Kohle ist ein metamorphes Gestein organischen Ursprungs. Seine thermodynamischen Eigenschaften ermöglichen es, während seines Verbrennungsprozesses eine große Menge an Wärmeenergie zu gewinnen. Daher ist es eine Art fossiler Brennstoff.
Die durch seine Verbrennung gewonnene Energie wird als fossile Energie bezeichnet. Aufgrund seines hohen Kohlenstoffgehalts hat es einen hohen Heizwert.
Die massive Ausbeutung von Kohle als Brennstoff für Dampfmaschinen führte zur industriellen Revolution. Die weit verbreitete Verbrennung von Kohle, Öl oder Erdgas erzeugt jedoch Tonnen von Treibhausgasen wie Kohlendioxid. Ein großer Teil der globalen Erwärmung ist auf die Menge an Kohlendioxid zurückzuführen, die in die Atmosphäre und die Produkte der chemischen Kohleproduktion emittiert wird.
Die wichtigsten Länder für die Kohleproduktion sind China, Indien, Indonesien, die Vereinigten Staaten, Australien, Russland und Südafrika.
Ist Kohle erneuerbar oder nicht erneuerbar?
Kohle ist eine nicht erneuerbare Energiequelle, da es sich um eine begrenzte natürliche Ressource handelt.
Die Entstehung dieses Minerals ist ein Prozess von mehreren Millionen Jahren, während der Verbrauch dieser Energiequelle mit hoher Geschwindigkeit erfolgt. Aus diesem Grund gilt es als nicht erneuerbare Energiequelle.
Woher kommt Kohle?
Der Ursprung der Kohle kann pflanzlich oder mineralisch sein:
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Steinkohle entsteht in einem Jahrmillionen langen physikalisch-chemischen Prozess und wird im Bergbau aus Kohlevorkommen im Untergrund gewonnen.
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Holzkohle wird durch Erhitzen einiger Materialien (insbesondere Holz) auf Temperaturen zwischen 400 und 700 °C mit sehr wenig Sauerstoff hergestellt.
Fossiler Kohlenstoff wurde vor allem während der Karbonzeit aus uralten Pflanzenteilen gebildet. Im Laufe der Zeit wurden diese Verbindungen in den inneren Schichten der Erde begraben. Die Bedingungen des Sauerstoffmangels, der Hitze und des Drucks über Millionen von Jahren lösten eine physikalische und chemische Umwandlung aus, bis sie die Formation der Kohle erreichten, die wir heute kennen.
Welche Kohlesorten gibt es?
Kohle wird nach Entflammbarkeit, Brennwert, Anteil an nicht brennbaren Stoffen und Feuchtigkeit klassifiziert.
Europäische Kohleklassifizierung
Die europäische Klassifizierung basiert jedoch auf dem prozentualen Kohlenstoffgehalt:
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Torf (50 bis 55%)
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Braunkohle (55 bis 75 %): Braunkohle entsteht durch Verdichtung von Torf und weist noch Spuren der ursprünglichen Pflanzen auf. Es hat einen hohen Feuchtigkeitsgehalt und einen niedrigen Heizwert.
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Steinkohle oder Schwarzbraunkohle
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Kohle (75 bis 90 %)
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Anthrazit (90 bis 95 %): das mit dem höchsten Kohlenstoffanteil und dem höchsten Brennwert.
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Graphit ist reiner Kohlenstoff, und diese Sorte wird nicht als Brennstoff verwendet.
Wofür wird Kohle verwendet?
Die zwei am weitesten verbreiteten Verwendungen von Kohle sind:
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Erstens ist die Verbrennung von Kohle die primäre Wärmequelle in Industriekesseln.
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Zur Gewinnung von Strom in Wärmekraftwerken.
75 % der weltweiten Kohle wird zur Stromerzeugung in thermischen Kraftwerken verwendet. Die Gesamtenergieeffizienz von Kohlekraftwerken ist jedoch nicht sehr hoch und liegt bei etwa 25 % bis 27 %.
Thermische Kraftwerke arbeiten mit einer Wärmequelle, die Dampf erzeugt. Mit dem Dampfdruck wird eine mit einem elektrischen Generator verbundene Turbine aktiviert. Später wurde dieses System angepasst, um Strom mit Kernenergie als Wärmequelle zu erzeugen.
Kohle hat auch andere kleinere Verwendungszwecke, darunter beispielsweise Zementöfen und die Herstellung von Kokskohle aus Kohle zur Herstellung von Stahl.
Welche Zusammensetzung hat die Kohle?
Kohle ist ein Sedimentgestein bestehend aus:
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Organische Elemente. In einem Mehrheitsverhältnis.
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Mineralstoffe.
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Toilette. Die Feuchtigkeit ist variabel und kommt von dem, der in seiner Entstehung eingeschlossen ist.
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Gase. Befindet sich in submikroskopischen Poren.
Das Kohlenstoffelement tritt in einem Prozentsatz von mehr als 50 Gew.-% und 70 Vol.-% auf.
Die Zusammensetzung und Struktur eines in Kohlenstoff umgewandelten Elements hängen von dem speziellen Prozess der Carbogenese ab, den es durchlaufen hat. In diesem Sinne wird zur Charakterisierung von Kohle auf ihre petrographische Zusammensetzung verwiesen. Die petrographische Zusammensetzung ist der Anteil und die Verteilung der jeweiligen Mazerale und konstituierenden Mineralien.
So werden beispielsweise Humus- und Sapropelkohlen unterschieden.
Die Huminstoffe bestehen hauptsächlich aus Vitrinit und ergeben die sogenannte Lignokohle oder natürliche Reihe (da die meisten Kohlen dazu gehören).
Methan Gas
Methan ist ein Gas, das in Kohleminen vorkommt und die Quelle gefährlicher Explosionen in Untertageminen sein kann. In diesem speziellen Zusammenhang wird es oft als Schlagwetter bezeichnet.
Vergasung und Verflüssigung von Kohle
Zwei zukunftsträchtige Technologien sind die Vergasung und Verflüssigung von Kohle.
Der erste ist älter; es wurde bereits im 18. Jahrhundert zur Gewinnung des damaligen Wassergases verwendet. Sie ist derzeit an der Herstellung synthetischer Fingergas-Kraftstoffe (synthetisches Erdgas, Wasserstoff etc.) interessiert. Diese Gase sollen einfacher zu lagern und zu transportieren sowie umweltfreundlicher sein als feste Kohle.