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Energie aus Kohle

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Team Wissensdurst
Energie aus Kohle
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Grundlagen zum Thema Energie aus Kohle

Inhalt

Wie wird aus Kohle Energie gewonnen?

Energie ist einfach erklärt eine wirkende Kraft (Übersetzung aus dem Griechischen). Elektrische Energie kann beispielsweise aus Kohle, Gas oder Wind gewonnen werden. Um sogenannte Kohleenergie bzw. Kohlestrom in Deutschland zu erhalten, wird Kohle verbrannt. Dabei wird Wasserdampf erzeugt, der mithilfe von Turbinen und Generatoren in elektrische Energie umgewandelt und als elektrischer Strom an die Haushalte geliefert wird.

Welche Energie hat Kohle?

Bei der Verbrennung von Kohle entsteht Wärmeenergie, die dann in elektrische Energie umgewandelt wird. Auch bei Erdgas und Kernenergie wird Wärmeenergie umgewandelt. Die Kohle, das Erdgas und die Kernenergie werden als konventionelle Energieträger bezeichnet, die alle drei negative Auswirkungen auf die Umwelt haben. Deshalb wird versucht, sogenannte erneuerbare Energieträger auszubauen und die konventionellen langsam abzubauen. Trotzdem hat die Kohleenergie in Deutschland heute noch eine wichtige Bedeutung – sie gehört immer noch zu den Hauptlieferanten von Strom.

Wie viel Energie bzw. Strom wird aus Kohle gewonnen?

Braun- und Steinkohle werden zur Energiegewinnung eingesetzt, wobei die Energieeffizienz der Steinkohle deutlich höher ist als die der Braunkohle. Alles Wissenswerte zu Stein- und Braunkohle erfährst du in den zwei Videos Was ist Steinkohle? und Entstehung der Braunkohle.

Wie funktioniert ein Kohlekraftwerk?

In einem Kohlekraftwerk wird Wärmeenergie in elektrische Energie umgewandelt. Informationen zum Aufbau sowie zur Funktionsweise eines Kohlekraftwerks, das Kohleenergie liefert, erhältst du im Folgenden:

  • In einem ersten Schritt wird die Kohle gemahlen und daraufhin in die Brennkammer eingeblasen.
  • In den Brennkammern der Kohlekraftwerke wird der aufbereitete Kohlestaub verbrannt, wobei heiße Rauchgase entstehen.
  • Um die Wärmeenergie optimal zu nutzen, werden durch die Brennkammern Rohrsysteme mit Wasser geführt. Das darin enthaltene Wasser wird durch die Rauchgase erhitzt und heißer Wasserdampf entsteht.
  • Dieser Wasserdampf treibt Turbinenschaufeln an, deren Bewegungen die Turbinenwellen in Gang setzen.
  • Diese Turbinenwellen sind mit Generatoren verbunden, die die Drehenergie in elektrische Energie umwandeln.
  • Mithilfe von Transformatoren wird die elektrische Energie in die Hochspannungsleitungen eingespeist.

Wie ist ein Kohlekraftwerk aufgebaut?

Aus der Funktionsweise lässt sich der Aufbau des Kohlekraftwerks ableiten: Auf den Bereich der Kohleaufbereitung folgen die Brennkammern und die Rohrsysteme zur Wassererhitzung. Dahinter sind die Turbinen und Generatoren geschaltet. Transformatoren speisen die elektrische Energie in die Verteilerleitungen ein.

Wie viel Strom produziert ein Kohlekraftwerk?

Die Menge elektrischen Stroms wird generell in Kilowattstunden angegeben. Die Menge, die große Kohlekraftwerke täglich produzieren, wird in Mega- bzw. teilweise in Gigawatt angegeben. Aufgrund der unterschiedlichen Größen der Kohlekraftwerke variiert die erzeugte Menge elektrischen Stroms deutlich.

Kohlekraftwerk

Kohleenergie: Vor- und Nachteile

In Kohlekraftwerken wird Stein- oder Braunkohle verbrannt, um damit elektrische Energie zu erzeugen: Doch woher kommt der Strom? Die elektrische Energie wird von allen Haushalten ständig benötigt: für den Kühlschrank, für die Heizung und das warme Wasser, für das Licht und zum Aufladen elektrischer Geräte. Neben den privaten Haushalten verbrauchen Industriebetriebe riesige Mengen an elektrischer Energie.

