Brennstoff-Check (11): Was ist der fossile Brennstoff Steinkohle?

Der fossile Brennstoff Steinkohle liefert uns schon seit dem Mittelalter Wärme. Erste Belege dafür stammen aus dem späten 12. Jahrhundert aus Lüttich in Belgien und Aachen in Deutschland. Im Ruhrgebiet begann man gegen 1370 nach Steinkohle zu graben. 2017 förderte man im Ruhrrevier 2,7 Millionen Tonnen des fossilen Brennstoffs Steinkohle. Im selben Jahr importierte Deutschland zudem 3,4 Millionen Tonnen Steinkohle aus der EU. Wir erklären euch hier, warum der fossile Brennstoff Steinkohle einst das Zeug hatte, uns einzuheizen, jetzt aber als Energiequelle zur Strom- und Wärmeerzeugung dringend vors Aus gestellt werden muss.

Was ist Steinkohle?

Schwarz. Hart. Fest. Das ist Steinkohle. Das zudem oft fettig glänzende Sedimentgestein besteht

• zu mehr als 50 Prozent seines Gewichts
• und zu mehr als 70 Prozent seines Volumens

aus Kohlenstoff.

Wie entstand Steinkohle?

Steinkohle entstand, als vor fast 300 Millionen Jahren infolge des Klimaumschwungs Pflanzen starben und in dem Sumpf des Urwalds versanken, von dem das heutige Deutschland überzogen war. Aus Mangel an Sauerstoff wurden die versunkenen Pflanzenteile nicht von aeroben Bakterien, für die Sauerstoff existentiell ist, zersetzt und verfaulten somit auch nicht. Stattdessen wurden sie unter Luftabschluss zu Torf. Der gilt als erste Stufe der sogenannten Inkohlung (Karbonisierung von Pflanzen), bei der sich Pflanzen in Steinkohle verwandeln. Es gilt: Je länger die Inkohlung dauert, desto weniger Sauerstoff und Wasserstoff enthält die Kohle. Je nach Dauer der Inkohlung entstehen erst Torf, dann Braunkohle, Steinkohle und schließlich Grafit.

Damit aus dem Torf Steinkohle wurde, brauchte es viel Druck. Der kam mit den Ozeanen, die die Sümpfe später überfluteten und jede Menge schweren Sand und Geröll mit sich brachten, die sich ablagerten und – neben dem Druck, den das Ozeanwasser selbst verursachte – so ihrerseits Druck auf die darunter liegenden Schichten ausübten. Über Jahrtausende wiederholte sich dieser Vorgang. Die wachsenden Erdmassen pressten das Wasser aus dem Torf. Begleitet wurde dieser Vorgang von hohen Temperaturen und komplexen biochemischen Abläufen. So wurde aus dem Torf zunächst Braunkohle. Um die kümmern wir uns allerdings in einem gesonderten Teil unserer Brennstoff-Checks noch ausführlich, versprochen.

Mit den wachsenden Schichten obenauf „sackte“ die Braunkohleschicht immer tiefer, Druck und Temperatur stiegen dabei und schließlich wurde aus der Braunkohle Steinkohle.

Wie kamen die Steinkohleflöze in Nordrhein-Westfalen wieder an die Erdoberfläche?

Diesen Vorgang erklärt das Portal Planet Wissen damit, dass sich im Erdzeitalter Tertiär, also vor etwa 50 Millionen Jahren, Europa von Nordamerika trennte. Der Rheingraben sei dabei abgesunken und habe die Nordsee mit dem Mittelmeer verbunden. Kontinentalplatten seien aufeinander gekracht und die Alpen hätten sich aufgefaltet. Zudem schlug Feuer aus Vulkanen. Im heutigen Nordrhein-Westfalen wuchs damals das rheinisch-westfälische Schiefergebirge. Die Steinkohle-Schichten, die vor Urzeiten entstanden waren, seien dabei zwischen Rhein, Ruhr und Lippe infolge Erdverwerfungen emporgehoben worden. Laut der Tagesschau online erstrecken sich die Steinkohleschichten (auch Steinkohleflöze genannt) über viele Quadratkilometer. Im Ruhrrevier lägen bis zu einer Tiefe von 1.500 Metern mehr als solcher 100 Flöze untereinander. Abgebaut würden demnach jedoch nur die dicksten.

