Kohlekraftwerk: Vor- und Nachteile

Im Jahr 2020 wurde es beschlossen: Deutschland möchte bis spätestens 2038 aus der Kohle aussteigen. Doch welche Gründe sprechen dafür? Und welche Vorteile hat der Betrieb der Kohlekraftwerke? Wir verraten es Ihnen im folgenden Artikel. Dazu stellen wir Ihnen die Vor- und Nachteile eines Kohlekraftwerks ausführlich vor.

Zusammenfassung der Vor- und Nachteile eines Kohlekraftwerks

Bevor wir Ihnen die Vor- und Nachteile von Kohlekraftwerken im Detail erklären, möchten wir Ihnen hier zunächst eine Übersicht geben. Dabei werden alle Aspekte der Kohlekraftwerke berücksichtigt.

Übersicht: Vorteile und Nachteile von Kohlekraftwerken

Vorteile	Nachteile
Zuverlässige Stromversorgung	Hohe CO2-Emissionen
Kohlekraftwerke liefern konstanten Strom, auch bei hoher Grundlast und unabhängig von Wetterbedingungen.	Die Verbrennung von Kohle führt zu erheblichen CO2-Emissionen, die den Klimawandel fördern.
Kostengünstige Energieerzeugung	Hohe Schadstoffemissionen
Braunkohle ist preiswert und Steinkohle auf dem Weltmarkt gut verfügbar, was günstige Strompreise ermöglicht.	Neben CO2 werden Schwefeldioxid, Stickoxide, Feinstaub und Schwermetalle freigesetzt, die Umwelt und Gesundheit belasten.
Große Kohlevorräte	Endliche Rohstoffmenge
Weltweit reichen die Kohlevorräte voraussichtlich noch etwa 200 Jahre.	Kohle ist ein fossiler Brennstoff und somit begrenzt vorhanden.
Unabhängigkeit von Energieimporten	Umweltschäden durch Kohleabbau
Eigene Kohlevorkommen sichern Energieversorgung und reduzieren Abhängigkeiten.	Tagebau und Bergbau führen zu Landschaftszerstörung, Umsiedlungen und Eingriffen in Ökosysteme.
Schaffung von Arbeitsplätzen	Geringe Energieeffizienz
Kohlekraftwerke und der Kohleabbau bieten zahlreiche Arbeitsplätze in verschiedenen Bereichen.	Wirkungsgrad liegt meist nur bei 30-40 %, viel Energie geht als Wärme verloren.
Grundlastfähigkeit	Erwärmung von Gewässern
Kohlekraftwerke können konstant Strom liefern und sind daher für die Grundlast geeignet.	Kühlwasser wird erwärmt in Flüsse eingeleitet, was ökologische Folgen haben kann.

Ein Beispiel: Ein Vorteil von Kohlekraftwerken ist die zuverlässige Stromversorgung, zum Beispiel auch bei hoher Grundlast.

Einführung in die Kohlekraftwerke

Kohlekraftwerke sind zentrale Anlagen der Energieerzeugung, die Kohle als Brennstoff nutzen, um elektrischen Strom zu produzieren. Die Funktionsweise eines Kohlekraftwerks basiert auf einem bewährten Prinzip: Durch die Verbrennung von Kohle wird Wärme erzeugt, die Wasser in Dampf umwandelt. Dieser Dampf treibt eine Turbine an, die wiederum einen Generator zur Stromerzeugung in Bewegung setzt. Die Kohleförderung geschieht oftmals über Förderbandanlagen und durch Bunkerschwerbauten, um die Kohle effizient zu transportieren.

In Deutschland spielen Kohlekraftwerke seit Jahrzehnten eine bedeutende Rolle in der Stromerzeugung und sichern einen konstanten Anteil am Strommix. Allerdings stehen sie zunehmend im Fokus der Diskussion um den Kohleausstieg, da ihre Verbrennung große Mengen an CO2 freisetzt und somit das Klima belastet. Trotz der Herausforderungen bleibt die Rolle der Kohlekraftwerke im deutschen Energiesystem bis zum vollständigen Kohleausstieg ein wichtiges Thema.