Diese elektrische Energie muss zur Verfügung gestellt werden. In unserer Geschichte wurde Kohleenergie ab dem Jahr 1914 mithilfe von Kohlekraftwerken erzeugt. Im Verlauf des letzten Jahrhunderts wurde die Kohleenergie zum wichtigsten Energieträger in Deutschland. Braun- und Steinkohle wurde in Deutschland selbst abgebaut und viele Menschen arbeiteten als Bergleute in diesem Sektor. Aufgrund der hohen Kosten wurde der Steinkohleabbau in Deutschland inzwischen eingestellt; Braunkohle wird aktuell noch gefördert.

Mittelfristig ist jedoch ein sogenannter Kohleausstieg für Deutschland vereinbart. Das bedeutet, dass in Deutschland versucht wird, so schnell wie möglich auf die Verbrennung von Braun- und Steinkohle zu verzichten, da die Nachteile die Vorteile bei Weitem übertreffen.

Vorteile sind die relativ niedrigen Kosten für diese Art von Energie sowie die Verlässlichkeit in der Herstellung. Die Produktion von Energie beispielsweise aus Wind- und Sonnenkraft, den erneuerbaren Energien (Geografie), ist weniger zuverlässig, da diese Energieträger nicht beständig abrufbar sind.

Die Nachteile der Verbrennung von Kohle für die Energiegewinnung sind hingegen vielfältig:

Nachteile Detaillierte Erläuterung
CO2-Emissionen Kohleverstromung erzeugt mit deutlichem Abstand die höchsten CO2-Emissionen bei der Energiegewinnung.
sonstige Emissionen Bei der Verbrennung werden auch Schwefeldioxid, Stickoxide und Staub in die Luft abgegeben, was zu einer großen Umweltbelastung für die umliegenden Gebiete führt.
Zerstörung von Flächen Braunkohle wird im Tagebau abgebaut. Dies führt zur Zerstörung der Landschaftsflächen, die nach dem Abbau mit viel Aufwand wieder renaturiert werden müssen.
Import aus dem Ausland Kohle wird teilweise aus dem Ausland bezogen. Problematisch sind hierbei unter anderem die katastrophalen Arbeitsbedingungen in den ausländischen Abbaugebieten sowie die Abhängigkeit von Zulieferbetrieben und Zulieferländern.

Übrigens liegt der Wirkungsgrad von Kohlekraftwerken bei unter 50 %. Das heißt, dass über die Hälfte der möglichen Energie nicht genutzt werden kann, da sie beispielsweise für die Kühlung eingesetzt werden muss.

Im Anschluss an das Video kannst du dein Wissen zum Thema Energie aus Kohle mithilfe von Arbeitsblättern und Übungen vertiefen. Die hier aufgelisteten Informationen zur Kohleenergie kannst du auch als Grundlage für die Erstellung eines Referats nutzen.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Energie aus Kohle

Für Kinder und Jugendliche einfach erklärt: Was ist Kohleenergie?
Warum ist Kohle schlecht für die Umwelt?

