Der Rohstoff Kohle und seine Verwendung

Kohle war und ist ein zuverlässiger und wichtiger Energielieferant. Dennoch hat es aus ökologischer Sicht viele Nachteile und ist in der öffentlichen Wahrnehmung in den Hintergrund geraten.

Aus Sicht des Anlegers kann sich ein Blick auf den Weltmarkt um den Rohstoff durchaus lohnen. Gerade der immens große chinesische Bedarf bringt einiges ins Rollen.

Kohle ist mit dem Aufkommen eines Umweltbewussteins immer mehr in den Hintergrund geraten – eine Investitition kann sich aber immer noch lohnen. © Adobe Stock - fotosr52

Der Rohstoff und seine Verwendung

Unter dem Begriff Kohle fasst man verschiedene Ausprägungen des Rohstoffs zusammen. Die wichtigsten dabei sind Stein- und Braunkohle. Verwendung findet es hauptsächlich als fossiler Brennstoff. Man verwendet sie zum Teil zum Heizen von Wohngebäuden. Wichtiger ist jedoch ihre Bedeutung in der Energieerzeugung. So wurden 2009 27,2 Prozent der Primärenergie und 40,6 Prozent der Elektroenergie auf der ganzen Welt mithilfe des Brennstoffes Kohle erzeugt.

Stein- und Braunkohle verwendet man zu gleichen Teilen. Klassische Kraftwerke erzeugen mit der freigesetzten Hitze Wasserdampf, mit dem sie Dampfturbinen antreiben. Die erzeugen wiederum Strom. Den Energiegehalt misst man in Mitteleuropa in Steinkohleeinheiten.

Eine Einheit entspricht der Energie, die man beim Verbrennen von einem Kilogramm Steinkohle mit einem Heizwert von exakt 7.000 kcal/kg freisetzt. International ist die Öleinheit als Vergleichsmaß gebräuchlicher.

Für die industrielle Verwendung spielt das poröse Koks eine wichtige Rolle, das man aus Stein- oder Braunkohle gewinnt. Koks setzt man als Brennstoff und Reduktionsmittel bei der Eisen- und Stahlproduktion in Hochöfen ein.

Ob bei der Energieerzeugung zum Heizen oder in der Industrie – Kohle wird vornehmlich verfeuert. Bei der Verbrennung entstehen Kohlendioxid, Wasserdampf und weitere Gase. Kohlendioxid kennt man als Treibhausgas. Problematisch ist das giftige Schwefeldioxid, das an der Entstehung des Sauren Regens beteiligt ist.

Entstehung in den Tiefen der Erde

Der Rohstoff Kohle ist vor Millionen von Jahren entstanden, große Teile davon im Erdzeitalter des Karbons. Ursprünglich handelte es sich um organisches Material wie etwa Farne, die in Sümpfen versanken. Dort entwickelten sie sich in einem speziellen chemischen Prozess zu Torf. Anschließend lagerten sich Sedimentschichten über die Sümpfe, die durch ihre Masse großen Druck ausübten. Dadurch trat das Wasser aus dem Torf aus.

Im nächsten Schritt entstand aus dem Material Braunkohle. Bei andauerndem Prozess bildete sich Steinkohle und darauffolgend Anthrazit. Während heutige Steinkohlevorkommen zum Großteil im Karbon entstanden sind, gehen die jüngeren Braunkohlevorkommen auf das Tertiär zurück. Die Qualität des Rohstoffs steigt mit dem Alter und der Tiefe, in der er in der Erde liegt. Demnach ist Steinkohle hochwertiger als Braunkohle.

Verwendung von Kohle unter Umweltgesichtspunkten

Kohlekraftwerke leisten einen erheblichen Beitrag zur Umweltverschmutzung.

Kohle gilt im Allgemeinen als relativ “schmutzige” Energiequelle und hat in einer umweltbewussten Gesellschaft keinen guten Ruf. Im Vergleich zu andern fossilen Energieträgern setzt es bei der Verbrennung überdurchschnittlich viel klimaschädliches Kohlendioxid frei.

Braunkohlekraftwerke haben einen niedrigeren Wirkungsgrad als Steinkohlekraftwerke und gelten mit ca. 1080 Gramm CO2/kWh als wesentlich umweltschädlicher (Steinkohle: ca. 800 Gramm CO2/kWh). Bei der Verbrennung von Kohle kann man nicht die Freisetzung von CO2 verhindern. Um der Umweltproblematik entgegen zu treten, lässt sich der Wirkungsgrad und damit der Kohleverbrauch der Kraftwerke soweit wie möglich reduzieren. In modernen Kraftwerken nutzt man hierzu verschiedene, zum Teil aufwendige Techniken.

