Für die Klimakavaliere von Morgen

1. In der Kohle ist die Energie in chemischer Form gebunden.
2. Die Kohle wird in einem Kessel verbrannt, die freigesetzte Wärme erhitzt Wasser,
    es entsteht heißer Dampf (Wärmeenergie).
3. Der Dampf treibt eine Turbine an (mechanische Energie).
4. Ein angeschlossener Generator wandelt diese mechanische Energie dann in Strom
    (elektrische Energie) um.

Übrigens: Der Energiegehalt von einem Kilogramm Steinkohle entspricht 8,14 Kilowattstunden.

Für die Kohle heißt es erst einmal ab in die Kohlenmühlen: hier landen bis zu 160 Tonnen pro Stunde. Die Mühlen zerkleinern den Brennstoff zu staubfeinen Partikeln. Der Staub wird mit Heißluft getrocknet und anschließend bei Temperaturen zwischen 1.200 und 1.400 Grad Celsius in der Brennkammer verfeuert.

Warum Kohlenstaub und keine Kohlebrocken?

Ganz einfach: Weil sich Kohlenstaub schneller und wirkungsvoller verbrennen lässt! Bei der Verbrennung bildet sich heißes Rauchgas, das im nächsten Schritt seine Wärme an das Wasser abgeben muss, damit Wasserdampf entstehen kann. Dieser Prozess findet im Dampferzeuger statt, wo Wasser und Dampf in kilometerlangen Rohren zirkulieren und dabei erhitzt und verdampft werden. Der entstehende Dampf ist sehr heiß (bis zu 535 Grad Celsius) und steht unter einem Druck von 200 Bar. Zum Vergleich: Auf einem Autoreifen sind 2 bis 3 Bar. Er wird in eine Turbine geleitet, strömt auf die Schaufelräder und versetzt die Turbinenwelle in eine Drehbewegung. Ein angeschlossener Generator erzeugt daraus Strom — ähnlich wie ein Dynamo.

In einem Kraftwerk gibt es zwei wichtige Wasserkreisläufe: einen für Kesselwasser und einen für Kühlwasser, das aus Flüssen entnommen wird. Für die Dampferzeugung wird ausschließlich Kesselwasser ohne „Verunreinigungen“ (Salze, Mineralien) verwendet. So lassen sich die Rohre schützen und eine lange Lebensdauer der Anlage ermöglichen.

Nachdem der Dampf in der Turbine seine Arbeit verrichtet hat, wird er in einen Kondensator geleitet. Dabei handelt es sich um einen großen Behälter mit vielen Rohren, in denen Kühlwasser zirkuliert. Der Dampf kommt mit den Rohren in Berührung und bildet Tropfen (Kondensation), genauso wie die Luftfeuchtigkeit auf einer kalten Fensterscheibe. Die kondensierten Wassertropfen werden gesammelt und wieder in den Kessel gepumpt — ein geschlossener Kreislauf.

Im Kondensator nimmt das Kühlwasser die Restwärme des Dampfes auf und transportiert sie zum Kühlturm.

Bei der Kohleverstromung bilden sich Rauchgase, die Aschepartikel, Stickoxide und Schwefeldioxid enthalten. Um den Ausstoß dieser Stoffe so weit es geht zu senken, kommen in Kohlekraftwerken bereits seit vielen Jahren hochwirksame Verfahren zum Einsatz. Auf diese Weise kann man zum Beispiel mehr als 99,9% des Staubes im Rauchgas zurückzuhalten. Mit moderner Technik gelingt es, dass auch bei den übrigen Inhaltsstoffen geringe Emissionen anfallen:

• Aschepartikel bleiben an elektrisch geladenen Platten im Elektrofilter haften, werden abgeklopft und aus dem Rauchgas entfernt. 
• Die Stickoxide reagieren mit Ammoniak und werden in der sogenannten DENOX-Anlage mit Hilfe von Katalysatoren zu Stickstoff und Wasserdampf umgewandelt, die als natürliche Bestandteile in der Luft enthalten sind.
• Schwefeldioxid kann in der „Rauchgasentschwefelungsanlage“ herausgefiltert werden: Kalkmilch bindet das Schwefeldioxid im Rauchgas. Es entsteht reiner Gips.

Auch Reststoffe, die beim Kraftwerksprozess entstehen, sind wertvoll — Rückstände wie Granulat, Filterasche und Gips lassen sich nämlich wunderbar wiederverwerten:

• Filterasche (Experten sprechen von „Steinkohlenflugasche“) wird für die Herstellung von Beton verwendet.
• Für Granulat gibt es verschiedene Einsatzmöglichkeiten:
• Es wird als Pflastersand und für die Produktion von Betonsteinen eingesetzt.
• Es dient als Ausgangsstoff für die Herstellung eines Strahlmittels, z.B. zur Entrostung von Stahl.
• Es wird als salzfreies Winterstreumittel verwendet und ist wegen seiner Umweltverträglichkeit mit dem „Blauen Engel“ ausgezeichnet 
• Gips wird zum Beispiel für die Herstellung von Gipsplatten genutzt.

