Ein
Kohlekraftwerk
ist ein
Dampfkraftwerk
, in dem
Kohle
verbrannt wird, um
elektrischen Strom
zu erzeugen. Es gibt Kraftwerke fur
Braunkohle
und fur
Steinkohle
. Die Kraftwerkstypen sind speziell fur den jeweiligen
Brennstoff
mit seinen verfahrenstechnischen Eigenheiten, seinem
Heizwert
und seinen Ascheanteilen konzipiert.
In Deutschland wird mit braunkohlegefeuerten Kohlekraftwerken Strom fur die
Grundlast
und mit Steinkohle hauptsachlich fur die
Mittellast
erzeugt, wobei 2016 aus Braunkohle 22,8 % (138,4 TWh) und aus Steinkohle 16,9 % (102,7 TWh) des Stroms
erzeugt
wurden. 2022 waren es noch 19,7 % (107,3 TWh) aus Braunkohle und 11 % (59,9 TWh) aus Steinkohle.
[1]
Weltweit hatte der
Kohlestrom
2015 einen Anteil von 40,7 Prozent bei der Stromerzeugung.
[2]
Ein einzelner Kraftwerksblock hat eine typische
elektrische
Leistung
von bis zu 1000
Megawatt
.
Außer in der VR China werden seit etwa 2018 mehr alte Kapazitaten stillgelegt als neue in Betrieb genommen. In Europa wurden im Jahr 2020 Kohlekraftwerke mit geschatzt 8.300 MW Kapazitat stillgelegt.
[3]
Anlagenteile
Ein Kohlekraftwerk besitzt folgende typische Anlagenteile:
- Kesselhauser
fur
Heiz
-/
Dampfkessel
und
Kohlemuhlen
- Kohleforderbandanlagen
, Brecherturme und Bunkerschwerbauten (Mittelschwerbauten) fur Transport, Aufbereitung, Zwischenlagerung und Zuteilung der Brennstoffe,
- Maschinenhauser
fur
Dampfturbinen
,
Generatoren
,
Speisewasserpumpen
und
Kondensatoren
,
- Umspannanlagen
mit
Transformatoren
,
- Elektrisches Eigenbedarfsnetz
,
- Anlagen zur
Rauchgasreinigung
,
- Kuhlturme
(entfallen bei Fluss- oder Meerwasserkuhlung),
- Schornsteine
(teilweise in Kuhlturme integriert),
- Anlagen zur Erzeugung von
Kesselspeise
- und
Kuhlwasser
aus dem zur Verfugung stehenden Rohwasser,
- Anlagen zur Behandlung des Rohwassers und von
Asche
,
Schlacke
sowie sonstigen
Nebenprodukten
,
- Freie Flachen zur Lagerung der Brennstoffe,
- Nebengebaude fur die Verwaltung,
Leitwarten
und fur die umfangreichen
Pruflabore
Prinzipielle Funktionsweise
In einem Kohlekraftwerk gelangt die Braun- bzw. Steinkohle zuerst uber die Kohleforderbandanlagen in den Bunkerschwerbau. Dabei passiert die Kohle eine Fremdkorper-Abscheideanlage, die z. B.
Xylit
aussondert, und einen Brecherturm, der die Kohle zerkleinert. Mittels Zuteiler-Forderbandern wird die Kohle auf die einzelnen Kohlemuhlen verteilt. In den Kohlemuhlen wird die Kohle gemahlen sowie mit Abgasen aus der
Staubfeuerung
getrocknet und in den
Brennerraum
der Staubfeuerung eingeblasen und dort vollstandig
verbrannt
. Die dadurch frei werdende
Warme
wird von einem
Wasserrohrkessel
aufgenommen und wandelt das eingespeiste Wasser in
Wasserdampf
um. Der Wasserdampf passiert den
Uberhitzer
und stromt uber
Rohrleitungen
zur
Dampfturbine
, in der er einen Teil seiner
Energie
abgibt, sich entspannt und abkuhlt. Nach der Turbine folgt ein
Kondensator
, in dem der Dampf seine Warme an das
Kuhlwasser
ubertragt und
kondensiert
.
Eine
Speisewasserpumpe
fordert das entstandene flussige Wasser als
Speisewasser
erneut in den Wasserrohrkessel, womit der
Kreislauf
geschlossen wird. Zur Vorwarmung des Speisewassers im
Economiser
sowie der uber den Frischlufter angesaugten Verbrennungsluft im
Luftvorwarmer
(LUVO), nutzt man die Rauchgase aus dem Brennraum. Optional sind Dampf-Luftvorwarmer vorgeschaltet. Die in der Turbine erzeugte mechanische Leistung wird mit dem von ihr angetriebenen
Generator
(
Turbosatz
) zur Stromerzeugung genutzt.
Das im Brennerraum durch Verbrennung entstandene
Rauchgas
wird einer
Rauchgasreinigung
(
Entstaubung
mit Elektrofilter,
Rauchgasentschwefelung
und evtl.
Rauchgasentstickung
) unterzogen, bevor es uber den Schornstein bzw. manchmal uber den Kuhlturm das Kraftwerk verlasst.
Das im Kondensator erwarmte Kuhlwasser wird im
Kuhlturm
gekuhlt, teilweise erneut verwendet oder in ein vorhandenes
Fließgewasser
abgegeben.
In der Rauchgasentschwefelung entsteht sogenannter
REA-Gips
(auch Kraftwerkgips genannt), der von der Baustoffindustrie genutzt wird und zum Beispiel in der Gipsindustrie rund 60 Prozent des Rohstoffbedarfs abdeckt.
Die
Asche
des Brennstoffes wird als
Schlacke
aus dem Brennerraum oder als
Flugasche
aus dem Elektrofilter abgezogen. Sie wird deponiert oder teilweise als Zuschlagstoff fur Zement verwendet.
Steuerung der Ablaufe
Samtliche im Kohlekraftwerk anfallenden Informationen (
Messwerte
, Schaltzustande, Stellglied-Stellungen) werden in der
Leitwarte
angezeigt, ausgewertet und verarbeitet. Die
Steuerungstechnik
muss wesentliche Prozesse selbsttatig fuhren, da das System zu kompliziert ist, um von Menschen gesteuert werden zu konnen. Das
Personal
kann begrenzt in den Betriebsablauf eingreifen, um beispielsweise die Leistung zu drosseln. Die Steuerungsbefehle werden an Hilfsantriebe (Stellglieder) ubermittelt und bewirken in teilweise großer Entfernung von der Leitwarte beispielsweise das Offnen oder Schließen einer
Armatur
oder eine Veranderung der zugefuhrten Brennstoffmenge.
Anfahrverhalten
Bei den meisten
Wasserkraftwerken
kann die Leistung bei Bedarf im Sekundenbereich erhoht und reduziert werden (siehe auch
Lastfolgebetrieb
); ahnlich ist es bei Gaskraftwerken. Kohlekraftwerke konnen dagegen nur deutlich langsamer auf einen Wechsel der Lastanforderung reagieren. Die angegebenen Zeiten decken das Zunden des ersten
Brenners
bis zum Erreichen der
Volllast
ab. Beim Anfahren eines Kohlekraftwerks wird zwischen Heißstart, Warmstart und Kaltstart unterschieden. Heißstart bezeichnet ein Anfahren nach einem Stillstand von weniger als 8 Stunden, ein Warmstart den Zeitraum von 8 bis 48 Stunden und ein Kaltstart ein Wiederanfahren nach einem Stillstand von mehr als 48 Stunden.
