Kohlekraftwerk

Der Begriff Kohlekraftwerk ist weltweit, aber vor allem in Deutschland negativ besetzt. Um zu verstehen, warum Kohlekraftwerke in Deutschland zwar notwendig, nicht mehr gewollt sind, müssen Funktionsweise und Auswirkungen auf den Klimaschutz verstanden werden. Zum besseren Verständnis beantwortet der nachfolgende Beitrag diese Fragen:

  • Wie funktioniert das Kohlekraftwerk?
  • Warum gibt es Kohlekraftwerke?
  • Wie effektiv sind Kohlekraftwerke?
  • Warum sind Kohlekraftwerke schlecht für die Umwelt?
  • Kann alternative Energie die Kohle ersetzen?
  • Wie viele Kohlekraftwerke gibt es in Deutschland?
  • Wie viel Strom produziert ein Kohlekraftwerk?

Weltweit geht der Trend hin zur Reduktion vorhandener Kohlekraftwerke. Deutschland und andere Länder in Europa reduzierten 2020 bestehende Kapazitäten um 8.300 MW.

Was ist unter einem Kohlekraftwerk zu verstehen?

Bei einem Kohlekraftwerk handelt es sich um ein Kraftwerk, welches die thermische Energie des Wasser-Dampfs in einer Dampfturbine zur Erzeugung von Strom nutzt. Energieträger in allen Kohlekraftwerken ist Kohle. Es gibt jedoch auf Braunkohle ausgelegte Kraftwerke und solche, die zur Energieerzeugung Steinkohle nutzen.

  • In der BRD wird mit Braunkohle-Kraftwerken Strom für die Grundlast erzeugt.
  • Steinkohle-Kraftwerke sind weitgehend für die Mittellast-Stromerzeugung verantwortlich.
  • Seit einigen Jahren werden hierzulande Kohlekraftwerke weniger genutzt als früher.
  • 2016 wurden 2016 etwa 149 TWh (23 %) aus Braunkohle und 112 TWh (17 %) aus Braunkohle erzeugt.
  • 2019 ging die Strom-Erzeugung aus Braunkohle um 24 % und die Erzeugung aus Steinkohle um 49 % zurück.

Zum Vergleich: Weltweit wurden 2015 circa 40 % des Stroms durch Kohle, Dampfturbinen und Dampf erzeugt. Der Trend geht seither weg von der Kohle respektive dem Kohlekraftwerk und hin zu den alternativen Energien.

Aus welchen wesentlichen Komponenten besteht ein Kohlekraftwerk?

Jedes Kohlekraftwerk hat zwar einen individuellen Aufbau, indes sind bestimmte Bestandteile immer enthalten:

  • Gebäude für Kohle-Mühlen und Dampfkessel.
  • Förderbandanlagen zum Transport der Kohle.
  • Dampfturbinen und Generatoren sind in Maschinen-Häusern untergebracht.
  • Anlagen zur Reinigung von Rauch und Rauchgas.
  • Schornsteine und Kühl-Türme.
  • Freiflächen zur Lagerung der Kohle.

Wie funktioniert das Kohlekraftwerk?

Förderbandanlagen transportieren im Kohlekraftwerk die Steinkohle oder Braunkohle über eine Fremdkörper-Abscheideanlage in einen zerkleinernden Brecherturm und in den sogenannten Bunkerschwerbau. Zuteiler-Förder-Bänder bringen die Kohle auf Mühlen, welche sie mahlen und trocknen. Anschließend wird die Kohle respektive der Kohlenstaub in den Brennraum eingeblasen und mittels Staubfeuerung vollständig verbrannt.

Ein Wasserrohrkessel nimmt die durch Verbrennung frei werdende Wärme auf und produziert Dampf für die Dampfturbine. Die in der Dampfturbine erzeugte Leistung nutzt ein Generator zur Erzeugung von Strom. Das bei der Verbrennung entstandene Rauchgas wird gereinigt, entschwefelt und über den Schornstein respektive Kühl-Turm an die Atmosphäre abgegeben. Nebenprodukte der Verbrennung im Kohlekraftwerk sind Kraftwerk-Gips(RAE-Gips) für die Baustoffindustrie und Asche respektive Schlacke für die Zementaufbereitung.

Warum gibt es Kohlekraftwerke?

