Entstehung / Erfindung / Vorgeschichte
Traditionell sind Kohlekraftwerke eng mit dem Bergbau verknüpft. Wo Kohle gefördert wurde – sei es Steinkohle im Ruhrgebiet oder Saarland oder Braunkohle im Rheinischen oder den neuen Bundesländern – stand dieser Brennstoff in ausreichendem Maße zur Verfügung. Für den geeigneten Standort eines Kohlekraftwerks musste dann nur noch ein Fluss für Kühlung sorgen können. Man unterscheidet zwischen Braunkohle- und Steinkohlekraftwerken. Grob vereinfacht kann man ein Kohlekraftwerk als eine Weiterentwicklung des Dampfkessels sehen.
Funktionsprinzip / Technik
Doch die Umsetzung erfordert einigen Aufwand mehr: Die Kohle muss zuerst der Kohlemühle zugeführt und zermahlen werden, dann wird sie getrocknet. Erst danach wird sie in die Brennkammer eingeblasen und dort verbrannt. Das passiert in Größenordnungen von 50 kg pro Sekunde bei Steinkohle und bis zu 250 Kilogramm bei Braunkohle.
Die durch die Verbrennung entstehende Hitze erhitzt in einen Wasserrohrkessel eingespeistes Wasser und wandelt es in Wasserdampf um. Ein Teil des Dampfes wird zur Vorwärmung des Speisewassers und der Luft im Verbrennungsraum benutzt. Der Rest strömt durch Rohre zur Dampfturbine, in der er den kleineren Teil seiner Energie abgibt. Der größte Teil wird an das Kühlwasser abgegeben und dadurch verbraucht. Der anfangs bis zu 600 °C heiße Wasserdampf kondensiert dabei, verflüssigt sich und wird als Speisewasser erneut dem Wasserrohrkessel zugeführt. In der Turbine wird zugleich die durch den heißen Dampf erzeugte Drehbewegung auf den Generator übertragen, der so den Strom erzeugt.
Das Rauchgas, das bei der Verbrennung entstanden ist, muss von Schwefel, Stickoxiden und Staub gereinigt werden, bevor es durch den Schornstein austritt. Die Verordnung für Großfeuerungsanlagen und ihre Folgebeschlüsse erfordern hier spezielle Filter und Anlagen. Die Rückstände der verbrannten Kohle, die Asche aus dem Brennerraum, wird ebenso wie der in der Rauchgasentschwefelung entstehende Kraftwerkgips nach weiterer Aufbereitung als Baustoff verwendet.
aktuelle Anwendungsbeispiele
* Das Kraftwerk Scholven wird von der E.ON Kraftwerke GmbH in Gelsenkirchen betrieben. Es ist mit seinen 2300 MW Leistung eines der leistungsstärksten Steinkohlekraftwerke Europas.
* In Berlin ist das ebenfalls mit Steinkohle betriebene Heizkraftwerk (HKW) Reuter mit zwei 300-MW-Blöcken das leistungsstärkste Kraftwerk. Es ging 1987 bzw. 1989 an das Netz und zählt zu der Vattenfall Europe AG
* Am Flüsschen Lenne im Sauerland liegt das Kraftwerk Werdohl-Elverlingsen. Es wird bereits seit 1912 betrieben und verfügt über eine Nennleistung von 693 MW. Täglich werden dort ca. 4.500 Tonnen Steinkohle verstromt.
* Mit Braunkohle betrieben wird das Kraftwerk Buschhaus in Niedersachsen in der Nähe von Helmstedt. Es hat eine Leistung von 380 Megawatt und kann mit 307 Meter den höchsten Kamin vorweisen. Die Braunschweigische Kohlen-Bergwerke AG (BKB) brachten das HKW erst 2002 auf den neuesten Stand und erhöhten dadurch die Effizienz erheblich.
* Mit bis zu 3600 MW versorgt das Braunkohlekraftwerk Niederaußem der RWE den Rhein-Erft-Kreis. Es wurde zwischen 1963 und 2003 erbaut und besteht aus neun Blöcken.
* Ein weiteres mit Braunkohle befeuertes Dampfkraftwerk ist das Kraftwerk Lippendorf etwa 15 km südlich der Stadt Leipzig, die es mit Fernwärme versorgt. Es erzeugt eine Leistung von brutto 1867,2 MW. Die Vattenfall Europe Generation AG & Co. KG, der E.ON Kraftwerke GmbH und der EnBW betreiben das HKW gemeinsam.
Nutzung / Erzeugung Zahlen
Gut die Hälfte des Energiebedarfs in Deutschland werden durch Braun- (24 %) und Steinkohlekraftwerke (27%) gedeckt. Ein Steinkohlekraftwerk erzeugt bis zu 700 Megawatt. Wenn mehrere Kraftwerksblöcke zusammen geschaltet werden, addiert sich die Leistung der einzelnen Blöcke. Dabei kann ein jährlicher Brennstoffbedarf von bis zu 1,8 Millionen Tonnen Kohle entstehen.
Die gesamte installierte Leistung in Deutschland betrug um die Jahrtausendwende 30.727 MW. Nur Großbritannien liegt mit 33.563 MW im EU-Vergleich höher. Die drittstärkste Leistung an aus Kohle gewonnener Energie erbringt Frankreich (10.728 MW) gefolgt von Spanien auf Platz 4 mit 10.448 MW.
Vorteile / Nachteile
Anders als Brennstoffe wie zum Beispiel Erdöl reichen die Kohlevorkommen in Deutschland noch 200 – 300 Jahre.
Jedoch liegt der Wirkungsgrad moderner Kohlekraftwerken nur bei rund 40 – 45 %, das heißt, mehr als die Hälfte der Energie geht zum Beispiel über die Kühltürme verloren. Für ältere HWK, die Dampfeinlasstemperatur von nur 530 – 550 °C erzeugen können, ist der Prozentsatz der nutzbaren Energie noch geringer. Zudem sind Kohlekraftwerke trotz aufwändiger Abgasreinigung durch Rauchgasentstaubungs- und Rauchgasentschwefelungsanlagen immer noch die größten Luftverschmutzer.
Dabei ist Kohle aber nicht gleich Kohle. Steinkohle erzeugt bei gleicher Leistung mehr Schadstoffe als die rheinische Braunkohle. Die Braunkohle aus den neuen Bundesländern ist dagegen sehr schwefelhaltig. Während die Stickoxidwerte von Braunkohle durch Primärmaßnahmen, also eine spezielle Behandlung vor der Verbrennung, gesenkt werden können, belasten Steinkohlekraftwerke auch durch die über Kühltürme abgegebene Abwärme die Umwelt. Bei Anlagen, die diese Abwärme zur Nah- oder Fernwärme nutzen, verbessert sich die Belastung hingegen deutlich.
|