Seminar „Ressourcen“ Die fossilen Die fossilen Brennstoffe Brennstoffe Braunkohle und Braunkohle und Steinkohle Steinkohle
Feb 12, 2016
Seminar „Ressourcen“
Die fossilen Brennstoffe Die fossilen Brennstoffe Braunkohle und SteinkohleBraunkohle und Steinkohle
Gliederung/Inhalte
• Was ist Kohle, Entstehung• Steinkohle – Braunkohle• Förderung und Verarbeitung• Quantifizierung und Verbreitung• Wirtschaftliche Bedeutung
Entstehung - Historisches
• Bis ins MA: Kohle als Mineral, wie die anderen Gesteine ? (keine Genese – war schon immer auf der Erde)
• Bis ins 18. Jhdt: Orientierung an Anaximenes (Produkt aus der Verdichtung der Luft)
• ABER: erkennbare Pflanzenreste in der Kohle (BK) bzw. Einschaltungen
Entstehung• Abbildung Pflanzenreste:
Stammreste in einem Oberflöz (JURASKY)
Entstehung• Abbildung Pflanzenreste:
Baumstümpfe in einem Oberflöz (JURASKY) – Autochthonie !!!
Entstehung• Abbildung Pflanzenreste:
Längsschnitt Calamit - in Kohle isoliert erhalten (KERP)
Entstehung
• Ursprung der Kohle: organ. Substanz (insbes. Pflanzenreste)
• „Inkohlung“: Begriff für die Entwicklungsreihe organ. Substanz Kohle
• 2 Prozess-Abschnitte: Biochem. – und geochem. Inkohlung
Inkohlung
• Biochemischer Abschnitt: Vertorfung• Geochemischer A.: Torf Kohle ...
• „Reife“ nimmt mit fortschreitender Inkohlung zu !
Pflanzen Torf Braunkohle Steinkohle Anthrazit
Inkohlung
• Chemische Veränderungen:Elementaranalyse
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Holz Torf Braunkohle Steinkohle Anthrazit
Reife
%-A
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H
O
Datenquelle: JURASKY, 1936 – eigener Entwurf
Inkohlung• Visuelle Veränderungen: Torf
- hellbraun bis braunschwarz- Pflanzenreste erkennbar
• Visuelle Veränderungen: Braunkohle- gelb bis dunkelbraun- Pflanzenreste verschwinden- feucht, zerreiblich
• Visuelle Veränderungen: Steinkohle- dunkelbraun bis schwarz- keine Pflanzenreste erkennbar- verfestigt, tlw. glänzend
Inkohlung
• Vertorfung- „gehemmte“ Zersetzung (O2-Mangel)- Tätigkeit aerober Bakterien gemindert- Akkumulation von Pflanzenresten- anerobe Standorte (semiterrestrisch-Moore)- Verbrauch des O2 in der Substanz- Teilprozess: Humifizierung ( Huminstoffe)
Inkohlung
• Vertorfung:- Zellulose: Kohlenhydrat mir Beta-D-Glucose als Grundbaustein; wird abgebaut- Lignin: „Verholzung“, widerstandsfähig
Quelle: www.geologieknoten.de (AG Geologie)
Inkohlung
• Vertorfung: Huminstoffe- stabil, braun bis schwarz gefärbt- 3 Hauptstoffgruppen: Fulvosäuren, Huminsäuren und Humine- Träger kennzeichnender Eigenschaften der Kohle (Farbe, Braunkohlegeruch, Hygroskopizität)
Inkohlung
• Neben Vertorfung: Sapropelbildung - =„Faulschlamm“: subhydrische Humusform- insbes. aus Wachs, Sporen und Harzen- allochthon bildet „Bitumen-Kohlen“- aber: über 80% der Kohlen Humuskohlen (Vertorfung)
Inkohlung
• Die Moore: - Ausdehnung (vgl. autochthon)- vertikale Mächtigkeit- Zeitfaktor: 30-40k Jahre für die Bildung der organ. Substanz für ein 10m Flöz
- Beispiel: Kohlerevier Weststeiermark (GKB)
Inkohlung
• Revier der GKB:- vor 20 Mio. a: alpidische Gebirgsbildung endet – Alpen gehoben; Wasser dringt nur noch in die randlichen Buchten ein; Trennung Festland-Meer Süßwasserkreislauf- in den Becken: ausgedehnte Moore und Sümpfe (ungestörte Bildung); bei konstantem Wasserspiegel Senkungsvorgänge !!!
