Kohle – Fluch und Segen der Industrialisierung

Klar ist: Ohne Kohle hätte es die industrielle Revolution der vergangenen 250 Jahre nicht gegeben. Klar ist aber auch: Ohne diese fossile Industrialisierung wäre der Klimawandel heute wohl nicht die drängendste Herausforderung der Gesellschaft. Daher steht fest: Ohne eine schnelle und konsequente Abkehr von der Kohle als Energieträger wird der Kampf gegen den Klimawandel nicht zu gewinnen sein.

Kohle – Klimakiller und Umweltproblem

Mehr als ein Drittel aller CO2-Emissionen weltweit gehen auf die Kohleverbrennung zurück. Außerdem entstehen bei der Verbrennung giftige Abgase, die Feinstaub, Schwermetalle und sogar radioaktive Stoffe enthalten. Der vollständige Ausstieg aus der Kohleverstromung muss daher so schnell wie möglich kommen!

Kohlevorkommen weltweit

Balkengrafik, die die Länder mit den größten Braunkohlevorkommen zeigt.
Balkengrafik, die die Länder mit den größten Steinkohlevorkommen anzeigt.

Kohleförderung weltweit

Zeitlicher Verlauf der Kohleverstromung in ausgewählten Ländern Europas von 1985 bis 2022

Kohleverstromung im europäischen Vergleich: Viele europäische Länder haben die Kohleverstromung bereits beendet. Deutschland und Polen gehören zu den Nachzüglern, die von der schmutzigsten aller Energiequellen noch nicht lassen wollen.

Deutschland deckt seinen Braunkohlebedarf komplett aus eigenen Lagerstätten. Bei der Förderung von Braunkohle ist es globaler Spitzenreiter mit knapp 17 Prozent der Weltförderung im Jahr 2019. Steinkohle hingegen wird inzwischen vollständig nach Deutschland importiert, Ende 2018 schlossen Deutschlands letzte Steinkohlezechen.

Die größten aktiven Braunkohlefördergebiete in Deutschland sind die Tagebaue Garzweiler, Inden und Hambach im Rheinland, Amsdorf, Profen und Vereinigtes Schleenhain in Mitteldeutschland sowie Welzow-Süd, Jänschwalde, Nochten und Reichwalde in der Lausitz.

Die Kohle im Energiemix

Die Stromerzeugung in Deutschland ist verantwortlich für rund 40 Prozent der energiebedingten CO2-Emissionen. Der Stromsektor ist damit ein zentrales Handlungsfeld, wenn es darum geht, die Klimaschutzziele zu erreichen. Der Anteil des Stroms aus Kohlekraft an der insgesamt eingespeisten Strommenge beträgt derzeit noch knapp 30 Prozent (1. Quartal 2021). Die Kohle führt damit bei der Stromerzeugung die Rangliste der Energieträger an. Rund zwei Drittel der verfeuerten Kohle sind Braunkohle, ein Drittel Steinkohle. In Deutschland sind derzeit noch über 100 Kohlekraftwerke in Betrieb.

Stromproduktion nach Energieträger

Zeitlicher Verlauf der Stromerzeugung in Deutschland von 1985 bis 2022

Seit den frühen Nullerjahren spielt die Stromproduktion aus erneuerbaren Energiequellen eine immer größere Rolle. Zuletzt (2021) wurden etwa 40% des gesamten Stroms aus erneuerbaren Quellen hergestellt . Der Zuwachs der Erneuerbaren ist dabei derzeit noch zu langsam, um die klimaschädliche Kohle schnell aus dem Netz zu verdrängen.

Kohle ­– größter Klimakiller

Mehr als ein Drittel der weltweiten CO2-Emissionen stammen aus der Verbrennung von Kohle. In der EU sind Kohlekraftwerke für rund ein Fünftel aller Treibhausgase verantwortlich. Es ist völlig klar: Ohne einen Kohleausstieg sind die Klimaziele nicht erreichbar. Die Erwärmung des globalen Klimas wird nicht auf unter zwei Grad begrenzt bleiben, wenn weiterhin Kohle verbrannt wird.