[5]
Steinkohlekraftwerke benotigen fur einen Heißstart 2 bis 4 Stunden; ein Kaltstart nach langerem Stillstand dauert 6?8 Stunden. Braunkohlekraftwerke benotigen fur einen Kaltstart 9 bis 15 Stunden und sind deutlich schlechter regelbar. Zudem konnen heutige Braunkohlekraftwerke nicht unter 50 % Leistung gedrosselt werden, da sonst die Kesseltemperatur zu stark absinken wurde. Eine großere Regelbarkeit wird angestrebt, wobei jedoch ein Herunterregeln auf unter 40 % der Nennleistung als unwahrscheinlich gilt.
[6]
Werden Kohlekraftwerke im
Teillastbetrieb
gefahren, sinkt der
Wirkungsgrad
etwas ab. Bei den modernsten Steinkohlekraftwerken liegt der Wirkungsgrad im Volllastbetrieb bei ca. 45?47 %. Werden diese Kraftwerke auf 50 % Leistung gedrosselt sinkt der Wirkungsgrad auf 42?44 % ab.
[7]
Kohlekraftwerke hatten 2012 deutliche Flexibilisierungspotenziale gegenuber dem damaligen Stand. Sie waren und sind dennoch im Wirkungsgrad, maximaler Anderung der Last in funf Minuten sowie Anfahrzeit Kaltstart den
GuD-Kraftwerken
sowie Gasturbinen unterlegen, selbst wenn die technischen Optimierungspotenziale ausgeschopft werden konnen. Zudem sind Gas-Einheiten in der Regel deutlich kleiner als Kohle-Einheiten und konnen somit gut in Kaskaden betrieben werden.
[8]
[9]
Aufgrund ihres schwerfalligen Anfahrverhaltens zahlen besonders Braunkohlekraftwerke zuweilen
Negative Strompreise
, damit sie ihren Strom abgenommen bekommen. Braunkohlekraftwerke und Kernkraftwerke sind am starksten von diesem Phanomen betroffen, wenn niedriger Bedarf mit hohen Einspeisungen z. B. von Windenergie zusammentreffen. So war zwischen September 2008 und Mai 2010 wahrend 91 Stunden an der Stromborse ein negativer Strompreis zu verzeichnen; wahrend dieser Zeit speisten Windkraftanlagen uberdurchschnittlich viel Leistung ins Netz ein (uber 10 GW).
[10]
In Zeiten negativer Borsenstrompreise liefen Braunkohlekraftwerke mit einer Auslastung von bis zu 73 %, bei Niedrigpreisen mit bis zu 83 % weiter, da sie nicht flexibel genug heruntergefahren werden konnten. Eine Auslastung von 42 % wurde dabei nie unterschritten.
[6]
[11]
Wirkungsgrad
Der
Wirkungsgrad
von Kohlekraftwerken liegt ublicherweise im Bereich von 30 bis 40 %, moderne
uberkritische
Kraftwerke konnen bis zu 45 % erreichen.
[12]
In Deutschland lagen die mittleren Wirkungsgrade im Jahr 2019 bei Braunkohlekraftwerken bei 39,5 % bzw. bei Steinkohlekraftwerken bei 43,7 %.
[13]
In anderen Staaten, insbesondere in
Schwellenlandern
und Entwicklungslandern, liegen die Wirkungsgrade z. T. deutlich niedriger.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Kohlekraftwerken muss neben der optimalen Fuhrung und Gestaltung der Verbrennung der Wasserdampf mit einer moglichst hohen Temperatur in die Dampfturbine eintreten und diese mit einer moglichst niedrigen Temperatur wieder verlassen. Die hohe Eintrittstemperatur wird durch
Uberhitzen
erreicht, einer auch bei Dampfmaschinen angewendeten Methode. Der Dampf hat eine Temperatur von uber 600 °C, angestrebt wird eine Temperatur von 700 °C, was derzeit noch auf Materialprobleme stoßt. Der Dampf gelangt dann in die Hochdruck-Dampfturbine und danach erneut in einen Zwischenuberhitzer, wo er wiederum auf etwa 600 °C aufgeheizt wird. Die Mitteldruck- und Niederdruck-Turbine sorgen fur die weitere Entspannung und Abkuhlung. Die Grenze fur die hochste Temperatur ist die
Hitzebestandigkeit
der verwendeten
Stahle
fur die
Rohre
des Uberhitzers. Die niedrige Austrittstemperatur des Dampfes wird durch einen nachgeordneten
Kondensator
verwirklicht ? der Dampf kann sich bis zu geringen Drucken entspannen, die weit unterhalb des Atmospharendruckes liegen. Man halt daher die Eintrittstemperatur des
Kuhlwassers
in den Kondensator gering. Die Berohrung des Kondensators wird kontinuierlich durch das
Kugelumlaufverfahren
von Verschmutzungen befreit, da Verunreinigungen an dieser Stelle den gesamten Wirkungsgrad verringern. Die niedrigstmogliche Temperatur ist die Kondensationstemperatur, da Wassertropfchen in der Turbine wegen Verschleiß vermieden werden mussen. Die letzten Turbinenstufen sind sehr groß und tragen nur zu Prozentbruchteilen zum Wirkungsgrad bei.
Die Verbrennungsgase werden nach dem Verlassen des Dampferzeugers zur Luft- und Speisewasservorwarmung genutzt, bevor sie in den
Elektrofilter
gelangen. Sie durfen nicht kalter als etwa 160 °C sein, um Saurekondensation und somit Korrosion zu vermeiden. Die dann im Abgas noch vorhandene Restwarme wird zur Luftvorwarmung genutzt, bevor das Gas in die
Rauchgasentschwefelung
gelangt. Durch die meist wassrigen Entschwefelungsverfahren werden die Abgase feucht und kuhl, sodass die Ableitung uber Schornsteine wegen fehlendem Zug problematisch ist. Eine Variante ist das Einleiten der gereinigten Abgase in die Kuhlturme, sofern vorhanden.
Eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades (Brennstoffausnutzung) ist durch Nutzung der
Kraft-Warme-Kopplung
moglich, wegen der dezentralen Standorte der Kraftwerke in der Nahe der Lagerstatten der Kohle und nicht in der Nahe der Abnehmer der Warme jedoch gerade bei den Großkraftwerken praktisch nicht realisierbar. Zudem wird in den warmen Jahreszeiten keine
Heizwarme
benotigt. Es gibt jedoch Erfahrungen mit mehr als 20 km langen
Fernwarmeleitungen
(
Kernkraftwerk Greifswald
). Einige Großkraftwerke des
rheinischen Braunkohlereviers
haben in diesem Radius potenzielle Abnehmer von Fernwarme.
Bei der Braunkohleverstromung wird der derzeitige
Stand der Technik
von Braunkohlekraftwerken mit sogenannter ?optimierter Anlagentechnik“ (RWE-Bezeichnung
BoA
) reprasentiert. Im
Kraftwerk Niederaußem
ist der erste Block in Betrieb, eine weitere Anlage mit zwei
Kraftwerksblocken
im
Kraftwerk Neurath
von RWE seit 2012. Zwei Blocke mit einer
installierten Leistung
von je 1100 Megawatt haben einen Wirkungsgrad von mehr als 43 %. Der 2012 in Betrieb genommene
675-MW-Block des Kraftwerks Boxberg
(Firma
LEAG
) erreicht 43,7 % Wirkungsgrad. Effizienz steigernde Potentiale sind hohere Dampftemperaturen mittels neuer Werkstoffe, Kohletrocknung mit Warmeruckgewinnung und optimierte Rauchgasreinigung.
[14]
[15]
Die Vortrocknung der Braunkohle bewirkt eine Effizienzsteigerung von bis zu 4 Prozentpunkten, wenn es gelingt, die hierzu benutzte Warme wiederzugewinnen. Die Abkurzung WTA steht fur Wirbelschichttrocknung mit Abwarmenutzung. Die trockene Kohle verbrennt mit bis zu 100 K hoherer Temperatur, wodurch die Stickoxid-Emissionen etwas steigen.
