Durch die Weltklimakonferenz von Kyoto rückten der Klimaschutz und die Notwendigkeit zur Reduktion von klimaschädlichen Gasen in das öffentliche Interesse. Neben Kohlendioxid als Hauptverursacher führt auch eine Konzentrationserhöhung von Methan in der Atmosphäre zu einem verstärkten Treibhauseffekt.
Im Zeitraum von 1750 bis heute hat der Anteil von Methan, welches einen CO2‑Äquivalenzfaktor von 21 besitzt, in der Luft um 151 % zugenommen.
Ursache hierfür sind unter anderem die CH4 – Emissionen, die bei dem Abbau von Steinkohle freigesetzt werden und ungenutzt in die Atmosphäre entweichen. In Deutschland haben sie einen Anteil von 15 % an den Gesamt-Methanemissionen.
Die Bindung des Methans an die Steinkohle erfolgte bereits bei ihrer Entstehung. Zur Zeit des Erdmittelalters im Karbon lagerte sich organisches Material in Sümpfen ab. Eine Überdeckung durch Sedimente verhinderte den Luftaustausch und übte auf die Ablagerungen Druck aus. Ein Entweichen des bei der Zersetzung durch Mikroorganismen gebildeten Methans wurde verhindert und so durch Adsorption an der Oberfläche der Kohle gebunden.
Erst durch Druckentlastung der Flöze bei der Gewinnung der Steinkohle kann das Gas an die Umgebung entweichen. Das dabei entstehende Methan/Luftgemisch wird als Grubengas bezeichnet.
Es kann nach der Art der Gewinnung und der sich daraus ergebenden spezifischen Zusammensetzung klassifiziert werden.
Flözgas, im Englischen Coal Bed Methane (CBM), wird durch direkte Bohrungen in die Kohleflöze gewonnen. In Deutschland ist eine solche Förderung jedoch nicht wirtschaftlich und spielt keine Rolle.
Grubengas kann auf zwei Arten gewonnen werden.
Zum einen durch das Absaugen aus aktiven Bergwerken während des Abbaus der Steinkohle. Das so gewonnen Gas wird als CSM – Coal Seam Methane bezeichnet.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass sich in stillgelegten Zechen sammelnde Methan zu nutzen. Man spricht dann von CMM – Coal Mine Methane.
Zusammensetzung Grubengas:
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Flözgas |
Grubengas |
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CBM |
CSM |
CMM |
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CH4 |
90 – 95 % |
25 – 60 % |
60 – 80 % |
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CO2 |
2 – 4 % |
1 – 6 % |
8 -15 % |
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CO |
0 % |
0,1 – 0,4 % |
0 % |
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O2 |
0 % |
7 – 17 % |
0 % |
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N2 |
1 – 8 % |
4 – 40 % |
5 – 32 % |
Des Weiteren treten die Spurenstoffe H2S, CO, HCl, HF, HNH3 und höhere Kohlenwasserstoffe auf.
Eine Nutzung des Grubengases ist aus mehreren Gründen sinnvoll und notwendig. Wichtigster Aspekt ist die Sicherheit von Menschen im Umfeld des Kohleabbaus.
Schon eine Konzentration von 4,4 % (bis maximal 16,5 %) Methan in der Luft kann bei Funkenschlag zu Explosionen führen. Da beim Abbau Untertage diese Gehalte leicht erreicht werden, führt Grubengas zu einer starken Gefährdung der Bergleute.
Aber auch Übertage kann durch austretendes Gas, welches durch Risse und Spalten aus dem Boden entweicht, eine Gefährdung der Bevölkerung nicht ausgeschlossen werden. Besonders Gebiete oberhalb einer stillgelegten Zeche, bei der keine Bewetterung mehr erfolgt und sich dadurch die Methankonzentrationen stark erhöhen, sind hiervon betroffen.
Ein weiterer Aspekt ist der Klimaschutz und die Ressourcenschonung fossiler Brennstoffe. Durch die Nutzung des Grubengases wird bei der Verbrennung das starke Treibhausgases Methan in CO2 umgesetzt und damit das klimaschädliche Potential stark verringert. Außerdem wird der Einsatz von fossilen Brennstoffen zur Energieerzeugung substituiert. Dies führt auch zu einer Reduktion der Kohlendioxidemissionen und trägt zum Klimaschutz bei.
Eine wirtschaftliche Nutzung von Grubengas war lange Zeit nicht wirtschaftlich möglich. Mit Einführung des Erneuerbare Energien Gesetz und der damit verbundenen Mindestvergütungssätze für den eingespeisten Strom, der aus Grubengas gewonnen wird, wurde eine wirtschaftlich angemessene Grundlage geschaffen.
Sabine Güntner, BHKW-Consult Rastatt
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