Fossile Energieträger
3.11.08
Alexander Miller
Sascha Herbel
Markus Reichert
Klasse 10c
Herr Knebel
Inhaltsverzeichnis
3.11.08 -Deckblatt
-Erdgas -Erdöl -Kohle
-Inhaltsverzeichnis -Einleitung
-Auftretende Probleme -Lösungsansätze -Erdgas
-Entstehung von Erdgas -Ende des Erdgases -Förderung
-Nutzung -Erdöl
-Erdöl allgemein -Entstehung -Geschichte -Gewinnung -Weltressourcen -Braunkohle
- Die Entstehung der Braunkohle -Verwendung
-Arten
-Braunkohle und Volkswirtschaft -Steinkohle
-Was ist Steinkohle?
-Die Entstehung der Braunkohle Versuch
-Praktischer Teil
Markus Reichert, Alexander Miller, Sascha Herbel 10c
Markus Reichert
Erdöl
2.11.08 Erdöl ist ein in der Erdkruste eingelagertes, hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen . Es dient zur Erzeugung von Elektrizität und als Treibstoff fast aller Transportmittel. Daneben wird Erdöl in der chemischen Industrie zur Herstellung von Kunststoffen eingesetzt. Erdöl ist derzeit der wichtigste Rohstoff der modernen Industriegesellschaften.
Deshalb wird es auch „Schwarzes Gold“ genannt. Allein in den Jahren von 2000 bis 2007 wurden etwa 200 bis 220 Milliarden Barrel des Rohstoffs weltweit gefördert
Bildquelle:http://www.seilnacht.com/Lexikon/tnerdoe.JPG
Entstehung:
Der biogenetischen Theorie gemäß ist Erdöl aus Meeresorganismen entstanden, die starben, absanken und auf dem Meeresboden von Sedimenten bedeckt wurden. Durch Absinken der Sedimente wurden diese organischen Materialien hohem Druck und hoher Temperatur ausgesetzt.
Unter diesen Bedingungen wandelten sie sich in so genannte Kerogene um. Die fein verteilten Kerogene wandern, da sie leichter als Wasser sind und durch dieses verdrängt werden. Beim Wandern ("Migration" des Erdöls) vereinigen sich die Kerogene zu kompakteren Massen, zu Erdöl
Geschichte:
Gefunden wurde Erdöl schon vor einigen tausend Jahren dank seiner Eigenschaft zutage tritt Bis an die Erdoberfläche hervorquellendes Erdöl, welches durch die Aufnahme von Sauerstoff asphaltartige Stoffe bildete, wurde schon vor 12.000 Jahren im vorderen Orient, vor allem in Talebenen zwischen den Flüssen , als Bitumen entdeckt. Die Menschen lernten die Eigenschaften dieses Naturprodukts zu nutzen: So erhielt man durch Vermischen von Erdöl mit Sand, Schilf und anderen Materialien ein Produkt zur Abdichtung von Schiffsplanken.
Man nimmt an, dass schon die römische Armee Erdöl als Schmierstoff für Achsen und Räder gebrauchte.
Gewinnung:
Der Abbau des Erdöls begann im 19. Jahrhundert. Die ersten Bohrungen wurden 1856 in Dithmarschen von Ludwig Meyn und 1858 bei Wietze in Niedersachsen durchgeführt. In einer
Markus Reichert
Tiefe von ca. 50 m wurde gegen 1910 mit 2000 Bohrtürmen etwa 80% des deutschen Erdölbedarfs gefördert.
In Saudi-Arabien wurde das „Schwarze Gold“ zuerst in der Nähe der Stadt Dammam am 4. März 1938 nach einer Reihe erfolgloser erschließung von Lagerstäten und Rohstoffvorkommen von der US-Gesellschaft entdeckt.
Bildquelle:http://www.peraugym.at/chemie/ref/erdoel8d.jpg Allgemein erfolgt die Förderung konventionellen Erdöls heute in folgenden Phasen:
• In der ersten Phase wird Öl durch den natürlichen Druck des eingeschlossenen Erdgases oder durch „Verpumpen“ an die Oberfläche gefördert
• In der zweiten Phase werden Wasser oder Gas in das Wasserfluten und Gasinjektion und damit zusätzliches Öl aus der Lagerstätte gefördert.