Bezieht man den Energieaufwand fur die Brennstoffversorgung mit ein, so sinkt der Wirkungsgrad. Der Energieaufwand hangt von den Faktoren Gewinnungsart der Kohle (
Tagebau
oder
Untertagebau
) und Lange des Transportweges zum Kraftwerk ab.
Beitrag zur Stromwirtschaft
In diesem Artikel oder Abschnitt fehlen noch folgende wichtige Informationen:
aus anderen Erdteilen, speziell USA
Hilf der Wikipedia, indem du sie
recherchierst
und
einfugst
.
Die Kohleverstromung in Europa halbierte sich in den funf Jahren von 2015 bis 2020. Sie halt jetzt noch einen Anteil von 13 % am europaischen Strommix.
[16]
Die Bedeutung in den einzelnen europaischen Landern variiert dabei stark. So hielt 2017 die Kohleverstromung in Polen einen Anteil von 81 % an der Stromversorgung, in Schweden nur einen Anteil von 1 %.
[17]
In Deutschland betrug im Jahr 2020 der Anteil an der Stromerzeugung 24,8 %.
[18]
Kohlekraftwerke sind im Gegensatz zu
Kernkraftwerken
mittellastfahig
. In der deutschen Stromwirtschaft leisten sie einen signifikanten Beitrag zur Darstellung der
Residuallast
nach Abzug von Wind- und Solareinspeisung.
[4]
Okologische und soziale Probleme
Kohlekraftwerke stehen aus einer Reihe von Grunden in der Kritik von
Wissenschaft
,
Umweltschutz
- und
Naturschutzorganisationen
und Menschenrechtlern. Hauptgrunde hierfur sind die schlechte Treibhausgasbilanz von Kohlekraftwerken, ihr hoher Schadstoffausstoß, die damit verbundenen okologischen und okonomischen Folgen sowie soziale Probleme infolge des Kohleabbaus.
Auswirkungen auf das Klima
Da Kohle einen hoheren
Kohlenstoffanteil
im Brennstoff aufweist als Kohlenwasserstoffe wie
Erdgas
oder
Erdol
, wird durch die Verbrennung von Kohle physikalisch bedingt mehr
Kohlenstoffdioxid
pro gewonnener Energieeinheit freigesetzt als bei anderen fossilen Brennstoffen.
[19]
Die zunehmende Freisetzung des Treibhausgases Kohlendioxid seit Beginn der
Industriellen Revolution
ist die Hauptursache der
globalen Erwarmung
. Etwa 78 % der gesamten anthropogenen Treibhausgasemissionen im Zeitraum 1970 bis 2010 sind auf die Verbrennung fossiler Energietrager zuruckzufuhren.
[20]
Braunkohlekraftwerke
stoßen mit 850?1200 g CO
2
pro
kWh
mehr Kohlendioxid aus als Steinkohlekraftwerke mit 750?1100 g CO
2
pro kWh.
[21]
Damit liegt der Ausstoß von Kohlekraftwerken deutlich hoher als der der ebenfalls fossil betriebenen
GuD-Gaskraftwerke
, die 400?550 g pro kWh emittieren. Bei Einsatz aktueller Technik, wie z. B. im Gas-
Kraftwerk Irsching
, betragt dieser Ausstoß nur 330 g CO
2
pro kWh.
[22]
Noch deutlich geringere Emissionen weisen
erneuerbare Energien
auf: Wahrend
Windenergie
und
Wasserkraft
ca. 10?40 g/kWh Kohlendioxidemission haben, liegt der Wert bei Photovoltaik bei 50?100 g/kWh. Bei der Kernenergie liegt er bei 10?30 g/kWh.
[21]
Aufgrund des hohen Gewichts in der Stromerzeugung kommt dem Umstieg von der Kohlenutzung hin zu CO
2
-armen Technologien eine wichtige Rolle beim internationalen
Klimaschutz
zu.
[23]
Um das bei der
UN-Klimakonferenz in Paris 2015
gesteckte 1,5°-Ziel erreichen zu konnen, mussen die weltweiten Treibhausgasemissionen selbst unter Inkaufnahme des ?Uberschießens“ der Treibhausgasfreisetzung spatestens zwischen 2045 und 2060 auf Null zuruckgefahren werden. Anschließend muss eine erhebliche Menge des zuvor zu viel emittierten Kohlenstoffdioxids durch Realisierung
negativer Emissionen
wieder aus der Erdatmosphare entfernt werden. Erreichbar ist das gesteckte Ziel zudem nur mit einer sehr konsequenten und sofort begonnenen
Klimaschutzpolitik
, da sich das Zeitfenster, in dem dies noch realisierbar ist, rasch schließt (Stand 2015).
[24]
Der
Kohleausstieg
gilt daher als Schlusselmaßnahme fur die
Dekarbonisierung
der Weltwirtschaft als auch fur die Schaffung einer nachhaltigen Gesellschaft, wobei aufgrund des knappen
CO
2
-Budgets
gerade die schnelle Reduktion des Kohleverbrauchs von großer Bedeutung ist.
[25]
In Deutschland stammen etwa 85 % der Emissionen des Stromsektors aus der Kohleverstromung. Die Abschaltung alter und CO
2
-intensiver Kohlekraftwerke in Deutschland konnte daher einen großen Beitrag zur Erreichung der Klimaschutzziele der Bundesregierung leisten. Bei einer zusatzlichen Stilllegung von rund drei Gigawatt Steinkohle- und sechs Gigawatt Braunkohlekapazitaten ergibt sich eine CO
2
-Reduktion von 23 Millionen Tonnen. Hinzu kommen Einsparungen, die sich durch den bereits heute angekundigten Ruckbau von rund drei GW Steinkohlekraftwerken ergeben. Gleichzeitig steigen die Großhandelsstrompreise, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit der Stromerzeugung insbesondere von flexiblen Gaskraftwerken verbessert. Aufgrund des gestiegenen Großhandelspreises sinkt auch die EEG-Umlage.
[26]
Von
Klimaschutzern
und Naturschutzorganisationen wie
BUND
,
[27]
DUH
,
[28]
Greenpeace
[29]
sowie weiteren Umweltschutzorganisationen wird daher der Betrieb, insbesondere aber der Neubau von Kohlekraftwerken kritisiert.
Umwelt- und Gesundheitsbelastungen
Kohlekraftwerke stehen auch wegen ihres Schadstoffausstoßes in der Kritik. Auch nach dem Einbau von
Elektrofiltern
und
Abgaswaschern
in den 1980er Jahren, die den Großteil der Staube und des Schwefels entfernen, stoßen Kohlekraftwerke relevante Mengen gesundheitsschadlicher
Feinstaube
,
Schwefeldioxid
, verbrennungsbedingte
Stickstoffoxide
und
PAK
sowie mit der Kohle eingetragene Schwermetalle aus. Schwermetalle liegen im Fall von
Quecksilber
gasformig im Abgas vor; andere Schwermetalle wie die krebserzeugenden Stoffe
Blei
,
Cadmium
und
Nickel
sind im Feinstaub enthalten. Luftseitige Grenzwerte sind in der
13. BImSchV
festgelegt, Abwassereinleitungen im Anhang 47 der
Abwasserverordnung
.
[30]
[31]
Der Ausstoß
schwefelhaltiger Verbindungen
gilt zusammen mit
Stickstoffoxiden
als Hauptursache fur
sauren Regen
und die daraus resultierende Schadigung von Pflanzen und Baumen, die als
Waldsterben
eine breite Offentlichkeitswirkung erfuhr.
Stickstoffoxide
bewirken bei ihrem Niederschlag Umweltschaden durch
Uberdungung
. Quecksilber kann in giftiges
Methylquecksilber
umgewandelt werden und gelangt in die Nahrungskette.
