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Seminar „Ressourcen“. Die fossilen Brennstoffe Braunkohle und Steinkohle. Gliederung/Inhalte. Was ist Kohle, Entstehung Steinkohle – Braunkohle Förderung und Verarbeitung Quantifizierung und Verbreitung Wirtschaftliche Bedeutung. Entstehung - Historisches. - PowerPoint PPT Presentation
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Seminar „Ressourcen“
Die fossilen Brennstoffe Die fossilen Brennstoffe Braunkohle und SteinkohleBraunkohle und Steinkohle
Gliederung/Inhalte
• Was ist Kohle, Entstehung• Steinkohle – Braunkohle• Förderung und Verarbeitung• Quantifizierung und Verbreitung• Wirtschaftliche Bedeutung
Entstehung - Historisches
• Bis ins MA: Kohle als Mineral, wie die anderen Gesteine ? (keine Genese – war schon immer auf der Erde)
• Bis ins 18. Jhdt: Orientierung an Anaximenes (Produkt aus der Verdichtung der Luft)
• ABER: erkennbare Pflanzenreste in der Kohle (BK) bzw. Einschaltungen
Entstehung• Abbildung Pflanzenreste:
Stammreste in einem Oberflöz (JURASKY)
Entstehung• Abbildung Pflanzenreste:
Baumstümpfe in einem Oberflöz (JURASKY) – Autochthonie !!!
Entstehung• Abbildung Pflanzenreste:
Längsschnitt Calamit - in Kohle isoliert erhalten (KERP)
Entstehung
• Ursprung der Kohle: organ. Substanz (insbes. Pflanzenreste)
• „Inkohlung“: Begriff für die Entwicklungsreihe organ. Substanz Kohle
• 2 Prozess-Abschnitte: Biochem. – und geochem. Inkohlung
Inkohlung
• Biochemischer Abschnitt: Vertorfung• Geochemischer A.: Torf Kohle ...
• „Reife“ nimmt mit fortschreitender Inkohlung zu !
Pflanzen Torf Braunkohle Steinkohle Anthrazit
Inkohlung
• Chemische Veränderungen:Elementaranalyse
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Holz Torf Braunkohle Steinkohle Anthrazit
Reife
%-A
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Datenquelle: JURASKY, 1936 – eigener Entwurf
Inkohlung• Visuelle Veränderungen: Torf
- hellbraun bis braunschwarz- Pflanzenreste erkennbar
• Visuelle Veränderungen: Braunkohle- gelb bis dunkelbraun- Pflanzenreste verschwinden- feucht, zerreiblich
• Visuelle Veränderungen: Steinkohle- dunkelbraun bis schwarz- keine Pflanzenreste erkennbar- verfestigt, tlw. glänzend
Inkohlung
• Vertorfung- „gehemmte“ Zersetzung (O2-Mangel)- Tätigkeit aerober Bakterien gemindert- Akkumulation von Pflanzenresten- anerobe Standorte (semiterrestrisch-Moore)- Verbrauch des O2 in der Substanz- Teilprozess: Humifizierung ( Huminstoffe)
Inkohlung
• Vertorfung:- Zellulose: Kohlenhydrat mir Beta-D-Glucose als Grundbaustein; wird abgebaut- Lignin: „Verholzung“, widerstandsfähig
Quelle: www.geologieknoten.de (AG Geologie)
Inkohlung
• Vertorfung: Huminstoffe- stabil, braun bis schwarz gefärbt- 3 Hauptstoffgruppen: Fulvosäuren, Huminsäuren und Humine- Träger kennzeichnender Eigenschaften der Kohle (Farbe, Braunkohlegeruch, Hygroskopizität)
Inkohlung
• Neben Vertorfung: Sapropelbildung - =„Faulschlamm“: subhydrische Humusform- insbes. aus Wachs, Sporen und Harzen- allochthon bildet „Bitumen-Kohlen“- aber: über 80% der Kohlen Humuskohlen (Vertorfung)
Inkohlung
• Die Moore: - Ausdehnung (vgl. autochthon)- vertikale Mächtigkeit- Zeitfaktor: 30-40k Jahre für die Bildung der organ. Substanz für ein 10m Flöz
- Beispiel: Kohlerevier Weststeiermark (GKB)
Inkohlung
• Revier der GKB:- vor 20 Mio. a: alpidische Gebirgsbildung endet – Alpen gehoben; Wasser dringt nur noch in die randlichen Buchten ein; Trennung Festland-Meer Süßwasserkreislauf- in den Becken: ausgedehnte Moore und Sümpfe (ungestörte Bildung); bei konstantem Wasserspiegel Senkungsvorgänge !!!