• In einer dritten Phase wird eine Verbindung von
Teilchen wie Dampf, Chemikalien, CO2 oder Mikroben eingespritzt, mit denen die Nutzungsrate nochmals erhöht wird.
Je nach Vorkommen können in der ersten Phase 10–30% des vorhandenen Öls gefördert werden und in der zweiten Phase weitere 10–30%; insgesamt in der Regel also 20–60% des vorhandenen Öls. Wegen des hohen Preises und der globalen Marktdynamik ist damit zu rechnen, dass sich die dritte Phase der Förderung auch bei „alten“ Vorkommen stark intensivieren wird.
Besondere Schwierigkeiten bereitet die Erdölförderung aus Lagerstätten, die sich unter Gewässern
Markus Reichert
befinden . Hier müssen zur Erschließung der Lagerstätte auf dem Gewässergrund stehende oder darüber schwimmende Bohrinseln eingerichtet werden, von denen aus gebohrt und später gefördert werden kann.
Befindet sich die Erdöllagerstätte nahe der Erdoberfläche, so kann das Öl im Tagebau gewonnen werden.
Aus schwer zugänglichen Lagerstätten wird das Erdöl mit Sonden gefördert, die durch Bohrungen eingebracht werden.
Weltreserven:
Für das Jahr 2004 wurden die bestätigten Weltreserven je nach Quelle auf 1.260 Milliarden Barrel (171,7 Milliarden Tonnen nach Oeldorado 2004 von ExxonMobil) bzw. auf 1.148 Milliarden Barrel (156,6 Milliarden Tonnen nach BP Statistical Review 2004) berechnet. Die Reserven, die geortet sind und mit der heute zur Verfügung stehenden Technik wirtschaftlich gewonnen werden können, nahmen in den letzten Jahren trotz der jährlichen Fördermengen jeweils leicht zu und erreichten im Jahr 2004 den höchsten jemals berechneten Stand.
Bildquelle:http://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Energie/Bilder/Energiestudie2006/Ene__Erdoel__g esamtpot__2006__g,property=default.jpg1
1Barrel: Maßeinheit eines Raumes.
2Sedimente:Ablagerungen an Land oder im Meer.
3Kerogen: Ist ein chemische organisches Material.
4Bitumen:ist ein natürlich vorkommendes und auch durch Vakuumdestillation aus Erdöl zu gewinnendes Material.
5Lagerstätten:ist ein Begriff aus Angewandter Geologie und Bergbau für bestimmte Bereiche der Erdkruste, in denen sich natürliche Konzentrationen von festen, flüssigen oder gasförmigen Rohstoffen vorhande.
Erdgas
Erdgas ist ein brennbares Naturgas, das in unterirdischen Lagerstätten vorkommt. Es tritt häufig zusammen mit Erdöl auf, da es auf ähnliche Weise entsteht. Erdgase bestehen hauptsächlich aus Methan, unterscheiden sich aber in ihrer weiteren chemischen Zusammensetzung.
Als fossiler Energieträger dient es hauptsächlich der Beheizung von Wohn- und
Gewerberäumen, als industrielle Prozesswärmeenergie, zur elektrischen Stromerzeugung und in kleinem Umfang (2008) als Treibstoff für Kraftfahrzeuge. Hinzu treten mengenmäßig bedeutsame Anwendungen als Reaktionspartner in chemischen Prozessen, wo wiederum sein Energiereichtum zum Tragen kommt.
Die Entstehung von Erdgas
Erdgas entsteht auf ähnliche Art wie Erdöl und wird daher auch oft mit diesem zusammen gefunden. Es bildet sich hauptsächlich aus pflanzlichen und tierischen Kleinstlebewesen, die auf den Meeresgrund absinken, im Schlamm eingebettet und durch weitere Sedimentation überlagert werden.
Prozess dauert Millionen von Jahren
Das organische Material bleibt unter Luftabschluss als Faulschlamm erhalten, aus dem sich das Muttergestein für Erdöl und Erdgas bildet. Durch die fortschreitende Überlagerung mit weiterem Gesteinsmaterial gelangt das Muttergestein in tiefere Schichten und wird dort durch die natürliche Wärme aus dem Erdinneren langsam aufgeheizt. Mit Überschreiten bestimmter Schwellenwerte für Temperatur und Zeit werden die erhalten gebliebenen organischen
Bausteine in mehreren komplexen Prozessen zu Erdöl und Erdgas umgewandelt.