Wie und wann wurde Steinkohle als Brennstoff entdeckt?

Es gibt Legenden über die Entdeckung der Steinkohle, doch was an ihnen dran ist, weiß keiner so recht. Vermutlich wurde bereits in der Jungsteinzeit Kohle wie andere Bodenschätze genutzt. Historisch mit Funden belegt ist jedoch erst, dass sie im Zeitalter der Antike von den Kelten aktiv gefördert wurde. Schriftlich belegt ist, dass man bereits im späten 12. Jahrhundert nahe Lüttich (heute Belgien) Steinkohle im Bergbau gewann. Ungefähr zu dieser Zeit baute man auch bei Aachen Steinkohle ab.

Wozu wird Steinkohle verwendet?

Steinkohle diene vor allem dazu, Wärme und Strom zu erzeugen, also thermische und elektrische Energie. Laut der Tagesschau online werde jede zehnte Kilowattstunde Strom in Deutschland mit einheimischer Steinkohle erzeugt. Und der von uns hier auf dem Blog kürzlich vorgestellte Wärmemix Deutschlands bezifferte den Anteil an Kohle bei der Wärmeerzeugung in 2016 auf 9,1 Prozent (131 Milliarden Kilowattstunden (kWh), wobei dort nicht in die Kohlearten Steinkohle, Braunkohle & Co. aufgeschlüsselt wurde).

Es gebe laut Tagesschau online weitere Zwecke, zu denen Steinkohle eingesetzt werde: Koks, der bei der sogenannten trockenen Destillation in Koksöfen gewonnen werde, diene demnach als Brennstoff für Hochöfen und Gießereien, in denen Eisen und Eisenstahl hergestellt und verarbeitet werden. Steinkohle komme zudem als Rohstoff in der Chemieindustrie zum Einsatz, unter anderem stelle man daraus Schwefel, Teer, Stadtgas und Ammoniak her. Außerdem lassen sich bei einem Vorgang namens Kohlehydrierung Benzine herstellen.

Was macht Steinkohle zum Brennstoff?

Neben Kohlenstoffanteilen zwischen 75 und 95 Prozent stecken in Steinkohle auch Stoffe wie Metalle, Wasser, Stickstoff und Schwefel. Wegen des hohen Kohlenstoffanteils brennt Steinkohle sehr lange und sehr heiß. Der Heizwert von Steinkohle liegt zwischen 32 und 36 Megajoule pro Kilogramm (MJ/kg).

Gibt es qualitative Unterschiede bei Steinkohle?

Man unterscheidet Steinkohlearten nach ihrem „Alter“ und somit nach den aus der variierenden Inkohlungsdauer resultierenden Kohlenstoffgehalten und Heizwerten (von jung nach alt) in:

• Flammkohle (mit etwa 76 Prozent Kohlenstoffgehalt),
• Gasflammkohle (82 Prozent),
• Gaskohle (85 Prozent),
• Fettkohle (88 Prozent)
• Magerkohle (90 Prozent)
• Und Anthrazitkohle (etwa 92 Prozent).

Wie macht man aus Steinkohle Wärme?

Steinkohle wird überwiegend als fester Brennstoff verfeuert, um Wärme durch das Verbrennen zu erzeugen.

Wie macht man aus Steinkohle Strom?

In Kohlekraftwerken wird Kohle verbrannt und mit Hilfe der freigesetzten Wärme Wasserdampf erzeugt, der wiederum Dampfturbinen antreibt, die elektrischen Strom erzeugen.

Was passiert beim Verbrennen von Steinkohle?

Wird Steinkohle verfeuert, bilden sich luftverschmutzende Stoffe, darunter Schwefeldioxid (SO₂), Stickstoffoxid (Nox) sowie Staub und Schwermetallspuren. Kraftwerkskohle enthalte laut der Wikipedia bis zu 12 Prozent nichtbrennbare feste Bestandteile (sogenannter Aschegehalt). Moderne Steinkohlekraftwerke würden die Abgase

• in Rauchgasentschwefelungsanlagen von Schwefeldioxid,
• mit katalytische oder nichtkatalytischer Entstickung von Stickoxiden
• und mittels Elektrofilter von Staub (Flugasche) reinigen,

schreibt die Wiki weiter. Danach bliebe vor allem das Treibhausgas Kohlendioxid, das in die Atmosphäre abgegeben werde.

