Strom aus „sauberer Kohle“ für die Welt!

Saubere Kohle ist eine Technologie, um die riesigen Kohlevorräte auf der Welt weiterhin umweltfreundlich zur Verstromung zu nutzen und so eine hochtechnologische, kapitalintensive Industrieentwicklung zu ermöglichen. Dagegen wollen die grün-ökologischen Kräfte hinter Prinz Charles und der britischen Oligarchie den kompletten Kohleausstieg und den Entwicklungsländern verbieten, sich zu entwickeln.

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Warum macht sich die gesamte Ökobewegung so radikal über die Kohle her und verdammt sie als dreckig, umweltverschmutzend, gesundheitsschädigend und als Ursache der globalen Erwärmung? Dabei wird seit zwei Jahrzehnten in Kohlekraftwerken die saubere Kohletechnologie erprobt, die, gemessen an der Stromerzeugung pro Kohleeinheit, weitaus effizienter, billiger als früher und, wie der Name schon sagt, sauber ist, d. h. sie liegt deutlich unter den strengen Normen der Umweltschutzbehörden für die meisten der genannten Treibhaus- und/oder Schadstoffgase. Im Jahr 2020 berichtete beispielsweise das National Energy Technology Laboratory (NETL) des US-Energieministeriums: „Kohlebefeuerte Stromerzeugung ist sauberer als je zuvor. Die Forschungsergebnisse des NETL zeigen, daß ein neues Kohlekraftwerk mit Verschmutzungskontrolle die Stickstoffoxide um 83 %, die Schwefeldioxide um 98 % und die Feinstaubpartikel um 99,8 % im Vergleich zu Anlagen ohne Kontrolle reduziert.“

Von den drei wichtigsten fossilen Energieträgern für die Stromerzeugung in Kraftwerken (Kohle, Gas und Öl) ist Kohle der zuverlässigste, und die Anlagen können relativ schnell gebaut werden. Ein Beispiel für die Zuverlässigkeit der Kohleverstromung ist der Kälteeinbruch in Texas Mitte Februar 2021, bei dem wetteranfällige Wind- und Solarkraftwerke sofort den Geist aufgaben und sogar einige Gaskraftwerke einfroren, während die Kohlekraftwerke weiterliefen und trotz sehr niedriger Temperaturen ihre Leistung erbrachten.

Der eigentliche Grund für den Angriff auf die Kohlekraftwerke ist, daß sie einen großen Anteil des notwendigen Stroms für den fortgeschrittenen Sektor, vor allem aber für den Entwicklungssektor, der ein immenses Stromdefizit hat, erzeugen können; die Anlagen können überall auf der Welt mit sauberer Kohletechnologie ausgestattet werden.

Die Einführung der Elektrizität vor anderthalb Jahrhunderten schuf ein neues, höheres Niveau der Energiestromdichte, einen neuen technologischen Sprung, der nicht mehr mit dem vorelektrischen Zeitalter vergleichbar ist. Das wird deutlich, wenn man sich die realwirtschaftliche Plattform der Elektrizitätsnutzung betrachtet. Eine vollelektrische Werkzeugmaschine ist 10–50mal leistungsfähiger als eine Werkzeugmaschine aus dem vorelektrischen Zeitalter. Aber die wirtschaftliche Plattform mit Elektrizität ermöglichte auch ganz neue Technologien – von elektrifizierten Hochgeschwindigkeitszügen, Supraleitung, Laser- und kohärenten Energiestrahlen bis hin zur Kommunikation im Weltraum, der Magnetresonanz- und Computertomographie, die es im vorelektrischen Zeitalter nicht gegeben hatte. Diese Technologien ergeben zusammen ein leistungsfähigeres, effizienteres Gesamtsystem.

Fällt der Strom aus, funktionieren nicht nur ein oder zwei kleinere Anwendungen nicht, sondern das gesamte System zerfällt in einem sich beschleunigenden Kollaps.((Siehe auch „Der große Sprung nach hinten“ EIR-Studie, 2021.)) Die bewußte Verweigerung von Elektrizität für die Entwicklungsländer bedeutet, daß sie nie eine auf Elektrizität basierende Wirtschaft mit hoher Energieflußdichte erreichen werden, die das Potential der heutigen menschlichen Zivilisation darstellt.

