Kohle variiert in ihrer Zusammensetzung, ihrer globalen Nutzung und ihrem Energiegehalt
Kohlen mit unterschiedlicher Zusammensetzung werden als brennbarer fossiler Brennstoff zur Erzeugung von Elektrizität und zur Herstellung von Stahl auf der ganzen Welt verwendet. Laut der Internationalen Energieagentur war es im 21. Jahrhundert die am schnellsten wachsende Energiequelle weltweit.
Über Kohleproduktion
Menschen "produzieren" keine Kohle. Geologische Prozesse und zerfallende organische Materie schaffen es über Jahrtausende. Es wird aus unterirdischen Formationen oder "Nähten" durch unterirdische Tunnel oder durch Entfernen großer Teile der Erdoberfläche gewonnen. Die ausgegrabene Kohle muss gereinigt, gewaschen und verarbeitet werden, um sie für den kommerziellen Gebrauch vorzubereiten.
China produziert derzeit mehr Kohle als jedes andere Land der Welt, obwohl seine nachgewiesenen Reserven auf Platz vier hinter den USA, Russland und Indien liegen. Die IEA schätzt, dass das globale Angebot bis 2020 um rund 0,6 Prozent steigen soll.
Kohle Exporteure und Importeure
An der Spitze der weltweiten Exportliste steht Australien, das 2010 298 Millionen Tonnen Kohle nach Übersee verschifft hat. Indonesien und Russland rangieren mit 162 bzw. 109 Millionen Tonnen an zweiter und dritter Stelle. Die USA kamen weltweit auf den vierten Platz, nachdem sie im selben Jahr 74 Millionen Tonnen über ihre Grenzen hinaus transportiert hatten.
Vertrauen auf Kohle
Südafrika ist am stärksten von Kohle abhängig und bezieht 93 Prozent seiner Energie aus dieser Energiequelle. Auch China und Indien sind mit einem Anteil von 79 bzw. 69 Prozent stark auf Kohle angewiesen. Die USA beziehen 45 Prozent ihres Stroms aus dieser Quelle und rangieren damit auf Platz 11 der globalen Liste der Länder, die Strom aus dieser Quelle erzeugen.
Harte und weiche Arten von Kohle
Kohle fällt in zwei Hauptkategorien: hart und weich. Weichkohle wird auch als Braunkohle oder Braunkohle bezeichnet. China produziert mehr Steinkohle als jedes andere Land um den Faktor drei. Die satte 3.162 Millionen Tonnen Steinkohle, die China produziert, machen die Produktion der zweit- und drittplatzierten Produzenten - die USA mit 932 Millionen Tonnen und Indien mit 538 Millionen Tonnen - zunichte.
Bei der Produktion von weicher Braunkohle werden Deutschland und Indonesien fast zu Ehren der Spitzenplätze geehrt. Diese Länder gruben 169 Millionen bzw. 163 Millionen Tonnen.
Kokskohle versus Dampfkohle
Kokskohle, auch als Hüttenkohle bekannt, hat einen geringen Schwefel- und Phosphorgehalt und kann hohe Temperaturen aushalten. Kokskohle wird in Öfen geleitet und einer sauerstofffreien Pyrolyse unterzogen, bei der die Kohle auf ca. 1.100 Grad Celsius erhitzt wird. Es schmilzt es und vertreibt alle flüchtigen Verbindungen und Verunreinigungen, um reinen Kohlenstoff zu hinterlassen. Der heiße, gereinigte, verflüssigte Kohlenstoff erstarrt zu Klumpen, die "Koks" genannt werden und zusammen mit Eisenerz und Kalkstein in einen Hochofen eingebracht werden können, um Stahl zu erzeugen.
Dampfkohle, auch als thermische Kohle bekannt, ist zur Stromerzeugung geeignet.
Dampfkohle wird zu einem feinen Pulver zermahlen, das bei hohen Temperaturen schnell verbrennt und in Kraftwerken zum Heizen von Wasser in Dampfkesseln verwendet wird. Es kann auch verwendet werden, um Raumheizung für Häuser und Unternehmen bereitzustellen.
Energie in Kohle
Alle Kohlearten enthalten festen Kohlenstoff, der gespeicherte Energie und unterschiedliche Mengen an Feuchtigkeit, Asche, flüchtigen Stoffen, Quecksilber und Schwefel liefert. Da die physikalischen Eigenschaften und die Kohlequalität sehr unterschiedlich sind, müssen kohlebefeuerte Kraftwerke so ausgelegt werden, dass sie die spezifischen Eigenschaften der verfügbaren Rohstoffe berücksichtigen und die Emissionen von Schadstoffen wie Schwefel, Quecksilber und Dioxinen reduzieren.
Das gespeicherte Energiepotential in Kohle wird als "Brennwert", "Heizwert" oder "Wärmeinhalt" bezeichnet. Es wird in Btu oder MJ / kg gemessen. Btu steht für British Thermal Unit, die Wärmemenge, die etwa 0,12 US-Gallonen - ein Pfund Wasser - um ein Grad Fahrenheit auf Meereshöhe erwärmt.
Btu wird manchmal als BTU geschrieben.
MJ / kg steht für Millijoule pro Kilogramm und ist die Menge an Energie, die in einem Kilogramm gespeichert wird. Dies ist ein Ausdruck der Energiedichte für Kraftstoffe, gemessen nach Gewicht.
Kohle gibt Wärmeenergie oder Wärme frei, wenn sie verbrannt wird, zusammen mit Kohlenstoff und Asche. Asche besteht aus Mineralien wie Eisen, Aluminium , Kalkstein, Ton und Kieselsäure sowie Spurenelementen wie Arsen und Chrom.
Kohlearten im Vergleich und Rangliste
Die internationale Normungsorganisation ASTM hat ein Klassifizierungsverfahren für die Einstufung von Kohlequalitäten aus biologisch abbaubaren Torf-basierten Huminstoffen und organischen Stoffen oder Vitrinit herausgegeben. Die Kohle-Rangliste basiert auf den Ebenen der geologischen Metamorphose, des festen Kohlenstoffs und des Brennwerts. Es ist bekannt als ASTM D388 - 05 Standard Classification of Coal nach Rang.
Wie vergleichen die vier Typen? Als allgemeine Regel gilt: Je härter die Kohle, desto höher ist ihr Energiewert und -rang. Das folgende ist eine vergleichende Rangordnung von vier verschiedenen Arten von Kohle von den dichtesten in Kohlenstoff und Energie zu den am wenigsten dichten:
Rang | Art der Kohle | Brennwert (MJ / kg) |
---|---|---|
# 1 | Anthrazit | 30 Millijoule pro Kilogramm |
# 2 | Bituminös | 18,8-29,3 Millijoule pro Kilogramm |
#3 | Sub-bituminös | 8,3-25 Millijoule pro Kilogramm |
# 4 | Braunkohle | 5,5 bis 14,3 Millijoule pro Kilogramm |