19.05.2006 · Steigende Rohölpreise mehren die Attraktivität der Kohletechniken
Von Georg Küffner
© MARTIN WYNESS/Still Pictures
Steinkohle kann nicht nur in Australien im Tagebau einfach abgebaut werden.
Aus einem speckig glänzenden Kohlebrocken tropft klares, zitronengelbes Öl: Dieses Motiv einer Anzeige aus den siebziger Jahren ist noch all jenen in Erinnerung, die nach der ersten (sogenannten) Energiekrise 1973 sich darüber Gedanken machten, ob überhaupt und zu welchen Preisen sie künftig ihr Fahrzeug betanken können. Die verordneten Sonntagsfahrverbote und eine Steigerung des Spritpreises um rund 20 auf knapp 90 Pfennige (April '73 auf April '74) beunruhigten jedoch nicht nur die Autofahrer. Auch die Politiker und die Vordenker der Energieunternehmen - ebenso die kleine Schar der Anlagenbauer - fühlten sich durch die "urplötzlich" bewußt gewordene Abhängigkeit von den Ölförderländern angesprochen.
Sie alle suchten damals nach Alternativen zum Erdöl wie zum Erdgas und erinnerten sich der Kohleveredelungsverfahren, die vor dem Zweiten Weltkrieg in Deutschland entwickelt und in einer überschaubaren Stückzahl dann in den fünfziger und sechziger Jahren vor allem nach Südafrika, China und Indien exportiert wurden. So hat die Frankfurter Lurgi in dieser Zeit allein rund 80 Vergaser ans Kap geliefert und damit während der Embargophase Südafrikas die Basis für die dortige Spritversorgung geschaffen. Doch außer für die Treibstoffproduktion wie bei Sasol in Südafrika, wo mit dieser Technik auch heute noch täglich rund 175000 Barrel unterschiedlichster Ölprodukte für rund 25 Dollar je Faß erzeugt werden, diente die Kohletechnik vor allem der Ammoniakproduktion: Düngemittel über den Umweg über Synthesegas aus Kohle herzustellen war und ist überall dort vorteilhaft, wo es kein Öl und Gas gibt, aber große Vorräte an billiger Kohle.
Bereits kurz nach der ersten Ölkrise wurden Chancen für eine Renaissance der Kohletechnik gesehen. Die damalige Bundesregierung gab den Anstoß, aufbauend auf den großtechnisch realisierten "Alttechniken" moderne Verfahren der Kohleveredelung zu entwickeln. Es wurde ein "Rahmenprogramm Energieforschung" verabschiedet und Gelder für den Bau von Pilotanlagen zur Verfügung gestellt. Zwischen 1977 und 1980 gingen dann in Deutschland sieben Kohleveredelungstestanlagen in Betrieb. Und die Pläne gingen in Richtung Großanlagen für die Produktion von Treibstoffen aus Kohle. Es wurde über 14 Projekte gesprochen, die im industriellen Maßstab Kohleöl und Kohlegas herstellen sollten.
Doch aus diesem auf 13 Milliarden Mark geschätzten Investitionsprogramm ist nichts geworden. Alle Projekte fielen dem Olpreiseinbruch Mitte der achtziger Jahre zum Opfer. Keine einzige Großanlage wurde gebaut, die Pilotanlagen abgerissen und verschrottet. Doch nicht alle. Die letzte verbliebene Testanlage zur Kohleverflüssigung, welche die Deutsche Montan Technologie (DMT) betrieb (damit lassen sich täglich 200 Kilogramm Steinkohle zu Kohleöl verarbeiten), wurde vor zwei Jahren nach China verkauft, wo sie in der Nähe von Schanghai wieder aufgebaut werden soll. Das hätte China nicht getan, wenn es nicht große Erwartungen in diese Technik setzen würde.
So baut der chinesische Energiekonzern Shenhua derzeit mit Hilfe deutscher DMT-Experten im mongolischen Majata eine Anlage zur direkten Kohlehydrierung, die aus rund 9,7 Millionen Tonnen Kohle etwa 5 Millionen Tonnen Treibstoffe herstellen wird. Das Verfahrens-Know-how kommt von dem amerikanischen Unternehmen Hydrocarbon Technologies. Auch deutsche Zulieferer sind an dem rund 2,5 Milliarden teuren Projekt beteiligt: Beispielsweise liefert die schwäbische Uraca sechs Hochleistungspumpen. Sie befördern mit einem Druck von 210 bar den aus fein zerkleinerter Kohle und Öl aus dem Prozeß zusammengemischten, 290 Grad heißen Kohlebrei in die Reaktoren. Die Hydrierung findet dann in zwei Schritten statt. Im ersten, der "Sumpfphase", wird die Kohlemaische in ein flüssiges Zwischenprodukt überführt, aus dem im zweiten, der "Gasphase", ein sogenanntes Produktöl wird. Eine nachgeschaltete klassische Raffination macht daraus dann vermarktbare Treibstoffe wie Benzin und Diesel.