Der Erfolg der sauberen Kohle

Seit dreißig Jahren nutzen Kohlekraftwerke die Technologien der sauberen Kohleverstromung – wissenschaftlich-technische Veränderungen, die von Verbesserungen im Ablauf bis hin zu revolutionären Umgestaltungen reichen. Erstens wurden so die Emissionen von Treibhausgasen und Schadstoffen auf Werte reduziert, die unter den strengen Normen der Umweltschutzbehörden liegen. Zweitens erhöhten sie den thermischen Wirkungsgrad von Kohlekraftwerken – die Stromerzeugung im Verhältnis zum Wärmepotenzial der eingesetzten Kohle – in den letzten 10–15 Jahren um 40–50 %. Von dieser Entwicklung wird in den Medien wenig berichtet.

Zwei der sauberen Kohletechnologien beruhen auf der Ausnutzung von Anomalien in der Physik. Ein weiteres Verfahren, das magnetohydrodynamische Verfahren (MHD), stellt einen Technologiesprung dar, der das Standardverfahren der Kohleverstromung des vergangenen Jahrhunderts ablöst.

Die saubere Kohletechnologie sollte verbreitet angewendet und weltweit eingesetzt werden, vor allem in den Entwicklungsländern, und das gegen den Widerstand elitärer Umweltfanatiker.

In einem Stück Kohle läßt sich die Entwicklung der Geologie und des Lebens auf der Erde in den letzten paar hundert Millionen Jahren ablesen. Der Prozeß der Kohleentstehung begann vor 300 Millionen Jahren. Riesige Farne, Schilf und Moose, die in sumpfigen Gewässern in Wäldern wuchsen, starben ab. Die verrottenden Pflanzen bildeten aufeinander liegende Schichten. Wärme und Druck führten zu chemischen und physikalischen Veränderungen, wodurch sich das organische Material nach Millionen von Jahren in Kohle verwandelte. Kohle ist kein Mineral, wie man gemeinhin annimmt, sondern eine organische Verbindung. Sie enthält mehr als 50 % Kohlenstoff, aber auch Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Schwefel. Sie ist brennbar: Bei der Verbrennung setzt Kohle Wärmeenergie frei, die in Bewegung und Arbeit umgewandelt werden kann.

Wir werden zunächst die grundlegende Funktionsweise eines Kohlekraftwerks aufzeigen, damit man die Fortschritte der sauberen Kohletechnologie beurteilen kann. Wie aus Abbildung 1 hervorgeht, gelangt die Kohle zunächst in eine Brennkammer, wo sie verbrannt wird, um Energie zu erzeugen, die Wasser zum Kochen bringt. Der Dampf strömt unter enormem Druck in eine Turbine, die sich mit 1600 Umdrehungen pro Minute oder mehr dreht. Eine mit der sich drehenden Turbine verbundene Welle setzt den Generator in Gang. Ein Generator besteht aus einem stationären Magnetfeld (Stator), in dem ein sich drehender Elektromagnet (Anker) elektrischen Strom erzeugt.

Wir werden drei der wichtigsten und vielversprechendsten sauberen Kohletechnologien erläutern: Überkritische und ultra-superkritische Kohlekraftwerke, die Wirbelschichtverbrennung und die Magnetohydrodynamik. Die ersten beiden dieser Technologien sind weltweit bereits gut etabliert. Für jede dieser Technologien wird aufgezeigt, inwieweit sie die Effizienz der Stromerzeugung steigern und gleichzeitig die Schadstoffemissionen verringern.