Transkript Energie aus Kohle

Sprecherin: Weltweit ist Kohle der Energieträger Nummer eins. Mitte des 20. Jahrhunderts war sie es auch in Deutschland. Nicht nur Dampflokomotiven fuhren mit Kohle. Man verwendete Braunkohle und Steinkohle auch zum Heizen und machte Strom daraus, für die Haushalte und die Industrie. Die Eisen- und Stahlhersteller verarbeiteten veredelte Steinkohle, Koks. Neben Steinkohle wurde und wird in Deutschland auch Braunkohle gefördert. Braunkohle baut man im Rheinland, um Leipzig und in der Lausitz ab, die Steinkohle an Ruhr und Saar. Beide kamen früher auch aus vielen kleineren Revieren. Im westdeutschen Steinkohlenbergbau arbeiteten in den 1950er Jahren mehr als 600000 Menschen. Über 150 Bergwerke gab es damals allein im Ruhrgebiet. Doch dann wurden die ersten Bergwerke geschlossen, die Zahl der Bergleute nahm ab. Der Grund: Steinkohle war in anderen Ländern billiger zu haben. Der Steinkohlenbergbau musste in Deutschland subventioniert werden. Die Verbraucher zahlten einen Kohlepfennig für Strom aus Steinkohle. Obwohl der Energiebedarf weiter stieg und der Bergbau technisch hoch entwickelt war, wurde die deutsche Steinkohleproduktion über die Jahrzehnte heruntergefahren. 2007 beschlossen die Politiker das Ende des subventionierten Steinkohlenbergbaus in Deutschland für das Jahr 2018. Für das Saarland ist schon früher Schluss. Im Bergwerk Saar bei Ensdorf, der letzten Grube im Saarland, ist im Sommer 2012 Schicht im Schacht. Herr Plitzko: Hier werde ich mein Berufsleben nach 30 Jahren beenden, das Bergwerk wird geschlossen. Die letzte Produktion wird den Standort am 30.06. hier verlassen. Sprecherin: Das Ende des Kohlenbergbaus in Deutschland heißt nicht, dass aus Kohle kein Strom mehr gewonnen wird. Im Gegenteil, Steinkohle und Braunkohle zusammen liefern heute 42 Prozent des jährlichen Strombedarfs. Und es sind sogar 16 neue Kohlekraftwerke in Bau oder in Planung. Sie brauchen jede Menge Kohle, so wie das Kohlekraftwerk in Völklingen Fenne bei Saarbrücken. Herr Neu: Bis zur Stilllegung des Bergwerks Saar haben wir ausschließlich saarländische Kohle eingesetzt. Im Zuge der Stilllegung mussten wir unsere Kohle allerdings umstellen auch auf südamerikanische, russische und südafrikanische Kohle, also weit entfernte Länder. Der Einsatz dieser Kohle ist anspruchsvoll und technisch schwierig. Der Strom, den wir hier jährlich erzeugen, reicht für 500000 Haushalte und die Wärme für ca. 50000 Haushalte. Sprecherin: Und wie wird Strom aus der Kohle? Herr Neu: Zur Stromerzeugung muss die Kohle verbrannt werden. Zuvor wird sie allerdings staubfein zermahlen und dann in einem Kessel verbrannt. Das in dem Kessel befindliche Wasser verdampft dabei bei hohen Temperaturen. Diesen Dampf schicken wir auf eine Turbine, die wird dabei in Drehung versetzt und treibt einen Dynamo wie bei einem Fahrrad. Diesen Dynamo nennen wir im Kraftwerk Generator. Dieser erzeugt den Strom. Sprecherin: Von der Leitwarte des Kraftwerks gesteuert gelangt der Strom über Hochspannungsleitungen dorthin, wo er gebraucht wird.

Energie aus Kohle Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Energie aus Kohle kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe die Bedeutung der Kohleindustrie für Deutschland.

    Tipps

    Sowohl Braun- als auch Steinkohle werden zur Stromerzeugung und zum Heizen genutzt.

    Lösung

    Die meisten Kohlevorkommen finden sich:

    • im Saarland
    • in Rheinland-Pfalz
    • in Nordrhein-Westfalen
    • in Sachsen
    Dort fanden auch im Zuge der Schließungen der Kohletagebauten und der Kraftwerke die größten Umstrukturierungen in der lokalen Wirtschaft statt. Bis Mitte des letzten Jahrhunderts war Kohle noch der wichtigste Energieträger in Deutschland. Für die Industrie wurde die Kohle veredelt, damit sie einen höheren Brennwert erhält. Das Ergebnis ist das sogenannte Koks. Mit zunehmender Globalisierung wurde jedoch mehr billige Kohle aus dem Ausland importiert. Viele Arbeitnehmer mussten dort in den letzten Jahrzehnten nach neuen Jobs suchen oder wurden sogar arbeitslos.

  • Schildere den Prozess der Stromerzeugung durch Kohle.

    Tipps

    Der Transport des fertigen Stroms stellt den letzten Schritt der Stromerzeugung dar.

    Lösung

    Die Stromerzeugung von Kohle funktioniert so, wie in vielen anderen Kraftwerken auch. Ein Rohstoff wird verbrannt, um mithilfe von Wasserdampf eine Turbine zu bewegen. Ähnlich funktioniert dieses Prinzip auch bei Gezeitenkraftwerken oder Windrädern – nur, dass bei diesen Anlagen keine fossilen Ressourcen aufgebraucht werden und kein CO₂ entsteht.

  • Erkläre den Begriff der Subventionierung.

    Tipps

    Lobbyarbeit wird meist als kritisch bewertet, da einzelne Interessenvertreter – beispielsweise der Kohleindustrie – Einfluss auf das politische Geschehen nehmen.

    Der Begriff Subvention hat seinen Ursprung im Lateinischen.

    Lösung

    Bei Subventionen handelt es sich meist um finanzielle Unterstützung, um Betriebe und Märkte im eigenen Land zu schützen.

