Kohle

Kohle ist ein schwarzes oder bräunlich-schwarzes, festes Sedimentgestein, das durch Inkohlung pflanzlicher Biomasse entsteht. Sie besteht überwiegend aus dem chemischen Element Kohlenstoff und komplexen Kohlenstoffverbindungen.

Kohle ist auf allen Kontinenten vorhanden. Ihre erdgeschichtliche Hauptentstehungszeit war das Oberkarbon (Pennsylvanium) und die entsprechende Kohle liegt zumeist als Steinkohle vor. Daneben gibt es auch noch jüngere Steinkohlen etwa im Jura und der Kreide Westkanadas. In Bezug auf Mitteleuropa ist auch das „Tertiär“ ein bedeutender Kohlebildungszeitraum. Diese Kohle liegt jedoch weit überwiegend als Braunkohle vor.

Verwendet wird Kohle hauptsächlich als Träger fossiler Energie. Bei ihrer Verbrennung wird Wärme freigesetzt, die zum Heizen genutzt werden kann. Kohleverbrennung ist weltweit eine der meistverbreiteten Techniken zur Erzeugung elektrischer Energie. Sie ist ebenso als Ausgangsstoff bei der Koks- und Graphitherstellung sowie der Gewinnung flüssiger Kohlenwasserstoffe und der Eisenverhüttung von Bedeutung. Der Heizwert einer Steinkohleeinheit dient als Vergleichsmaßstab für andere Brennstoffe.

Sowohl Inkohlung als auch Kohleverbrennung sind wesentliche Bestandteile des globalen Kohlenstoffzyklus.

Die Menge der weltweiten Kohlevorräte ist Gegenstand anhaltender Untersuchungen. Schätzungen aus dem Jahr 2004 rechnen bei gleichbleibendem Verbrauch mit mehreren hundert Jahren bis zu deren Erschöpfung, andere Schätzungen gehen davon aus, dass das Kohlefördermaximum bereits im Jahr 2025 erreicht sein könnte.

Entstehung

Das Ausgangsmaterial von Kohle ist hauptsächlich pflanzlichen Ursprungs. Typische Kohlebildung (Humuskohle, siehe Allgemeines zur Klassifizierung: Kohlenarten) nimmt ihren Anfang in ausgedehnten Sumpfwäldern von Tiefebenen. Die Bäume binden mittels Photosynthese Kohlendioxid aus der Luft und wandeln es in das Kohlenhydrat Zellulose und andere organische Verbindungen um. Nach dem Absterben einzelner Bäume versinken diese im Sumpf und werden so dem normalen aeroben Zersetzungsprozess entzogen – es entsteht zunächst Torf.

Entscheidend dafür, ob aus dem Torf Kohle wird, ist die weitere geologische Geschichte der betreffenden Region. Die Erdkruste erfährt im Bereich von Tiefebenen üblicherweise eine tektonische Absenkung (Subsidenz, siehe auch Sedimentbecken). Hält diese Absenkung über geologische Zeiträume hinweg (also viele dutzend Millionen Jahre) an, werden die torfigen Sumpfsedimente, unter dann oft anderen Umweltbedingungen (u.a. auch lang anhaltende Meeresbedeckung), fortwährend mit Sedimenten überlagert und zugleich in die tiefere obere Erdkruste versenkt. Dabei steigen mit zunehmender Versenkungstiefe sowohl der Umgebungsdruck als auch die Umgebungstemperatur. Dies verursacht die sogenannte Inkohlung der torfigen Sedimente. Der Druck presst das Wasser aus, und die Temperaturzunahme bewirkt die chemische Umwandlung der organischen Verbindungen, im Zuge derer eine Anreicherung von Kohlenstoff erfolgt. Dabei entsteht zunächst Braunkohle. Mit zunehmender Versenkung intensiviert sich die Inkohlung. Aus Braunkohle wird Steinkohle und schließlich Anthrazit. Deshalb ist die Qualität von Kohle oft umso besser, je tiefer sie in der Erde liegt und je älter sie ist.

Die heute (nicht selten nurmehr wirtschaftshistorisch) bedeutendsten Steinkohlelagerstätten entstanden im Oberkarbon vor etwa 232,2 bis 298,9 Millionen Jahren. Das wichtigste Ausgangsmaterial des entsprechenden Torfs bestand im frühen Oberkarbon zu 60 bis 80% in baumartigen Bärlapppflanzen. Deren Stämme waren noch kaum aus Holz, hatten dafür aber ein sehr dickes Periderm (Borke). Im mittleren Oberkarbon der Appalachen dominierten die stark verholzenden Cordaiten. Im späten Oberkarbon Euramerikas herrschten wiederum schwach verholzende Baumfarne aus der Ordnung Marattiales vor. Die wirtschaftlich wichtigen Braunkohlelagerstätten Mitteleuropas (Niederrhein, Mitteldeutschland, Niederlausitz, Egergraben) sind im „Tertiär“ vor 66 bis 2,588 Millionen Jahren entstanden und damit wesentlich jünger.