Braunkohle ist mit einem Kohlenstoffdioxidausstoß von 1.093 Gramm pro Kilowattstunde erzeugtem Strom (CO2/kWhel) der klimaschädlichste aller Energieträger. Auch die Steinkohle erreicht noch einen sehr hohen Wert von 1.001 Gramm. Bei der Verstromung von fossilem Erdgas entstehen dabei nur 422 Gramm CO2/kWhel. Fossiles Erdgas ist dennoch sehr kritisch zu sehen, da bei der Produktion, der Lagerung oder dem Transport oft nicht unerhebliche Teile davon entweichen. Fossiles Erdgas besteht allerdings zu einem großen Teil aus Methan, dessen Klimawirksamkeit über 20 Jahre etwa 85 mal höher ist als die von CO2. Der einzige echte Ersatz für Kohle kann daher nur ein Verbund aus erneuerbaren Energien sein.

Zwar konnten die CO2-Emissionen pro Kilowattstunde durch Verbesserungen der Effizienz einzelner Kraftwerke in den letzten Jahrzehnten leicht gesenkt werden, doch ist die Kohleverstromung weiterhin aus Klimaschutzsicht unverantwortlich. Die diskutierte Technik der Abscheidung von Kohlendioxid aus Kohlekraftwerken ist sozial und ökologisch höchst bedenklich. „Sauber“ würden die Kraftwerke durch das Verfahren nicht. Mehr zur CO2-Abscheidung, auch als CCS bezeichnet, lesen Sie weiter unten.

Umwelt- und Gesundheitsschäden durch Kohle

Während die Energiekonzerne mit der Kohle Milliardengewinne einfahren, trägt die Gesellschaft den größten Teil der Folgekosten für Umwelt- und Gesundheitsschäden. Gesundheitliche Probleme verursacht die Kohleverstromung unter anderem durch die Emission von Schadstoffen wie Ruß, Schwefeldioxid und Schwermetallen, vor allem Quecksilber. Auch radioaktive Substanzen wie Uran, Thorium und ihre Zerfallsprodukte werden bei der Kohleverstromung freigesetzt. Über fünf Tonnen Quecksilber gelangen über deutsche Kohlekraftwerke pro Jahr in die Luft, das sind etwa zwei Drittel des gesamten deutschen Ausstoßes.

Hochproblematisch ist auch die Braunkohleförderung. Die Tagebaue zerstören nicht nur Natur und Landschaft, sondern auch jahrhundertealte Dörfer. Sie sind verantwortlich für die zwangsweise Umsiedlung zigtausender Menschen. Ganze Regionen werden auf einer Tiefe von bis zu einem halben Kilometer (Tagebau Hambach) geradezu umgegraben, denn die Abraum- und Materialbewegung eines Tagebaus beträgt im Durchschnitt das Fünffache der geförderten Braunkohle. Die Tagebaue bewirken dabei eine Vielzahl von ökologischen, gesundheitlichen, kulturellen und finanziellen Folgeschäden. Sie führen zu Verlusten von Artenvielfalt, zerstören Ökosysteme und erzeugen Lärm- und Feinstaubbelastungen.

In aktiven Tagebauen wird das Grundwasser mit Tiefbrunnen bis unter die Kohleschichten abgepumpt, damit Großgeräte sicher stehen. Die Grundwasserabsenkung kann dabei mehrere Kilometer ins Umfeld des Tagebaues wirken und zu Konflikten mit der regionalen Trinkwasserversorgung, zum Absterben von Bäumen, zur Vernichtung von Feuchtgebieten oder zu Setzungsschäden an Gebäuden aufgrund der Senkung des Bodens führen.

Warum muss CCS für fossile Energien verboten werden?