Durch den Schadstoffausstoß steigt in der Bevolkerung das Risiko fur
Erkrankungen
, speziell der Lunge und des Herzens, aber auch fur Krankheiten wie Nervenschaden und
Krebs
, wodurch u. a. auch die durchschnittliche
Lebenserwartung
sinkt.
[32]
Zugleich fuhren die Luftbelastungen zu erhohten Ausgaben fur das
Gesundheitswesen
sowie weiteren wirtschaftlichen Folgekosten, z. B. durch krankheitsbedingt verlorene Arbeitszeit. In der
EU
betragen diese Kosten laut der
Health and Environment Alliance
jahrlich zwischen 15,5 und 42,8 Mrd. Euro. Die hochsten absoluten Folgekosten wiesen polnische Kohlekraftwerke auf, gefolgt von Kraftwerken in Rumanien und Deutschland. Bezogen auf die erzeugten Kilowattstunden liegen die Folgekosten der deutschen Kohlekraftwerke im Mittelfeld der
EU-27
.
[33]
Feinstaub aus deutschen Kohlekraftwerken ist fur 6 % bis 9 % der gesamten Feinstaubemissionen in Deutschland verantwortlich (großte Emittenten sind Verkehr und Feuerungsanlagen von Gewerbe, Handel, Dienstleistern und privaten Haushalten mit zusammen 57 %).
[34]
Zusammen mit Stickstoffoxid- und Schwefeldioxid-Emissionen fuhrt der Staub aus Kohlekraftwerken in Deutschland statistisch zum Verlust von jahrlich etwa 33.000 Lebensjahren, wie eine teilweise umstrittene
[35]
Studie der
Universitat Stuttgart
im Auftrag von
Greenpeace
mit Berechnungsmethoden der Europaischen Kommission ermittelt hat.
[36]
Greenpeace hat daraus, ohne dass es in der Studie erwahnt wird,
[35]
3.100 vorzeitige Todesfalle abgeleitet.
[37]
[38]
In der Studie wurde fur den im Bau befindlichen Block 4 des
Kraftwerks Datteln
beispielhaft berechnet, dass das hochste Risiko nicht im Nahbereich, sondern in 100?200 km Entfernung zum Kraftwerk liegt. Dort wurde jeder Mensch in jedem Aufenthaltsjahr durch die Feinstaubemissionen des Kraftwerks im Mittel 10,5 Lebensminuten verlieren.
[36]
Die Schadstoffemissionen aller großen Kohlekraftwerke sind im Europaischen Schadstoffemissionsregister (
PRTR
) veroffentlicht. Eine Auswertung der EU-Kommission im Fruhjahr 2014 ergab auf Basis der PRTR-Daten von 2012, dass unter den zehn klima-, umwelt- und gesundheitsschadlichsten Anlagen in Europa funf deutsche Braunkohlekraftwerke sind, die von
RWE
und
Vattenfall
betrieben werden.
[39]
Viele deutsche Kraftwerke liegen bezuglich der absoluten Menge CO
2
bei den schlechtesten Anlagen, ebenso wie beim Ausstoß pro erzeugter Stromeinheit (unter den 30 großten Emittenten). Von den zehn Kraftwerken mit der hochstens Emission sind aus Deutschland:
Niederaußem
und
Janschwalde
je 1,2 kg/kWh (RWE/Vattenfall),
Frimmersdorf
1,187 kg/kWh (RWE),
Weisweiler
1,18 kg/kWh (RWE),
Neurath
1,15 kg/kWh (RWE),
Boxberg
1,10 kg/kWh (Vattenfall).
[40]
Kohlekraftwerke sind zudem fur einen großen Teil der
Quecksilberemissionen
verantwortlich. Die Quecksilberemissionen durch die Energiewirtschaft werden furs Jahr 2010 auf weltweit ca. 859 Tonnen beziffert, wovon etwa 86 % aus der Verbrennung von Kohle stammen.
[41]
In Deutschland trug die Energiewirtschaft im Jahr 2013 mit 70 % (6,96 Tonnen) zur Gesamt-Quecksilberemission bei.
[42]
Wahrend die Quecksilberemissionen anderer Branchen seit 1995 deutlich zuruckgegangen sind, liegen die Quecksilberemission der Energiewirtschaft seit 20 Jahren konstant bei rund 7 Tonnen.
[42]
Allein acht Kohlekraftwerke sind fur 40 Prozent der Quecksilberemissionen verantwortlich. Im Januar 2016 zeigte eine im Auftrag der
Grunen
erstellte Studie, dass die seit April 2015 in den
USA
fur 1100 Kohlekraftwerke geltenden Quecksilber-Grenzwerte in Deutschland von allen Kraftwerken ubertroffen werden, da entsprechend strenge gesetzliche Anforderungen fehlen.
[43]
Wurden die gleichen Grenzwerte fur Quecksilber-Emissionen wie in den USA gelten (im Monatsmittel umgerechnet etwa 1,5 μg/m³ fur Steinkohlekraftwerke und 4,4 μg/m³ fur Braunkohlekraftwerke), konnte von den 53 meldepflichtigen Kohlekraftwerke in Deutschland lediglich das inzwischen stillgelegte Kraftwerk Datteln (Block 1?3) am Netz bleiben.
[43]
Das Umweltbundesamt empfiehlt seit mehreren Jahren die Absenkung des Grenzwertes im Abgas von Kohlekraftwerken auf 3 μg/m³ im Tagesmittel und 1 μg/m³ im Jahresmittel.
[44]
[45]
Ahnliche Maßnahmen in den USA haben sich als sehr erfolgreich erwiesen.
[46]
[47]
Bei der Umsetzung der europaischen
Industrieemissionsrichtlinie
haben Bundesregierung und Bundestagsmehrheit Ende Oktober 2012 fur Kohlekraftwerke Grenzwerte von 30 μg/m³ im Tagesmittel und (fur bestehende Kraftwerke ab 2019) 10 μg/m³ im Jahresmittel beschlossen. Auf der Expertenanhorung im
Umweltausschuss des Bundestags
am 15. Oktober 2012 war eine Angleichung an die US-amerikanischen Grenzwerte empfohlen worden.
[48]
[49]
Im Juni 2015 hat eine von der Europaischen Kommission geleitete Arbeitsgruppe mit Vertretern aus Mitgliedstaaten, Industrie- und Umweltverbanden festgestellt, dass in Kohlekraftwerken mit quecksilberspezifischen Techniken Emissionswerte unter 1 μg/m³ im Jahresmittel erreichbar sind.
[50]
Niedrige Quecksilberemissionen lassen sich durch die Zugabe von Aktivkohle, durch Fallungsmittel im Rauchgaswascher oder Spezialfiltermodule erreichen. Katalysatoren und die Zugabe von Bromsalzen konnen die Quecksilberausschleusung verbessern, weil sie elementares in ionisches Quecksilber umgewandelt. Die mit diesen Verfahren verbundene Erhohung der
Stromerzeugungskosten
wird auf unter 1 Prozent geschatzt.
[51]
Niedrige Quecksilber-Konzentrationswerte im Bereich von 1 Mikrogramm pro
Normkubikmeter
und darunter erreichen beispielsweise das
Steinkohle-Kraftwerk in Lunen-Stummhafen
[52]
, das
Steinkohle-Kraftwerk in Wilhelmshaven
[53]
, das
Steinkohle-Kraftwerk in Werne
[54]
, das
Steinkohle-Kraftwerk in Hamm-Uentrop
[55]
, das
Steinkohle-Kraftwerk in Großkrotzenburg bei Hanau
[56]
sowie das Braunkohlekraftwerk in Oak Grove (Texas/
USA
)
[57]
[58]
Dieser Artikel oder Absatz stellt die
Situation in Deutschland
dar. Bitte hilf uns dabei, die Situation in anderen Staaten zu schildern.