Anlagenteile und Funktionsweise

Ein Kohlekraftwerk besteht aus mehreren zentralen Anlagenteilen, die gemeinsam für eine effiziente Stromerzeugung sorgen. Zunächst wird die Kohle in den sogenannten Kohlemühlen zu feinem Pulver gemahlen, um eine optimale Verbrennung zu ermöglichen. Dieses Kohlepulver gelangt in den Dampferzeuger, wo es verbrannt wird und dabei große Mengen Dampf erzeugt. Der heiße Dampf strömt mit hohem Druck in die Dampfturbine, die durch die Kraft des Dampfes in Rotation versetzt wird. Die Turbinenwelle ist direkt mit dem Generator verbunden, der die mechanische Energie in elektrischen Strom umwandelt.

Nach der Energieabgabe wird der Dampf im Kühlturm abgekühlt und kondensiert wieder zu Wasser, das erneut im Prozess verwendet werden kann. Die Asche des Brennstoffes wird regelmäßig entfernt und kann als Zuschlagstoff für Zement verwendet werden. Die präzise Steuerung aller Anlagenteile ist entscheidend, um eine gleichmäßige und zuverlässige Stromerzeugung in Kohlekraftwerken zu gewährleisten.

Vorteile von Kohlekraftwerken

Obwohl man von Kohlekraftwerken in erster Linie Negatives hört, gibt es in der Tat einige Vorteile. Großkraftwerke mit mehreren Blöcken erreichen eine hohe Leistung von oft mehreren tausend Megawatt und sind damit ein zentraler Bestandteil der Stromversorgung, da sie als Anlage zuverlässig große Mengen Kohlestrom erzeugen können. Die wichtigsten Vorteile möchten wir Ihnen nun vorstellen:

Kostengünstige Energieerzeugung

Kohlekraftwerke sind eine der günstigsten Methoden, um elektrischen Strom zu erzeugen. Im Vergleich zu anderen Anlagen, die fossile Brennstoffe wie Erdgas nutzen, weisen Kohlekraftwerke jedoch einen geringeren Wirkungsgrad auf, was bedeutet, dass ein größerer Anteil der im Brennstoff enthaltenen Energie verloren geht. Das liegt vor allem daran, dass Braunkohle sehr kostengünstig abgebaut werden kann. Zudem lässt sich Steinkohle kostengünstig auf dem globalen Markt erwerben. Die Kosten pro Energieeinheit bei der Erzeugung von Kohlestrom sind im Vergleich zu anderen fossilen Brennstoffen wie Erdgas oft niedriger, was Kohlestrom wirtschaftlich attraktiv macht.

Große Vorräte vorhanden

Obwohl die fossilen Brennstoffe endlich sind, geht man davon aus, dass die weltweiten Kohlevorräte noch etwa 200 Jahre reichen. Fossile Brennstoffe wie Kohle sind als Energieträger nach wie vor von großer Bedeutung für die weltweite Stromerzeugung, wobei insbesondere Braunkohlekraftwerken und Steinkohlekraftwerke einen erheblichen Anteil an der globalen Energieversorgung haben. Die Bewertung der Vorräte erfolgt häufig anhand der verfügbaren Energieeinheit, um die Vergleichbarkeit verschiedener Brennstoffe und deren Effizienz zu ermöglichen. Somit wird der Rohstoff in naher Zukunft wohl nicht ausgehen. Voraussetzung hierfür ist ein gleichbleibender Energieverbrauch.

Konstante Stromerzeugung

Bei Windkrafträdern kann Strom nur erzeugt werden, wenn Wind weht. Solaranlagen hingegen erzeugen nur Strom, wenn die Sonne scheint. Entsprechend wird keine konstante Menge Strom erzeugt. Stattdessen gibt es Schwankungen bei der Energiegewinnung. Bei Kohlekraftwerken ist das anders. Kohlekraftwerke sind spezielle Dampfkraftwerke, die als Großkraftwerke mit mehreren Blöcken aufgebaut sind und eine hohe Leistung für die Stromversorgung bereitstellen. Jeder Block einer solchen Anlage erreicht typischerweise eine Leistung von mehreren hundert Megawatt, sodass die gesamte Anlage oft eine Gesamtleistung von über 2000 Megawatt erzielen kann. Solange Braun- bzw. Steinkohle vorhanden ist, kann konstant Strom erzeugt werden – auch nachts und an windstillen Tagen.

Der Wirkungsgrad dieser Anlagen ist entscheidend für die Effizienz der Erzeugung, da er angibt, wie viel der eingesetzten Energie tatsächlich in elektrische Energie umgewandelt wird.