Das Umweltinstitut fordert ein Verbot von CCS für fossile Energieträger auf dem Festland ebenso wie auf dem Meeresboden. Die Technologie dient als Feigenblatt für den Bau neuer Kohlekraftwerke oder für den Weiterbetrieb bestehender Anlagen sowie dazu, Wasserstoff aus klimaschädlichen Quellen als Energie der Zukunft zu verkaufen. Es verhindert echten Klimaschutz, birgt unkalkulierbare Risiken und bremst die Energiewende. Die Klimakatastrophe kann nur gestoppt werden, wenn wir sehr schnell sehr viel weniger – und mittelfristig keine – fossilen Energieträger mehr einsetzen, egal ob Kohle, Erdöl oder Erdgas. Die Entwicklung der CCS-Technologie, der Aufbau der nötigen Infrastruktur, der gesetzliche Regelungsbedarf – all das bindet Zeit und Geld, die besser in die Weiterentwicklung CO2-freier Erneuerbarer Energien, in Energiespeicher und vor allem in Maßnahmen zum Energiesparen und zur Energieeffizienz eingesetzt werden sollten.

Was ist CCS?

CCS steht für Carbon Dioxide Capture and Storage – das bedeutet: Kohlendioxid (CO2) wird in die Erde gepumpt und in geologischen Gesteinsschichten gespeichert. Auf diese Weise soll CO2 von der Atmosphäre ferngehalten werden, damit es nicht zur Klimaerwärmung beiträgt. Das CO2 stammt dabei aus den Abgasen von Kraftwerken und Industrieanlagen oder aus der Wasserstoffproduktion aus fossilen Brennstoffen – hier macht CCS „grauen“ Wasserstoff zu „blauem“ Wasserstoff.

CCS ist aber auch Thema, wenn es um „negative Emissionen“ geht. Die Idee: Der Atmosphäre wird Kohlendioxid entzogen – mittels biologischer, chemischer oder physikalischer Verfahren.

Ist CCS sinnvoll?

Ob sich die technischen Erwartungen von CCS erfüllen lassen, ist noch Gegenstand verschiedener Forschungs- und Pilotprojekte weltweit. Klar ist aber schon heute: Die CCS-Technik hat einen sehr hohen Energiebedarf. Der Wirkungsgrad von Kohlekraftwerken verschlechtert sich so um bis zu 15 Prozent, was wiederum bedeutet, dass für die Produktion derselben Strommenge ein Drittel mehr fossile Brennstoffe verbrannt werden müssen. Hinzu kommt der Energieverbrauch für den Transport (Lkw, Zug oder Pipeline) und die Speicherung (Sequestrierung) des Kohlendioxids. Insgesamt ist die CCS-Technologie aufwendig und sehr teuer. Die nötigen Investitionen würden vermutlich zu höheren Strompreisen führen.

Trotz des hohen Aufwands kann mit der CCS-Technologie nicht das gesamte CO2 aus Kraftwerken oder Industrieanlagen gespeichert werden. Optimistische Berechnungen (etwa des Bundeswirtschaftsministeriums) gehen von 80 bis 98 Prozent aus. Aber aus Leckagen in den Transportleitungen entweicht auch ein Teil des Gases. Und ob das am Ende eingelagerte CO2 dann dauerhaft und vollständig über den angedachten Zeitraum von 10.000 Jahren in den Speichern verbleibt, ist noch völlig unklar.

CCS steht zudem mit der CO2-freien Energiequelle Geothermie und Druckluftspeicherkraftwerken in einem Nutzungskonflikt. Für alle drei Nutzungen werden ähnliche geologische Strukturen benötigt. Sind diese erst einmal mit CO2 gefüllt, fallen sie für die anderen Technologien auf Dauer aus.

Unterm Strich erfordert die CCS-Technologie viel Aufwand und Ressourcenverbrauch bei vermutlich geringem Nutzen.