Beim Abbau des Rohstoffes entstehen zahlreiche Umweltprobleme. Kohlebrände setzen weiteres Treibhausgas frei. Das umweltschädliche Schwefeldioxid entsteht vornehmlich in Braunkohlekraftwerken. Moderne Anlagen filtern den Großteil des Schwefeldioxids heraus.

Der Tagebau verschleißt riesige Flächen, die nach der Ausbeutung auf lange Zeit geschädigt sind. Außerdem werden Schwermetalle wie Arsen und Quecksilber freigesetzt. Weitere Umweltschäden entstehen durch den Schutt und seine Lagerung.

Schädigung der Pflanzenwelt und benachbarter Gebäude

Der Abbau von Kohle macht oftmals die Absenkung des Grundwasserspiegels notwendig. Das schadet der lokalen Pflanzenwelt. Ist das Vorkommen erschöpft und der Abbau beendet, steigt der Grundwasserspiegel wieder an. Der Grund: Die Pumpen schaltet man nach und nach ab. Dadurch werden oftmals umliegende Gebäude in Mitleidenschaft gezogen.

Neben den Umweltproblemen kommt es durch den Abbau unter Umständen zu sozialen Belastungen. Im Tagebau sind oft Umsiedlungen notwendig, die die lokale Bevölkerung nicht ohne Widerstand hinnimmt. Ein Beispiel für so eine Auseinandersetzung ist die Ortschaft Lacoma nördlich von Cottbus im sorbischen Siedlungsgebiet. Das Dorf musste dem Braunkohle-Tagebau weichen und wurde “abgebaggert”.

Bedeutung von Kohle: Historisch und aktuell

Historisch gesehen ist der Rohstoff Kohle ein entscheidender Faktor, der wesentlich zur Industrialisierung im 19. Jahrhundert beitrug. Die Förderung von Kohle stand im Mittelpunkt der strukturellen Entwicklungen. Kohle lieferte preiswerte und zuverlässige Energie. Der Bergbau nahm in der öffentlichen Wahrnehmung einen hohen Stellenwert ein und prägte ganze Regionen kulturhistorisch.

In Deutschland sind das Ruhrgebiet und das Saarland zu nennen. Im 19. Jahrhundert zog man neben der industriellen Nutzung Kohle zur Erzeugung von Stadtgas heran. Man verwendete es beispielsweise zur Beleuchtung, zum Kochen und Heizen. Das Gas gewann man durch Trockendestillation. Ein Prozess, mit dem man auch Koks herstellt. Im 20. Jahrhundert ersetzte man das Stadtgas weitgehend durch Erdgas.

Eine zentrale historische Bedeutung nahm der Rohstoff Kohle bei der europäischen Einigung nach dem Zweiten Weltkrieg ein: Diese begann 1951 mit der Europäischen Gemeinschaft für Kohle und Stahl, an der sechs Länder beteiligt waren. Sie sollte ein zentraler Schritt zu einem gemeinsamen europäischen Markt sein.

Stein- und Braunkohle und ihre aktuelle Bedeutung

Auch wenn Kohle in der öffentlichen Wahrnehmung in den Hintergrund getreten ist, bleibt ihre Bedeutung für die wirtschaftliche Entwicklung auf der Welt groß. Das gilt für die klassischen Industrienationen ebenso wie für die Emerging Markets in Asien, Afrika und Lateinamerika. Noch heute erzeugt man rund die Hälfte der benötigten Energie für Industrie und Privathaushalte mit Kohle. Überall auf der Welt wird Kohle abgebaut und verbraucht.

Für das Industrieland Deutschland spielen Braun- und Steinkohle aktuell eine wichtige Rolle. Schließlich ist es der einzige fossile Brennstoff, der im eigenen Land in ausreichend großer Menge vorhanden ist. Angesichts dieser Bedeutung haben die Weltmarktpreisefür Kraftwerkskohle in den vergangenen Jahren kräftig angezogen. Lag der durchschnittliche Preis pro Tonne SKE zwischen 1996 und 2003 bei ca. 40 Euro, stieg er bis Ende 2011 auf über 106 Euro.