Unabhängigkeit Deutschlands

Deutschland besitzt große Vorräte an Braun- sowie Steinkohle. Auch wenn der Abbau von Steinkohle hierzulande nicht mehr bzw. kaum noch stattfindet, da der Kauf auf dem Weltmarkt günstiger ist, reichen die Vorräte aus, um das Land bei politischen Krisen mit Strom zu versorgen. Der Bund spielt dabei eine zentrale Rolle, indem er durch gesetzliche Maßnahmen und Regulierung die Stromversorgung sichert und den Betrieb von Kohlekraftwerken als Anlagen zur Erzeugung von elektrischem Strom gewährleistet. Kohle ist als Energieträger sowohl für die nationale als auch für die weltweite Erzeugung von Kohlestrom von großer Bedeutung und trägt wesentlich zur Stromversorgung in Deutschland und der Welt bei. Demnach könnte Kohle Deutschland unabhängig von ausländischen Stromquellen machen.

Schaffung von Arbeitsplätzen

Wie bei allen Arten der Energiegewinnung werden auch durch Kohlekraftwerke zahlreiche Arbeitsplätze geschaffen. Steinkohlekraftwerke und Braunkohlekraftwerken spielen dabei eine wichtige Rolle für die Beschäftigung in Deutschland, da sie viele Arbeitsplätze sowohl direkt in der Erzeugung als auch indirekt in Zulieferbetrieben sichern. Besonders große Anlagen wie Großkraftwerke mit mehreren Blöcken schaffen zusätzliche Arbeitsplätze, da der Betrieb und die Wartung jeder einzelnen Anlage und jedes Blocks spezialisiertes Personal erfordern. So arbeiten Menschen am Betrieb der Kraftwerke und an der Gewinnung der Kohle. Auch hängen zahlreiche Arbeitsplätze an der benötigten Infrastruktur. Alleine im Braunkohlebergbau in Deutschland gab es im Jahr 2021 ca. 18.000 Beschäftigte.

Nachteile von Kohlekraftwerken

Nachdem Sie nun die Vorteile der Kohlekraft erfahren haben, möchten wir Ihnen nun die Nachteile dieser Art der Energiegewinnung vorstellen: Kohlekraftwerke verursachen erhebliche Emissionen von Schadstoffen wie CO₂, Schwefeldioxid und Feinstaub, die über den Schornstein und mit den Rauchgasen in die Umwelt gelangen und zu erheblichen Umweltproblemen führen. Die Kontrolle und Reinigung der Rauchgase stellt eine große Herausforderung dar, da moderne Rauchgasreinigungsverfahren notwendig sind, um die Emissionen zu minimieren. Der geringe Wirkungsgrad vieler Kraftwerke führt zu hohen Verlusten an Wärmeenergie und Wasserdampf, was die Effizienz weiter senkt.

Der Kondensator spielt dabei eine wichtige Rolle, indem er den nach der Turbine anfallenden Wasserdampf kondensiert und so den Kreislauf im Kraftwerk schließt. Beim Bau von Tagebauanlagen und Kraftwerksanlagen entstehen zudem erhebliche Probleme und Umweltschäden, etwa durch Flächenverbrauch und Eingriffe in die Natur. Im Brennerraum und Kessel eines Kraftwerks bestehen besondere Gefahren, insbesondere bei der Arbeit unter Tage. Die Bundesregierung ist maßgeblich an der Regulierung und am Kohleausstieg beteiligt, um die Emissionen zu reduzieren und die Umwelt zu schützen. Als Antwort auf die Probleme der Kohlekraftwerke ist der Ausbau erneuerbarer Energien dringend notwendig, um eine nachhaltige Stromversorgung zu gewährleisten. Für die Überwachung und Steuerung der Kraftwerksprozesse sind Informationen und Daten über Messwerte, Schaltzustände und Stellglied-Stellungen unerlässlich.

Stellglieder im Kraftwerk werden gezielt geöffnet und geschlossen, um den Betrieb sicher und effizient zu steuern. Der aktuelle Stand der Technik und die Entwicklung der Emissionen in Kohlekraftwerken sind entscheidend für die Bewertung ihrer Umweltverträglichkeit. Zu den häufigsten Fragen und Antworten zu den Nachteilen von Kohlekraftwerken zählen die Auswirkungen auf die Umwelt, die Emission von Schadstoffen und die Herausforderungen bei der Umstellung auf nachhaltige Energiequellen.