Risiken und Gefahren durch CCS

Völlig unklar ist noch, wie sicher der Transport und die Speicherung von CO2 im Untergrund sind. So kann Kohlendioxid in gelöster Form Gesteine und Metalle zerstören und die Verpressung des Gases in Gesteinsschichten könnte zu Rissen und Erdbeben führen. Wenn aber CO2 aus undichten Lagerstätten oder Leitungen entweichen würde, birgt das erhebliche Risiken. Da Kohlendioxid geruchlos und schwerer als Luft ist, kann es sich in Senken sammeln und bei Mensch und Tier zum Ersticken führen.

Auch für Grundwasser und Boden können Leckagen gefährlich sein. Entweichendes CO2 könnte Schadstoffe im Untergrund freisetzen oder salzige Grundwässer an die Oberfläche befördern und somit Trinkwasser, Böden und Vegetation schädigen (Versalzung). Zudem wirken sich die oberirdischen Anlagen der Technologie (vor allem die Pipelines) durch die Zerschneidung von Landschaften und Eingriffe in Ökosysteme negativ auf Tierwelt, Pflanzen und die Landschaft aus.

Grotesk wird es auch bei der Idee des Bioenergy Carbon Capture and Storage (BECCS). Hier sollen auf großen Flächen Pflanzen (hier Bioenergie genannt) angebaut und dann verbrannt werden, um das dabei entstehende CO2 abzuscheiden und zu speichern. Das Umweltbundesamt warnt hier vor der Flächenkonkurrenz zum Anbau von Nahrungsmitteln und negativen Auswirkungen auf Ökosysteme, den Wasserhaushalt und die Boden- und Wasserqualität durch die industrielle Land- und Forstwirtschaft.

Welche Endlager sind für CCS vorgesehen?

Die Verfügbarkeit potenzieller Endlager schränkt die mögliche Nutzung der CCS-Technologie von vornherein stark ein, weil es für viele Kraftwerke keine Lagerstätten in erreichbarer Entfernung gäbe. Für die Speicherung von (verflüssigtem) Kohlendioxid kommen theoretisch ausgebeutete Gas- oder Erdöllagerstätten und salzwasserführende unterirdische Schichten (salinare Aquifere) in 1.000 bis 4.000 Metern Tiefe infrage. Solche möglichen Lagerstätten gibt es in Deutschland vor allem im Norden und unter der Nordsee.

Welche Rolle spielt CCS in der Klimadebatte?

In der weltweiten Klimadebatte wird die CO2-Abscheidung und -Speicherung oft als Hoffnungsträger gehandelt. Sie soll helfen, die hohen CO2-Minderungsziele bis 2050 zu erreichen. So sieht die Internationale Energieagentur (IEA) in ihrer 2021 veröffentlichten Studie „Netto Null bis 2050″ CCS als eine von sieben Säulen, um die Klimaneutralität bis Mitte des Jahrhunderts zu erreichen. Weltweit sollten dafür Tausende von CCS-Anlagen mit einer Kapazität von mehr als drei bis sieben Gigatonnen CO2 pro Jahr errichtet werden. Dabei wird CCS auch als eine Technologie für „negative Emissionen“ verstanden, also für eine aktive Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre.

Das Umweltbundesamt (UBA) hingegen hält CCS nicht für nötig, um die Treibhausgasneutralität in Deutschland zu erreichen. Mit natürlichen „Klimasenken“ wie Wäldern und nachhaltiger Holzwirtschaft können nach Meinung des UBA unvermeidbare Treibhausgasemissionen (vornehmlich aus der Zement-, Kalk- und Glasindustrie) ausgeglichen werden.

Vorangetrieben wird die CCS-Technologie zurzeit vor allem in Norwegen. Die Regierung investiert dort über 1,5 Milliarden Euro in die CO2-Abscheidung und startet einzelne CCS-Pilotprojekte. Nach Berechnungen der Analyt:innen von BloombergNEF beliefen sich die weltweiten Investitionen in CCS im Jahr 2020 auf drei Milliarden US-Dollar.

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