Wir hören in den Nachrichten immer wieder und immer öfters davon, dass es sich bei der Kohle, Kohlekraftwerken oder Kohlestrom um eine Übergangstechnologie handele. Diese Übergangstechnologie wird, so wird gesagt, benötigt, bis eine vollständige Versorgung mit Energie bzw. Strom aus regenerativen Quellen möglich ist. Nun versorgt sich die Menschheit schon seit Jahrhunderten energetisch mittels Kohle. Deutschland hat dabei sowohl auf Steinkohle (Ruhrgebiet) also auch Braunkohle (Rheinland, Lausitz) zurückgegriffen. Auch im Harz wurde Kohle gefördert und zwar schon im 17. Jahrhundert. Weil sie allerdings viel weniger Wert war als Erze, fand ihr Abbau damals nie wirklich Bedeutung und Anerkennung.



Hat Kohle wirklich Zukunft? (Foto: Julia Faßbender)

300 Jahre Kohlebergbau in Deutschland ist eine recht beachtlich lange Zeit. Man muss schon sehr mutig sein Kohle als eine Übergangstechnologie zu bezeichnen, vor allem wenn es hin zur Nutzung erneuerbarer Energien geht, wie z.B. solchen aus Biomasse. Denn ursprünglich war die Kohle ein Ersatz für Brennholz, einen nachwachsenden Rohstoff. Etwas das 300 Jahre lang Bestandteil einer Kultur war und diese geprägt hat wie es die Kohle beispielsweise im Ruhrgebiet getan hat, ein Stoff der die Kultur in ganz Deutschland mitgeprägt hat, der ist schwer aus den Köpfen hinwegzudenken. Wenn wir uns an die Bergarbeiterdemonstrationen der 1980er Jahre erinnern, erinnern wir uns auch daran wie sehr Kohle unser aller Leben geprägt hat. Kohle hat Dampfmaschinen, Stahlwerke, Eisenbahnen und Kraftwerke befeuert. Heute wissen wir, welche Begleiterscheinungen ihre Verbrennung mit sich brachte. Kann dann Kohle eine Übergangstechnologie sein?

Nein, denn Kohle ist ein fossiler Rohstoff. Kohle ist ein Material, ein sächlicher Gegenstand. Technologie aber ist eine Fertigkeit, ein Verfahren oder vorgehen, sei es handwerklich oder industriell. Ein Objekt, ein Ding kann keine Technologie sein. Bilden wir nun aus Kohle und Technologie das zusammengesetzte Substantiv Kohletechnologie; bekommen wir dann eine Übergangstechnologie? Schwerlich, denn Kohlehandwerk oder Kohleprozesse können Abbau oder auch Verwertung sein. An der Kohle werden wir sprachlich und damit auch sachlich keinen Übergang vom gegenwärtigen Stand in die Zukunft festmachen können. Was wir sprachlich nicht können, wird uns sachlich nicht gelingen können.

Wer also von Kohle als Übergangstechnologie spricht, muss sich fragen lassen, wie gut er oder sie im Deutschunterricht aufgepasst hat. Das trifft umso mehr zu, als wenn man unter Kohletechnologie dann angibt, Kohlekraftwerke zu verstehen. Kohlekraftwerke „neuester Technologie“, die einen Einsatz des fossilen Brennstoffs auch noch über lange Zeit hinweg ermöglichen sollen - bei verringerten Emissionen. Nur sind auch Kohlekraftwerke keine Technologie. Im Gegensatz zu dem was wir allgemein annehmen, ist der Begriff Technologie nicht wirklich eindeutig geklärt. Sein Ursprung und die ursprüngliche Bedeutung sind nicht belegt. Über die Jahrhunderte hinweg hat sich der inhaltliche Umfang immer wieder verändert - zusammen mit dem technologischen Fortschritt der Menschheit. Grundsätzlich aber handelt es sich um eine Lehre, ein Denkweise und Vorgehensweise. (Näheres bei Wikipedia)

Kohlekraftwerke sind Verbrennungskraftwerke. In Kohlekraftwerken kommt Verbrennungstechnologie zum Einsatz. Kontrollierte Verbrennung ist ein technischer Prozess, bzw. ein chemischer Vorgang unter Verfahrenstechnischer Kontrolle. Wenn also von Kohle als Übergangstechnologie gesprochen wird, dann wird von Verbrennungstechnologie gesprochen, eine Technologie, die der Mensch nun schon sehr lange beherrscht, die kaum neu ist, denn schon zum Betrieb von Dampfmaschinen wurde Kohle verbrannt.