Überkritische und ultra-superkritische Kohlekraftwerke

Die superkritische Technologie nutzt eine Anomalie aus, die sich in der Physik aus dem sogenannten kritischen Punkt ergibt. Der große Chemiker Dmitri Mendelejew entdeckte in den 1860er Jahren diesen Punkt, an dem sich kritische Temperatur und kritischer Druck angleichen. Wenn eine Substanz den kritischen Punkt überschreitet, in der Regel durch einen erhöhten Druck, wird sie überkritisch und erhält besondere Eigenschaften. Wasser zum Beispiel erreicht seinen kritischen Punkt bei einer Temperatur von 374 Grad Celsius (°C) und einem Druck von 217 Atmosphären (bar). Darüber hinaus wird es zu überkritischem Wasser. Jede Substanz hat ihren eigenen kritischen Punkt, mit ihrer eigenen kritischen Temperatur und ihrem eigenen kritischen Druck.

Bei der sauberen Kohletechnologie werden die Turbinen mit überkritischem Wasser angetrieben. Abbildung 2 zeigt den zugrunde liegenden physikalischen Prozeß. Man sieht die verschiedenen Phasen des Wassers – fest, flüssig und gasförmig. Außerdem sieht man seine überkritische Flüssigkeitsphase. In diesem Stadium ist überkritisches Wasser weder flüssig noch gasförmig. Wasser im überkritischen Stadium weist einige Merkmale des flüssigen und einige des gasförmigen Zustands auf; aber es hat noch weitere, besondere Eigenschaften.

Überkritisches Wasser hat in seiner Dampfform eine höhere Dichte als der Dampf aus normalem Wasser in einem herkömmlichen Kohlekraftwerk. Der dichtere überkritische Dampf dreht die Turbine viel schneller (ca. 3200 Umdrehungen pro Minute im Vergleich zu 1600 Umdrehungen pro Minute bei herkömmlichen Kraftwerken), was zu einer höheren erzeugten Leistung bei gleichem Einsatz führt.

Zweitens: Wenn sich eine Flüssigkeit ihrem kritischen Punkt nähert, beginnt ihre latente Verdampfungswärme (die Wärme, die benötigt wird, um Wasser vom flüssigen und in den gasförmigen Zustand umzuwandeln) zu sinken, bis sie am kritischen Punkt null erreicht. Mit anderen Worten: Die Energiemenge, die benötigt wird, um das Wasser in Dampf umzuwandeln, wird immer geringer, und schließlich verdampft das Wasser sofort. Es wird also weniger Kohle benötigt, um die gleiche Menge Wasser zu erhitzen.

Der kombinierte Effekt der superkritischen Technologie ist spektakulär. Der thermische Wirkungsgrad eines herkömmlichen Kohlekraftwerks liegt bei etwa 34 %. Der thermische Wirkungsgrad drückt ein Verhältnis aus: die Arbeitsleistung, in diesem Fall die Stromerzeugung, im Verhältnis zum potentiellen Wärmeinhalt der eingesetzten Kohle. Er mißt die Effizienz des Prozesses bei der Nutzung der in der Kohle gebundenen Wärme, um Arbeit zu leisten. Im Gegensatz dazu liegt der Wirkungsgrad von superkritischen Kohlekraftwerken bei etwa 43 %. Moderne ultra-superkritische Kraftwerke (USK) haben einen Wirkungsgrad von 47,5 %. General Electric meldet auf seiner Website, daß ein neu entwickeltes Kraftwerk einen Wirkungsgrad von 50 % erreichen soll. Ingenieure arbeiten bereits an Entwürfen, um Wirkungsgrade von 53–55 % zu erzielen.

Man vergleiche den bereits erreichten Wirkungsgrad von über 43 % mit dem von Sonnenkollektoren, deren Nennleistung zur Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare Arbeit (Stromerzeugung) bei 18–22 % liegt. Was ist besser: ein superkritisches Kohlekraftwerk mit einem thermischen Wirkungsgrad von 47,5 % oder ein Solarkraftwerk, wenn die Sonne nicht scheint?

Der oben beschriebene superkritische Prozeß läßt einen Großteil der Propaganda gegen Kohlekraftwerke in sich zusammenbrechen.