Inkohlung
• Computermodell Weststeiermark:
Inkohlung
• Geochemische Inkohlung: Druck und Temperatur
• Überdeckung (Sedimentation) führt zu Entwässerung (Druck)
• C-Gehalt steigt, Wassergehalt sinkt, Heizwert steigt
Inkohlung
• Weichbraunkohle: - H2O-Gehalt: 20-50% (grubenfeucht)
• Hartbraunkohle: - H2O-Gehalt geringer (-1%/100m)- „Homogenisierter“- stärker verfestigt
Pflanzen Torf Braunkohle Steinkohle Anthrazit
Weichbraunkohle Hartbraunkohle
Braunkohlen
• Gelbbraun bis schwarzbraun (abfärbend)• Hoher Wassergehalt• Locker/zerreiblich bis verfestigt mit
muscheligem Bruch• C: 65-80%; O: 17-28%• Gemeine Braunkohle(erdige BK),
Schwelkohle (bituminöse Stoffe), Lignit
Braunkohlen• Beispiel Revier GKB:
Grundflöz: wertvollste Kohle
Inkohlung
• Geochemische Inkohlung zu Steinkohle:- tiefere Versenkung
Qualität + mit vertikal. Tiefe- Druck (Überdeckung, tekt. Deformation):
Faltung: höherwertigere Kohlen- Temperatur
Bedeutung von Eruptivgesteinen
Pflanzen Torf Braunkohle Steinkohle Anthrazit
Steinkohle
• Schwarz mit erhöhtem Glanz• Stark verfestigt, höheres spez. Gewicht• Geringer H2O Gehalt• C: 80-90%; O: 4,5%• Muttergestein des Erdgas !
Entstehung - Zusammenfassung
Quelle: Press/Siever, 1995
Förderung
• Tagebau – Tiefbau:- Tagebau: geringe Deckschicht, bis zu 500m möglich, insbes. BK (vgl. Entstehung–Senkungsvorgänge)
- Tiefbau: Teufe (Tiefenlage), Mächtigkeit, Beschaffenheit Deckgebirgsschichten, insbes. Steinkohle
Verarbeitung
• Trocknung bei BK: Briketts• Kohlenchemie: Kohlehydrierung
(=Kohleverflüssigung) Benzin !• Kohlenentschwefelung: Schwefelanteil
wird entzogen Emission von Schwefeldioxid (SO2) vermindert
Quantifizierung
• Kohle: nicht erneuerbarer Rohstoff(Energiequelle)• Zentrale Fragen:
- Wie viel ist vorhanden ?- Wie lange wird man auskommen ?
• Begriffe: Reserven / Ressourcen - Reserven: entdeckt, abbaubar (techn./jurist./wirtsch.)- Ressourcen: weltweite Gesamtmenge + nicht entdeckte
Quantifizierung
Quelle: STAHL, 1998
Quantifizierung
• Schätzungen: 6,5 Billionen Tonnen• Hauptförderer:
Kohleförderer
0 10 20 30 40 50 60
ehem. Sowjetunion
China
USA
sonstige
Land
Anteil in %
Quelle: BP, 1998
Quantifizierung
• Kohleförderung in EU:- England, Deutschland, Spanien
- Österreich: Steinkohle: 0 (1999)Braunkohle: 1,054 Mio. t (1999)
BRD: 161,282 Mio. t
Quantifizierung
• Auskommen (bei gleichbleibendem Energieverbrauch, bezogen auf Reserven):
Quelle: STAHL, 1998
Verbreitung
Quelle: Press/Siever, 1995
Wirtschaftliche Bedeutung
• Industrielle Revolution: Kohle als wichtigster Energieträger
• Gegenwart.: Verdrängung durch Öl, Gas, Kernenergie und erneuerbaren Energieträgern
Quelle: BP, 1998
91% Anteil der fossilen nicht erneuerbaren Brennstoffe, davon 27% Kohle
Wirtschaftliche Bedeutung
• Abnehmer:- E-Wirtschaft (37-45% aus Kohle)Deutschland: >90% der BK in Verstromung
- Schwerindustrie (Eisen/Stahl)
Wirtschaftliche Bedeutung
• Welthandel- BK kaum im Welthandel – ortsnahe Verwendung (s. Eigenschaften - H2O-Gehalt)
- Insgesamt: nur 10% der weltweit geförderten Kohle wird weltweit gehandelt
Wirtschaftliche Bedeutung• Arbeitsmarkt: Beispiel Deutschland
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50.000
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250.000
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550.000
600.000
650.000
Beschäftigte im Steinkohlebergbau (BRD)
1945-2001
Anz
ahl B
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äftig
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Datenquelle: Verband der dt. Kohlewirtschaft
Wirtschaftliche Bedeutung
Datenquelle: Verband der dt. Kohlewirtschaft
• Schriftl. Fassung• Powerpoint-Präsentation• Zusammenfassungsind im Internet unterhttp://geo4.uibk.ac.at/users/jurgeitabrufbar !!!