Detaillierte Studiennotizen: Energiegewinnung, Emissionen und Rauchgasreinigung (REA)

Nutzung von Rohstoffen: Bei der Gewinnung von Energie, unabh $\text{"a}$ ngig davon, ob es sich um fossile Energietr $\text{"a}$ ger oder nukleare Quellen handelt, werden Rohstoffe aus der Erde entnommen. Prim $\text{"a}$ re Beispiele hierf $\text{"u}$ r sind: * Kohle * Erd $\text{"o}$ l * Erdgas
Umwandlungsprozess und Energiequalit $\text{"a}$ t: Die Umwandlung dieser Rohstoffe in nutzbare Energie erfolgt in mehreren Schritten. Dabei treten signifikante Ver $\text{"a}$ nderungen in der Energiequalit $\text{"a}$ t auf: * Exergie ( $\text{"gute"}$ Energie): Die Menge an technisch nutzbarer Energie nimmt w $\text{"a}$ hrend des Prozesses kontinuierlich ab. * Anergie ( $\text{"nicht mehr nutzbare"}$ Energie): Die Menge der nicht mehr in Arbeit umwandelbaren Energie nimmt im Gegenzug zu. * Energieverluste: In jedem Umwandlungsschritt geht unvermeidlich ein Teil der Energie verloren, sodass keine hundertprozentige Effizienz erreicht wird.

Emittenten: Bezeichnet die Verursacher oder die Quelle von Stoffen, die in die Umwelt abgegeben werden.
Emissionen: Hierbei handelt es sich um das, was konkret von einer Quelle (z. B. einem Kraftwerk) ausgesto $\text{"ss}$ en wird (Abgase, Staub, etc.).
Immissionen: Dies beschreibt die Einwirkungen, die tats $\text{"a}$ hlich bei Menschen, Tieren, Pflanzen oder Sachg $\text{"u}$ tern ankommen und auf diese einwirken.
Beispiel zur Verdeutlichung: * Das Kraftwerk fungiert als der Emittent. * Der ausgesto $\text{"ss}$ ene Rauch stellt die Emissionen dar. * Sobald dieser Rauch in die Umwelt gelangt und beispielsweise von Menschen eingeatmet wird, transformiert er sich in der Wirkung zu Immissionen.

Entstehung von Abf $\text{"a}$ llen: Da fossile Energietr $\text{"a}$ ger stofflicher Natur sind, entstehen bei ihrer energetischen Umwandlung zwangsl $\text{"a}$ ufig Abfallprodukte und Schadstoffe, die die Umwelt stark belasten.
Schadwirkung auf den Menschen: * Hervorrufung von Atemwegserkrankungen. * Erh $\text{"o}$ htes Krebsrisiko.
Schadwirkung auf Tiere und Pflanzen: * Massives Fischsterben in verschmutzten oder durch sauren Regen belasteten Gew $\text{"a}$ ssern.
Schadwirkung auf Sachg $\text{"u}$ ter: * Chemische Verwitterung und Sch $\text{"a}$ den an historischen Bauwerken.
Technologische Gegenma $\text{"ss}$ nahmen: Zur Minimierung dieser Luftschadstoffe wurden spezielle Verfahren entwickelt: * REA (Rauchgasentschwefelungsanlage). * Abgaskatalysatoren.

Oxidation von Schwefel: In Steinkohle ist Schwefel enthalten. Beim Verbrennungsprozess oxidiert dieser zu gasf $\text{"o}$ rmigem Schwefeldioxid ( $\text{SO}_2$ ).
Schritt 1: Elektrofilter zur Entstaubung: * Das Rauchgas wird zuerst durch einen Elektrofilter geleitet. * Ziel ist die Entfernung von Feststoffen wie Staubpartikeln und anderen Schadstoffen. * Funktionsweise: Elektrische Ladungen werden auf die Partikel im Gas $\text{"u}$ bertragen. Die so geladenen Partikel werden von Kollektorelektroden angezogen und dort abgeschieden.
Schritt 2: Temperaturabsenkung im W $\text{"a}$ rmetauscher: * Nach der Entstaubung gelangt das Gas in einen W $\text{"a}$ rmetauscher. * Die Temperatur des Gases wird dort von $140\,^{\circ}\text{C}$ auf $50\,^{\circ}\text{C}$ gesenkt.

Einsatz des Absorberturms: Das entstaubte und abgek $\text{"u}$ hlte Gas wird in einen Absorberturm geleitet, in dem die eigentliche Entschwefelung stattfindet.
Verwendung von Kalkstein: * Kalkstein ( $\text{CaCO}_3$ ) wird in einer Aufbereitungsanlage fein gemahlen. * Anschlie $\text{"ss}$ end wird er mit Wasser zu einer Kalkaufschl $\text{"a}$ mmung vermischt. * Diese Kalkl $\text{"o}$ sung wird im Absorberturm von oben den aufsteigenden Rauchgasen entgegen-gespr $\text{"u}$ ht (Gegenstromprinzip).
Chemische Reaktion: Im Kontaktbereich reagiert das Schwefeldioxid mit der Kalkl $\text{"o}$ sung zu Calciumsulfit ( $\text{CaSO}_3$ ) und Kohlendioxid ( $\text{CO}_2$ ): * $\text{CaCO}_3 + \text{SO}_2 \rightarrow \text{CaSO}_3 + \text{CO}_2$

Oxidation zu Gips: Das entstandene Calciumsulfit ( $\text{CaSO}_3$ ) wird weiter zu Calciumsulfat oxidiert, welches als Gips ( $\text{CaSO}_4$ ) bekannt ist.
Weiterverarbeitung des Gipses: * Der schwerl $\text{"o}$ sliche Gips f $\text{"a}$ llt aus der L $\text{"o}$ sung aus. * Er wird entw $\text{"a}$ ssert und getrocknet. * Verwendung findet dieser Gips $\text{"u}$ berwiegend in der Baustoffindustrie.
Nachbereitung der Rauchgase: * Die nun entstaubten und entschwefelten Gase werden getrocknet. * Im W $\text{"a}$ rmetauscher findet eine erneute Erw $\text{"a}$ rmung auf h $\text{"o}$ here Temperaturen statt. * Zuletzt werden die Gase $\text{"u}$ ber den Schornstein freigesetzt, wodurch sie in h $\text{"o}$ here Luftschichten aufsteigen.
Umweltbilanz: Durch diesen gesamten Prozess wird die Emission von Schwefeldioxid in die Atmosph $\text{"a}$ re um ca. $85\,\%$ reduziert, was ma $\text{"ss}$ geblich zur Verringerung der Umweltbelastung beitr $\text{"a}$ gt.