Von Kohlekraftwerken wird immer noch ein wesentlicher Teil der heimischen und weltweiten Stromerzeugung gewährleistet. Der deutsche Strommix besteht überwiegend aus Strom, welcher durch die Verbrennung fossiler Stoffe erzeugt wird. Hierzulande verwenden die Kohlekraftwerke neueste Technik, welche den Wirkungsgrad aber nicht wesentlich steigern und die Freisetzung von CO2 Emissionen nicht entscheidend verhindern kann. Kohlekraftwerke gehören gewissermaßen einer längst vergangenen Ära an. Die Kraftwerk-Betreiber haben jedoch viel Geld in sie investiert und wollen daher maximalen Nutzen herausziehen. Zudem muss zunächst ein wichtiges Problem beim Energiemix gelöst werden.

Wie effektiv sind Kohlekraftwerke?

  • Bei deutschen Steinkohlekraftwerken liegt der zuletzt 2010 gemessene Wirkungsgrad bei durchschnittlich 38 %.
  • Auf 35 % im Durchschnitt kommen die Betreiber in Braunkohlekraftwerken mit neuester Technik.
  • Selbst modernste Kraftwerke können den Wirkungsgrad gerade einmal auf 45 % steigern.

Zum Vergleich:

  • Für moderne Windkraftwerke wird ein maximaler Wirkungsgrad von knapp 60 % angegeben.
  • Kleine Wasserkraftwerke (bis 10 KW) erreichen einen Wirkungsgrad von 80 %.
  • Große Wasserkraftanlagen kommen sogar auf 90 %.

Ungeachtet der mangelnden Effektivität verweisen die Betreiber darauf, dass ihreKohlekraftwerke zur Stromerzeugung respektive Stromversorgung in Deutschland unverzichtbar sind.

Warum sind Kohlekraftwerke schlecht für die Umwelt?

Über die Kohlekraft wird in Deutschland seit langer Zeit kontrovers diskutiert. Fakt ist jedoch, dass Kohle einen höheren Kohlenstoffanteil aufweist als Erdgas oder Erdöl. Ergo wird bei der Verbrennung von Kohle pro Energieeinheit mehr Kohlendioxid (CO2) freigesetzt. Experten sehen in der zunehmenden Freisetzung des Treibhausgases CO2 die Hauptursache der weltweit festzustellenden Erwärmung. Zu 78 % sind, den Erhebungen der Fachleute entsprechend, die gesamten CO 2 Emissionen auf die Verbrennung von Kohle und anderer fossiler Brennstoffe zurückzuführen.

  • 850 bis 1.200 Gramm pro kWh emittieren Braunkohlekraftwerke.
  • 750 bis 1.100 Gramm pro kWh setzen Steinkohlekraftwerke frei.

Zum Vergleich:

  • Ebenfalls mit fossilen Brennstoffen betriebene GuD-Gaskraftwerke setzen 400 bis 550 Gramm CO2 pro kWh frei.
  • Wind- und Wasserkraftwerke emittieren 10 bis 40 Gramm CO2 pro kWh.
  • PV-Anlagen kommen auf 50 bis 100 Gramm CO2 pro kWh.
  • Kern-Kraftwerke emittieren 10 bis 30 Gramm CO2 pro kWh.

Zudem setzen Kohlekraftwerke das giftige Quecksilber frei. Selbst die neueste Technik vermag die Quecksilberemissionen ebenso wie die Rauchgase, nicht vollständig zu beseitigen. Niedrige Effektivität, viel Rauch und hohe CO2 Emissionen sollten eigentlich zum Abschalten der weltweiten Kohlekraftwerke führen. Schwellenländer können sich den Verzicht auf Kohle-Energie allerdings oft nicht leisten. In den Industrieländern verhindern wirtschaftliche und politische Aspekte den zeitnahen Ausstieg. Für eine objektive Meinungsbildung muss dem Wechsel zu einer anderen Art der Stromversorgung eine Überprüfung, der bestehenden Möglichkeiten vorausgehen.

Rauchender Kamin eines Kohlekraftwerks

Kann alternative Energie den Kohlestrom ersetzen?

Die scheinbar einfache Energie Frage ist bei genauerer Betrachtung recht komplex und kann nur durch einen Blick auf das europäische Gesamtbild beantwortet werden. Befürworter möchten natürlich sofort die Kohle durch alternative Energien ersetzen und verweisen auf die Verpflichtung zum Klimaschutz. Sie haben zudem ein wirtschaftliches Argument auf ihrer Seite: PV-Anlagen und Windkraftwerke produzieren aktuell den kostengünstigsten Strom.

In Deutschland wurden 2018 etwa 40 % des Strombedarfs aus erneuerbaren Energien gedeckt, darauf verwies seinerzeit das Fraunhofer Institut aus Freiburg im Breisgau. Für die Umweltschützer war es nur eine Frage der Zeit, bis das Kohlekraftwerk und der Kohlestrom Relikte der Vergangenheit werden. Es wurde allerdings ein wichtiger Aspekt übersehen.