Vorkommen und Abbau von Kohle

Der Abbau von Kohle ist mittlerweile ein stark automatisiertes Verfahren – zumindest in einigen Teilen der Weilt. © Adobe Stock - hecht7

Den Rohstoff Kohle gewinnt man sowohl im klassischen Bergbau unter Tage als auch im Tagebau. Letzterer spielt besonders bei der Braunkohle eine wichtige Rolle. Auf dem Gebiet des Kohlebergbaus gab es in den vergangenen Jahren technologische Entwicklungen – auch aus Deutschland.

Modernste Maschinen fördern Kohle heutzutage nahezu vollautomatisch. Im Vergleich zu 1970 hat sich im deutschen Kohlebergbau der Ertrag pro Arbeitskraft ungefähr verdoppelt. In anderen Teilen der Welt ist die Arbeit im Bergbau nach wie vor eine schweißtreibende und gefährliche Angelegenheit.

Bei der Kohle sind die weltweiten Vorkommen im Gegensatz zu Erdöl weniger konzentriert. Eine Reihe von Ländern haben nennenswerte Vorkommen. Historisch hat fast jedes Land Kohlebergbau betrieben. Heute ist der Abbau nicht überall rentabel.

In Deutschland muss der Abbau von Steinkohle subventioniert werden, damit sie im internationalen Vergleich mithalten kann. Allerdings endet die Subventionierung bundesdeutscher Kohle im Jahr 2018. Dann wird der deutsche Markt auf Importe angewiesen sein.

Bemerkenswert ist, dass die in den einzelnen Ländern abgebaute Menge an Kohle meist selbst verbraucht wird. Nur rund 16 Prozent der geförderten Kohle handeln die Länder international.

Länder mit den größten Vorkommen

• die USA mit 27 Prozent
• Russland mit 18
• China mit 13 Prozent
• Australien mit 9 %
• die Europäische Union mit 7 Prozent

Trotz seiner vergleichsweise geringen Vorkommen ist Australien derzeit der größte Exporteur von Koks-Kohle. Jeder Abbau-Stopp, wie bei den verheerenden Überschwemmungen Anfang 2011, führt zu großen Kursschwankungen. Daneben gibt es auch in Indonesien Kohlevorkommen. Das asiatische Land gilt als der kommende Exporteur und bietet schon heute auf dem Weltmarkt den größten Anteil an Thermalkohle an.

Kohlereserven und Zukunftstechnologien

Die Frage nach den verbleibenden Vorkommen an Stein- und Braunkohle ist nicht eindeutig zu beantworten. Noch im Jahr 2004 hat man die weltweiten förderfähigen Reserven auf 783,1 Mrd. t SKE Kohle geschätzt. Damals ging man davon aus, dass ausreichend Kohle für die kommenden 206 Jahre vorhanden sein dürfte. Der stagnierende Verbrauch lag damals bei 3,8 Mrd. t SKE Kohle im Jahr.

Die deutsche Steinkohle hätte nach diesen Schätzungen für den eigenen Bedarf knappe 400 Jahre ausgereicht. Diese Voraussagen sind kritisch zu sehen. Die deutsche Energy Watch Group aus München kommt zu einem anderen Ergebnis und schätzt die weltweiten Bestände an Kohle wesentlich geringer ein.

Schätzungen oft zu optimistisch

2007 war die Rede von Vorräten für weitere 140 Jahre bei gleichbleibendem Verbrauch. Auch hier handelt es sich nur um ungefähre Schätzungen. Genaue und zuverlässige Angaben über die weltweiten Kohlevorkommen sind Mangelware. In der Vergangenheit war man oft zu optimistisch. So lagen die Schätzungen von 2005 rund 15 Prozent unter denen von 1987.

Zudem melden Staaten wie China oder Vietnam seit Jahren keine Zahlen mehr. Auch der weltweite Verbrauch ist keine gleichbleibende Größe. Besonders die Entwicklung des chinesischen Bedarfs kann man schwer einschätzen. Ähnlich wie beim Öl könnte ein “Peak Coal” drohen – eine Überschreitung des Förderhöhepunktes.

Dennoch ist die Lage bei Kohle und Erdöl grundsätzlich verschieden. Es gilt als sicher, dass sich beim Rohstoff Kohle die Abbaumengen steigern lassen. Unter anderem dank modernster Technik. Mit zunehmender Knappheit und damit verbundenen Preissteigerungen für Kohle werden Vorkommen interessant, die finanziell bisher nicht rentabel waren. Aus diesem Grund beutet man sie noch nicht aus. Positiv ist, dass sich viele der bekannten großen Vorkommen in politisch stabilen Ländern befinden.