Im
PRTR
2010 sind u. a. die unten genannten Emissionen der neun großten Braunkohlekraftwerke und 14 großten Steinkohlekraftwerke aufgefuhrt (Emissionen unterhalb der berichtspflichtigen Mengenschwelle sind mit ?<“ eingetragen). Zusammen sind diese 23 großten Kohlekraftwerke fur ein Viertel aller Treibhausgasemissionen in Deutschland verantwortlich sowie fur ein Funftel der Schwefeldioxide, 10 % der Stickstoffoxide und 44 % der Quecksilberemissionen.
Kohlendioxid und Luftschadstoffe der neun großten Braunkohlekraftwerke in Deutschland (
PRTR
2016)
[59]
Kraftwerk
|
Betreiber
|
CO
2
(Tonnen)
|
NO
x
/NO
2
(Tonnen)
|
SO
x
/SO
2
(Tonnen)
|
Feinstaub
(Tonnen)
|
Hg
(kg)
|
As
(kg)
|
Ni
(kg)
|
Cd
(kg)
|
Pb
(kg)
|
Cr
(kg)
|
Cu
(kg)
|
Zn
(kg)
|
Kraftwerk Neurath
|
RWE
|
31.300.000
|
21.700
|
5.570
|
483
|
576
|
|
|
|
|
|
|
1.170
|
Kraftwerk Niederaußem
|
RWE
|
24.800.000
|
16.500
|
8.650
|
309
|
442
|
|
126
|
19
|
|
|
389
|
452
|
Kraftwerk Janschwalde
|
LEAG
|
24.100.000
|
19.200
|
16.100
|
541
|
743
|
281
|
340
|
|
2.580
|
283
|
1.100
|
|
Kraftwerk Weisweiler
|
RWE
|
18.900.000
|
12.700
|
3.100
|
325
|
271
|
29,7
|
207
|
39,2
|
|
141
|
112
|
270
|
Kraftwerk Boxberg
|
LEAG
|
18.600.000
|
13.300
|
11.000
|
393
|
512
|
|
484
|
48,9
|
|
|
297
|
|
Kraftwerk Schwarze Pumpe
|
LEAG
|
12.300.000
|
6.000
|
8.440
|
105
|
292
|
106
|
262
|
26,6
|
342
|
117
|
228
|
|
Kraftwerk Lippendorf
|
LEAG
|
10.800.000
|
8.660
|
10.600
|
95,8
|
538
|
31,9
|
64,8
|
|
|
|
120
|
|
Kraftwerk Schkopau
|
Uniper
55,6 %
EP Energy
44,4 %
|
5.130.000
|
3.120
|
2.820
|
68,7
|
288
|
|
126
|
|
|
|
|
|
Kraftwerk Frimmersdorf
|
RWE
|
4.350.000
|
2.760
|
8.840
|
85,4
|
64,1
|
|
|
|
|
|
|
|
Summe
|
150.280.000
|
103.940
|
75.120
|
2.406
|
3.726
|
449
|
1.610
|
134
|
2922
|
541
|
2.246
|
1892
|
Schwellenwert nach
PRTR
[59]
|
100.000
|
100
|
150
|
50
|
10
|
20
|
50
|
10
|
200
|
100
|
100
|
200
|
Kohlendioxid und Luftschadstoffe der 23 großten Steinkohlekraftwerke in Deutschland (
PRTR
2016)
[59]
Kraftwerk
|
Betreiber
|
CO
2
(Tonnen)
|
NO
x
/NO
2
(Tonnen)
|
SO
x
/SO
2
(Tonnen)
|
Feinstaub
(Tonnen)
|
Hg
(kg)
|
As
(kg)
|
Ni
(kg)
|
Großkraftwerk Mannheim
|
RWE
,
EnBW
und
MVV RHE GmbH
|
7.880.000
|
3.500
|
1.980
|
124
|
136
|
106
|
|
Kohlekraftwerk Moorburg
|
Vattenfall Heizkraftwerk Moorburg GmbH
|
5.550.000
|
1.360
|
1.020
|
64,9
|
19
|
|
68,3
|
Kraftwerk Duisburg-Walsum
|
STEAG
und
EVN AG
|
4.850.000
|
3.550
|
2.320
|
|
60,3
|
|
|
Kraftwerk Voerde
|
STEAG
|
4.560.000
|
3.440
|
2.300
|
54,8
|
31,4
|
20,8
|
|
Kraftwerk Werk Ruhrort
|
ThyssenKrupp Steel Europe
|
4.400.000
|
902
|
888
|
|
|
|
|
Kraftwerk Scholven
|
Uniper
|
4.120.000
|
3.000
|
1.590
|
99
|
106
|
|
|
Kraftwerk Ibbenburen
|
RWE
|
3.920.000
|
2.540
|
1.730
|
53,9
|
41,2
|
297
|
74,5
|
Kraftwerk Lunen-Stummhafen
|
STEAG
|
3.430.000
|
1.030
|
990
|
|
40,1
|
|
|
Kraftwerk Westfalen
|
RWE
|
3.410.000
|
2.410
|
1.170
|
|
29,1
|
|
|
Kraftwerk Heyden
|
Uniper
|
3.000.000
|
2.120
|
1.420
|
|
20,4
|
|
|
Rheinhafen-Dampfkraftwerk Karlsruhe
|
EnBW
|
2.970.000
|
1.610
|
1.570
|
|
93,6
|
|
|
Kraftwerk Werne
|
RWE
|
2.950.000
|
1.530
|
1.270
|
|
36
|
|
58,2
|
Kraftwerk Bergkamen
|
RWE
|
2.840.000
|
2.100
|
1.500
|
|
20,8
|
|
54,8
|
Kraftwerk Wilhelmshaven
|
Uniper
|
2.810.000
|
1.830
|
1.360
|
|
31,2
|
|
|
Kraftwerk Rostock
|
EnBW
(50,4 %)
Rheinenergie
(49,6 %)
|
2.640.000
|
2.130
|
355
|
|
24,3
|
50,9
|
86,7
|
Kraftwerk Wolfsburg
|
VW AG
|
2.600.000
|
1.770
|
1.000
|
|
|
|
|
Heizkraftwerk Reuter West
|
Vattenfall
|
2.530.000
|
2.060
|
208
|
56,6
|
13,6
|
32,3
|
88,4
|
Heizkraftwerk Nord (Munchen)
|
Stadtwerke Munchen
,
Abfallwirtschaftsbetrieb Munchen
|
2.520.000
|
1.680
|
191
|
|
19,2
|
|
|
Kraftwerk Staudinger
|
Uniper
|
2.430.000
|
1.650
|
417
|
|
|
|
|
Kraftwerk Heilbronn
|
EnBW
|
2.360.000
|
1.380
|
1.030
|
|
37,7
|
|
|
Kraftwerk Herne
|
STEAG
|
2.210.000
|
1.440
|
1.030
|
|
39,1
|
|
|
Kraftwerk Werk Hamborn
|
ThyssenKrupp Steel Europe
|
2.070.000
|
131
|
186
|
|
|
|
|
Kokerei, Werk Schwelgern
|
Pruna Betreiber GmbH
|
2.050.000
|
1.420
|
450
|
|
|
|
|
Schwellenwert nach
PRTR
[59]
|
|
100.000
|
100
|
150
|
100
|
10
|
20
|
50
|
Folgekosten/ Externe Kosten
Da
externe Effekte
diffus in ihrer Auswirkung sind, konnen diese nicht direkt monetar bewertet, sondern nur durch Schatzungen ermittelt werden. Ein Ansatz, die externen Kosten der Umweltbelastung der
Stromerzeugung
herzuleiten, ist die Methodenkonvention des
Umweltbundesamtes
. Danach betragen die externen Kosten der Stromproduktion aus Braunkohle 10,75 ct/kWh, aus Steinkohle 8,94 ct/kWh, aus Erdgas 4,91 ct/kWh, aus Photovoltaik 1,18 ct/kWh, aus Wind 0,26 ct/kWh und aus Wasser 0,18 ct/kWh.