Hohe CO2-Emissionen und Feinstaubbelastung

Kohlekraftwerke funktionieren so, dass fossile Brennstoffe in Form von Braun- oder Steinkohle verbrannt werden. Infolge der Verbrennung werden verschiedene Prozesse in Gang gesetzt. Durch diese Prozesse wird die thermische Energie der Verbrennung letztendlich in elektrische Energie, also Strom, umgewandelt.

Bei der Verbrennung entstehen Rauchgase, die zahlreiche Schadstoffe enthalten. Diese Emissionen werden über den Schornstein in die Atmosphäre abgeleitet, wobei insbesondere Feinstaub, CO₂ und andere Schadstoffe freigesetzt werden. Schwermetalle wie Quecksilber gelangen dabei in die Umwelt und in die Nahrungskette, was erhebliche Risiken für die Gesundheit und die Ökosysteme mit sich bringt.

Die Emission dieser Stoffe stellt ein erhebliches Problem für die Umwelt dar, da sie zur Luftverschmutzung und zum Klimawandel beitragen. Die Bundesregierung hat daher Maßnahmen zur Emissionsreduzierung ergriffen, um die negativen Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern.

Ein konkretes Problem ist die Belastung der Bevölkerung durch Feinstaub, der aus den Rauchgasen über den Schornstein in die Umgebung gelangt und gesundheitliche Risiken verursacht.

Endliche Rohstoffmenge

Obwohl die Kohlevorkommen noch etwa 200 Jahre lang den Energiebedarf decken sollten, ist der Vorrat von Kohle auf der Erde doch endlich. Fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdgas und Erdöl sind begrenzte Energieträger, deren Nutzung weltweit zu einem erhöhten Ausstoß von CO2 führt und somit den Klimawandel beschleunigt. So wird eines Tages kein Strom mehr aus Kohle gewonnen werden können, da sämtliche Vorräte aufgebraucht sind. Als Antwort auf die Endlichkeit fossiler Energieträger ist der Ausbau erneuerbarer Energien von zentraler Bedeutung, um eine nachhaltige Energieversorgung sicherzustellen. Hier haben erneuerbare Energien, wie etwa die Windkraft oder die Solarenergie, einen klaren Vorteil, da diese nahezu “unendlich” vorhanden sind.

Geringe Energieeffizienz

Die geringe Energieeffizienz bei Kohlekraftwerken hat zwei Gründe:

Einerseits besitzt Kohle eine geringe Dichte und ist recht porös. Entsprechend müssen sehr große Mengen Kohle im Kessel verbrannt werden, um ausreichend Wärmeenergie zu erzeugen, die im Dampferzeuger genutzt wird, um Wasserdampf für die Turbinen zu produzieren. Dabei geht ein erheblicher Teil der Wärmeenergie als Verluste verloren, was den Wirkungsgrad des Kraftwerks deutlich senkt.

Zum anderen müssen Kohlekraftwerke gekühlt werden. Hierfür werden große Mengen Strom benötigt. Nach der Energieabgabe in der Turbine wird der Wasserdampf im Kondensator wieder verflüssigt, um den Wasserkreislauf zu schließen und den Wirkungsgrad zu verbessern. Aus diesem Grund wird ein sehr großer Teil des erzeugten Stroms benötigt, um das Kühlwasser zu regulieren.

Erwärmung von Flüssen

Häufig verfügen Kohlekraftwerke über interne Kühlmechanismen. Das ist allerdings nicht immer der Fall. Bei Kraftwerken ohne diesen Mechanismus wird zur Kühlung oft Wasser aus Flüssen genutzt. Anschließend wird das erwärmte Wasser, das durch die Abgabe von Wärmeenergie aus dem Kraftwerksprozess entsteht, zurück in die Gewässer geführt. Das stellt ein Problem für die Umwelt dar, da die erhöhte Temperatur die Lebensbedingungen für Flora und Fauna im Fluss beeinträchtigt und das ökologische Gleichgewicht stören kann. Die Erwärmung der Flüsse durch die Einleitung von Wärmeenergie hat somit negative Auswirkungen auf die Umwelt und kann langfristig zu weiteren ökologischen Problemen führen.