Die Rolle des Rohstoffes Kohle in der Zukunft: clean coal

Die Zukunft der Kohle-Nutzung hängt davon ab, ob sich Technologien entwickeln lassen, die den CO2-Sünder attraktiver machen. In Ländern wie den USA oder Australien fördert man die Entwicklung von “clean coal” Techniken. Diese Länder sind stark von Kohle abhängig.

Ein Ansatzpunkt ist die Verringerung der Schadstoffbelastung, beispielsweise indem man Abgase in die Erde leitet und speichert. Diese Methode bezeichnet man als CCS-Technologie (“Carbon Capture and Storage”) oder Sequestierung. CCS hat der Energieriese Vattenfall zuletzt ausführlich in der Lausitz erprobt. Die Technik ist allerdings noch umstritten. Die Sequestierung frisst zwischen 10 und 30 Prozent der erzeugten Energie auf und macht dadurch die Kraftwerke ineffizienter.

Coal-to-Liquid Verfahren für Fahrzeuge

Ein zweiter Ansatzpunkt sind Coal-to-Liquid-Verfahren, Kohleverflüssigung. Aus dem Feststoff Kohle gewinnt man so flüssigen Treibstoff. In Südafrika, wo der Weltmarktführer für diese Technik sitzt, fahren 40 Prozent aller Autos mit flüssiger Kohle. Eine interessante Technologie, die allerdings noch lange nicht wirtschaftlich sein wird, glauben Experten. Wenn Erdöl- und Erdgaspreise wie zu erwarten weiter steigen, kann sich dies schnell ändern.

Das globale Bevölkerungswachstum und das Aufstreben der Schwellenländer erfordert bis 2030 voraussichtlich eine Zunahme der Kohleförderung um über 70 Prozent. Dies errechnete die Internationale Energieagentur in Paris. Das hängt zum einen mit einer zunehmend ablehnenden Haltung gegen nukleare Energiegewinnung zusammen, die seit dem Unglück von Fukushima nicht nur in Deutschland deutlich wird.

Zum anderen sind die regenerativen Energien noch nicht an dem Punkt, an dem sie nahtlos das Ruder übernehmen könnten. So könnte Energie aus Kohle überraschenderweise auch in Deutschland eine Rolle spielen. Besonders angesichts der letzten Entwicklungen bei der Energiewende.

Chinas Einfluss auf die Zukunft der Kohle

Der wohl größte Faktor bei der Entwicklung des Rohstoffmarktes für Stein- und Braunkohle ist die Volksrepublik China. Deren Bedarf an Kohle ist heute enorm und lässt weltweit die Preise steigen. Zu den größten Abnehmern von Kohle gehören die asiatischen Boomländer China und Indien. Beide bauen Kohle-Kraftwerke in rasantem Tempo, da sie für ihre industrielle Entwicklung auf die preiswerte Energiequelle angewiesen sind. Die Nachfrage nach Kohle ist auf dem gesamten asiatischen Kontinent enorm.

Doch der entscheidende Player bleibt China. Das Reich der Mitte verbraucht alleine rund die Hälfte der geförderten Kohle. Das ist fast vier Mal so viel wie die USA, der nächstgrößte Konsument. Mittlerweile ist China der größte Kohlendioxid-Emittent. Noch bis 2008 exportierte China Kohle. Das kann sich die aufstrebende Industrienation heute nicht mehr leisten. China wurde zum Nettoimporteur. Es hat zwar noch eigene Vorkommen, diese liegen allerdings in über 1000 Metern Tiefe. So ist die Förderung eine kostspielige Angelegenheit.

2010 förderte der chinesische Bergbau mehr als drei Milliarden Tonnen Kraftwerkskohle. Heute rechnet man damit, dass China im Jahr 2020 rund fünf Milliarden Tonnen Kohle benötigen wird, die es sich auf dem Weltmarkt besorgen muss. Für die chinesische Industrie geht es neben dem großen Energiebedarf vor allem um die Stahlproduktion, für die man hochwertige Kokskohle benötigt. Bei diesen Mengen hängen die globalen Preise für Kohle entscheidend von den Entwicklungen auf dem chinesischen Markt ab.