Was die Verringerung der Umweltbelastung anbelangt, so können Kohlekraftwerke mit dem superkritischen und dem ultra-superkritischen Verfahren 18 % weniger Kohle verbrennen, um die gleiche Stromerzeugungsleistung zu erzielen, wodurch entsprechend weniger Treibhausgas- und Schadstoffemissionen wie Distickstoffoxid, Schwefeldioxid und Kohlendioxid entstehen.

Eine weitere Verringerung des Schadstoffausstoßes wird durch ergänzende Technologien erreicht, die im folgenden erläutert werden.

Wirbelschichtfeuerung von Kohle

Eine weitere effektive Kohleverbrennungstechnologie, die eine andere Anomalie ausnutzt, ist die Wirbelschichtfeuerung (WSF). Das WSF-Verfahren schafft durch technologische Veränderungen die Voraussetzungen dafür, daß sich die Kohle wie eine Flüssigkeit verhält, aber dennoch fest ist. Dadurch hat das WSF-Verfahren einen wesentlich höheren thermischen Wirkungsgrad als herkömmliche kohlebefeuerte Kraftwerksprozesse und reduziert die Umweltbelastung.

Beim WSF-Verfahren wird stark zerkleinerte Kohle in das untere Bett der Brennkammer des Kohlekraftwerks geladen. Starke Luftströme werden mit sehr hoher Geschwindigkeit von unten in die zerkleinerter Kohle geblasen, während die Kohle gleichzeitig verbrannt wird. Die eingeblasene Luft trennt die Kohlepartikel und vergrößert so den Abstand zwischen ihnen; sie werden in einem nach oben gerichteten Luftstrom über dem Bett schwebend gehalten. Die einzelnen Partikel bewegen sich in diesem schwebenden Luftstrom frei über, unter und umeinander; sie sind zwar immer noch fest, verhalten sich aber gemeinsam in entscheidenden Punkten wie eine Flüssigkeit. In Videoaufnahmen wird sichtbar, daß das Medium wirbelt und brodelt.

In diesem Schwebezustand sind 75–100 % der Oberfläche jedes Kohlepartikels exponiert, und die Wärme wird durch den Luftstrom ebenfalls nach oben befördert. Durch das Zusammenwirken der stärker exponierten Kohlepartikel und der gleichmäßiger verteilten Wärme ist der Verbrennungsprozeß viel intensiver; mehr als 90 % der Kohle in der Kammer wird verbrannt. Die Wärmeübertragung bei der Wirbelschichtfeuerung ist zehnmal größer als bei herkömmlichen Verfahren.

Folglich läßt sich ein WSF-Kraftwerk mit einer viel niedrigeren Zünd- und Verbrennungstemperatur betreiben: 750 °C gegenüber 850 °C bei einem herkömmlichen Kohlekraftwerk. Für den Betrieb der Anlage wird weniger Energie benötigt, was eine höhere Produktivität bedeutet. Der thermische Wirkungsgrad des WSF-Prozesses liegt bei 42–43 %, während er bei herkömmlicher Kohle bei 34 % liegt. In einigen Fällen erreicht der thermische Wirkungsgrad sogar 46–50 %.

Mit der Wirbelschichtfeuerung werden die meisten Schadstoffe beseitigt. Sie arbeitet unterhalb der Schwellentemperatur, die Sauerstoff und Stickstoff benötigen, um das Treibhausgas Stickstoffdioxid (NO₂) zu bilden. Wenn kein NO₂ entsteht, kann es auch nicht in die Atmosphäre abgegeben werden. Zweitens wird zu Beginn des WSF-Verbrennungsprozesses zusammen mit der Kohle auch Kalk in die Brennkammer gegeben. Der in der Kohle enthaltene Schwefel verbindet sich mit dem Sauerstoff und bildet das problematische Schwefeldioxid (SO₂). Der Kalk hingegen verbindet sich mit dem SO₂ und erzeugt als Reaktionsprodukt Kalziumsulfat (CaSO₄), das harmlos ist. Nur sehr wenig Schwefeldioxid gelangt in die Atmosphäre. Drittens, durch den Einsatz von Filteranlagen, bevor die Rauchgase den Schornstein erreichen, ist das WSF-Verfahren sehr wirksam bei der Entfernung von Kohleasche (Flugasche und Bodenasche).

