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Wärmekraftwerk Cercs. Katalonien

Kohle

Kohle

Kohle ist ein fossiler Brennstoff, ein Sedimentgestein organischen Ursprungs. Seine thermodynamischen Eigenschaften ermöglichen es, während seines Verbrennungsprozesses eine große Menge Wärmeenergie zu erhalten. Die gewonnene Energie wird fossile Energie genannt. Es kommt in schwarz oder dunkelbraun.

Es ist eine begrenzte natürliche Ressource. Die Erzeugung ist ein Prozess von mehreren Millionen Jahren, während der Verbrauch dieser Energieressource sehr schnell ist. Aus diesem Grund wird es als nicht erneuerbare Energiequelle angesehen.

Sein hoher Heizwert beruht auf der Tatsache, dass es hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht.

Kohlen können nach dem Prozentsatz an Kohlenstoff klassifiziert werden, der in Beziehung zum Prozentsatz an Feuchtigkeit und Verunreinigungen steht. Nach diesem Kriterium können Torf, Braunkohle, Kohle und Anthrazit unterschieden werden.

Woher stammt die Kohle?

Fossile Kohle wurde aus Teilen alter Pflanzen gebildet. Zu einem großen Teil von Bitumenmassen, die auf der Oberfläche des Planeten abgeladen wurden, ausgesetzt sind:

  • Metamorphose. Ergebnis des Abstiegs in große unterirdische Tiefen.
  • Hohe Temperaturen.
  • Fehlen von Sauerstoff.

Es wird angenommen, dass sich der größte Teil der heutigen Kohle während der  Karbonperioden (vor 280 bis 345 Millionen Jahren) des Primärzeitalters gebildet hat. Auch im Perm, im Trias und im Jura bildeten sich große Ablagerungen. In der Kreidezeit bildete sich Braunkohle.

Derzeit gibt es Torfbildung in Mooren.

Kohle aus Europa, Asien und Nordamerika wurde hauptsächlich in der Kohle aus tropischer Vegetation gebildet.

Südliche Hemisphäre

Kohle aus der südlichen Hemisphäre wurde mit kalter Klimavegetation (Tundra) gebildet.

Alte Pflanzen wurden durch geologische Veränderungen verdichtet, gehärtet und chemisch verändert. Sie durchliefen aufgrund hoher Temperatur und hohen Drucks einen Metamorphoseprozess.

Nordhalbkugel

Kohle aus der nördlichen Hemisphäre, die in Feuchtgebietsökosystemen gebildet wird, die als Karbonwälder bezeichnet werden.

Wenn Pflanzen sterben und sich in Gewässern und Sumpfgebieten mit wenig Sauerstoff (anaerobe Medien) ansammeln, werden  sie bakteriell abgebaut. Für die Bildung von Kohle müssen diese Bedingungen eine ausreichend lange Dauer haben. Keine Erosion unter Sedimentbedingungen.

Welche Arten von Kohle gibt es?

Es gibt viele verschiedene Arten. Die Klassifizierung der Kohle erfolgt nach bestimmten Merkmalen: Entflammbarkeit, Brennwert, Prozentsatz nicht brennbarer Materialien und Luftfeuchtigkeit.

KohleDie am häufigsten verwendete Klassifizierung für den internationalen Handel lautet wie folgt:

  • Anthrazit.
  • Bituminös.
  • Subbituminös.
  • Braunkohle.

Die meisten Erzeugerländer haben jedoch eine eigene Klassifizierung. Zum Beispiel die europäische. In der europäischen Klassifikation basieren die Hauptkategorien von Kohle auf dem Prozentsatz des darin enthaltenen Kohlenstoffs. Dies sind seine Varianten:

  • Turba (50 a 55%)
  • Braunkohle (55 bis 75%)
  • Subbituminöse Kohle oder schwarze Braunkohle
  • Kohle (75 bis 90%)
  • Anthrazit (90 bis 95%): das mit dem höchsten Kohlenstoffanteil
  • Graphit: reiner Kohlenstoff. Diese Sorte wird nicht als Kraftstoff verwendet.