Je nach paläogeographischer Position des Bildungsraumes unterscheidet man zwischen palustrischen (oder limnischen) und paralischen Kohlebildungen. Unter palustrisch/limnisch versteht man Kohlebildungen in Feuchtgebieten nahe Binnengewässern. Paralisch bedeutet, dass das Kohlelager auf Moorbildungen in einer Küstenebene zurückgeht. Zwischen den einzelnen Kohleflözen sind dann immer wieder marine Sedimente eingeschaltet, die auf kurzzeitige transgressive Phasen zurückgehen. Haben Kohlelagerstätten ihren Ursprung in palustrischen Bildungsräumen innerhalb von Becken in gebirgigen Regionen, kann man speziell von intramontanen Kohlebildungen sprechen.

Neue Untersuchungen legen einen engen Zusammenhang nahe zwischen der Bildung der enorm ergiebigen karbonischen Kohlelagerstätten und der Evolution von Weißfäule, das heißt von Pilzarten, die in der Lage waren, Lignin, einen Hauptbestandteil von Holz, abzubauen. Molekulargenetische Verwandtschaftsanalysen in Verbindung mit der Methode der Molekularen Uhr ergaben, dass die Weißfäule wahrscheinlich erst am Ende des Karbons oder im frühen Perm entstand.

Gewinnung

Kohle kann sowohl oberirdisch im Tagebau als auch im Untertagebau gefördert werden. Weltweit werden ca. 40 % der Kohle im Tagebau gewonnen, der Rest im Tiefbau.

Vorräte

Die Braunkohlevorräte in Deutschland betrugen im Februar 2014 etwa 76,8 Milliarden Tonnen, von denen 40,3 Mrd. t mit dem Stand der heutigen Technologie wirtschaftlich gewinnbar wären. Damit würden die Vorräte bei konstanter Förderung noch für 220 Jahre ausreichen.

Von den deutschen Steinkohlevorräten gelten rund 24 Milliarden Tonnen als gewinnbar. Ausgehend von der Förderquote des Jahres 2004 (25,7 Millionen Tonnen) ergäbe sich daraus eine theoretische Reichweite von über 900 Jahren. Aufgrund der geologischen Gegebenheiten ist jedoch nur ein Teil dieser gewinnbaren Vorräte nach Stand der Technik international wettbewerbsfähig förderbar. Vertreter der deutschen Kohlewirtschaft bezifferten deshalb, unter der Voraussetzung der Beibehaltung der damaligen Fördermenge, die Reichweite der deutschen Steinkohle auf etwa 400 Jahre. Allerdings wurde 2018 die Steinkohleförderung in Deutschland eingestellt.

Die deutsche Energy Watch Group, eine unabhängige Analytikergruppe um Wissenschaftler der Ludwig-Bölkow-Stiftung (München), kam im Frühjahr 2007 hinsichtlich der weltweiten Kohlereserven und insbesondere hinsichtlich der Reservensituation in Deutschland zu einem anderslautenden Ergebnis:

Zitat
"Viele Statistiken sind veraltet. […] Vermutlich ist deutlich weniger Kohle verfügbar als weithin angenommen. […]" <
Viele Angaben wurden seit Jahren nicht mehr aktualisiert. Wo dies erfolgte, wurden die Reserven meist nach unten korrigiert, teilweise sehr drastisch.' So hatte die Bundesanstalt für Geowissenschaften die deutschen Steinkohlereserven über Jahrzehnte mit 23 bis 24 Milliarden Tonnen angegeben. Im Jahr 2004 wurden sie auf 183 Millionen Tonnen herabgestuft, also um 99% reduziert. Auch bei der Braunkohle gab es dramatische Abwertungen um mehr als 80%. Deutschland ist der größte Braunkohleförderer der Welt. Ähnliche Tendenzen, wenn auch nicht ganz so massiv, gibt es beispielsweise in Großbritannien oder Polen. […] Geht man nun davon aus, dass die Kohle in den kommenden Jahrzehnten die Förderrückgänge bei Erdgas und Erdöl auffangen soll, wäre zunächst eine Ausweitung der globalen Förderung um 30 Prozent denkbar. Diese Zunahme müsste vor allem aus Australien, China, Russland, der Ukraine, Kasachstan und Südafrika kommen. Danach wird die Förderung konstant bleiben, um ab 2025 kontinuierlich abzufallen.|Pressemitteilung der Energy Watch Group vom 3. April 2007

Im 2. Quartal 2016 lag der Weltmarktpreis für Kraftwerkskohle bei zirka 56 Euro pro Tonne SKE.