Kohlekraftwerk

In einem Kohlekraftwerk wird durch die Verbrennung von Kohle Wärme erzeugt, die wiederum über einen Wärmetauscher heißen Dampf aus Wasser produziert. Dieser Wasserdampf treibt eine Dampfturbine an, die über einen Generator elektrischen Strom erzeugt. Als Brennstoff kann sowohl Braun- wie auch Steinkohle verwendet werden. Kohlekraftwerke zählen damit zu den thermischen Kraftwerken.

Vom Prinzip zu realen Kohlekraftwerken

Das eingangs beschriebene einfache Bild ist in der großtechnischen Realisierung nicht mehr beizubehalten. Einerseits ist der ,,Kohleofen„ wesentlich verfeinert worden, um die in der Kohle gespeicherte chemische Energie möglichst effizient in nutzbare Wärmeenergie umzuwandeln; andererseits besteht die Notwendigkeit, die Abgase der Kohleverbrennung von Schadstoffen zu reinigen, was zu einem erheblichen Zuwachs an Aggregaten zur Rauchgasreinigung um das eigentliche Kraftwerk herum geführt hat.

Der Wirkungsgrad moderner Kohlekraftwerke liegt bei etwa 40-45 Prozent, die hohe Zahl gilt für Kraftwerke, die mit sehr modernen Dampfturbinen ausgestattet sind, deren Dampfeinlaßtemperatur 600oC erreichen darf. Damit kann der prinzipielle Wirkungsgrad – als Näherung kann der Carnot-Wirkungsgrad benutzt werden – noch einmal gegenüber den bisher üblichen Dampftemperaturen von 530-550oC erhöht werden.

Ein 700 MWelektrisch-Block eines Kohlekraftwerks mit vollständigen Einrichtungen der Reinigung der Rauchgase ist in der obigen Abbildung dargestellt (nach [BAUM1990] , verändert und erweitert).

Steinkohle und Braunkohle

Die höhere Energiedichte der Steinkohle und ihre weltweite Verfügbarkeit erlauben einen wirtschaftlichen Transport dieser Kohlenart im globalen Maßstab. Aufgrund der einfachen Förderung im Tagebau – zum Beispiel in Australien – ist der Transport per Schiff und Zug im Vergleich zur deutschen Steinkohle bis etwa zum Jahr 2006 wirtschaftlich gewesen.

Durch den Anstieg der Steinkohlepreise – verursacht durch die Ausweitung der Stahlerzeugung und den weltweiten Bedarf an Kohle für die Stromerzeugung – war der Abbau heimischer Steinkohle im Ruhrgebiet zeitweise wieder an der Grenze zur Wirtschaftlichkeit (Stand 2010). Dennoch wurde der Ausstieg aus der Steinkohleförderung im Jahr 2018 in Deutschland vollzogen.

Braunkohle hat eine geringere Energiedichte, besonders die heimische Braunkohle liegt bei etwa 3 Kilowattstunden pro Kilogramm und ist damit etwa 3-fach niedriger als bei guter Steinkohle. Damit sind auch die zu transportierenden Massen um den Faktor 3 größer. Braunkohlekraftwerke werden daher an Orten gebaut, wo die heimische Braunkohle im Tagebau gefördert wird. Gleichzeitig muß zur Kühlung der Kraftwerke ein Fluß in der Nähe sein. Dies erklärt, daß z.B. in der Region Aachen/Köln viele Braunkohlekraftwerke betrieben werden: Lagerstätten für Braunkohle sind ebenso vorhanden wie etwa der Rhein als Lieferant für Kühlwasser.

Kohlekraftwerke und Kohlenstoffdioxidemissionen

Die Verbrennung von Kohle erzeugt, bezogen auf die Menge des hergestellten Stroms, große Emissionen von Kohlenstoffdioxid. Dies gilt besonders für Kraftwerke, die Braunkohle als Primärenergieträger verwenden. Für die Entwicklung und Erprobung von Methoden zum Kohlenstoffdioxid-Rückhalt werden derzeit (Stand 2010) große Anstrengungen mit Versuchsanlagen unternommen.

Eine breite Einführung dieser Technologie wird jedoch erst in einigen Jahrzehnten realisierbar sein und erst dann zu einer spürbaren Verringerung der Kohlenstoffdioxid-Emissionen aus dem Kraftwerks-Sektor führen. In einigen Jahrzehnten werden aber auch erneuerbare Energien einen beträchtlichen Anteil an der Energieversorgung, speziell der Stromversorgung erreichen und voraussichtlich konkurrenzfähig zu Strom aus Kohlekraftwerken sein. Dies gilt besonders dann, wenn in den nächsten 10 Jahren wirtschaftliche Stromspeicher erfunden werden.

HISTORY:
2020-05-18: UPDATE Steinkohleerzeugung in Deutschland
2010-01-24: ADD Verlinkung optimiert, einige Anpassungen.
2008-09-21: Stein-/Braunkohle; CO2-Rückhalt
1999-06-12: INIT