Kohle zu Energie: Moderne Umwandlungstechnologien und Zukunftspotenzial

Die Vereinigten Staaten haben mehr Kohle als jede andere Nation – einige Schätzungen belaufen die Menge auf fast 300 Milliarden Tonnen, genug für die nächsten 240 Jahre basierend auf dem aktuellen Verbrauch. Auf der Suche nach sauberer Energie hat Kohle ein schlechtes Image bekommen. Aber neue Technologien verändern die Art und Weise, wie Kohle in Energie umgewandelt wird. Innovationen bei der Energiewandlung zielen ebenso auf saubereren Kraftstoff wie auf niedrigere Kosten ab.

Kohle zu Synthetischem Gas

Boston und andere „moderne“ Städte im 19. Jahrhundert befeuerten romantisches Gaslicht in Straßenlaternen und Häusern durch das Verbrennen von Kohle – wobei schmutzige Verschmutzungswolken ausgestoßen wurden. Heute wird die Umwandlung von Kohle in synthetisches Gas mit zunehmend anspruchsvolleren Methoden durchgeführt, um die Freisetzung von Kohlendioxid zu minimieren. Katalytische Vergasung mischt Kohle und einen festen Katalysator mit Dampf in einem schmalen Zylinder. Die Mischung wird unter Druck gesetzt, und das Ergebnis ist Wasserstoff und Kohlenmonoxid (synthetisches Gas) mit etwas Kohlendioxid. Trennung und sichere Entsorgung des Kohlendioxids sind die aktuellen Herausforderungen bei der Produktion von billigem, sauberem synthetischem Gas aus Kohle. Dieser Prozess kann einen Schritt weitergehen, um flüssigen Kraftstoff herzustellen – synthetisches Erdöl.

Kohle zu Flüssigkeiten

Diesel und Treibstoff für Flugzeuge sind die Endprodukte einer Kohleumwandlung. Ein Prozess namens Kohle-zu-Flüssigkeiten (CTLs) wandelt Kohle in synthetisches Gas und dann in einen brennbaren Flüssigstoff um. CTLs sind sauberer als normale fossile Brennstoffe – verflüssigte Kohle stößt weit weniger Partikel und Kohlenwasserstoffe aus (55-60 Prozent weniger als fossile Brennstoffe), wodurch Luftverschmutzung und Smog verringert werden. Die Kosten für CTLs betrugen 2009 45 Dollar pro Barrel, ein Preis, der stabil bleiben und nicht so stark schwanken könnte wie der Weltmarkt für fossile Brennstoffe. CTL-Diesel kostet heute etwa 1,24 Dollar pro Gallone vor Steuern. Um flüssigen Kraftstoff aus Kohle herzustellen, geben Sie zunächst die Kohle in einen Vergaser, einen Destillator, der die Kohle zwingt, auf Luft, Sauerstoff oder Dampf zu reagieren. Dieser Prozess bildet ein synthetisches Gas namens „Syngas“, das dann in eine andere Reaktorkammer gelangt. Das Syngas verbindet sich im zweiten Raum mit Kobalt, Eisen oder einem anderen festen Katalysator und verwandelt die Mischung in Kohlenwasserstoffe. Wenn diese Mischung abkühlt, wird sie zu flüssigem Kraftstoff.

Kohle zu Elektrizität

Kohle wird am häufigsten zur Stromerzeugung verwendet. Die feste Kohle wird zu einem Pulver gemahlen und mit heißer Luft gemischt. Dann wird sie in einem Ofen verbrannt, um Wasser zu erhitzen, wodurch Dampf entsteht. Der Dampf dieses Kessels veranlasst die Schaufeln einer Turbine, sich zu drehen, und treibt einen Generator an. Magnete in einer Kupferwicklung im Generator vervollständigen die Umwandlung von Kohle in elektrische Energie. Der „gebrauchte“ Dampf wird in einem Kondensator aufgefangen, der ihn in den Kreislauf zurückführt und die Stromerzeugung fortsetzt. Das US-Energieministerium arbeitet derzeit an einer alternativen Methode, um Kohlevergasung zu verwenden, um Strom in einem emissionsfreien Kraftwerk zu erzeugen.