Zerstörung der Landschaft

Der Abbau von Kohle erfolgt unter Tage. Um eine Tagebauanlage zu errichten, werden zum Teil Naturgebiete und Siedlungen umgesiedelt oder gar zerstört. Die Errichtung und der Betrieb von Kraftwerksanlagen stellen ein erhebliches Problem für die Umwelt dar, da sie zu Emissionen, Landschaftszerstörung und ökologischen Problemen führen. Solche Anlagen beeinträchtigen die Umwelt und verändern die Landschaft dauerhaft. Hinzu kommt, dass die Errichtung dazu führt, dass der Grundwasserspiegel absinkt. Wird also Strom aus Kohle gewonnen, entstehen häufig Schäden für Mensch und Natur.

Gefährliche Arbeit unter Tage

Neben den Folgen bei der Errichtung einer Tagebauanlage ist auch die Arbeit in ihr nicht ungefährlich. Immer wieder hört man von sogenannten Grubenunglücken, also Unfällen im Bergbau. Ein zentrales Problem bei der Arbeit unter Tage ist die Gefahr von Explosionen und Bränden im Brennerraum und Kessel, wo Kohle verbrannt wird und hohe Temperaturen herrschen. Beim Kohleabbau treten diese häufig durch Kohlenstaubexplosionen, Kohlenbrände sowie Schlagwetterexplosionen auf. Infolgedessen stürzen die Bergwerke ein und Bergleute gehen verschollen oder sterben. Erst im Jahr 2020 beispielsweise kam es in einem Kohlebergwerk in Kolumbien zu einer Gasexplosion mit 11 Todesopfern.

Aktive und inaktive Kohlekraftwerke in Deutschland

In Deutschland gibt es sowohl aktive als auch inaktive Kohlekraftwerke. Die aktiven Anlagen tragen weiterhin zur Stromerzeugung bei, während viele ältere oder ineffiziente Kraftwerke stillgelegt oder außer Betrieb genommen wurden, insbesondere im Zuge des geplanten Kohleausstiegs bis 2038.

Aktive Kohlekraftwerke

Aktive Kohlekraftwerke in Deutschland nutzen hauptsächlich Braunkohle und Steinkohle zur Stromerzeugung. Sie sind oft Großkraftwerke mit mehreren Blöcken und liefern einen bedeutenden Anteil des Stroms, insbesondere für die Grundlastversorgung. Trotz des Ausbaus erneuerbarer Energien sind sie aufgrund ihrer Verlässlichkeit noch unverzichtbar.

Inaktive Kohlekraftwerke

Viele Kohlekraftwerke wurden in den letzten Jahren stillgelegt, da sie veraltet sind oder die Umweltauflagen nicht mehr erfüllen. Die Stilllegung ist Teil der deutschen Energiepolitik, um die CO₂-Emissionen zu reduzieren und den Kohleausstieg voranzutreiben.

Übersicht der wichtigsten aktiven und inaktiven Kohlekraftwerke in Deutschland

Kraftwerk	Standort	Brennstoff	Leistung (MW)	Status	Betreiber
Kraftwerk Neurath	Neurath	Braunkohle	4.400	Aktiv	RWE
Kraftwerk Niederaußem	Niederaußem	Braunkohle	3.800	Aktiv	RWE
Kraftwerk Jänschwalde	Jänschwalde	Braunkohle	3.000	Aktiv	LEAG
Kraftwerk Weisweiler	Eschweiler	Steinkohle	1.500	Aktiv	RWE
Kraftwerk Datteln 4	Datteln	Steinkohle	1.100	Aktiv	Uniper
Kraftwerk Boxberg	Boxberg	Braunkohle	1.900	Aktiv	LEAG
Kraftwerk Moorburg	Hamburg	Steinkohle	1.600	Aktiv	Vattenfall
Kraftwerk Wilhelmshaven	Wilhelmshaven	Steinkohle	1.050	Inaktiv	Uniper
Kraftwerk Scholven	Gelsenkirchen	Steinkohle	1.300	Inaktiv	Uniper
Kraftwerk Buschhaus	Helmstedt	Steinkohle	750	Inaktiv	E.ON

Diese Tabelle gibt einen Überblick über ausgewählte Kohlekraftwerke in Deutschland, wobei die Leistungsangaben die installierte elektrische Leistung der Kraftwerke angeben. Die Liste ist nicht abschließend, zeigt jedoch die wichtigsten Anlagen in Betrieb und außer Betrieb.

