Energierohstoffe

Question 1

Arten von Energierohstoffe.

Answer 1

• Aus organischer Substanz gebildete fossile Brennstoffe:
- Kohle
- Erdöl
- Erdgas (auch als Lieferant des „grauen Wasserstoffs“)
• Kernbrennstoff Uran
• Im weiteren Sinne
- Geothermie
- Rohstoffe die für den Ausbau der EE benötigt werden

Question 2

Wie entstehen fossile Brennstoffe?

Answer 2

• Erdöl, Erdgas und Kohlen entstehen durch die Sedimentation und diagenetische Umwandlung abgestorbenen organischen Materials bei zunehmender Versenkung
• Kohlen, Erdöl, Erdgas-Bildung:
- abhängig von organischem Material und von Druck- und Temperaturbedingungen

Question 3

Woraus entstehen Torf – Kohle – Graphit?

Answer 3

Ablagerung von Landpflanzen

Question 4

Woraus entstehen Erdöl, -gas?

Answer 4

Entstehung aus marinem Plankton & Algen

Question 5

Wie wird Torf gebildet?

Answer 5

• Torfbildung: Organisches Material akkumuliert unter Wasserabschluss, es bilden sich Torflager (= Moore)
• Meerespiegelanstieg: Durch Meeresspiegelanstieg wird das Torflager überflutet und die typischen Nebengesteine werden sedimentiert
• Meeresspiegelrückzug: Die Landmasse hebt sich, Meeresspiegel sinkt, es kommt erneut zur Torfbildung

Question 6

Wann sind die 3 Hauptentstehungsphasen (Bildung)?

Answer 6

• Steinkohlen (Oberkarbon Unterperm): variszische Gebirgsbildung
• Steinkohlen (Jura, frühe Kriede): bes. laramische Gebirgsbildung
• Braunkohle („Tertiär“): alpidische Gebirgsbildung

Question 7

Was sind die 2 Typen von Mooren?

Answer 7

• topogenetische Moore
- Torfanreicherung auf der Höhe des Grundwasserspiegels (z.B. Niedermoore)
- nährstoffreich (= eutoph)
- pH Werte 4,8 bis 6,5

• ombrogenetische Moore
- Torfanreicherung deutlich oberhalb des Grundwasserspiegels (Hochmoore)
- Wasserzuführ i.W. durch Niederschläge
- nährstoffarm (= oligotroph), sauerstoffreich
- pH Werte 3,3 bis 4,6

Question 8

Wie läuft die Bildung von Kohlenlagerstätten?

Answer 8

• Durch Wasserspiegelschwankungen kann sich der Bildungsprozess mehrfach wiederholen und es bildet sich ein regelmäßiges Profil aus Sedimentgesteinen und Kohleschichten (Zyklothem).
• Aufgrund des zunehmenden Überlagerungsdrucks verringern sich Volumen und Wasseranteil (Entstehung von Braunkohle aus Torf)
• Wirkt dann über einen langen Zeitraum Wärme und Druck auf die Braunkohle ein, so bildet sich bei fortschreitender Kompaktion Steinkohle (danach Anthrazit).
• Je tiefer ehemalige Torfmoore (höhere Temp.) versenkt wurden, desto höher ist der Inkohlungsgrad

Question 9

Ablagerungsorte für Kohle.

Answer 9

• Kontinentale Plattformen mit weiträumiger Absenkung
- Große Flözausdehnung
- Wenige aber mächtige Flöze
- Geringe Überdeckung aber geringer Rang der Kohle
• Vorlandbecken von Gebirgen
- Große Anzahl der Flöze
- Geringe Mächtigkeiten
• Tektonische Becken innerhalb von Gebirgen und Grabenstrukturen
- Vergleichsweise geringe flächige Ausdehnung
- Wenige Flöze
- Hohe Mächtigkeiten

Question 10

Was sind die Gründe, weswegen es eine hohe Vielfalt auch innerhalb eines Kohlenbeckens gibt?

Answer 10

• differenzierte räumliche Bereiche
- Seeufer, Brackwasserlagunen, Meeresbecken
- ruhige Bereiche zwischen Flussarmen in Deltas
- Flussauen
- Nieder- und Hochmoore
• Veränderungen über die Zeit: Verschiebung des Ablagerungsraumes
- Flussläufe, Küstenlinien
- steigende und fallende Meerespiegel

Question 11

Was sind die Folgen von differenzierte räumliche Bereiche und Veränderungen über die Zeit bzw. Verschiebung des Ablagerungsraumes?