Inkohlung
• Computermodell Weststeiermark:
Inkohlung
• Geochemische Inkohlung: Druck und Temperatur
• Überdeckung (Sedimentation) führt zu Entwässerung (Druck)
• C-Gehalt steigt, Wassergehalt sinkt, Heizwert steigt
Inkohlung
• Weichbraunkohle: - H2O-Gehalt: 20-50% (grubenfeucht)
• Hartbraunkohle: - H2O-Gehalt geringer (-1%/100m)- „Homogenisierter“- stärker verfestigt
Pflanzen Torf Braunkohle Steinkohle Anthrazit
Weichbraunkohle Hartbraunkohle
Braunkohlen
• Gelbbraun bis schwarzbraun (abfärbend)• Hoher Wassergehalt• Locker/zerreiblich bis verfestigt mit
muscheligem Bruch• C: 65-80%; O: 17-28%• Gemeine Braunkohle(erdige BK),
Schwelkohle (bituminöse Stoffe), Lignit
Braunkohlen• Beispiel Revier GKB:
Grundflöz: wertvollste Kohle
Inkohlung
• Geochemische Inkohlung zu Steinkohle:- tiefere Versenkung
Qualität + mit vertikal. Tiefe- Druck (Überdeckung, tekt. Deformation):
Faltung: höherwertigere Kohlen- Temperatur
Bedeutung von Eruptivgesteinen
Pflanzen Torf Braunkohle Steinkohle Anthrazit
Steinkohle
• Schwarz mit erhöhtem Glanz• Stark verfestigt, höheres spez. Gewicht• Geringer H2O Gehalt• C: 80-90%; O: 4,5%• Muttergestein des Erdgas !
Entstehung - Zusammenfassung
Quelle: Press/Siever, 1995
Förderung
• Tagebau – Tiefbau:- Tagebau: geringe Deckschicht, bis zu 500m möglich, insbes. BK (vgl. Entstehung–Senkungsvorgänge)
- Tiefbau: Teufe (Tiefenlage), Mächtigkeit, Beschaffenheit Deckgebirgsschichten, insbes. Steinkohle
Verarbeitung
• Trocknung bei BK: Briketts• Kohlenchemie: Kohlehydrierung
(=Kohleverflüssigung) Benzin !• Kohlenentschwefelung: Schwefelanteil
wird entzogen Emission von Schwefeldioxid (SO2) vermindert
Quantifizierung
• Kohle: nicht erneuerbarer Rohstoff(Energiequelle)• Zentrale Fragen:
- Wie viel ist vorhanden ?- Wie lange wird man auskommen ?
• Begriffe: Reserven / Ressourcen - Reserven: entdeckt, abbaubar (techn./jurist./wirtsch.)- Ressourcen: weltweite Gesamtmenge + nicht entdeckte
Quantifizierung
Quelle: STAHL, 1998
Quantifizierung
• Schätzungen: 6,5 Billionen Tonnen• Hauptförderer:
Kohleförderer
0 10 20 30 40 50 60
ehem. Sowjetunion
China
USA
sonstige
Land
Anteil in %
Quelle: BP, 1998
Quantifizierung
• Kohleförderung in EU:- England, Deutschland, Spanien
- Österreich: Steinkohle: 0 (1999)Braunkohle: 1,054 Mio. t (1999)
BRD: 161,282 Mio. t
Quantifizierung
• Auskommen (bei gleichbleibendem Energieverbrauch, bezogen auf Reserven):
Quelle: STAHL, 1998
Verbreitung
Quelle: Press/Siever, 1995
Wirtschaftliche Bedeutung
• Industrielle Revolution: Kohle als wichtigster Energieträger
• Gegenwart.: Verdrängung durch Öl, Gas, Kernenergie und erneuerbaren Energieträgern
Quelle: BP, 1998
91% Anteil der fossilen nicht erneuerbaren Brennstoffe, davon 27% Kohle
Wirtschaftliche Bedeutung
• Abnehmer:- E-Wirtschaft (37-45% aus Kohle)Deutschland: >90% der BK in Verstromung
- Schwerindustrie (Eisen/Stahl)
Wirtschaftliche Bedeutung
• Welthandel- BK kaum im Welthandel – ortsnahe Verwendung (s. Eigenschaften - H2O-Gehalt)
- Insgesamt: nur 10% der weltweit geförderten Kohle wird weltweit gehandelt
Wirtschaftliche Bedeutung• Arbeitsmarkt: Beispiel Deutschland
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Beschäftigte im Steinkohlebergbau (BRD)
1945-2001
Anz
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äftig
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Datenquelle: Verband der dt. Kohlewirtschaft
Wirtschaftliche Bedeutung
Datenquelle: Verband der dt. Kohlewirtschaft
• Schriftl. Fassung• Powerpoint-Präsentation• Zusammenfassungsind im Internet unterhttp://geo4.uibk.ac.at/users/jurgeitabrufbar !!!
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