[60]
Fur Atomenergie gibt das Umweltbundesamt keinen Wert an, da unterschiedliche Studien zu Ergebnissen kommen, die um den Faktor 1.000 schwanken. Es empfiehlt die Kernenergie angesichts der großen Unsicherheit, mit den Kosten des nachstschlechteren Energietragers zu bewerten.
[61]
Die gesellschaftlichen Kosten von
Braunkohlebergbau
und -verstromung wurden fur Deutschland im Jahr 2015 auf 15 Mrd. Euro veranschlagt.
[62]
Im November 2011 veroffentlichte die
Europaische Umweltagentur
eine Studie uber die gesellschaftlichen Kosten der
Luftverschmutzung
durch große Industrieanlagen, die ihre Emissionen im Europaischen Schadstoffemissionsregister
(EPER)
melden mussten. Dabei handelt es sich um
externe Kosten
, die nicht durch den Verursacher, in diesem Fall die Industrie, getragen werden. In der Studie werden die Kosten dieser Umweltverschmutzung EU-weit auf mindestens 102 bis 169 Mrd. Euro fur das Jahr 2009 beziffert, wobei ein großer Teil der verursachten Kosten auf die Energiegewinnung durch Kohlekraftwerke (insbesondere Braunkohlekraftwerke) entfallt. Mit verursachten Kosten von 1,55 Mrd. Euro 2009 rangiert das polnische Braunkohlekraftwerk
Bełchatow
auf Platz 1 der Industrieanlagen mit den hochsten Folgekosten.
Auf den ersten 10 Platzen sind ausschließlich Kohlekraftwerke zu finden. Darunter befinden sich funf deutsche Braunkohlekraftwerke:
Janschwalde
(Platz 3 mit 1,23 Mrd. Euro),
Niederaußem
(Platz 4),
Weisweiler
(Platz 7),
Neurath
(Platz 8) und
Frimmersdorf
(Platz 9 mit 742 Mio. Euro).
[63]
[64]
[65]
Erwarmung von Flussen
Kohlekraftwerke erzeugen, wie alle
Warmekraftwerke
, naturgemaß
Abwarme
in die Umgebung. Wenn die Kuhlung nicht uber einen
Kuhlturm
, sondern durch Direktkuhlung mit
Flusswasser
erfolgt, dann fuhrt die Abwarmeeinleitung zu einer Erwarmung des Gewassers. Von Umweltschutzorganisationen wird dabei befurchtet, dass es durch den bei der Erwarmung sinkenden Sauerstoffgehalt der Flusse zur Veranderung der Flussfauna bis hin zu einem Absterben derselben kommt.
[66]
Um dies zu verhindern, ist die maximale Erwarmung der Flusse in einigen Staaten behordlich festgelegt. Wird die Grenztemperatur uberschritten, kann die Kraftwerksleistung gedrosselt werden oder das Kraftwerk ganz vom Netz genommen werden.
Radioaktivitat
Kohle enthalt fast immer auch Spuren der radioaktiven Elemente
Uran
,
Thorium
und
Radium
. Der Gehalt liegt je nach Lagerstatte zwischen wenigen
ppm
und 80 ppm.
[67]
Da weltweit etwa 7.800 Millionen Tonnen Kohle pro Jahr in Kohlekraftwerken verbrannt wird, schatzt man den Gesamtausstoß auf 10.000 Tonnen Uran und 25.000 t Thorium, der zum großen Teil in der Asche enthalten ist. Die Asche von europaischer Kohle enthalt etwa 80?135 ppm Uran.
Zwischen 1960 und 1970 wurde in den USA etwa 1100 Tonnen Uran aus Kohleasche gewonnen. 2007 beauftragte die chinesische National Nuclear Corp die kanadische Firma Sparton Resources, in Zusammenarbeit mit dem Beijing No. 5 Testing Institute Versuche durchzufuhren, Uran aus der Asche des Kohlekraftwerks Xiaolongtang in der Provinz
Yunnan
zu gewinnen.
[68]
Der Urangehalt der Asche liegt mit durchschnittlich 210 ppm Uran (0,021 %U)
uber
dem Urangehalt mancher Uranerze.
Kohleabbau
Wahrend Steinkohle
untertagig
und im Tagebau gefordert wird, erfolgt der Abbau von Braunkohle ublicherweise im
Tagebau
. Bei der Forderung kommt es zum Teil zu gravierenden Eingriffen in die
Kulturlandschaft
sowie zu massiven
okologischen Problemen
.
So kann der im Untertagebau betriebene Steinkohlebergbau große
Bergschaden
auslosen. Hierzu zahlen beispielsweise Schaden an Gebauden und sonstiger Infrastruktur durch Bodensenkungen sowie Veranderungen in der
Hydrologie
, deren Ausgleich sogenannte
Ewigkeitskosten
nach sich zieht. Diese betragen laut einem Gutachten der Wirtschaftsprufungsgesellschaft
KPMG
im Auftrag des
Bundeswirtschaftsministeriums
alleine fur den deutschen
Steinkohlebergbau
mindestens 12,5 bis 13,1 Milliarden Euro, wovon 5 Milliarden Euro nur auf die Grubenwasserhaltung entfallen.
[69]
Wo Steinkohle relativ nahe an der Oberflache ansteht, kann Steinkohle auch im Tagebau abgebaut werden. Ein Beispiel hierfur ist die Mine
El Cerrejon
in Kolumbien, mit einer Flache von 690 km² eine der großten Steinkohleminen der Welt. In den USA ist geologisch bedingt das
Mountaintop removal mining
sinnvoll, bei dem zunachst Bergkuppen abgetragen werden und die Steinkohle anschließend im Tagebau gewonnen wird. Dafur wurden in den
Appalachen
auf einer Flache von 5.700 km² etwa 500 Bergkuppen abgetragen.
[70]
Da Rohbraunkohle wegen des hohen Transportaufwandes eher in nahegelegenen eigens errichteten Kraftwerken verbrannt wird, kann relativ einfach eine Energiebilanz von Rohstoffforderung und Energieerzeugung aufgestellt werden. Im Rheinischen Braunkohlerevier mussen fur den Tagebaubetrieb (Schaufelradbagger, Bandforderanlagen, elektrische Guterbahnen, Absetzer, Grundwasserhaltung) z. B. 530
Megawatt
[71]
elektrischer Leistung vorgehalten werden. Das sind ca. 5 % der installierten elektrischen Leistung des im Rheinischen Braunkohlerevier vorhandenen Kraftwerkparks. Das Lausitzer Braunkohlerevier hat in seinen Tagebauen im Jahr 2012 ca. 2,5 % des im Revier aus Braunkohle erzeugten Stroms fur den Tagebaubetrieb verbraucht.
[72]
Setzen Kraftwerke andere Energietrager ein, z. B. Steinkohle oder Erdgas, ist die Bilanzierung auf Grund der verschiedenen Gewinnungs- und Aufbereitungsarten, Transportstufen und Entfernungen, die diese Energietrager durchlaufen, weitaus schwieriger.
Der Abbau von Braunkohle im Tagebau ist mit einem immensen
Flachenverbrauch
verbunden (siehe auch:
Liste deutscher Braunkohletagebaue
). So wurden z. B. alleine im
Rheinischen Braunkohlerevier
bis ins Jahr 2006 296 Quadratkilometer Flache abgebaggert.