Um die Energie, die in der Steinkohle steckt, noch weiter auszuschöpfen, lassen sich Kraftwerksblöcke für die sogenannte Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) auslegen. Dabei wird an mehreren Stellen der Turbinen Dampf entnommen, um das Wasser für die Fernwärme auf eine Temperatur von bis zu 150 Grad Celsius aufzuwärmen. Dieses Wasser wird in die Netze der Fernwärmeversorgung eingespeist. Auf diesem Wege erreicht es private Haushalte und sorgt dort für wohlige Wärme.

Die Vorteile der Verwendung von Fernwärme: Der Preis dieses Energieträgers schwankt nicht so stark wie bei Erdöl und Erdgas. Außerdem lassen sich durch den Prozess der Kraft-Wärme-Kopplung — also durch eine bessere Brennstoffausnutzung — die Kohlendioxid-Emissionen senken.

Die Verringerung von Treibhausgasen insbesondere Kohlendioxid-Emissionen ist eine wichtige Herausforderung, um das zu Klima zu schützen. Einen Beitrag dazu können sogenannte „erneuerbaren Energien“ wie Solar- und Windenergie leisten. Eine andere Möglichkeit sind Kraftwerke, die für die gleiche Menge Energie weniger Kohlendioxid in die Luft abgeben. 

Und was hat das mit Fernwärme zu tun?

STEAG Fernwärme wird überwiegend in Kohlekraftwerken erzeugt, die nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung arbeiten. Unter Kraft-Wärme-Kopplung versteht man die zeitgleiche und gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme. Während ein "normales" Kraftwerk, das nicht nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung arbeitet, nicht mehr nutzbare Abwärme an die Umwelt abgibt, nutzt ein Heizkraftwerk einen großen Teil dieser Energie für die Fernwärmeversorgung. Die Energie, die in der Kohle steckt, wird somit besser genutzt und zusätzlicher Brennstoff wird eingespart.
 
Denk an Abfälle von Gemüse wie z. B. der Schale eines Kohlrabis. Wir Menschen essen die Schale normalerweise nicht. Gibst du diese aber deinem Kaninchen, freut es sich. Gleichzeitig gibt es keinen Abfall. Genauso ist es bei der Fernwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung. Für die gleiche Menge Energie wird weniger Kohlendioxid in die Luft abgegeben. Das macht Fernwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung extrem umweltfreundlich.
 
Übrigens auch der Gesetzgeber erkennt Fernwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung als klimaschonende Maßnahme an. Das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) sieht vor, dass seit Januar 2009 ein Teil der Wärmeversorgung bei Neubauten über erneuerbare Energien erfolgen muss, um Kohlendioxid-Emissionen zu senken. Der Einsatz von Fernwärme ist aber ebenso erlaubt wie der Einsatz erneuerbarer Energien.
 
Wie ihr seht, leistet also auch die Nutzung von Fernwärme einen wertvollen Beitrag zum Klimaschutz! 

Zuerst einmal geht’s für das heiße Wasser über Leitungen vom Kraftwerk zum Verbraucher. Diesen Schritt nennt man Vorlauf. Verbraucher können private Haushalte, öffentliche Gebäude oder die Industrie sein. Während das heiße Wasser hier seine Arbeit erledigt (heizen und Wasser erwärmen), kühlt es ab und fließt über eine andere Leitung zurück ins Kraftwerk — dem Vorlauf folgt der Rücklauf. Soweit der grobe Ablauf.

Über Zwischenstationen ans Ziel

Oft sieht es allerdings so aus, dass die Wärme des Wassers den Verbraucher nicht auf direktem Weg erreicht, sondern über verschiedene Kreisläufe „weitergegeben“ wird. Das erledigt ein so genannter Wärmeübertrager oder Wärmetauscher. Bestes Beispiel: die Fernwärmeschiene Ruhr. Sie versorgt über kilometerlange Rohre (Durchmesser: 800 Millimeter) die Städte Gelsenkirchen, Herten, Bottrop und Essen mit Fernwärme. Genauer gesagt: Die Fernwärmeschiene speist die einzelnen Stadtnetze, über die die Wärme schließlich zum Verbraucher gelangt. Vergleichbar ist dieser Vorgang mit dem Weg des Stroms: per Überlandleitung zur Trafostation und von hier in die einzelnen Häuser. Und ebenso, wie es sich in den Überlandleitungen um Starkstrom handelt, ist das Wasser im Schienenkreislauf heißer und steht unter größerem Druck. Zum Vergleich: Während das bis zu 180 Grad Celsius heiße Wasser mit 40 bar durch die Rohre der Schiene schießt, liegen Temperatur und Druck in den Stadtnetzen „nur“ noch bei bis zu 130 Grad Celsius und 16 bar.