Die Bundesregierung plant, die meisten aktiven Kohlekraftwerke bis spätestens 2038 stillzulegen, um die Klimaschutzziele zu erreichen. Einige Anlagen wurden bereits vorzeitig abgeschaltet oder in eine Kapazitätsreserve überführt. In Deutschland wird im Jahr 2023 noch rund ein Drittel des gesamten Stromes aus Kohlekraftwerken gewonnen.

Wie viel Strom produziert ein Kohlekraftwerk?

Die Stromproduktion eines Kohlekraftwerks hängt von seiner Größe, dem Typ und der Anzahl der Blöcke ab. Kohlekraftwerke sind für ihre hohe Leistung bekannt und können große Mengen Strom zuverlässig und konstant liefern. Hier eine Übersicht über typische Leistungswerte und die daraus resultierende Stromproduktion:

• Kraftwerksblock-Leistung: Ein einzelner Block in einem Kohlekraftwerk hat typischerweise eine elektrische Leistung von 300 bis 1000 Megawatt (MW).
• Gesamtleistung großer Kraftwerke: Großkraftwerke bestehen oft aus mehreren Blöcken und erreichen Gesamtleistungen von bis zu 2000 bis 4000 MW oder mehr.
• Stromproduktion pro Jahr: Ein Kohlekraftwerk mit einer Leistung von 1000 MW kann bei Volllast etwa 8,7 Terawattstunden (TWh) Strom pro Jahr erzeugen (1000 MW x 24 Stunden x 365 Tage).
• Beispiel Braunkohlekraftwerk: Das Kraftwerk Niederaußem in Deutschland hat eine installierte Leistung von rund 3800 MW und produziert jährlich mehrere Terawattstunden Strom.
• Grundlastfähigkeit: Die Kraftwerke können über lange Zeiträume konstant Strom liefern und sind daher ein wichtiger Bestandteil der Grundlastversorgung.

Diese hohen Leistungen machen Kohlekraftwerke zu einem bedeutenden Faktor in der Stromversorgung, insbesondere dort, wo eine stabile und kontinuierliche Energiequelle benötigt wird.

CO2-Abscheidung und -Speicherung

Um die hohen Emissionen von Kohlekraftwerken zu reduzieren, kommt zunehmend die CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS) zum Einsatz. Diese Technologie ermöglicht es, bis zu 90% der bei der Energieerzeugung entstehenden CO2-Emissionen abzuscheiden, bevor sie in die Atmosphäre gelangen. Es gibt verschiedene Verfahren, wie die Post-Combustion-Abscheidung, bei der das CO2 nach der Verbrennung aus den Abgasen entfernt wird, die Oxyfuel-Technologie, bei der die Verbrennung in reinem Sauerstoff erfolgt, und die Pre-Combustion-Abscheidung, bei der das CO2 bereits vor der eigentlichen Verbrennung abgetrennt wird.

Das abgeschiedene CO2 wird anschließend in unterirdischen Lagerstätten sicher gespeichert. Obwohl die CCS-Technologie noch mit hohen Kosten und technischem Aufwand verbunden ist, gilt sie als wichtiger Schritt, um die Umweltbelastung durch Kohlekraftwerken zu verringern und die Energieerzeugung nachhaltiger zu gestalten.

Energieflüsse in einem Kohlekraftwerk

Die Energieflüsse in einem Kohlekraftwerk beschreiben den Weg der Energie vom Brennstoff bis zur Stromerzeugung. Zunächst wird die im Kohle-Brennstoff gespeicherte chemische Energie durch Verbrennung in thermische Energie umgewandelt. Diese Wärme erhitzt Wasser im Dampferzeuger zu Wasserdampf. Der Wasserdampf mit hohem Druck und hoher Temperatur treibt die Dampfturbine an, wodurch thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird. Die Turbinenwelle ist mit einem Generator gekoppelt, der die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Nach der Turbine wird der Dampf im Kondensator abgekühlt und zu Wasser kondensiert, welches zurück in den Kreislauf gelangt. Ein Teil der Wärmeenergie geht als Abwärme über Kühltürme oder Kühlwasser verloren. Die präzise Steuerung der Energieflüsse ist entscheidend für den Wirkungsgrad und die Effizienz des Kraftwerks.