    • Der Begriff kommt ursprünglich aus dem Lateinischen und bedeutet Unterstützung.
    • Die Betriebe bekommen Geld durch Zuschüsse, Steuersenkungen oder Schuldenerlasse, um auf dem globalen Markt konkurrenzfähig zu bleiben.
    • Seit die Kohle auf den globalen Märkten immer günstiger wurde und damit den deutschen Markt beeinflusst, versucht die Politik, die Kohleindustrie durch Subventionen zu unterstützen.
    • Dadurch konnte der Prozess des Kohleausstiegs zwar verlangsamt werden, ökologische Probleme wurden damit jedoch verschärft, da der endgültige Ausstieg aus der Kohleindustrie bis 2030 sehr spät ist, um den Klimawandel auszubremsen.

  • Stelle die Folgen für die Umwelt durch den Abbau von Kohle dar.

    Tipps

    Kohle, Erdöl und Erdgas zählen zu den fossilen Energieträgern.

    Das Gas Kohlenstoffdioxid trägt in hohem Maße zur Klimaerwärmung bei.

    Lösung

    Kohle ist im Kampf gegen den Klimawandel sehr problematisch.

    • Häufig müssen große Waldflächen für den Abbau zerstört werden.
    • Die Verbrennung erzeugt viel Kohlenstoffdioxid.
    • Böden, Pflanzen und das Grundwasser sind in der Nähe von Tagebauten häufig stark belastet.
    • Um den globalen Klimawandel aufzuhalten bzw. ihn zu verlangsamen, ist ein Ausstieg aus dem Abbau von Kohle unerlässlich.
    • Doch auch der Verbrauch von Erdöl und Erdgas müsste radikal gesenkt werden, um die nötigen Klimaziele zu erreichen.
    • Problematisch ist hierbei, dass Deutschland zwar als Vorreiter und Vorbild im globalen Kontext voran gehen kann, aber viele Nationen noch immer verstärkt auf fossile Energieträger setzen.
    • Erst wenn die Staatengemeinschaft kollektiv daran arbeitet, die Klimaziele zu verfolgen, kann es gelingen, die Erwärmung der Erde in diesem Jahrhundert aufzuhalten.

  • Gib wichtige Zahlen und Fakten zur Kohle in Deutschland an.

    Tipps

    Trotz des Kohleausstiegs liegt der Anteil des Kohlestroms noch bei 42 %.

    Neben Südamerika und Südafrika kommt die Kohle auch aus Russland.

    Lösung

    Die Daten aus der Aufgabe greifen den Anteil der Stein- und Braunkohle aus dem Jahr 2014 auf. Damals lag der Anteil dieser Energieträger noch bei 42 % und insgesamt 16 neue Kohlekraftwerke waren in Planung oder im Bau. Sogar aus dem Ausland – beispielsweise aus Russland oder Südafrika – wurde Kohle für den deutschen Strombedarf eingeführt.

    Binnen weniger Jahre ist der Anteil von Braun- und Steinkohle an den Energieträgern in Deutschland jedoch stark zurückgegangen.

    • Fast 14 % weniger wird der Strom nun mithilfe dieser beiden Energieträger gedeckt.
    • Im Gegenzug dazu ist der Ausbau der erneuerbaren Energieträger gut voran gegangen.
    • Eine Steigerung von 20 % hat sich hier ergeben.
    • Dennoch muss Deutschland weiterhin die Verbrennung fossiler Energieträger reduzieren, um möglichst wenig CO₂ auszustoßen.
    • Nach wie vor gibt es jedoch Kohletagebauten und Kraftwerke, die neu gebaut oder geplant werden.
    • Auch die Einfuhr der Kohle aus Russland oder anderen Staaten hat sich in den letzten Jahren kaum geändert.

  • Ordne die Vor- und Nachteile den drei genannten Bereichen zu.

    Tipps

    Wahrgenommene Ungerechtigkeiten zählen zu den sozialen Themen einer Gesellschaft.

    Lösung

    Der Kohleausstieg bewegt sich nicht nur im Spannungsfeld zwischen Ökologie und Wirtschaft, sondern ist auch ein soziales Thema.

    • Wirtschaft
    • Nachteile: Die Kosten für die Verbraucher könnten steigen und die Subventionen für Energiekonzerne belasten die Wirtschaft.
    • Soziales und Gesellschaft
    • Nachteile: Der Strukturwandel in den betroffenen Regionen ist kompliziert und es besteht die Gefahr, dass eventuell die Stromversorgung nicht mehr so sicher ist wie heute. Außerdem wirken die Subventionen für große Energiekonzerne für die meisten Menschen ungerecht.
    • Ökologie
    • Vorteile: Der Ausstieg aus der Kohle ist ein wichtiger Schritt im Kampf gegen den Klimawandel – auch wenn der Prozess nur sehr langsam voran geht. An den stillgelegten Tagebauten können sich nach und nach wieder neue Ökosysteme entwickeln.
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