5. Fos. Energietr. (VL+Ü) Flashcards
1) Was bezeichnet der Begriff Inkohlung?
2) Der Inkohlungsgrad und somit auch der Energiegehalt der Kohle steigt mit was an?
1) Die Anreicherung von Kohlenstoff aus Pflanzenresten.
2) mit dem Druck, der Temperatur und der Länge der Entstehungszeit
Mit steigendem Inkohlungsgrad nimmt der Energiegehalt der Kohle zu.
wahr/falsch?
wahr
Klassifizierung von Kohle
Vergleiche die Kohlearten (Torf, Braunkohle, Steinkohle und Anthrazit) anhand daran wie sie unter der Erde geschichtet sind!
(Tiefe [km] der Vorkommen, vorliegende Temperatur [°C] und Inkohlungsgrad, Wassergehalt)
Tiefe:
- Torf (ca. 0-0,5 km)
- Braunkohle (ca. 1 km)
- Steinkohle (ca. 2-3 km)
- Anthrazit (ca. 4 km)
Temperatur (steigende mit Tiefe):
- Torf (geringste Temp.
- Braunkohle
- Steinkohle
- Anthrazit (> 200°C)
Inkohlungsgrad (steigend mit Tiefe und Temp.):
- Torf (geringster Inkohlungsgrad)
- Braunkohle
- Steinkohle
- Anthrazit (höchster Inkohlungsgrad)
-> Mit steigendem Inkohlungsgrad nimmt auch der Energiegehalt zu. Gleichzeitig nimmt der Wassergehalt mit steigender Tiefe ab.
(Vgl. slide 4)
In Abhängigkeit vom Verwendungszweck wird Kohle wie unterschiede? (2)
energetische Kohlen
-> umfasst Weichbraunkohle und den Großteil der Steinkohlearten
verkokbare Kohlen
Die Verstromung von Weichbraunkohle erfolgt in der Regel gleich am Ort der Gewinnung. Warum?
aufgrund des großen Wassergehaltes sowie des relativ geringen Energieinhaltes und der damit verbundenen hohen Transportkosten(!)
Spezifisches Gewicht, Heizwert, Wassergehalt etc. für verschiedene Kohlearten
-> siehe slide 6 (!)
…
Flamm-, Fettkohle; Eß-, Magerkohle; Anthrazit
-> sind was für Kohlearten?
Steinkohlearten
Kann Steinkohle auch im Tagebau abgebaut werden?
Ja, aber es ist selten der Fall, denn Steinkohle liegt meist in tiefen Lagerstätten (anders als Braunkohle, was oft nahe der Oberfläche vorkommt)
-> Aber tief entstandene Steinkohle kann aufgrund der tektonischen Gegebenheiten auch nicht so tief vorkommen, daher ist Steinkohle in seltenen Fällen auch im Tagebau abbaubar
Gib den Steckbrief von Steinkohle wieder.
“Steckbrief”: Entstehung (inkl. Entstehungsdauer und Tiefe der Vorkommen), Eigenschaften (typischer Heizwert?), Klassifikation, Einteilung konventionell/nicht-konventionell, Vorkommen, Förderung, Verwendung, Qualitätscharakteristika (zum Einsatz als Brennstoff)
Steinkohle
Entstehung:
- Überwiegend aus Sumpfwäldern
- Entstehungsdauer: ~ 300 Mio. Jahre
- Tiefe der Vorkommen: 2-3km
Eigenschaften:
- Typischer Heizwer: 33 MJ/kg
Klassifikation:
- Nach Kohlenstoffgehalt (Range: 80-93%)
Einteilung konventionell/nicht-konventionell:
- Es gibt bei Kohle keine Unterscheidung
Vorkommen:
- Hauptsächlich in Nordamerika, Asien, Australien; überwiegend Ressourcen
- R/P Ratio = ~110 Jahre (Reserve-to-production ratio)
Förderung:
- Tagebau, Untertagebau
- Größter Förderer weltweit: China
- Größter Förderer in Europa: Polen, UK, Tschechien
Verwendung:
- Stromerzeugung
- zentrale Wärmeerzeugung
-> Vorrangige Verwendung in DE: nur zur Stromerzeugung
Qualitätscharakteristika (zum Einsatz als Brennstoff):
- Inkohlungsgrad
- Schwefelgehalt
Gib den Steckbrief von Braunkohle wieder.