Das WSF-Verfahren ist sehr effektiv, es erhöht den Wärmewirkungsgrad und reduziert die sogenannten Schad- und Treibhausgase. Die meisten Menschen wissen davon nichts.

Überkritische Kraftwerke können ebenso wie althergebrachte konventionelle Kohlekraftwerke zur Schadstoffreduzierung aufgerüstet werden. Diese zusätzlichen Einrichtungen befinden sich entweder im Hauptkohlekraftwerk oder in Nebenanlagen, die über Schächte und Rohre mit den Hauptkraftwerken verbunden sind.

So wird beispielsweise die Selektive Katalytische Reduktion eingesetzt, bei der das Stickstoffdioxid enthaltende Abgas eines Kohlekraftwerks durch einen großen Katalysator geleitet wird, wo dem Abgas Ammoniak (NH₃) beigemischt, das die Stickoxide zu harmlosem Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) umwandelt. Es gibt auch die Rauchgasentschwefelung, die mit einigen Modifikationen das gleiche Verfahren wie die Wirbelschichtfeuerung einsetzt, um Schwefeldioxid durch Kombination mit Kalk zu eliminieren. Mit anderen Verfahren können Blei, Quecksilber usw. beseitigt werden.

Regenerierbare Trockenmittel und andere Arten von Sorbentien können 25 % oder mehr des CO₂ aus den Rauchgasen der Kohleverbrennung entfernen. Aber es sind noch erhebliche Fortschritte nötig, um mit Sorbentien oder Lösungsmitteln das CO₂ zu entfernen. Dieser Vorgang ist klar zu unterscheiden von der unsinnigen Forderung der Ökofanatiker, die CO₂-Konzentration der Atmosphäre zu senken.

Magnetohydrodynamik

Ein MHD-Generator bedeutet einen revolutionären Sprung in der Stromerzeugung. Mit diesem Verfahren wird eine leitende Flüssigkeit erzeugt – in diesem Fall ein heißes ionisiertes Gas, ein Plasma –, die durch ein Magnetfeld bewegt wird. Plasmen sind die am häufigsten vorkommenden leitenden Flüssigkeiten im Universum. Bei der MHD-Technologie wird Kohle auf sehr hohe Temperaturen erhitzt und in eine stromleitende Plasmaflüssigkeit verwandelt. Die Art der Stromerzeugung, die 120 Jahre lang praktiziert wurde, kann dadurch abgelöst werden: Mit großer Hitze wird Wasser in einem Kessel zum Kochen gebracht, wodurch Dampf entsteht, der eine Turbine antreibt, die wiederum einen Generator antreibt, der Strom erzeugt. Stattdessen fängt das MHD-Verfahren die positiven und negativen Ionen aus dem strömenden ionisierten Gas ein und wandelt sie direkt in Gleichstrom um.

Bei MHD besteht der Hauptzweck der Kohle in der Erzeugung eines Plasmas. Auch andere Energiequellen – Gas, Öl, sogar Kernkraft – könnten für diesen Zweck verwendet werden. Kohle hat den Vorteil, daß sie reichlich vorhanden und für dieses Verfahren gut geeignet ist.

MHD wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, auch in der Medizin. Für die kommerzielle Stromerzeugung in großem Maßstab wird sie bisher jedoch noch nicht genutzt. In den USA, in Indien und mehreren anderen Ländern wird das Verfahren erprobt.

In der ersten Phase des MHD-Prozesses wird aufbereitete Kohle in einen Ofen/eine Brennkammer geleitet, wo sie auf extrem hohe 1250–2750 °C erhitzt und in ein ionisiertes Plasma umgewandelt wird. Dieses durchläuft eine Expansionsdüse, um eine hohe Geschwindigkeit zu erreichen; dann durchläuft das Plasma einen Kanal, der in einem Magnetfeld (mit einer Stärke von 5 Tesla oder mehr) gehalten wird, und die Bewegung des leitenden Plasmas durch dieses Magnetfeld induziert eine Spannung im Plasma. Alle oder die meisten geladenen Teilchen im Plasma befinden sich in freier Bewegung.