Rauchgasreinigung in Kohlekraftwerken

Die Rauchgasreinigung ist ein wichtiger Prozess, um die Emission von Schadstoffen aus Kohlekraftwerken zu verringern und die Umweltbelastung zu minimieren. Dabei werden verschiedene Verfahren eingesetzt:

• Entstaubung: Elektrofilter oder Gewebefilter entfernen Feinstaubpartikel aus den Rauchgasen.
• Rauchgasentschwefelung (REA): Schwefeldioxid (SO₂) wird durch chemische Verfahren, meist mit Kalkstein, aus den Abgasen entfernt und es entsteht REA-Gips, der industriell genutzt wird.
• Rauchgasentstickung: Stickoxide (NOx) werden durch katalytische oder nicht-katalytische Verfahren reduziert.
• Aktivkohlefilter: Zur Absorption von Schwermetallen wie Quecksilber.

Diese Technologien tragen dazu bei, die Schadstoffemissionen deutlich zu reduzieren, auch wenn CO₂ nicht direkt entfernt wird. Die Kombination dieser Verfahren ist heute Standard in modernen Kohlekraftwerken und verbessert die Luftqualität erheblich.

CO₂-Ausstoß und Klimawandel

Kohlekraftwerke sind eine der Hauptquellen für den anthropogenen CO₂-Ausstoß, der maßgeblich zum Klimawandel beiträgt. Die Verbrennung von Kohle setzt große Mengen Kohlenstoffdioxid frei, da Kohle einen hohen Kohlenstoffanteil besitzt. Emissionen pro Kilowattstunde sind bei Braunkohle etwa drei- bis viermal so hoch wie bei einem modernen Gaskraftwerk. Der CO₂-Ausstoß variiert je nach Kohleart und Kraftwerkstechnologie:

• Braunkohlekraftwerke emittieren etwa 850 bis 1200 g CO₂ pro kWh.
• Steinkohlekraftwerke liegen bei etwa 750 bis 1100 g CO₂ pro kWh.
• Moderne Gas-Kraftwerke stoßen deutlich weniger CO₂ aus (ca. 330 bis 550 g pro kWh).

Der hohe CO₂-Ausstoß macht den Kohleausstieg zu einem zentralen Ziel der Klimapolitik. Technologien zur CO₂-Abscheidung und Speicherung (CCS) werden erforscht, um den Ausstoß zu reduzieren, sind aber bisher noch nicht flächendeckend im Einsatz.

Umwelt- und Gesundheitsauswirkungen von Kohlekraftwerken

Kohlekraftwerke sind eine der Hauptquellen für Luftschadstoffe wie Feinstaub, Schwefeldioxid (SO₂), Stickoxide (NOx) und Schwermetalle, darunter auch Quecksilber. Diese Emissionen können zu erheblichen gesundheitlichen Problemen führen, darunter Atemwegserkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und eine verminderte Lebenserwartung. Kohlekraftwerke tragen zur Luftverschmutzung bei, was das Risiko von Erkrankungen der Lunge und des Herzens erhöht. Zudem tragen die ausgestoßenen Schadstoffe zur Bildung von saurem Regen bei, der Böden, Gewässer und Pflanzen schädigt. Kohlekraftwerke sind für einen großen Teil der Quecksilberemissionen weltweit verantwortlich, wobei etwa 86% dieser Emissionen aus der Verbrennung von Kohle stammen. Die Belastung der Umwelt und der Bevölkerung durch Kohlekraftwerke ist ein wesentlicher Kritikpunkt und fordert den Einsatz moderner Rauchgasreinigungstechnologien.

Technologische Entwicklungen zur Effizienzsteigerung und Emissionsminderung

Um den Wirkungsgrad von Kohlekraftwerken zu erhöhen und die Umweltbelastungen zu reduzieren, werden verschiedene technologische Maßnahmen angewendet. Dazu gehören der Einsatz von überkritischen und ultrasuperkritischen Dampferzeugern, die höhere Dampftemperaturen und -drücke ermöglichen und somit den Wirkungsgrad auf bis zu 45 % steigern können. Zudem werden Rauchgasreinigungssysteme wie Elektrofilter, Rauchgasentschwefelung und Rauchgasentstickung eingesetzt, um Schadstoffe effektiv zu reduzieren. Die Forschung an CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS) ist ein weiterer wichtiger Schritt, um den CO₂-Ausstoß deutlich zu verringern.