“Steckbrief”: Entstehung (inkl. Entstehungsdauer und Tiefe der Vorkommen), Eigenschaften (typischer Heizwert?), Klassifikation, Einteilung konventionell/nicht-konventionell, Vorkommen, Förderung, Verwendung, Qualitätscharakteristika (zum Einsatz als Brennstoff)
Entstehung:
- Überwiegend aus Sumpfwäldern
- Entstehungsdauer: 15-30 Mio. Jahre
- Tiefe der ursprünglichen Vorkommen (Entstehung): < 1km
Eigenschaften:
- Typischer Heizwert: 18 MJ/kg
Klassifikation:
- Nach Kohlenstoffgehalt (Range: 65-80%)
Einteilung konventionell/nicht-konventionell:
- Es gibt bei Kohle keine Unterscheidung
Vorkommen:
- International große Vorkommen hinsichtlich Reserven und Ressourcen
- Nur in Europa nennenswerter Anteil an kumulierter Förderung* (-> Grund: Rohstoffarmut Europas)
- Größte Förderer in Europa: Deutschland, Türkei (nicht EU), Polen
- Weltweit größte Förderer in 2020: 1. China, 2. Deutschland
Verwendung:
- Überwiegend Stromerzeugung (Die Verstromung erfolgt aufgrund des relativ geringen Energiegehaltes und der damit verbundenen hohen Transportkosten i.d.R. gleich am Ort der Gewinnung -> entsprechend kein Markt)
Qualitätscharakteristika (zum Einsatz als Brennstoff):
- Inkohlungsgrad
- Schwefelgehalt
(*glaube gesamte Menge Braunkohle weltweit, die in der Vergangenheit bis heute gefördert wurde?)
Gib den Steckbrief von Erdgas wieder.
“Steckbrief”: Entstehung (inkl. Entstehungsdauer und Tiefe der Vorkommen), Eigenschaften, Einteilung konventionell/nicht-konventionell, Vorkommen, Förderung, Verwendung, Qualitätscharakteristika (zum Einsatz als Brennstoff)
Erdgas
Entstehung:
- Überwiegend aus Meereskleinstlebewesen
- Entstehungsdauer: 15-600 Mio. Jahre
- Tiefe der Vorkommen: Ab 1,5km (große Vorkommen eher ab 3km)
Eigenschaften:
- Typischer Heizwert: 32 MJ/m^3
Klassifikation:
- Nach Vorkommen / Fördertechnologien / Lagerstätten
Einteilung in konventionell oder nicht konventionell:
- konventionelles Erdgas: “herkömmliche” Lagerstätten und/oder mit klassische Fördertechniken gewinnbar
- Nicht-konventionelles Erdgas: “neue” Lagerstätten (bspw. Schiefergas) und/oder neue Fördertechnologien (bspw. Fracking = hydraulic fracturing)
Vorkommen:
- 2/3 der weltweiten Reserven im Nahen Osten und Kontinentalasien
- hohe nicht-konventionelle Ressourcen in USA und Südamerika sowie Australasien
- R/P Ratio = 50 Jahre
Förderung:
- Rohgas = gefördertes Erdgas (natural gas) = hauptsächlich Methan + Ethan, Propan, Butan, H2
- Größter Förderer weltweit: USA
- Größte Förderer in Europa: Norwegen, UK
Verwendung:
- Raum- und Prozesswärme
- Stromerzeugung
Qualitätscharakteristika zum Einsatz als Brennstoff):
-> Heizwert
Gib den Steckbrief von Erdöl wieder.
“Steckbrief”: Entstehung (inkl. Entstehungsdauer und Tiefe der Vorkommen), Eigenschaften, Einteilung konventionell/nicht-konventionell, Vorkommen, Förderung, Verwendung, Qualitätscharakteristika (zum Einsatz als Brennstoff)
Entstehung:
- Überwiegend aus Meereskleinstlebewesen
- Entstehungsdauer: 100-400 Mio. Jahren
- Tiefe der ursprünglichen Vorkommen: 1,5 - 4 km
Eigenschaften:
- Heizwert: 43 MJ/kg
Klassifikation:
- Nach Dichte bzw. API (Maßeinheit für die Dichte der flüssigen Kohlenwasserstoffe; je höher desto teurer) und Schwefelgehalt (je niedriger desto teurer)
Einteilung in konventionell oder nicht-konventionell:
- Konventionell
-> Hoher API-Grad (>10-20) (Schweröl, Leichtöl, Kondensat)
–> mit klassischen Fördertechniken gewinnbar
- nicht-konventionell
-> Niedriger API-Grad (Schwerstöl, Bitumen, Schieferöl)
-> nicht förderbar mit klassischen Fördertechnologien
-> in der Lagerstätte i.d.R. nicht fließfähig
Vorkommen:
- Nennenswerte Anteile an Reserven in nahezu allen Weltregionen
- Konventionelle Vorkommen im Nahen Osten, GUS
- Nicht-konventionelle Vorkommen in Nord- und Südamerika
- R/P Ratio: 50 Jahre
Förderung:
- Größte Förderer weltweit: Naher Osten, USA, Russland
- Größte Förderer und größte Potenziale in Europa: Norwegen und UK
Verwendung:
- Kraftstoffe im Verkehrssektor
- Raum- und Prozesswärme (Heizöl)
- Stromerzeugung
Was ist der API-Grad und wie lautet die Formel?