[73]
Insgesamt betragt der Flachenverbrauch aller deutschen Braunkohletagebauten ca. 2400 km²,
[74]
was rund der vierfachen Flache des
Bodensees
bzw. nahezu der Flache des
Saarlandes
entspricht. Damit einher gingen und gehen großflachige
Umsiedlungen
fur die Bevolkerung (siehe auch:
Liste abgebaggerter Ortschaften
). Nach Schatzungen des BUND-NRW werden alleine im Zeitraum 1950?2045 45.000 Menschen im Rheinischen Braunkohlerevier umgesiedelt werden, falls die bisher genehmigten Tagebaue vollstandig ausgekohlt werden.
[75]
Unter anderem aufgrund der sozialen Komponenten, die mit einer Umsiedlung einhergehen, z. B. dem Auseinanderreißen von Ortsgemeinschaften, dem Verlust der Heimat usw., stoßen Braunkohletagebaue insbesondere bei der betroffenen Bevolkerung auf starke Kritik,
[76]
[77]
was sich u. a. in der Grundung von
Burgerinitiativen
gegen die Neuausweisung von Braunkohletagebauen außert.
[78]
Uberdies wird von Kritikern moniert, dass Braunkohletagebaue massiv in die Umwelt eingriffen, dem Tourismus sowie der Naherholungsfunktion der Landschaft schadeten sowie zu großen Wertverlusten an Gebauden und Grundstucken fuhrten.
[79]
Auch seien Anwohner einer großen Staubbelastung ausgesetzt, die sich in
gesundheitlichen
Problem außere.
[80]
Politische Diskussion
Entwicklung in Deutschland
Der
Bund fur Umwelt und Naturschutz Deutschland
(BUND) und die
Deutsche Umwelthilfe
(DUH) haben 2013 ein Gutachten vorgestellt, welches die rechtlichen Instrumente zur Verhinderung des Neubaus von Kohlekraftwerken und zur Begrenzung von Laufzeiten fur bestehende Kohlekraftwerke untersucht hat. Es zeigt auf, dass es rechtlich moglich ware, neue Anlagen zu verhindern und die Laufzeit bestehender Anlagen zu begrenzen. Mit den von den Umweltverbanden vorgeschlagenen Kriterien an Emissionen und Effizienz konnte der Gesetzgeber diese klimaschadliche Erzeugungsart beenden, so deren Votum.
[81]
Ein Gutachten im Auftrag der Grunen zeigt die bestehenden rechtlichen Moglichkeiten in der Burgerbeteiligung beispielsweise im Planfeststellungsverfahren auf.
[82]
Mehrfach kam es zu Demonstrationen gegen Kohleverstromung, beispielsweise im August 2014 in Form einer Menschenkette mit ca. 7500 Teilnehmern von Brandenburg bis Polen.
[83]
In Deutschland wird sich der Beitrag der Kohle zur Stromversorgung parallel zum Ausbau der
Erneuerbaren Energien
bis zur Mitte des Jahrhunderts stark reduzieren. Bis 2050 sollen Erneuerbare Energien mindestens 80 % der Stromversorgung leisten, sodass fossile Energien nur noch maximal 20 % decken mussen. Nach einem Eckpunktepapier von Bundeswirtschaftsminister
Sigmar Gabriel
(2015) sollen alte Kohlekraftwerke bis 2020 deutlich seltener zum Einsatz kommen, was durch die teils kritisierte
Kapazitatsreserve
erreicht werden soll.
[84]
[85]
Internationale Entwicklung
Die kanadische Provinz
Ontario
hat als erste großere Verwaltungseinheit den
Kohleausstieg
umgesetzt, als 2014 das letzte Kohlekraftwerk vom Netz ging.
[86]
Die Weltbank und die Europaische Investitionsbank investieren nur noch in Ausnahmefallen in Kohlekraftwerke.
[87]
[88]
Auch in anderen Landern (z. B. in 12 von 34 chinesische Provinzen
[89]
) und bei einigen Investoren (z. B. dem
staatlichen Pensionsfonds Norwegens
[90]
) wird diskutiert oder geplant, aus der Kohleverstromung auszusteigen.
General Electric
hat angekundigt, aus dem Geschaft mit dem Neubau von Kohlekraftwerken auszusteigen.
[91]
Gerd Muller
,
Bundesminister fur wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung
sagte im September 2019, in Afrika seien 950 neue Kohlekraftwerke in Planung oder Bau.
[92]
Im Marz 2021 sprach er von 400 Kohlekraftwerken.
[93]
Laut einer anderen Quelle produzieren (Stand Marz 2021) 34 Kohlekraftwerke insgesamt etwa 53 Gigawatt und liefern damit ein Drittel der benotigten Elektrizitat auf dem Kontinent. 19 dieser Kraftwerke stehen in
Sudafrika
.
[94]
Laut der Website
Global Coal Plant Tracker
sind in Afrika derzeit 25 neue Kohlekraftwerke geplant.
[94]
[95]
Global sank in der ersten Jahreshalfte 2020 erstmals die Gesamtleistung aller Kohlekraftwerke, da mehr Kohlekraftwerksleistung stillgelegt wurde (21,2 GW) als neue in Betrieb genommen wurde (18,3 GW).
[96]
CO
2
-Abscheidung
Da
Kohlenstoffdioxid
der wichtigste Treiber der menschengemachten
globalen Erwarmung
ist, muss sich die technologische Weiterentwicklung der Kohlekraftwerke in den nachsten Jahrzehnten maßgeblich an ihrem CO
2
-Ausstoß orientieren. In Deutschland betrug der durchschnittliche CO
2
-Ausstoß bei der Steinkohleverstromung im Jahr 2010 ca. 900 g/kWh und bei Braunkohleverstromung ca. 1160 g/kWh.
[97]
Der Bau von Kohlekraftwerken mit
Kohlendioxidabscheidungen und Speicherung
, die das
Treibhausgas
aus dem
Rauchgas
entfernen und sicher endlagern, wird derzeit erforscht, zudem existieren eine Reihe von Pilotanlagen. Der Beweis fur die technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit der CCS-Technik in der Praxis steht bisher jedoch noch aus.
[98]
Drei Prinzipien der CO
2
-Abtrennung werden diskutiert:
- Pre Combustion
: Abscheidung der kohlenstoffhaltigen Bestandteile des Brennstoffes vor der Verbrennung,
- Post Combustion
: Abtrennung des Kohlenstoffdioxids aus dem Rauchgas nach der Verbrennung,
- Oxyfuel-Prozess
: Verbrennung des Brennstoffes in reiner
Sauerstoffatmosphare
und Verflussigung des entstehenden Kohlenstoffdioxids.
Alle diese Verfahren beinhalten einen erheblichen
Eigenbedarf
innerhalb des Gesamtprozesses der
Stromerzeugung
. Bei gleicher Stromausbeute liegt der Primarenergiebedarf eines CCS-Kraftwerkes gegenuber einem konventionellen Kraftwerke um 14?25 % hoher, was vor allem durch den Energieverbrauch der Rauchgastrennung sowie der Verdichtung des CO
2
-s verursacht wird. Dafur lasst sich der CO
2
-Ausstoß deutlich senken, wenn auch nicht auf Null reduzieren. Wahrend konventionelle Steinkohlekraftwerke in einer Lebenszyklusanalyse einen CO
2
-Ausstoß von 790?1020 g/kWh aufweisen, liegt der Ausstoß eines CCS-Kraftwerkes bei 255?440 g und damit deutlich hoher als Erneuerbare Energien oder Kernkraftwerke.