Erneuerbare Energie aus Sonne und Wind stehen ausreichend nur phasenweise zur Verfügung und eignen sich nicht zur Sicherstellung von Grund- und Mittellast. Wenn der Wind nicht weht und die Sonne nicht scheint, müssen konventionelle Kraftwerke möglichst schnell ausreichend Strom und Energie bereitstellen. Welche Möglichkeiten gibt es in Deutschland dazu?

Auf Kernkraftwerke hat die BRD bereits vor vielen Jahren verzichtet. Wasserkraftanlagen und Pumpenspeicher könnten die Aufgabe übernehmen, der Ausbau geht hierzulande und europaweit jedoch schleppend voran. Übrig bleiben die Kohlekraftwerke, über deren Stilllegung derzeit heftig debattiert wird. Deutschland ist mit dieser Herausforderung übrigens nicht alleine. Viele Länder haben den Kohlestrom zwar als umwelt-schädlich identifiziert, sie sehen aber keine Möglichkeiten zur effektiven Nutzung der regenerierbaren Energieträger. Es fehlt an Speichern für alternativ erzeugten Strom. Alternative Energie kann die Kohle erst dann ersetzen, wenn der daraus gewonnene Strom speicherbar wird.

Ein weiterer Hintergrund ist die marktwirtschaftliche Ausrichtung der Strom-Märkte. Angebot und Nachfrage bestimmen den Preis an den Strom-Börsen. Ausschlaggebend ist das Angebot des letzten Kraftwerks, welches zur absoluten Deckung der Nachfrage benötigt wird. Dies ist in der Regel ein kostengünstig betriebenes Kohlekraftwerk.

Kohlekraftwerke dienen also überwiegend als Puffer zum Ausgleich der unregelmäßig erzeugten alternativen Energie. Sie können in Notfällen schnell einspringen und Versorgungs-Lücken schließen. Das ändert jedoch nichts an der Tatsache, dass von ihnen eine Gefahr für die Umwelt und Menscheit ausgeht.

Wie viele Kohlekraftwerke gibt es in Deutschland?

In der BRD gibt es derzeit etwa 130 Kohlekraftwerke, die meisten sind auf die Verfeuerung von Braunkohle ausgerichtet. Es ist aus oben erwähnten Gründen eine Erhöhung der Kraftwerke geplant, allerdings sollen mehr Steinkohlekraftwerke gebaut werden. Mittlerweile wurde die geringere Effektivität der Braunkohlekraftwerke wahrgenommen. Die deutschen Kohlekraftwerke erzeugen Strom durch Dampfturbine, Dampf und Turbinen, sie sind zudem CCS-ready konzipiert und können mit CO2 Abscheidern ausgerüstet werden.

Im Jahr 2014 wurden 43 % des heimischen Stroms in Kohlekraftwerken erzeugt. Indes sprechen sich immer mehr Bürgerinitiativen für die Schließung der Kraftwerke und den Umstieg auf erneuerbare Energien aus. Bis 2050 soll die Stromversorgung zu 80 % durch alternative Energien sichergestellt werden, Kohlekraftwerke sollen dann nur noch zu maximal 20 % an der Energieversorgung teilhaben. In den verbleibenden Jahren sollen allerdings die bestehenden Kraftwerke durch innovative Technik umweltfreundlicher gemacht werden. Diese Entscheidung trifft bei Umweltschützern auf Unverständnis. Mit den investierten Geldern könnten große Speicher für erneuerbare Energien entwickelt werden, welche die Kohlekraftwerke überflüssig machen würden.

Fazit zum Thema Kohlekraftwerk

Das Kohlekraftwerk ist immer noch eine unverzichtbare Stütze der Energieversorgung, in Deutschland und weltweit. Die davon ausgehenden Gefahren für Mensch und Umwelt wurden zwar weitgehend erkannt. Es wurden bislang aber keine tragfähigen Konzepte für die erneuerbaren Energien entwickelt und daher bleiben Kohlekraftwerke auch weiterhin unverzichtbar. Bei kritischer Betrachtung bleibt die Frage: Was ist für Mensch und Natur besser? Die Umwelt mit CO2 Emissionen und Tagebau zu belasten oder für die Erzeugung von Energie durch Stauseen und Pumpenspeicher in die natürlich entstandene Landschaft einzugreifen? 🌱

Bildquellen

  • Kohlekraftwerk: iStock/CreativeNature_nl
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