Potenziale der Kohlenutzung

Auf der Suche nach möglichen Alternativen zur Nutzung von Erdöl im Transportbereich erlebt die Kohlehydrierung derzeit weltweit eine Renaissance. Mit den seit langem erforschten Verfahren der Kohleverflüssigung, bei denen je nach Prozess verschiedene flüssige Kohlenwasserstoffe wie z. B. Vergaser- und Dieselkraftstoffe, Methanol (als Beimischung zu Benzin oder als Grundstoff) oder Kohleöl als Heizmittel hergestellt werden können, ließe sich in Deutschland und der EU die Abhängigkeit vom Rohöl nachhaltig verringern. Aus einer Tonne Kohle lassen sich rund zwei Barrel (1 bl = 159 l) Flüssigkraftstoff gewinnen. Kohle hat von den fossilen Energieträgern die weitreichendsten Vorkommen und steht in Deutschland und der EU, anders als Rohöl, aus großen eigenen Vorräten zur Verfügung. Allerdings ist die Bereitstellung von Treibstoffen aus Rohöl im Vergleich mit der aus Kohle gegenwärtig energiegünstiger. Zudem stoßen solche Pläne auf starke klimapolitische Vorbehalte, da dabei insgesamt mehr CO₂ emittiert wird als bei der Verwendung von Rohöl. Andererseits könnten die Kohleverflüssigungsanlagen mit CCS verknüpft werden. Bei Anwendung des Fischer-Tropsch-Verfahrens muss das CO₂ ohnehin aus dem Synthesegas entfernt werden, so dass keine zusätzlichen Abspaltungskosten entstehen. Ohne adäquate politische Rahmensetzung und Unterstützung sind Investitionen in Kohleverflüssigungsprojekte allerdings nicht realisierbar. Internationale Entwicklungen und Impulse sowie Überlegungen zu einer nationalen Rohstoffstrategie könnten es in einem neuen Licht erscheinen lassen. Die einstmals hierzulande hoch entwickelte Technologie wird in anderen Ländern wie China oder den USA mittlerweile in einer Reihe von Projekten realisiert.

Eine Möglichkeit, auch geringmächtige oder tiefliegende Kohleflöze, die mit modernen Abbaumethoden nicht betrieben werden können oder solche, die unwirtschaftlich wären, zu nutzen, ist die untertägige Kohlevergasung (Underground Coal Gasification – UCG). Die Kohle wird in situ, d. h. in ihrer Lagerstätte, in ein Synthesegas umgewandelt. Dabei wird die Kohle über ein Bohrloch gezündet, kontrolliert erhitzt, sodass keine Verbrennung erfolgt, und das entstehende Gas über ein weiteres Bohrloch abgezogen. Pro Tonne Kohle können so etwa 2.700 m³ Gas produziert werden. Dieses Synthesegas kann zur Stromerzeugung, als chemischer Grundstoff oder zur Treibstoffgewinnung eingesetzt werden. Aktuell gibt es weltweit bereits zahlreiche UCG-Projekte, z.B. in den USA, in Russland, China und Australien. China betreibt zurzeit mit 16 Projekten das größte UCG-Programm.

Seit wenigen Jahren wird auf internationaler Ebene geforscht, ob sich die durch den UCG-Prozess ausgegasten Flözbereiche möglicherweise auch als CO₂-Speicher eignen können. Beim Vergasungsprozess bläht sich die Kohle auf und verändert ihr plastisches Verhalten. Brüche und Poren der entstandenen Kavernenoberfläche werden dadurch versiegelt und verhindern damit Leckagen. Für den Speichervorgang können die für die Vergasung benutzten Bohrungen ein zweites Mal benutzt werden. Das spart Kosten, da die Bohrkosten den größten Teil der gesamten Speicherkosten ausmachen. Die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen arbeitet zusammen mit der DMT GmbH & Co. KG, Essen, im Projekt CO₂SINUS an der Implementierung eines innovativen Konzepts zur CO₂-Speicherung in durch Kohlevergasung umgewandelten Kohleflözen mit der Bewertung von Umweltauswirkungen und einer Wirtschaftlichkeitsanalyse der entwickelten UCG-CCS-Technologie. Die wissenschaftlichen Arbeiten sollen die Durchführung eines Pilotprojekts im großtechnischen Maßstab vorbereiten.

Weltweit wird mit einem Potenzial von rund 70 Mrd. t konventionell nicht förderbaren, für den UCG-Prozess aber nutzbaren Kohlereserven gerechnet. Von daher erscheint UCG in Verbindung mit CCS als eine interessante nutzbare Zukunftstechnologie.

Kohleverflüssigungsanlagen und -projekte weltweit

Weltmarktführer im Bereich der Kohleverflüssigung ist das südafrikanische Unternehmen Sasol. Der staatseigene Betrieb wurde in den 1950er Jahren gegründet und produziert heute rund 150.000 Barrel/Tag (bl/d).

Chinas größtes Kohleunternehmen, die Shenhua Group, ist mit Projekten in Shaanxi, in der Inneren Mongolei, Ningxia und Xinjiang aktiv. In der Inneren Mongolei wurde 2004 das erste chinesische Kohleverflüssigungsprojekt im Direktverfahren begonnen. Jährlich sollen aus rund 9,7 Mio. t Kohle etwa 5 Mio. t Benzin, Kerosin, Diesel u. a. hergestellt werden (Investition: rund 3 Mrd. US-$). Insgesamt will die Shenhua Group bis 2020 Kapazitäten zur Kohleverflüssigung von 30 Mio. t in den vier Nordprovinzen Chinas aufgebaut haben.

In den USA hat das Pentagon ein Forschungsprogramm zur Gewinnung von Flugzeugkraftstoff aus Kohle aufgelegt. Elf Projekte mit einer Kapazität von mehr als 230.000 bl/d sind in Planung bzw. in der Umsetzungsphase.

Ob in Europa wieder in die Kohleverflüssigung und -vergasung investiert wird, hängt nicht allein von der Wirtschaftlichkeit ab. Wenn die Infrastruktur fehlt und die Erfahrung abgewandert ist, bedarf es zusätzlicher Anreize, um Versäumtes aufzuholen. Umso wichtiger ist es, die Forschung und Entwicklung in diesem Bereich in Deutschland wieder zu beleben und die mit der Rohstoffreserve Kohle verbundenen Optionen nicht völlig zu verspielen.