Anthrazit

Anthrazit wärmt am meisten. Es zeichnet sich durch seine hohe Dichte und Glanz aus. Enthält 95% Kohlenstoff. Es wird als kalorienreicher fester Brennstoff verwendet (Heizwert von 6800-8350 kcal / kg).

Es hat den höchsten Heizwert, ist aber nicht sehr entflammbar.

Es besteht aus Kohle mit steigendem Druck und steigender Temperatur in Tiefen von ca. 6 km.

Steinkohle

Steinkohle ist eine relativ harte Kohle, die Bitumen zwischen Braunkohle und Anthrazit enthält.

Der Heizgehalt des Bitumens liegt zwischen 21 und 30 Millionen Btu / t (24 bis 35 MJ / kg).

Braunkohle

Braunkohle ist eine Mineralkohle, die durch Verdichtung des Torfs entsteht. Kompression macht es zu einer bröckeligen Substanz. In Braunkohle sind noch Spuren von Pflanzenmaterial zu erkennen.

Es ist schwarz oder braun. Es hat oft eine ähnliche Textur wie das Holz, aus dem es stammt.

Wie setzt sich die Kohle zusammen?

Kohle ist ein Sedimentgestein aus:

  • Organische Elemente. In einem Mehrheitsanteil.
  • Mineralische Substanzen.
  • Wasser Die Luftfeuchtigkeit ist variabel. Es stammt von demjenigen, der zum Zeitpunkt seiner Entstehung gefangen war.
  • Gase. Befindet sich in submikroskopischen Poren.

Das Kohlenstoffelement erscheint in einem Prozentsatz von mehr als 50 Gew .-% und 70 Vol .-%.

Die Zusammensetzung und Struktur eines in Kohlenstoff umgewandelten Elements hängt von dem besonderen Prozess der Karbogenese ab, den es durchlaufen hat. In diesem Sinne wird zur Charakterisierung einer Kohle auf ihre petrographische Zusammensetzung verwiesen. Die petrographische Zusammensetzung ist der Anteil und die Verteilung ihrer jeweiligen Mazerale und Mineralbestandteile.

Auf diese Weise werden beispielsweise humose und sapropelische Kohlen unterschieden.

Die Huminverbindungen bestehen hauptsächlich aus Vitrinit und führen zur sogenannten Ligno-Kohle oder natürlichen Reihe (da die meisten Kohlen dazu gehören).

Erdgas

Methan ist ein Gas, das in Kohlengruben vorkommt und in unterirdischen Minen gefährliche Explosionen verursachen kann. In diesem speziellen Kontext wird es oft als Feuerlampe bezeichnet.

Wofür wird Kohle verwendet? Anwendungen

Kohle wird hauptsächlich in zwei Anwendungen verwendet:

  • Als primäre Wärmequelle in Industriekesseln.
  • Zur Stromgewinnung. Thermoelektrische Anlagen.

75% der weltweiten Kohle wird zur Stromerzeugung verwendet. Die globale Energieeffizienz von Kohlekraftwerken ist mit 25 bis 27% nicht sehr hoch.

Es hat auch andere kleinere Verwendungen, einschließlich zum Beispiel Zementöfen und die Herstellung von Kokskohle aus Kohle zur Herstellung von Stahl.

Vergasung und Verflüssigung von Kohle

Zwei Technologien mit großen Zukunftsperspektiven sind:

  • Vergasung.
  • Verflüssigung von Kohle.

Der erste ist älter. Es wurde bereits im 18. Jahrhundert verwendet, um das sogenannte Wassergas zu erhalten. Es ist derzeit an der Herstellung synthetischer Fingergasbrennstoffe (synthetisches Erdgas, Wasserstoff usw.) interessiert. Diese Gase sollen leichter zu lagern und zu transportieren sowie umweltfreundlicher sein als feste Kohle.

Die Verflüssigung begann in Deutschland während des Zweiten Weltkriegs. Die Motivation war der Wunsch, sich bei Öl und seinen Derivaten nicht auf andere Länder zu verlassen. Deutschland hatte keine Ölfelder, aber Kohlengruben.