Answer 11

• Ablagerungen nicht gleichmäßig über das Becken
• Ausdünnen von Flözen
• Auswaschen von bereits gebildeten Torfbereichen Flözlücken
• Einspülung von klastsichen Sedimenten (Sand, Tone etc.)

Question 12

Was sind Mazerale?

Answer 12

Mazerale sind die „gesteinsbildenden“ Komponenten bei Kohlen

Question 13

Was sind die Mazeralgruppen?

Answer 13

• Vitrinite sind der Hauptbestandteil der Humuskohlen aus der Humifizierung holzigen Materials. dunkelbraune bis schwarze Farbe bei hohem Inkohlungsgrad zunehmender Glanz
• Inertinite sind nicht mehr brennbare Mazerale, die aus bereits verbranntem Pflanzengewebe und Asche entstehen (hierzu zählen auch die Fusinite mit noch sichtbarer Holzfaserung)
• Liptinite (oder Exinite) sind lipidreiche, rote Mazerale, aus der Diagenese von Naturharzen, Wachsen, Sporen und Pollen sowie Algenkörpern - Sapropelkohlen

Question 14

Was sind die Bestandteile der Steinkohle?

Answer 14

Die Bestandteile der Steinkohlen sind je nach Ursprungsmaterial unterscheidbar:
• Glanzkohlen
• Mattkohlen

Question 15

Was ist die chemische Zusammensetzung von Kohlen?

Answer 15

• Reinkohle (Elemente)
- Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff
- Stickstoff, Schwefel
- Spurenelemente (Metalle)
• Wasser und Gase
- Methan
- Kohlendioxid
• Asche (nicht brennbare Mineralsubstanz)
- Quarz
- Tone
- Pyrit

Question 16

Was sind die drei wichtigen Kenngrößen zur Charakterisierung von Kohlen:

Answer 16

• Art des pflanzlichen Ausgangsmaterials (Type)
• Reifegrad bzw. Inkohlungsgrad (Rank)
• Grad der Verunreinigung bzw. Aschegehalt (Grade)

Question 17

Was sind die wichtigsten Parameter um Kohlearten zu unterscheiden?

Answer 17

• Wassergehalt (je reifer desto weniger)
• Energiegehalt (je reifer desto mehr)
• Anteil der flüchtigen Bestandteile (je reifer desto weniger)

Question 18

Wie ändern sich die verschiedenen Parameter, wenn die Reife höher wird?

Answer 18

• Zunehmende Härte
• Zunehmender Glanz
• Abnehmender Wasseranteil
• Abnahme der flüchtigen Bestandteile
• Zunehmende Klüftigkeit (mechanical defects) (Schlechten)

Question 19

Was sind die 2 Haupttypen von Braunkohle?

Answer 19

Weichbraunkohle
Hartbraunkohle

Question 20

Was sind Erdöl- und Erdgaslagerstätten?

Answer 20

Erdöl- und Erdgaslagerstätten sind Stoffgemische aus natürlichen Anreicherungen von Kohlenwasserstoffen in der Erdkruste.

Question 21

Was ist die wichtigste Erdöl/ Erdgasquelle?

Answer 21

Type II – Exinit Typ: Sporen, Pollen, Phytoplankton (marin)

Question 22

Was heißen die Ausgangsstoffe des Erdöls und Erdgases?

Answer 22

Kerogene

Question 23

Wie entsteht Erdöl?

Answer 23

• Plankton bindet CO2 aus der Atmosphäre
• NachdemAbsterbenundAbsinkenlagernsichdieReste
auf dem Meeresgrund ab (Voraussetzung sauerstoffarmes Wasser)
• Verhinderung der Oxidation und Bildung von Faulschlamm durch Überlagerung mit klastischen Sedimenten
• Faulschlamm wird diagenetisch zu Kerogenen umgewandelt
• Kerogen und Sedimente bilden z. B. den Posidonienschiefer, ein typisches Erdölmuttergestein
• Durch Versenkung wird das Kerogen hohen Temperaturen und Druck ausgesetzt
• Im „Ölfenster“ beginnt die Umsetzung des Kerogens zu Erdöl
• Ab etwa 150° C wird Erdöl instabil, je nach Muttergestein bildet sich noch Trocken- oder Nassgas

Question 24

Was sind die 3 Arten von Erdgasbildung?