Der Vorgang der Entstehung dauert in der Regel viele Millionen Jahre. Ein Großteil des heute verfügbaren Erdgases ist vor 15 bis 600 Millionen Jahren entstanden.
Ende des Erdgases
So sind konkrete Angaben möglich, wie lange bei gleichbleibendem Verbrauch die derzeit bekannten und „ökonomisch ausbringbaren“ Reserven noch reichen werden. Bei Gas wären das etwa 67 Jahre. Das Problem bei solchen völlig dynamikfreien Prognosen ist freilich: Sie können gar nicht stimmen. Denn ständig werden neue Reserven gefunden, auch können ökonomisch bisher nicht sinnvoll zu fördernde Vorräte bei entsprechender Preisentwicklung plötzlich doch Einlaß in die Berechnungen finden. Vor allem aber kann sich der Verbrauch ändern. Beim Gas wird er immens steigen. Rechnet man diese erwarteten Dynamiken ein, sinkt die statistische Reichweite auf nur noch gut 40 Jahre - was immer noch fast doppelt so lange wäre wie beim Öl. Erdgas erschöpft sich nicht in einem allmählich schwächer
werdenden Ausstoßprozess ähnlich dem Schwächerwerden eines Erdölvorkommens. Es stoppt ganz plötzlich aus einer hundertprozentigen Ergiebigkeit, wenn die Gasquelle entleert
ist. Dadurch wird die Vorhersehbarkeit und Planbarkeit eines Vorrats erheblich reduziert.
Dies gilt analog für den Welterdgasvorrat als Ganzes.
Förderung nach Ländern
Förderung in Milliarden Kubikmeter
Quelle: BP workbook of historical data
Rang
(2007)
Land 1970 1980 1990 2000 2006 2007 1. Russland 132,7 291,8 597,9 545,0 612,1 607,4
2. USA 595,1 549,4 504,3 543,2 523,2 545,9
3. Kanada 56,7 74,8 108,6 182,2 188,4 183,7
4. Iran 12,9 7,1 23,2 60,2 108,6 111,9
5. Norwegen 0,0 25,1 25,5 49,7 87,6 89,7
…33. Deutschland 11,0 18,5 15,9 16,9 15,6 14,3 Im Jahre 2007 wurden weltweit 2.940,0 Milliarden m³ Erdgas gefördert.
Nutzung
Erdgas ist in den letzten Jahren auch für Privatpersonen interessant geworden. Haushalte können an das Pipelinenetz angeschlossen werden und so Erdgas für fast alles im Haus nutzen - Heizung, warm Wasser, Kochen, Backen oder zum Betreiben eines Kamins. In Deutschland werden rund 50 % aller Haushalte mit Erdgas beheizt, ca. 22% des gesamten Energiebedarfs werden durch Erdgas gedeckt. Dabei sind Erdgasanlagen meist platzsparender und auf Dauer günstiger als andere Energiearten - und sie schonen die Umwelt. Doch nicht nur Haushalte profitieren heutzutage von Erdgas: auch in der Industrie wird Erdgas immer öfter verwendet.
Vor allem dort, wo Wärme benötigt wird: z. B. bei der Stahl- und Glasherstellung, bei der Herstellung bzw. Brennung von Ziegeln und bei der Trocknung von Futter- und
Nahrungsmitteln.
Quellen:
http://www.gas-preis-vergleich.com/nutzung-erdgas.php http://de.wikipedia.org/wiki/Erdgas
http://de.wikipedia.org/wiki/Erdgas/Tabellen_und_Grafiken
http://www.faz.net/s/Rub2542FB5D98194DA3A1F14B5B01EDB3FB/Doc~E27B9C32C188 A489398FD226EE6D228CF~ATpl~Ecommon~Scontent.html
http://www.eon-ruhrgas.com/cps/rde/xchg/SID-3F57EEF5-F222A71C/er- corporate/hs.xsl/1393.htm
Braunkohle & Steinkohle Braunkohle
Was ist Braunkohle?
Braunkohle liegt im Grad der Inkohlung zwischen Torf und Kohle. Braunkohle ist geologisch relativ jung; sie wurde in der Kreidezeit und im Tertiär gebildet. Meist ist sie braunschwarz und hat eine deutlich faserige, holzartige Struktur. Braunkohle hat einen geringeren Heizwert als Steinkohle, da sie relativ viel Wasser (10 bis 75 %) und relativ wenig Kohlenstoff (55 bis 77 %) enthält.
