Billedet viser et knap 25 meter højt kullag i Wyoming, USA.

Kul kul og att er kul

Kul

I Danmark bruger vi kul til at producere el og fjernvarme. Halvdelen af vores el kommer fra afbrænding af kul.

Man har anvendt kul som energikilde i tusinder af år. Kul har i dag erstattet olie som verdens mest anvendte brændsel. På verdensplan produceres omkring 40 % af elektriciteten fra kul.

Kul lager ved minen Kayenta i Arizona, USA.

Kullager ved minen Kayenta i Arizona, USA.

I Danmark kommer næsten halvdelen af vores el fra forbrænding af kul. Kullet bruges på de store centrale kraftvarmeværker, hvor det forbrændes for at lave el og fjernvarme. Danmark har 16 centrale værker, som ligger ud til havet, så det er let at få adgang til det importerede kul.

Hver dansker bruger gennemsnitligt 1,3 ton kul årligt. Det er, selvom Danmarks afhængighed af kul er faldet de seneste år. I andre dele af verden stiger forbruget til gengæld kraftigt. Det drejer sig især om Kina og Indien, som skal bruge energi til at udvikle deres voksende økonomier.

På nuværende tidspunkt er der omkring 1000 milliarder tons kul rundt i verdens kulreserver. Mere end halvdelen af de kendte kulreserver findes i Rusland, USA og Kina. Men der findes også nye reserver i Sydamerika, Afrika og Australien.

Kul er et naturligt brændsel

Kul er dannet af planter og andre organismer, der fanges under jordens overflade. Disse organismer er blevet omformet i løbet af millioner af år under intenst tryk og høje temperaturer. I første omgang blev alt det organiske materiale omdannet til tørv. Tørv dannes, når aflejringen af dødt plantemateriale i en sump sker hurtigere end nedbrydningen. Det sker under iltfattige forhold, og selve omdannelsen skyldes bakterier, som trives godt i det iltfrie miljø (anaerobe bakterier).

Med tiden undergår det organiske materiale en gradvis omdannelse, hvor indholdet af vand bliver mindre, mens indholdet af kulstof bliver større. Denne omdannelsesproces kaldes indkulning eller termal modning. Det foregår gradvist og giver ophav til en række af forskellige kularter, som over tid udvikles fra hinanden. Det kaldes kulrækken og består af tørv, brunkul, stenkul og atracit. Det er altså tørveaflejringer, der med tiden bliver til først brunkul og så stenkul. Det betyder, at kultyperne varierer i alder, hvor antracit er det ældste. Jo ældre kultypen er, jo længere nede i jorden skal kullet findes.

Tørv dannes meget langsomt. I koldt klima dannes der mindre end 0,5 mm om året, mens der i tropisk klima kan dannes 5 mm årligt. Derfor kan det virke næsten ubegribeligt, at der findes kullag, som er op til 100 meter tykke.

Kul og miljøet

Det er blandt andet stenkul, der forbrændes i et kulkraftværk. Som nævnt har stenkul et stort indhold af kulstof, og derudover indeholder det brint (H). Når stenkul forbrændes med ilt, bliver produktet CO2, vand og varme:

Organisk stof + O2 → CO2 + H2O + varme

Derudover indeholder stenkul også svovl (S). Svovlet stammer ofte fra pyrit, FeS2, som er en svovlholdig jernforbindelse, eller også er det bundet organisk. Når svovl forbrændes, er produktet svovldioxid og varme. Når svovlet kommer fra pyrit, dannes der også jernoxid:

4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2 + varme

Svovldioxiden reagerer med ilt i luften og danner svovltrioxid:

4 SO2 + O2 → 4 SO3

Svovltrioxiden reagerer derefter med vand i luften og danner svovlsyre:

SO3 + H2O → H2SO4 (Svovlsyre)

Hvis forbrændingen foregår ved høje temperaturer (over 1200 grader) kan kvælstof (N) fra luften reagere med ilt og danne kvælstofoxider (NOx):

N2 + O2 → 2 NO

Jo højere temperatur, jo mere NO dannes der. Kvælstofoxider er farlige, fordi de er giftige og kan danne salpetersyre, som falder ned på jorden som sur regn.

Ved forbrænding af et kilo kul dannes der, hvis røgen ikke renses:

  • 2,4 kg CO2
  • 0,019 kg svovldioxid
  • 0,005 kg kvælstofoxider

Ialt produceres der 25 MJ energi fra et kilo kul. Kraftværkerne prøver at mindske udslippet af SO2 og NOx ved at rense røgen.

Fremtid med eller uden kul

Der er store forekomster af kul verden over, og man udvinder det næsten overalt. Mange lande i Europa arbejder for at reducere brugen af kul i overensstemmelse med Kyoto-protokollen.

Læs mere om energiproduktion og fossile brændsler

Energiproduktion
Fossile brændsler
— Kul (denne side)
Naturgas
Skifergas
Olie
Gaslagre
Røggasrensning
Caseopgaver til røggasrensning 

Forsøg og caseopgaver

Vi har samlet alle forsøg, caseopgaver og eksperimenter på én side. Under overskriften Energiproduktion finder du de relevante forsøg til dette emne.

 

Kilder

Vattenfall
Dong Energy
Energitjenesten
Den Store Danske
Økolariet
SEAS-NVE
Nordisk Folkecenter for Vedvarende Energi
Naturgeografi – Jorden og mennesket, 2. Udgave
Kemi 2000 B-niveau og C-niveau

Denne artikel stammer oprindeligt fra Climate Minds, som er udviklet af Experimentarium i samarbejde med Dansk Energi og Energyminds. 

Mere om klima