Aber heute ist alles besser und moderner? Verfechter der Kohleverbrennungs-Übergangstechnologie sprechen von Kraftwerken neuester Generation? Das mag sein nur hat das Ganze einen Haken: Die Verbrennungstechnologie ist endlich in ihrer Leistung. Ja, die Gesetze von Physik und Chemie besagen, dass die Energie, welche mittels Verbrennung beispielsweise aus Kohle gewonnen werden kann, begrenzt ist. Selbst wenn mehr Energie in der Kohle drin steckt: Mittels Verbrennung kommt der Mensch nicht daran ran. Gewiss sind heutige Kohlekraftwerke mit über 30 Prozent energetischer Wirkung jenen von vor 100 Jahren deutlich überlegen, die auf 12 oder 17 Prozent kamen. Aber die Grenze dessen, was mit Verbrennung erreicht werden kann ist schon lange greifbar.

Welchen Übergang kann eine Technologie bieten, deren energetische Ausbeute nicht mehr zu vertretbaren Entwicklungskosten zu steigern ist? Genau: Keinen! Ein heute errichtetes Kohlekraftwerk neuester Generation benötigt gut 40 Jahre, ehe es sich amortisiert hat. Das liegt nicht zu Letzt an der rasanten Zunahme von Strom aus erneuerbaren Energien im Netz. Großkraftwerke, wie es die heutigen Verbrennungskraftwerke sind, können nicht in der Leistung beliebig hoch und runter gefahren werden. Sie sind auf eine vergleichsweise konstante Stromerzeugung angewiesen. Wo die Schwankungen durch Wind- und Solarstrom im Netz dieses nicht mehr erlauben, da explodieren die zur Amortisation benötigten Laufzeiten eines Kohlekraftwerks. Lediglich buchhalterisch ergibt sich ein Vorteil aus dem Betrieb eines nach 30 Jahren abgeschriebenen Kohlekraftwerks: Es ist billig in den Stückkosten.

Was nun aber könnte eine Übergangstechnologie sein? Denn egal wie oft und wie oft über die Speicherung von Wind- und Solarstrom gesprochen und geschrieben wird: Sie ist bis heute nicht großtechnisch zum Einsatz bereit. Sie existiert auf dem Papier oder transformiert die Energie so häufig, dass es unwirtschaftlich wird, wie z.B. bei der Erzeugung von Gas als „Speicher“ von Wind- oder Solarstrom. Auf die vage Hoffnung hin, irgendwann könnten hierfür die Kosten sinken, wird kaum ein Ausstieg aus der Grundlastversorgung mit Strom aus Kohleverbrennung beginnen. Dafür sind 300 Jahre Sicherheit zu tief in unserer Kultur verankert.

Doch es gibt Lösungen. Denn die Begrenzung der energetischen Ausbeute bei der Verbrennung war schon unseren Vorfahren bekannt. Und damals wie heute war Deutschland ein rohstoffarmes Land, der sparsame (heute würde man schonende) Umgang mit Rohstoffen war ein Muss. Vergleichsweise wenige Rohstoffe bei vergleichsweise hohen Förderkosten ließen Ingenieure schon vor 100 Jahren nach Alternativen zur Verbrennung suchen. Und diese Alternativen wurden gefunden und zur Einsatzreife entwickelt. Und so stammten in den 1930er Jahren rund 30 Prozent des Deutschen Energieverbrauchs aus Gaskraftwerken. Anstatt Kohle zu verbrennen wurde sie vergast und so z.B. Stadtgas produziert. Gasmotoren fanden Einsatz bei der Nutzung von Hochofengas. Der Strom im Bonner Hauptbahnhof wurde zur Jahrhundertwende aus Holzgas gewonnen, der Strom für die Schweriner Straßenbahn kam ebenfalls aus so einem Gaskraftwerk. Die in der Vergasungstechnologie jahrzehntelang führende Deutz AG aus Köln listete bereits im Jahre 1900 Kunden aus ganz Europa auf, die aus Kohle, Holz oder in Italien aus Reishülsen Strom produzierten. Die Stadt Basel erzeugte damals über 1200 PS Leistung u.a. für ihre Wasserpumpen mittels Gastechnologie.