Da das Öl in der Welt knapp wird, wird diese direkte oder indirekte Technik von Tag zu Tag vorteilhafter. Es ermöglicht auch die Herstellung weniger umweltschädlicher Kraftstoffe. Kraftstoffe, die für die Automobilindustrie besser geeignet sind.

Der durch Verflüssigung von Kohle gewonnene flüssige Brennstoff hat die doppelte Wärmeabgabe wie die zur Herstellung verwendete Kohle.

Welchen Einfluss hat Kohle auf die Umwelt?

Wie andere fossile Brennstoffe gibt Kohle beim Verbrennen hauptsächlich Kohlendioxid (CO 2 ) an die Luft ab. Kohlendioxid ist das Haupttreibhausgas. Es begünstigt den Treibhauseffekt. Darüber hinaus erhöht seine Extraktion das radioaktive Radon in der Luft. Je nachdem, wie die Extraktion durchgeführt wird, können Boden und Wasser für nicht ordnungsgemäß behandeltes Abwasser kontaminiert werden.

Ein thermoelektrisches Kohlekraftwerk produziert auch Stickoxide (NO und NO 2 ) und Schwefeldioxid (SO 2 ). Saurer Regen verursacht Gase. Stickoxide sind ebenfalls toxisch.

Schwefeldioxid kann durch Entschwefelung der Rauchgase mit Kalkstein (CaCO 3 ) stark reduziert werden , dann entstehen jedoch signifikante Gipsrückstände und mehr Kohlendioxid. Dieser Prozess wird normalerweise nicht durchgeführt, wenn er aufgrund seiner hohen wirtschaftlichen Kosten nicht gesetzlich vorgeschrieben ist.

Gips, Asche und andere feste Partikel, die in die Atmosphäre abgegeben werden, können mit Filtern reduziert werden. Die Pflanze erhöht auch die natürliche Reihe von atmosphärischen radioaktiven Stoffen, hauptsächlich die der Radonfamilie.

Geschichte der Verwendung von Kohle

Die britischen Inseln (besonders reich an diesem fossilen Brennstoff und wo die industrielle Revolution begann) sind der erste untersuchte Ort, an dem die Verwendung dieses fossilen Brennstoffs nachgewiesen wird.

Dort wurde es im dritten Jahrtausend v. Chr. Als Bestandteil von Scheiterhaufen gefunden. Um 200 v. Chr. Gibt es im selben Gebiet Hinweise auf kommerzielle Aktivitäten und auf die Verwendung zum Trocknen von Getreide.

Unter römischer Herrschaft wird die sporadische Verwendung von Kohle erwähnt, aber erst im Mittelalter wurde sie relevant.

Erste Extraktion des Minerals

Die erste verwendete Kohle wurde einfach am Strand gesammelt, als diese Quelle erschöpft war, musste sie in den Bergbau überführt werden. Es wurde bei den ersten Anwendungen der Dampfmaschine sowohl in der Industrie als auch im Verkehr, insbesondere in Zügen und Schiffen, massiv eingesetzt. In diesen Fällen wurde fossile Energie aus Kohle in mechanische Energie umgewandelt.

Im 20. Jahrhundert, als es ziemlich teuer wurde, wurden flüssige fossile Brennstoffe (aus Erdöl gewonnen) für den Transport bevorzugt. Ab der Mitte des Jahrhunderts nahm der Einsatz von Erdgas zugunsten von Öl und Kohle in der Industrie und bei der Energiegewinnung zu. Kohle wird jedoch auch im 21. Jahrhundert zur Gewinnung von Wärmeenergie (Wärme) und Strom in Industriekesseln und Wärmekraftwerken verwendet.

Derzeit sind die Hauptprobleme Umweltverschmutzung und Nachhaltigkeit, da es sich um eine natürliche Ressource handelt, die sich im Erschöpfungsprozess befindet.

Autor:

Erscheinungsdatum: 12. Juli 2016
Geändert am: 24. April 2020