Aufgrund ihres hohen Gehalts an flüchtigen Stoffen (45 bis 53 %) zerfällt sie an der Luft sehr rasch, so dass es sich nicht lohnt die Rohkohle über längere Strecken zu transportieren. Deshalb liegen die Braunkohlenkraftwerke in der Nähe der Tagebaue. Der Heizwert von Braunkohle beträgt 17 211 Kilojoule pro Kilogramm.
Die Entstehung der Braunkohle
Braunkohle waren früher Bäume, Sträucher, Farne und Gräser. Das war 20 Millionen Jahren im Erdzeitalter des Tertiärs. Das Klima war deutlich wärmer und feuchter als heute. Diese flache Landschaft lag nur wenige Meter über dem Meeresspiegel. Dort erstreckten sich Flussläufe, tote Flussarme, Seen, Lagunen und Sümpfe. Wenn die Bäume, Sträucher und Gräser alt wurden, starben sie ab und machten neuen Pflanzen Platz. Die verwelkten Blätter und morschen Stämme fielen in das Wasser. In den Sümpfen und Mooren konnten die abgestorbenen Pflanzen nicht vermodern, weil sie durch das Wasser luftdicht abgeschlossen waren. Mikroorganismen zersetzten die Pflanzenreste zunächst zu Torf. Dazu brauchten sie den Sauerstoff aus der Luft nicht. Auf dieser Torfschicht wuchsen wieder neue Pflanzen.
Wachsen, Absterben, Versinken im feuchten Untergrund: dieser Kreislauf wiederholte sich immer wieder. Denn gleichzeitig senkte sich der Boden über viele Millionen Jahre ganz allmählich ab. Die Torfschicht wurde immer dicker sowie dichter und war bis zu 279 m stark.
Im Laufe der Jahrmillionen änderte sich das Bild. Es wurde allmählich kühler. Und die Vorläuferin der Nordsee drang tief in die Niederreihnische Bucht vor. Somit lagerte das Meer auf der
Torfschicht ein dickes Paket aus Sand und Kies ab. Diese Decke wurde immer schwerer und presste den lockeren feuchten Torf zusammen. Durch den hohen Druck wurde der Torf wie ein Schwamm ausgepresst und zu Braunkohle verdichtet. Die Erdmassen über der Kohle heißen Abraum.
Verwendung
Braunkohle wird heute - gemahlen und getrocknet - fast ausschließlich als Brennstoff für die Stromerzeugung genutzt. Der Anteil der Förderung, der zu Briketts gepresst wird, ist erheblich zurückgegangen. Braunkohle ist bräunlich bis schwarz und hat mit bis zu 50 Prozent einen hohen Feuchtigkeitsanteil. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt bei 65-70 % in der wasserfreien Kohle. Der Schwefelgehalt beträgt bis zu 3%. Sie wird im Tagebau abgebaut.
In Deutschland gibt es drei große Braunkohle-Reviere:
• die Niederrheinische Bucht,
• das Mitteldeutsche
• das Lausitzer Revier
Das größte deutsche Braunkohleunternehmen ist die RWE Rheinbraun AG in Köln, Ihre Briketts werden unter dem Namen Union-Brikett vermarktet.
Entstehungszeit der Braunkohle ist das Tertiär. Wie bei der Steinkohle, spielt auch hier das Holz abgestorbener Bäume eine Rolle, welches unter Druck und Luftabschluss den Prozess der
Inkohlung durchlief. Jedoch ist Braunkohle in einem jüngeren Erdzeitalter entstanden, deswegen unterscheidet sie sich qualitativ von der Steinkohle zum Beispiel durch einen höheren
Schwefelgehalt und eine grobe, lockere und poröse Grundmasse, in der auch große Einschlüsse (mitunter ganze Baumstubben) zu finden sind.
Arten
Bei der Braunkohle unterscheidet man die Glanzbraunkohle, Mattbraunkohle und die
Weichbraunkohle. Die Sorten mit einem hohen Anteil flüchtiger Bestandteile lassen sich in einer
Kokerei zu Koks verarbeiten. Je nach Temperatur des Verfahrens erhält man Schwel- oder Grudekoks. Braunkohlenkoks wird in erster Linie im großtechnischen Maße zur Filtration verwendet, wobei das Material die im Labormaßstab übliche Aktivkohle aus Holz ersetzt.