In der Physik gilt, daß der Strom senkrecht zum Magnetfeld fließt. Dieser Vorgang erzeugt eine elektromagnetische Kraft, die senkrecht zu den Ebenen des Stroms und des Magnetfelds verläuft.

Das Plasma, das sich an den Magneten vorbeibewegt, induziert in dem sich bewegenden Plasma selbst einen Strom. Wenn man sich die Pole des Magneten auf beiden Seiten des Plasmaflusses vorstellt, fließt dieser Strom zwischen den Elektroden „über und unter“ diesem Fluß. Die Kathode zieht die positiven Ionen des Plasmas an, die Anode die negativen Ionen des Plasmas. Die Ionen werden auf den Elektroden „gesammelt“. Das MHD-System wandelt die Ionen in Gleichstrom um. Schließlich wandelt ein Wechselrichter den durch den MHD-Prozess erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um, was eine wesentlich effizientere und längere Übertragung über große Entfernungen ermöglicht.

Das MHD-Verfahren hat heute noch physikalische und technologische Probleme, aber es wurde festgestellt, daß damit ein Wirkungsgrad von fast 90 % erreicht werden könnte.

Saubere Kohle wird die Welt verändern

Die saubere Kohletechnologie steht für eine grundlegende Politik, die die Welt spaltet zwischen denjenigen, die sich für eine hochtechnologische, kapitalintensive Entwicklung der Welt einsetzen, und den Kräften hinter Prinz Charles und der britischen Oligarchie, die Kohlekraftwerke abstellen und den Entwicklungsländern verbieten, sie zu bauen.

Diese Politik zeigt wie eine Wetterfahne die Richtung an, in die sich die realwirtschaftliche Wachstumspolitik eines Landes bewegen wird. Länder, die die saubere Kohletechnologie nutzen, sind auch diejenigen, die neue Quellen der Stromerzeugung erschließen: Sie bauen oder planen neue Kernkraftwerke, sie investieren in die Entwicklung der Kernfusion, sie schaffen neue Stahlkapazitäten und erweitern die Infrastruktur. Ihnen ist klar, daß die Welt eine vielfältige Energieinfrastruktur aus Kernspaltung, Kernfusion, plasmagestützter MHD, Supraleitung usw. braucht und daß die saubere Kohle ein wichtiges Sprungbrett zu dieser Vielfalt ist. Ohne saubere Kohletechnologie wird die Welt diese höhere Mannigfaltigkeit nicht erreichen.

Die folgende Tabelle führt die Liste der Länder, die alle Kohlekraftwerke abgeschaltet haben oder abschalten wollen – ausschließlich europäische Länder. Deutschland will bereits 2025 aus der Kohleverstromung aussteigen. Die Vereinigten Staaten haben bereits die Hälfte ihrer Kohlekraftwerke stillgelegt; es gibt zwar kein offizielles Datum für den vollständigen Kohleausstieg, aber da sich die Biden-Administration dem Great Reset verschrieben hat, ist es so, als ob ein solches Ausstiegsdatum in Kraft wäre.

Länder, die bereits aus der Kohleverstromung ausgestiegen sind, oder es planen

Land	Datum des Ausstiegs
Belgien	2016
Österreich	2020
Schweden	2020
Portugal	2021
Frankreich	2022
England	2024
Ungarn	2025
Italien	2025
Irland	2025
Griechenland	2025
Dänemark	2028
Finnland	2029
Niederlande	2029
Slowakei	2030
Deutschland	2025

Die nächste Tabelle listet die zehn Länder, die neue Kohlekraftwerke in Planung haben (Stand 2019). China führt die Tabelle an, alle Länder außer Südafrika liegen in Asien. Einige dieser Länder haben den geplanten Bau von Kohlekraftwerken auf direkten Druck von Finanzriesen wie BlackRock (im Falle der Philippinen) eingeschränkt.

Die zehn wichtigsten Länder mit neuen Kohlekraftwerken in der Entwicklung – entweder im Bau oder in Planung