Nicht-intendierte Outputs bei der Gewinnung und Verstromung von Braunkohle

Für die Aktivitäten im Zusammenhang mit der Gewinnung und Verstromung von Braunkohle werden Landflächen in Anspruch genommen, Betriebsmittel eingesetzt und Energie verbraucht. Betriebsbegleitend werden Stoff- und Energieströme wie Abraum, Grubenwasser, Staub, Abgas, Asche, Gips, Energie, Kühlwasser, Abwasser, Kühl- und Schmiermittelverluste etc. freigesetzt. Diese Stoff- und Energieströme sind bezüglich ihrer Funktion in der Rohstoff- und Energieversorgungskette fast immer ohne Bedeutung. Sie sind nicht die Produktionsziele des Bergbaus und der Stromerzeugung. Sie sind in der Regel belastend in ihren ökonomischen und ökologischen Auswirkungen, sie sind nicht-intendiert. Die Kenntnis der Quantitäten und Qualitäten dieser nicht-intendierten Outputs in Abhängigkeit von den einzelnen Prozessen und deren Parametern ist die Voraussetzung für technisch-wirtschaftliche Maßnahmen zu ihrer Beeinflussung. In der vorliegenden Arbeit wird eine Methodik zur Erfassung und Bewertung nicht-intendierter Outputs bei der Gewinnung und Verstromung von Braunkohle vorgestellt. Dieser Methodik liegt ein ganzheitlicher Ansatz zu Grunde, der auf einer umfassenden technischen und wirtschaftlichen Analyse von Stoff- und Energiestromsystemen beruht. Ein hierarchisch strukturiertes Systemmodell ermöglicht die prozessgenaue Zuordnung der Stoff- und Energieströme. Zur Beschreibung der Stoff- und Energiewandlungen in den einzelnen Prozessen werden mathematische Prozessmodelle aufgestellt. Für die Abbildung des Gesamtsystems als Stoff- und Energiestromnetz und die Berechnung unbekannter Stoff- und Energieströme in Abhängigkeit definierter Modellparameter wird die Software Umberto verwendet. Die Systemanalyse und die Untersuchung der Rahmenbedingungen für die Gewinnung und Verstromung von Braunkohle in Deutschland zeigen ein komplexes Gesamtsystem mit zahlreichen Einflussfaktoren auf. Am Beispiel der bergbaulichen Gewinnung im Tagebaubetrieb mit Förderbrückentechnologie und Grubenwasserreinigung sowie am Beispiel der Verstromung in einem konventionellen Dampfkraftwerk mit der Möglichkeit der nachgeschalteten Abscheidung und Verdichtung von Kohlendioxid werden die relevanten nicht-intendierten Outputs ermittelt und zu charakteristischen Kennzahlen zusammengefasst. Die Ergebnisse für zwei Fallbeispiele zeigen, dass fast die 1,8-fache Menge an gleichwertiger Braunkohle abgebaut, gefördert und verstromt werden müsste, um unter Berücksichtigung der Abscheidung und Verdichtung von Kohlendioxid denselben Betrag an elektrischer Energie bereitstellen zu können wie ohne die Berücksichtigung der Abscheidung und Verdichtung von Kohlendioxid im Gesamtsystem. Die nicht-intendierten Outputströme vergrößern sich dadurch erheblich. Bei Vorliegen hinreichend großer Datenmengen lassen sich im Sinne eines Benchmarkings anhand der berechneten Kennzahlen beliebige Prozesse der bergbaulichen Gewinnung und der Verstromung bis hin zu ganzen Betrieben untereinander vergleichen. Daraus können Handlungsoptionen bezüglich der Technikauswahl und der betrieblichen Praxis abgeleitet werden, z. B. mit dem Ziel der Kostensenkung, der Emissionsvermeidung oder der Ressourcenschonung. Ferner ist es möglich, für einen konkreten Standort Optimalitätskriterien in Bezug auf die Beeinflussung der Betriebskosten und der Folgekosten des Bergbaus oder zur Verbesserung der Akzeptanz der Gewinnung und Verstromung von Braunkohle insgesamt abzuleiten.