[99]
Die beim Prozess der CO
2
-Abtrennung gewonnenen Stoffe konnen an anderer Stelle verwendet werden. Geplant ist beispielsweise, das Kohlenstoffdioxid in der
Erdolforderung
zur Erhohung der Lagerstattenausbeute in den Untergrund zu verpressen. Diese Lagerung von Kohlenstoffdioxid ist jedoch umstritten, da Katastrophen befurchtet werden, falls große Mengen Kohlenstoffdioxid plotzlich austreten (siehe auch:
Nyos-See
). Zudem werden auch eine Gefahr fur das
Grundwasser
und eine verstarkte
Erdbebentatigkeit
in den betroffenen Gebieten befurchtet.
Ebenfalls negativ ist der hohe
Wasserverbrauch
von Kohlekraftwerken mit Kohlenstoffdioxidabscheidung, der hoher liegt als bei allen anderen Kraftwerksarten. In Industriestaaten gehoren Warmekraftwerke zu den großten Wasserkonsumenten; in den USA entfallen etwa 40 % der gesamten Wasserentnahme aus Frischwasserquellen auf Warmekraftwerke.
[100]
Von September 2008 bis August 2014, betrieb die Vattenfall Europe Technology Research GmbH eine erste Pilotanlage auf Basis des Oxyfuel-Prozesses. Sie war auf dem Gelande des
Kraftwerkes Schwarze Pumpe
entstanden und hatte eine Leistung von 30 Megawatt (thermisch).
[101]
Kosten fur Kohlekraftwerksneubauten
In der folgenden Tabelle sind Daten zur Kostenstruktur eines Kraftwerkneubaus fur Steinkohle aufgelistet. Hierbei ist zu beachten, dass sich die Kosten seit dem Jahr 2003 teilweise deutlich erhoht haben. Fur den Kraftwerksneubau in Herne wurde beispielsweise ein spezifischer Anlagenpreis von 2133 Euro je Kilowatt installierter Leistung zugrunde gelegt.
[102]
Kostenstruktur und weitere Kenndaten eines modernen Kohlekraftwerkes fur
Steinkohle
(Stand 2003)
[103]
Kostenkategorie
|
Betrag
|
Einheit
|
Installierte Bruttoleistung
|
600
|
MW
|
Spezifischer Anlagenpreis
|
798
|
€
/kW (brutto)
|
Absoluter Anlagenpreis
|
478,8
|
Mio. €
|
Elektrischer Eigenbedarf
|
7,4
|
%
der Bruttoleistung
|
Elektrischer Eigenbedarf
|
44,4
|
MW
|
Instandhaltung
|
1,5
|
%/Jahr
|
Bedienungspersonal
|
70
|
Personen
|
Personalkosten je Beschaftigtem
|
70000
|
Euro/Jahr
|
Hilfs- und Betriebsstoffe
|
1,00
|
Euro/
MWh
|
Brennstoffpreis
1)
|
106,01
|
Euro/t
SKE
|
Brennstoffkosten
1)
|
3,3
|
Cent/
kWh
|
Stromgestehungskosten
1)
|
?5,2 ohne CO
2
-Abgabe
|
Cent/
kWh
|
1)
Stand 2. Quartal 2008, ohne Steinkohlesubventionen
|
Bei Neubauprojekten kommt es regelmaßig zu unvorhergesehenen Kostensteigerungen und Bauverzogerungen. So sollte das neue Kohlekraftwerk von RWE in Hamm bereits 2012 ans Netz gehen, doch es kam immer wieder zu Verzogerungen. Die Kosten stiegen von 2 Mrd. auf 2,4 bis 3 Mrd. Euro im Jahr 2014.
[104]
Im Dezember 2015 wurde ein Block des Kohlekraftwerks schließlich vor Fertigstellung stillgelegt.
[105]
Zahlreiche Planungen fur neue Kohlekraftwerke in Deutschland wurden in den letzten Jahren aus verschiedenen Grunden zuruckgezogen. Grund seien laut
Handelsblatt
?immer wieder Proteste von Burgern vor Ort“ sowie wirtschaftliche Faktoren: ?Angesichts des rasant wachsenden Anteils erneuerbarer Energien, deren Stromerzeugung stark schwankt, wird es immer schwieriger, ein Kohlekraftwerk uber lange Zeitraume im Volllastbetrieb zu fahren. Das macht den Betrieb weniger wirtschaftlich“, konstatiert das Handelsblatt. Zudem lassen steigende Kosten fur den Kraftwerksneubau, den Brennstoff Kohle und fur Emissionszertifikate die Rentabilitat neuer Kohlekraftwerke ebenso schrumpfen wie die Aussicht auf langere Laufzeiten der Atomkraftwerke.
[106]
Der danische Energiekonzern
DONG
investiert deshalb am Standort Deutschland statt in Kohlemeiler kunftig lieber in Gaskraftwerke, berichtet die
Financial Times Deutschland
. Sie seien als flexibler Ausgleich fur schwankende Strommengen aus Wind und Sonne die beste Alternative und emittierten zudem wesentlich weniger Kohlendioxid als Kohlekraftwerke.
[107]
Auch
E.ON
-Chef
Johannes Teyssen
ging 2014 nicht mehr davon aus, ?dass mit der konventionellen Stromerzeugung kunftig noch nennenswert viel Geld verdient werden kann.“
[108]
Eine von der
WestLB
finanzierte Studie von 2009 kommt zu dem Schluss, dass neue Kohlekraftwerke unter den neuen Bedingungen des Emissionshandels und des Ausbaus der Erneuerbaren Energien nur noch selten wirtschaftlich rentabel sind: ?Unter den heutigen Rahmenbedingungen am deutschen Strommarkt rechnen sich Investitionen in fossile Großkraftwerke oft nicht mehr. … Ein Ausbau der Erneuerbaren Energien hat eine Strompreis senkende Wirkung an der Stromborse. Dies fuhrt zu einer Verschlechterung der Rendite von allen Kraftwerken, die sich am Strommarkt behaupten mussen. (…) Die vermehrte Investition der großen Stromversorger in Erneuerbare Energien ist (…) als wirtschaftlich richtiger Schritt zu werten.“
[109]
Das Buro fur Technikfolgenabschatzung beim Deutschen Bundestag warnt in einem Bericht fur den Forschungsausschuss vor Investitionen in neue Kohlekraftwerke und bezeichnet diese als ?stranded investment“. Neben dem okonomischen Aspekt seien Kohlekraftwerke kontraproduktiv fur den Klimaschutz und hinderlich fur den weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien, da Kohlekraftwerke Schwankungen von Solar- und Windstrom auf Grund ihrer Tragheit kaum ausgleichen konnen.
[110]
In Deutschland wird Kohle jahrlich mit ca. 3,2 Milliarden Euro staatlich subventioniert. Dies entspricht 51 % aller Kohle-Subventionen der zehn emissionsstarksten europaischen Lander.
[111]
Verbrennungsruckstande
Nach der Verfeuerung von
Festbrennstoffen
verbleiben feste Verbrennungsruckstande. Bei der
Rauchgasreinigung
fallt vornehmlich
Flugasche
an, speziell bei der
Rauchgasentschwefelung
moderner Kraftwerke aber auch
REA-Gips
. Diese Stoffe werden teilweise im Bauwesen als Bestandteil von
Zementen
bzw. als
Baugips
weiterverwendet.
Die im
Brennerraum
entstehende
Rostasche
und
Schlacke
mussen regelmaßig entfernt werden. Sie konnen ebenfalls als Zugabe bei der Herstellung von
Zement
sowie als
Beton-Zuschlagstoff
verwendet werden. Teilweise werden sie im Bauwesen als Fullstoffe mit besonderen Eigenschaften eingesetzt, z. B. als Zugabe- und Fullmaterial im Straßenbau. Schlacke kann auch als
Strahlmittel
oder als Granulat zur Herstellung von Schuttungen eingesetzt werden.
Verbrennungsruckstande enthalten unterschiedlich stark gebundene Anteile von
Schwermetallen
und konnen teilweise radioaktiv sein.
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