Answer 24

1. Bakterielle Fermentierung im oberflächennahen Bereich
2. Primäres Erdölgas bei der Erdölbildung
3. Sekundäres Gas bei sehr hohen Temperaturen in Erdölmuttergesteinen bzw. aus Kohlenflözen

Question 25

Was ist die Verbindung zwischen Erdgas und Erdöl?

Answer 25

• Zum Teil eigene Lagerstätten, zum Teil gemeinsam mit Erdöl
• Erdöl weist eine begrenzte Löslichkeit mit Erdgas auf,
- ist Konzentration höher, kommt es zur Entmischung von Öl und Gas: Gaskappe auf dem Öl
- ist die Konzentration geringer als die Löslichkeit, entweicht das Erdgas bei der Förderung

Question 26

Was ist primäre Öl und Gas Migration?

Answer 26

Primäre Migration folgt den Druckunterschieden und muß nicht von unten nach oben verlaufen

Question 27

Was ist sekundäre Öl und Gas Migration?

Answer 27

Sekundäre Migration im durchlässigen Gestein durch Dichteunterschiede
• Das Muttergestein ist feinkörnig und gering durchlässig (Diagenese)
• Der Rohstoff muss einen Weg in eine durchlässigere Formation finden
• Porenüberdruck bricht Risse auf, Lösungskanäle, Diffusion
• Ein großer Teil der organischen Substanz bleibt im Muttergestein enthalten
• Enthaltenes Wasser behindert die Migration, am günstigsten ist eine durchgängige Ölphase

Question 28

Was ist die Voraussetzung für Speichergesteine von Erdöl/Erdgaslagerstätten

Answer 28

Voraussetzung: ausreichende Porosität und Permeabilität
Typische Speichergesteine:
Sande, Sandsteine, Kalk, Dolomit

Question 29

Was ist Fallen bzgl. Speichergesteine von Erdöl/Erdgaslagerstätten?

Answer 29

Zur Anreicherung ist die Überlagerung des Speichergesteins mit einem geringdurchlässigen (impermeablen) Horizont notwendig
Typische Fallen:
feinkörnige klastische Sedimente, tlw. Evaporite

Question 30

Arten von Fallen.

Answer 30

Man unterscheidet generalisierend in:
• Strukturelle (tektonische) Fallen
• Stratigrafische (durch sedimentäre Ablagerungen) Fallen • hydromechanische Fallen

Question 31

Wie entstehen Ölsande?

Answer 31

• Entstanden durch Degradation von Rohöl
• Muttergestein erreicht durch Gebirgsbildung teilweise das Ölfenster
• enstandenes Öl wandert im Muttergestein nach oben
• keine oder kaum Fallen - Erreichen unverfestigter Schichten
• dort setzt die Degradation ein

Question 32

Was ist das Problem mit Ölsande?

Answer 32

äußerst zähes Schweröl bzw. Bitumen

Question 33

Was sind Beispiele von unkonventionellen Gaslagerstätten?

Answer 33

• Gashydrate
• Flözgas
• Schiefergas (Shale-Gas)

Question 34

Eigenschaften von Gashydrate.

Answer 34

• Sehr große (gigantische) weltweite Vorkommen
• Fast ausschließlich an Kontinentalhängen
• Technisch derzeit nicht gewinnbar, generell fragwürdig

Question 35

Eigenschaften von Flözgas.

Answer 35

• an Kohlevorkommen gebunden
• Sehr kompakt
• Techn. nur durch künstliche Schaffung von Wegsamkeiten gewinnbar
• Nutzung alter Kohlebergwerke oder mittels „Fracking“

Question 36

Eigenschaften von Schiefergas.

Answer 36

• Im Muttergestein (organischer Tonschiefer) gespeichert
• Sehr kompakt (keine Migration möglich)
• Muttergestein ist auch Speichergestein und stratigraphische Falle
• Techn. nur durch moderne Bohrtechnik und „Fracking“ gewinnbar

Question 37

Von Welchen vier essentiellen Hauptbedingungen sind Konventionelle Erdöl- und Erdgaslagerstätten abhängig?

Answer 37

• Mutter- und
• Speichergestein,
• Abdichtung,
• Formierung einer Falle.

Question 38

Was sind die Lagerstättentypen von Uran?

Answer 38

1. Sedimentär
2. Hydrothermal
3. Verwitterung
4. Magmatisch