Wirtschaftliche Aspekte und Kosten von Kohlekraftwerken

Kohlekraftwerke zeichnen sich durch hohe Investitionskosten, aber vergleichsweise niedrige Brennstoffkosten aus, insbesondere bei der Nutzung von Braunkohle. Die Betriebskosten sind stark von den Rohstoffpreisen und den Kosten für Emissionszertifikate abhängig. Mit dem zunehmenden Ausbau erneuerbarer Energien und der Einführung von CO₂-Bepreisung sinkt die Wirtschaftlichkeit vieler Kohlekraftwerke. Zudem führen steigende Anforderungen an Umwelttechnik und der geplante Kohleausstieg zu Unsicherheiten bei Investitionen in neue Kohlekraftwerke. Die externen Kosten der Stromproduktion aus Braunkohle werden auf 10,75 ct/kWh geschätzt, während für Steinkohle 8,94 ct/kWh anfallen.

Kohleabbau und seine Folgen für Umwelt und Gesellschaft

Der Abbau von Kohle, vor allem im Tagebau, führt zu umfangreichen Eingriffen in die Landschaft. Große Flächen werden umgebaggert, was zu Verlust von Lebensräumen, Umsiedlungen von Anwohnern und Veränderungen im Grundwasserhaushalt führt. Die Rekultivierung der abgebauten Flächen ist aufwendig und kann die ursprüngliche Natur nicht immer vollständig wiederherstellen. Zudem sind soziale Konflikte und gesundheitliche Belastungen in den Abbaugebieten häufige Begleiterscheinungen.

Rolle der Kohlekraftwerke im globalen Energiemix und Klimapolitik

Weltweit sind Kohlekraftwerke nach wie vor eine bedeutende Quelle der Stromerzeugung, besonders in Schwellenländern wie China und Indien. Aufgrund ihres hohen CO₂-Ausstoßes stehen sie jedoch im Fokus internationaler Klimaschutzbemühungen. Viele Länder und Regionen haben sich das Ziel gesetzt, die Nutzung von Kohle zu beenden, um Klimaziele zu erreichen. Der Kohleausstieg und der Ausbau erneuerbarer Energien sind zentrale Elemente zur Erreichung der Klimaziele. Gleichzeitig stellt sich die Herausforderung, die Versorgungssicherheit während des Übergangs zu gewährleisten und soziale Auswirkungen abzufedern.

Zukunftsperspektiven und Alternativen zu Kohlekraftwerken

Die Zukunft der Energieversorgung liegt zunehmend in erneuerbaren Energien wie Wind-, Solar- und Wasserkraft. Gaskraftwerke können flexibel als Ergänzung dienen, um Schwankungen auszugleichen. Technologien zur CO₂-Abscheidung könnten Kohlekraftwerke kurzfristig umweltfreundlicher machen, sind aber noch nicht flächendeckend einsatzbereit. Langfristig wird der Kohleausstieg unumgänglich sein, um den Klimawandel zu begrenzen und eine nachhaltige Energieversorgung sicherzustellen. Die Kohleverstromung ist eine der klimaschädlichsten Arten der Stromerzeugung und ist mehr als doppelt so klimaschädlich wie moderne Gaskraftwerke.

Fazit – Kohlekraftwerk: Vor- und Nachteile

Kohlekraftwerke sind nicht nur heiß diskutiert, sondern sollen in unserer Zukunft keine Relevanz mehr haben. Die wichtigsten Fragen und Antworten zur Zukunft der Kohlekraftwerke drehen sich um den aktuellen Stand der Technik, die Rolle der Bundesregierung und des Bundes beim Ausbau erneuerbarer Energien sowie um gesetzliche Maßnahmen zum Kohleausstieg. Der Grund hierfür wird schnell beim Blick auf die Nachteile dieser Kraftwerke deutlich. Dennoch besitzen Kohlekraftwerke auch klare Vorzüge. Weltweit spielen Kohlekraftwerke weiterhin eine bedeutende Rolle in der Stromerzeugung, was die globale Dimension und die Informationslage zum Thema unterstreicht. In diesem Artikel haben wir Ihnen sowohl die Vor- als auch Nachteile vorgestellt. Wir hoffen, dass wir Ihnen damit weiterhelfen konnten!

Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu Kohlekraftwerken