API-Grad bei 60°F
API: Maßeinheit für die Dichte der flüssigen Kohlenwasserstoffe
-> niedrige Gradzahlen entsprechen schwerem Erdöl
(141,4 / (Dichte in kg/l bei 15°C)) - 131,5
(API steht für American Petroleum Institute; Ist die wichtigste Institution für Normen, Qualität und Klassifizierung in der Erdölindustrie)
API-Grad, Dichte und Einteilung konventionell/nicht konventionell
-> siehe Abbildung slide 6
…
Erdöl
Je höher Dichte desto ?? der API-Grad von Erdöl
geringer
Erdöl
Je ?(1)? der API-Grad und je ?(2)? der Schwefelgehalt desto teurer ist das Erdöl.
(1) höher
(2) geringer
Erdgas
Aus welchen Stoffen/Gasen besteht Erdgas?
Besteht vorwiegend aus (brennbaren) gesättigten Kohlenwasserstoffen:
- Größter Anteil: Methan (CH4)
- Geringer Anteil: Ethan (C2H6), Propan (C3H8), Butan (C4H10)
- Sehr geringer Anteil: Vielzahl anderer Gase inkl. weißem H2
Begriffsdefinitionen bei Erdgas bzgl. konventionellem und nicht-konventionellem Erdgas:
Hauptkriterium zur Begriffsabgrenzung: ?(1)?
Konventionelles Erdgas: (“?(2)?” Lagerstätten und/oder mit ?(3)? Fördertechniken gewinnbar)
- ?(4)? können ohne Abscheidung von Kondensat abgekühlt werden
- ?(5)?, die überwiegend zusammen mit Erdöl auftreten, kondensieren bei Abkühlung höherer Kohlenwasserstoffe
Nicht-konventionelles Erdgas: (“?(6)?” Lagerstätten und/oder ?(7)? Fördertechnologien)
- Gewinnung z.T. über ?(8)?
- Schiefergas, Tight/Shale Gas dichte Speicher)
- Kohleflözgas
- Aquifergas (in Formationswasser gelöst)
- Erdgas aus Gashydrat (bildet sich bei hohem Druck und niedrigen Temperaturen
- ?(9)? in der Diskussion
(1) Fördertechnologien
(2) “herkömmliche”
(3) klassischen
(4) Trockene Erdgase (Begriffe: Erdgas, dry gas)
(5) Nasse Erdgase
(Begriffe: Erdölgas, associated gas)
(6) “neue”
(7) neue
(8) hydraulic fracturing (Fracking)
(9) Umwelttechnisch
Überblick: Entstehung fossiler Rohstoffe
-> slide 9!
…
Nenne den Heizwert von Erdöl, Erdgas, Steinkohle und Braunkohle in MJ/kg!
Erdöl: 43 MJ/kg
Erdgas: 32 MJ/m^3
Steinkohle: 33 MJ/kg
Braunkohle: 18 MJ/kg
Verteilung des Rohstoffs Braunkohle 2020
-> Ressourcen, Reserven, Förderung, Verbrauch von Ländern
-> siehe slide 12
Braunkohle in Europa (2020)
-> Förderung und verbleibendes Potenzial*
-> slide 13
Kohleförderung in der EU (2023)
-> slide 14
*verbleibendes Potenzial = Reserven + Ressourcen
…
Verteilung des Rohstoffs Steinkohle
-> slide 15
Steinkohle in Europe (2020)
-> Förderung und verbleibendes Potenzial*
-> slide 16
*verbleibendes Potenzial = Reserven + Ressourcen
…
Verteilung und Förderung des Rohstoffs Erdöl
-> slide 17
Erdöl in Europa
-> slide 18
Produktion und Verbrauch von Erdöl (nach Weltregionen)
-> großes Ungleichgewicht zwischen Produktion und Verbrauch erkennbar
-> slide 19
…
Verteilung des Rohstoffs Erdgas
-> slide 20
Erdgas in Europa (2020)
-> slide 21
Produktion und Verbrauch von Erdgas nach Weltregionen
-> slide 22
…