Jeder Block funktioniert als in sich abgeschlossenes Kraftwerk mit Kohleofen, Dampfkessel, Dampfturbine, 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 Primärenergieträger im deutschen Strommix.

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 Treibhauseffekt befördernde CO2. 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 Wirkungsgradsteigerung 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)

Verknüpfung zum Spiel

2010 in Energetika: Die Öfen glühen, die Schlote ragen in den Himmel – Kohlekraft dominiert das Land und seinen Strommix. Immerhin produzieren deine Kohlekraftwerke viel Strom zu günstigen Preisen. Dafür jagen sie auch CO2 in großen Mengen in die Luft, was den Treibhauseffekt und Klimawandel vorantreibt. Aus diesem Grund sind Kohlekraftwerke sehr wenig angesehen, deine Bevölkerung will lieber auf andere Energieträger setzen. Du musst dich entscheiden: Gehen Kohlekraftwerke vom Netz, brauchst du jede Menge Strom aus alternativen Quellen, die eigene Nachteile mit sich bringen. Du kannst auch in "CCS" investieren, was zwar durch Forschung und Bau eines CO2-Endlagers nicht ganz billig ist, dafür aber die Emissionen stark reduziert und auch die Bürgerinnen und Bürger beruhigt. Ein "Kohlekraftwerk 2" ist etwas billiger im Bau und verfügt außerdem über einen CO2-Abscheider. Die CO2-Emissionen eines "Kohlekraftwerks 2" können zu 90% eingelagert werden - jedenfalls, wenn Du ein befüllbares Lager hast.


Weiterführende Links

Funktionsschema eines Kohlekraftwerks:
http://www.leifiphysik.de/web_ph08_g8/umwelt_technik/10kraftwerke/kokw/kohle.htm

Artikel in der deutschen Wikipedia:
de.wikipedia.org/wiki/Kohlekraftwerk

Seite der ZDF-Mediathek, umfänglicher Beitrag zum Thema Kohlekraft:
www.zdf.de/ZDFmediathek/beitrag/interaktiv/216708/Kohlekraftwerk

Englischsprachige Studie des WWF von 2007 zu den Emissionswerten der dreißig meistemittierenden Kraftwerken der EU, „Dirty Thirty, Ranking of the most polluting power stations in Europe“:
assets.panda.org/downloads/european_dirty_thirty_may_2007.pdf

Ratgeber
Energiespiel

Zeige uns wie dein Energiemix der Zukunft aussieht!

Aktionen

SEI DABEI!

Beteiligung für nachhaltige Entwicklung beginnt mit Dir! Alle spannenden Aktionen, Wettbewerbe und Events der Jugendinitiative findest du hier.

Initiativen in BW

NACHHALTIGKEIT LEBT

Als Inspiration oder zum aktiven Mitmachen - hier kannst du interessante Initiativen und Projekte aus ganz Baden-Württemberg kennenlernen.

Studium & Ausbildung

NACHHALTIGKEIT IM BERUF

Du möchtest dich auch beruflich mit dem Thema Nachhaltigkeit beschäftigen? Dann findest du hier interessante Studiums- und Ausbildungsangebote aus ganz Baden-Württemberg.

Jugendinitiative

MITREDEN

Im Rahmen der Jugendinitiative der Nachhaltigkeitsstrategie Baden-Württemberg haben junge Menschen die Möglichkeit ihre Ideen und Sichtweisen in Politik und Gesellschaft einzubringen.

Be a hero

Hier findest du tolle Angebote und Initiativen bei denen du dich engagieren kannst!