Inhalt
Die Vereinigten Staaten produzieren mehr Kohle als andere Nationen - Schätzungen zufolge reichen fast 300 Milliarden Tonnen für die nächsten 240 Jahre aus, basierend auf dem aktuellen Verbrauch. Auf der Suche nach nachhaltigen Energiequellen wird Kohle mit bösen Augen gesehen, aber neue Technologien haben die Art und Weise verändert, wie Kohle zu Energie verarbeitet wird. Innovationen bei der Energieumwandlung zielen auf sauberere Energie und senken die Kosten.
Kohle für synthetisches Gas
Boston und andere "moderne" Städte des 19. Jahrhunderts fütterten Straßenlaternen und Gashäuser und verbrannten dabei Kohle - emittierende Wolken der Umweltverschmutzung. Heutzutage erfolgt die Umwandlung von Kohle in synthetisches Gas mit immer raffinierteren Methoden, um die Freisetzung von Kohlendioxid zu minimieren. Bei der katalytischen Vergasung werden die Kohle und ein fester Katalysator mit Wasserdampf in einen engen Zylinder gemischt. Die Mischung wird unter Druck gesetzt und das Ergebnis ist Wasserstoff und Kohlenmonoxid (Synthesegas) mit etwas Kohlendioxid. Die Abtrennung und sichere Entsorgung von Kohlendioxid sind die aktuellen Herausforderungen bei der Herstellung von billigerem und saubererem synthetischem Kohlendioxid. Dieser Prozess kann noch einen Schritt weitergehen, um flüssigen Brennstoff herzustellen - synthetisches Öl.
Kohle für Flüssigkeiten
Diesel- und Flugzeugtreibstoff sind die Endprodukte einer Kohleumwandlung. Ein Prozess, der als Kohle-zu-Flüssigkeit (CTL) bezeichnet wird, wandelt Kohle in synthetisches Gas und dann in einen flüssigen Brennstoff um. CTLs sind sauberer als gewöhnliche fossile Brennstoffe - verflüssigte Kohle emittiert weit weniger Partikel und Kohlenwasserstoffe (55-60% weniger als fossile Brennstoffe), wodurch die Luftverschmutzung verringert wird. Die Kosten für CTLs im Jahr 2009 beliefen sich auf 100 USD pro Barrel. Dieser Preis bleibt stabil und schwankt nicht wie der Markt für fossile Brennstoffe. CTL-Diesel kostet heute etwa 2 R $ pro Gallone, ohne Steuern. Um flüssigen Brennstoff aus der Kohle herzustellen, wird die Kohle in einem Vergaser angeordnet, einem Destiller, der die Kohle dazu zwingt, mit Luft, Sauerstoff oder Wasserdampf zu reagieren. Dieser Prozess bildet ein synthetisches Gas, das "Singas" genannt wird, das dann in einen anderen Reaktor geleitet wird. Die Singas vereinigen sich mit Kobalt, Eisen oder einem anderen festen Katalysator in der zweiten Kammer und wandeln die Mischung in Kohlenwasserstoffe um. Wenn dieses Gemisch abkühlt, wird es zu flüssigem Brennstoff.
Kohle für Strom
Kohle wird am häufigsten zur Stromerzeugung verwendet. Die feste Kohle wird zu Pulver zermahlen und mit heißer Luft vermischt. Dann wird es in einem Ofen gebrannt, um Wasser zu erhitzen und Dampf zu bilden. Dieser Dampf bewirkt, dass sich die Schaufeln einer Turbine drehen, indem ein Generator eingeschaltet wird. Magnete in einer Kupferfeder am Generator vervollständigen die Umwandlung von Kohle in elektrische Energie. Der "verbrauchte" Dampf wird in einem Kondensator aufgefangen, der in den Kreislauf zurückkehrt und weiterhin zur Stromerzeugung verwendet wird. Das US-Energieministerium hat eine alternative Methode entwickelt, um die Kohlevergasung zur Stromerzeugung in einem emissionsfreien Kraftwerk zu nutzen.