Der Vorteil der Feststoffvergasung liegt in der Erzeugung eines Schwachgases. Die Beanspruchung der Motoren ist dabei ungleich geringer als bei Benzin- oder Dieselmotoren. In der Tat war der erste in Deutschland gebaute Otto-Motor ein Gasmotor. Da Deutschland keinen Zugriff auf Erdölquellen hatte wurde die Vergasungstechnologie auch im Fahrzeugbau eingesetzt, allerdings wenig im Vergleich zur Stromerzeugung. Das Image der Gastechnologie als nicht zukunftsfähig mag mit jenen Bildern von Autos zusammenhängen, die nach dem Zweiten Weltkrieg mit Holzgas betrieben wurden, als Deutsche unter den Alliierten zunächst keinen Zugang zu Benzin hatten. Doch genau aus diesem Grunde ist die Gastechnologie keine „Verlierertechnologie“ gegenüber der Verbrennungstechnologie von Benzin oder Kohle. Sie entstammt einer Zeit die wir in Deutschland schon hatten und auf die wir uns global zubewegen: Fehlender Zugriff auf billiges Erdöl.

Bin in die 1960er Jahre wurden Gasreaktoren in Deutschland in großem Maßstab produziert und weltweit verkauft. Ab dann konnte die Technologie dem billigen Rohöl der damaligen Zeit kein Paroli mehr bieten. Die Folge war u.a., dass landwirtschaftliche Abfälle an der freien Luft verrotteten oder verbrannt wurden, was deutlich höhere Emissionen zur Folge hat, als die Vergasung.

Und hier können wir dann erstmals in diesem Artikel von einer Übergangstechnologie sprechen. Denn die Vergasungstechnologie kann sowohl fossile Brennstoffe wie Kohle, als auch nachwachsende Rohstoffe wie Holz oder faserhaltige Reststoffe z.B. aus Biogasanlagen und auch kommunale Klärschlämme aus Privathaushalten als Einsatzmaterial zur Energieerzeugung verwenden. Sie findet ihr Optimum bei mittelgroßen Anlagen von 2 - 10 MWel Leistung und ist somit ideal für die dezentrale Energieerzeugung vor Ort. Teure Überlandleitungen erübrigen sich so. Gleichzeitig kann die Wertschöpfung lokal oder regional gehalten und organisiert werden.

Doch damit nicht genug. Anders als große Verbrennungskraftwerke auf Basis von Holz oder Erdgas sind Synthesegas-Kraftanlagen flexibel und können in ihrer Leistung leicht hoch- und runtergefahren werden. Sie können somit nicht nur eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für die Grundlast 24/7/365 sicherstellen. Sie können auch im Zusammenspiel mit den nicht-grundlastfähigen Wind- und Solartechnologien deren Leistungsausfall kompensieren. So werden Schwankungen im Stromnetz verhindert - lokal und unmittelbar.

Grundsätzlich kann heute bereits überall wo faserhaltige Reststoffe aus Land- und Forstwirtschaft anfallen mittels Vergasungstechnologie Strom und Wärme erzeugt werden. Besonders in großen Immobilienanlagen mit eigener Wärmeversorgung erlauben Holzgaskraftwerke die Erzielung zusätzlicher Einnahmen durch das Einspeisen des erzeugten Stroms nach EEG, denn parallel zu jeden Kilowatt elektrischer Energie fallen 1,5 Kilowatt thermische Energie an. Aus Heizkosten wird ein Gewinnfaktor und Mieten können stabil gehalten werden. Über einen Wärmetauscher lässt sich die anfallende Wärme in Kälte wandeln. Wärme wie Kälte wird im industriellen Umfeld benötigt, weshalb die Vergasungstechnologie auch in Gewerbeparks interessant ist, wo sich auch ein Betrieb mit Klärschlämmen anbietet, oder auch mit Kohle. Denn das macht die Gastechnologie zur einzigen echten Übergangstechnologie hin zu einer Versorgung mit 100 Prozent erneuerbaren Energien: Sie kann fast alle Feststoffe in ein Synthesegas wandeln, auch Kohle. Dabei erreicht sie höhere energetische Gesamtwirkungsgrade als konventionelle Großkraftwerke, bei deutlich reduzierten Emissionen (bis zu 30 Prozent). Anders aber als konventionelle Großkraftwerke mit Verbrennungstechnologie kann ein Synthesegas-Kraftwerk, welches zunächst mit Kohle betrieben wird, in rund acht Wochen auf den Betrieb mit Biomasse, einen anderen faserhaltigen Roh- oder Reststoff oder Klärschlämme umgestellt werden. Die Technologie ist unabhängig vom Einsatzstoff, die Prozesse laufen mit vielen verschiedenen Energieträgern.