Eine deutlich größere Bedeutung als die direkte Hydrierung haben die Kohlevergasungsverfahren - dafür gibt es mehrere Gründe. Sie bieten den Vorteil, mit den unterschiedlichsten Rohstoffen fertig zu werden. Außer Kohle können alle Arten von Biomasse wie organische Abfälle vergast werden. Zudem lassen sich aus dem erzeugten Synthesegas nicht nur alle gängigen flüssigen Treibstoffe, sondern auch Kunststoffe und zahllose andere Chemieprodukte herstellen. Und für die Vergasung von Kohle spricht, daß mit dem Kohlegas sogenannte Kombikraftwerke befeuert werden können. Mit dem Hintereinanderschalten einer Gas- und einer Dampfturbine erreicht man einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad. Weiterer Vorteil: Aus dem Kohlegas kann das für die Klimaveränderung maßgeblich verantwortlich gemachte Kohlendioxyd vergleichsweise einfach abgetrennt werden.
Kohlevergasungstechniken gibt es Dutzende. Sie in neuere und ältere Verfahren zu unterteilen ist nur bedingt sinnvoll, da sie alle noch eingesetzt und neu gebaut werden. Welche Technik zum Zuge kommt, hängt vielmehr vor allem davon ab, welche Kohlequalitäten zu Verfügung stehen und was aus dem erzeugten Kohlegas produziert werden soll. Für minderwertigere, weil schwefel- und stark aschereiche Kohle eignen sich sogenannte Gegenstromreaktoren. Bei ihnen wird die (stückige) Kohle von oben eingefüllt und die Reaktionsmittel Sauerstoff und Dampf von unten eingeblasen. Ähnlich wie in einem alten Kanonenofen bilden sich in den tonnenförmigen Stahltanks unterschiedliche Reaktionszonen aus: Erst wird die Kohle getrocknet, dann entgast, anschließend vergast und ganz unten im Reaktor verbrannt. Je nachdem, ob die Asche in festem Zustand oder flüssig abgezogen wird, unterscheidet man zwischen dem Lurgi-Festbett- oder dem British Gas Lurgi Slagging Gasifier. Ein recht neuer "Flüssigschlacke"-Vergaser steht auf dem Gelände des Verwertungszentrums Schwarze Pumpe südöstlich von Berlin. Hier wird aus 70 Prozent Kunststoffmüll und 30 Prozent Kohle erst ein Synthesegas und daraus dann Methanol gewonnen.
Soll dagegen aus hochwertiger Kohle etwa ein kalorienreiches Brenngas erzeugt werden, setzt man lieber Flugstromvergaser ein. Bei ihnen werden die zu Staub gemahlene Kohle, der für die Reaktion benötigte Sauerstoff und Dampf von oben in den Reaktor eingeblasen. Die bei Temperaturen von rund 1300 Grad (und einem Druck von 80 bar) unterstöchiometrisch ablaufende Reaktion führt zu einer vollständigen Umwandlung der Kohle zu Kohlenmonoxyd und Wasserstoff - und damit zu einem sehr reinen Gas. Die mit den Namen Texaco, Shell und Future Energy (Sustec) in Verbindung gebrachten Vergasungsverfahren eigen sich daher für all die Fälle, wo etwa Erdgas durch Kohlegas ersetzt werden soll.
Bisher scheiterte der massenhafte Bau von Großanlagen zur Kohleveredlung an den zu hohen Kosten. Das könnte sich bei weiter steigenden Rohölpreisen ändern. Es gibt jedenfalls ausreichend Kohle. Auch bei steigendem Verbrauch reichen die Reserven noch Jahrhunderte. Zudem stehen die Vorkommen an Ölsanden wie etwa im kanadischen Alberta als Erdölersatz zur Verfügung. Ein Engpaß könnten jedoch die für den Bau der Anlagen benötigten Ingenieurskapazitäten sein. Denn die Experten, die in den sechziger Jahren die großen Vergasunganlagen gebaut haben, sind längst in Pension.
Kohleveredelung = Kohlevergasung
Jan Plaß (yoann)
- 20.06.2006, 13:28 Uhr