Wer heizt denn überhaupt noch mit Steinkohle?

Laut dem Umweltbundesamt waren im Jahr 2016 in Deutschland 13 Millionen Gasheizkessel, 5,6 Millionen Ölheizkessel und 0,7 Millionen Festbrennstoffkessel in Betrieb. Hinzu kamen fast 12 Millionen sogenannte Einzelraumfeuerungsanlagen wie Kaminöfen oder Kachelöfen, die sich mit Holz oder Kohle befeuern lassen.

Steinkohle wird im Privatbereich oft in sogenannten Dauerbrandöfen verfeuert. Die sind für sehr hohe Temperaturen ausgelegt und halten die Glut lange stabil – ohne, dass man häufig Kohle nachlegen muss. Im Unterschied zu traditionellen Kaminen brennt die Steinkohle in Dauerbrandöfen in einer Feuerraummulde wie in einem Trichter langsam ab. Die Luftzufuhr wird dabei von unten geregelt.

Außerdem sind in Privatgebäuden auch große Kohleheizungen mit automatischer Beschickung in Betrieb, die den Heizbetrieb über mehrere Wochen vollautomatisch gewährleisten. Sie funktionieren ähnlich wie Holzpellet-Kessel. Am Kessel gibt’s einen Brennstoffbehälter für die Kohle. Die kommt dort via ein Fördersystem mit Schnecke an.

Warum hat der Brennstoff Steinkohle keine Zukunft?

Steinkohle als Brennstoff hat ausgedient: Ihre Nachteile, darunter

• Umweltverschmutzung durch die Abgase
  • der kontrollierten Steinkohleverbrennung
  • und der unkontrolliert ausbrechenden Kohlebrände in oberflächennahen Flözen (allein in China verbrennen laut der Wikipedia dabei jährlich 25 Millionen Tonnen Steinkohle)
• Flächenverbrauch infolge des Steinkohleabbaus,
• Bergschäden,
• Aufwand, Kosten für Umsiedlungen,
• Gebäudeschäden,
• Regulierung fließender Gewässer,
• Flächenverbrauch für Halden und Tagesanlagen,
• Rückbau,
• Umbau für Folgenutzung,
• Grundwasseranstieg und Regulierungsmaßnahmen,

machen sie als Brennstoff mittlerweile untragbar. Zumal es erneuerbare Alternativen gibt, um Wärme und Strom umweltschützend zu erzeugen.

 

Doch das Aus für den Brennstoff wird – zumindest von Seiten der Politik und Wirtschaft – hierzulande zu zögerlich angegangen:

Gerade hat die sogenannte Kohlekommission das Enddatum für den Ausstieg aus der Kohleverstromung in Deutschland festgeschrieben: 2038. Kein Grund zu feiern, sagt Volker Quaschning, Professor für regenerative Energien an der HTW Berlin, denn das sei „viel zu spät, um die Klimafolgen noch in einem vertretbaren Rahmen zu halten. Eigentlich hätte man den Kohleausstieg schon vor mehr als zehn Jahren fixieren müssen. Stattdessen wurden munter neue Kohlekraftwerke gebaut. Selbst im Jahr 2020 soll noch ein neues Kohlekraftwerk ans Netz gehen, obwohl Experten schon bei der Planung keinen Sinn darin erkennen konnten. Nun sollen wir Steuerzahler für diese und andere unternehmerische Fehlentscheidungen aufkommen. Das ist absurd. Man will jetzt 50 Milliarden an Steuergeldern verpulvern, um die Fehler der Politik und der Energiekonzerne weich abzufedern, ohne dabei die offenen Fragen des Klimaschutzes zu lösen. Einen Erfolg kann ich darin nicht erkennen.“ Auch Umweltschutzorganisationen wie der BUND fordern einen früheren Kohleausstieg.

Foto: kaz68/photocase