So sieht eine echte Übergangstechnologie aus. Sie erlaubt die bestehenden wirtschaftlichen Strukturen auf alter Rohstoffbasis organisiert abzubauen, um Überhärten für deren Beschäftigte zu vermeiden und einen Strukturwandel zu unterstützen. Sie erlaubt aber auch die neuen wirtschaftlichen Strukturen vorzubereiten. So können Kommunen für ihre eigene Energieversorgung planen und die Zulieferstrukturen vorbereiten, derer es für den Betrieb eines Synthesegas-Kraftwerks mit nachwachsenden Rohstoffen bedarf. Gleichzeitig wird durch diese grundlastfähigen, dezentralen Kraftwerke die wirtschaftliche Basis für zentrale Großkraftwerke weiter verringert, so dass sich für diese keine Wirtschaftlichkeit mehr einstellen kann, sei es als Neubauten mit über 40 Jahren Betriebszeiten, oder bestehende Altkraftwerke mit hohen Emissionen, die über CO2-Zertifikate kompensiert werden müssen.

Denn neben dem Ende der Kohleenergie und der Atomenergie werden wir auch das Ende von Großkraftwerken sehen. Dies schließt Windfarmen auf dem Meer mit ein, denn diese sind eine Fortsetzung des überholten Konzepts Energie an Orten zu produzieren, wo sie nicht benötigt wird und diese dann unter hohen Leitungsverlusten über hunderte Kilometer zu transportieren.

Leider hat den industriellen Zusammenbruch durch den Zweiten Weltkrieg und das billige Rohöl nur eine Synthesegas-Technologie überstanden und sich seit dem weiterentwickelt: Das Deutz Doppelfeuerverfahren. Dieses aber ist der ehemalige Weltmarktführer. Daneben gibt es noch ein weiteres Verfahren, welches im kleineren Leistungsbereich gute Ergebnisse liefert.

Leider aber sind am Markt auch viele untaugliche, neue Verfahren im Angebot. Ebenso wie die u.a. jahrelang in Wikipedia verbreitete Fehlinformation, das die Vergasungstechnologie nicht marktreif sei, obwohl sie seit 1892 in Deutschland in Serie gefertigt wurde, tragen diese nicht zum Wissen und Verständnis um die Gastechnologie und ihre Möglichkeiten bei. So kämpft in Senden bei Ulm eine mit 33 Mio. Euro völlig aus dem Ruder gelaufene Investition der Stadtwerke in ein Synthesegas-Kraftwerk um ihr Überleben. Während anderenorts Dauerbetrieb die Regel ist, kam man in Ulm bisher nicht über einen zusammenhängenden Betrieb von 10 Tagen hinaus.

Dies aber spiegelt die Leistungsfähigkeit der Technologie in der Vergangenheit oder der Zukunft nicht wieder. Ich hoffe mit diesem Artikel dazu beizutragen die Irrtümer über die Vergasungstechnologie zu korrigieren und mehr Menschen auf die Möglichkeiten aufmerksam zu machen, sowohl als neue Anlagen, als auch als Ersatz für bestehende Kraftanlagen mit Holz-Verbrennung. Viele von diesen stehen zur Revision oder Erneuerung an.

Mit bis zu 3kg Holz je kWh bei der Holzverbrennung (meist nur zur Wärmenutzung) sind diese Altanlagen einer modernen Synthesegas-Kraftanlage mit KWK unterlegen. Diese erreicht Gesamtwirkungsgrade bis zu 90 Prozent und benötigt unter 950 Gramm zur Erzeugung von 1kW elektrischer und 1,5kW thermischer Energie. Allein der Austausch alter Feuerungsanlagen kann somit den Anteil erneuerbarer Energie im Stromnetz deutlich steigern, ohne dass der Rohstoffbedarf ansteigt.

Die Vergasungstechnologie ist somit ideal als Übergangstechnologie. Sie kann bei der Ablösung alter Kohlekraftwerke oder alter Holzheizkraftwerke eingesetzt werden und damit Alttechnologien ablösen. Sie kann aber auch durch neue  Nutzung nachwachsender Roh- und Reststoffe, die Nachnutzung von Gärresten aus Biogasanlagen oder die thermische Nachbehandlung von kommunalen Klärschlämmen aus Privathaushalten einen wesentlichen Beitrag zum zukünftigen Energiemix leisten und die Energieversorgung in der Grundlast bei dezentraler Wertschöpfung sicherstellen.

Hinweis: Der Autor Stephan Jäckel ist freiberuflicher Unternehmensberater und engagiert sich im Rahmen des Projektes Renewable Energy Gasification (REEGAS) für eine Renaissance der Synthesegastechnologie.