Braunkohle und Volkswirtschaft
Deutschland muss die meisten Energie-Rohstoffe aus dem Ausland importieren. So deckt Deutschland seinen Energienbedarf zu 60% aus importiertem Mineralöl, Erdgas und Uran. Die Braunkohle ist dagegen ein heimischer Energieträger. Die Vorräte reichen noch für Generationen ihren Beitrag zur Energieversorgung leiste, ohne auf Subventionen angewiesen zu sein. Braunkohle ist der in Deutschland einziger Energieträger, der im internationalen Preisvergleich bestehen kann.
Die Braunkohleförderung der Rheinbraun AG liegt derzeit bei etwa 100 Millionen Tonnen pro Jahr.
40 000 Arbeitsplätze im Bergbau, in den Kraftwerken und in den Zulieferungsbetrieben sind damit über Jahrzehnte gesichert.
Allein die Rheinbraun AG beschäftigt rund 11 500 Mitarbeiter. Rund 2 300 von ihnen arbeiten im Bereich der Betriebsdirektion Tagebau Garzweiler.
Steinkohle
Was ist Steinkohle?
Steinkohle ist ein schwarzes, häufig fettig glänzendes Sedimentgestein, das in Schichten, so genannten Flözen, lagert. Die Flöze erstrecken sich oft über viele Quadratkilometer. Im Ruhrrevier liegen bis zu einer Tiefe von 1500 Metern mehr als 100 Flöze untereinander. Abgebaut werden jedoch nur die dicksten.
Die Entstehung der Braunkohle: Hauptentstehungszeit der Steinkohle ist das Karbon. Entstanden ist sie aus großen Urwaldbeständen, die im Prozess des Absterbens große Mengen Biomasse
anhäuften, ähnlich wie in einem Torfmoor zur heutigen Zeit. Diese Ablagerungen wurden teilweise in regelmäßigen Abständen (deswegen gibt es im Steinkohlebergbau meist mehrere Flöze) durch andere Sedimente wie Tone und Sand/Sandsteine abgedeckt. Dadurch wurde das organische Ausgangsmaterial unter Luftabschluss, hohem Druck und hohen Temperaturen solange verdichtet und umgewandelt, bis ein fester Verbund aus Kohlenstoff, Wasser und unbrennbaren Einschlüssen in Form von Asche entstand. Steinkohle zeichnet sich durch eine schwarze, feste Grundmasse aus, in welcher mitunter Einschlüsse und Abdrücke prähistorischer Pflanzen zu finden sind.
Steinkohle ist ein Sammelbegriff für höherwertige Kohlen. Entstehungszeit der Steinkohle ist das Karbon. Entstanden ist sie aus großen Urwaldbeständen, die im Prozess des Absterbens große Mengen Biomasse anhäuften, ähnlich wie in einem Torfmoor zur heutigen Zeit. Diese
Ablagerungen wurden teilweise in regelmäßigen Abständen (deswegen gibt es im
Steinkohlebergbau meist mehrere Flöze) durch andere Sedimente wie Tone und Sand/Sandsteine abgedeckt. Dadurch wurde das organische Ausgangsmaterial unter Luftabschluss und hohen Drücken und Temperaturen solange verdichtet und umgewandelt, bis ein fester Verbund aus Kohlenstoff, Wasser und unbrennbaren mineralischen Einschlüssen entstand. Die Mineralsubstanz wird bei der Verbrennung verändert und erscheint dann in Form von Asche. Steinkohle zeichnet sich durch eine schwarze, feste Grundmasse aus, in welcher mitunter Einschlüsse und Abdrücke prähistorischer Pflanzen zu finden sind.
Abbaureviere in Deutschland:
• Ruhrgebiet
•
• (Anthrazitkohle)
• (1113–1997)
Der Abbau von Steinkohle erfolgt in Deutschland in Bergwerken von bis zu 1.750 Meter Tiefe.
Hereingewonnen wird sie entweder mit dem Kohlenhobel oder dem Walzenschrämlader. In
Kolumbien, Südafrika oder Australien kann die Kohle billiger als in Deutschland gefördert werden.
Daher kommt auch in deutschen Kraftwerken Importkohle häufiger zum Einsatz als heimische Kohle. Damit in Deutschland nicht ausschließlich Kohle aus dem Ausland verstromt wird, existiert die Steinkohlesubvention.
