Brennstoff

Brennstoff, jede Substanz, die man zur Erzeugung von Wärme mit Luftsauerstoff verbrennen lässt. Als Brennstoffe bezeichnet man auch die in den Kernkraftwerken eingesetzten Substanzen. Bei Kernbrennstoffen beruht die Freisetzung von Wärme nicht auf der Reaktion mit Luftsauerstoff, sondern auf Kernumwandlungen. Die entstandene Wärme lässt sich direkt zum Heizen oder zur Erzeugung von komprimiertem Wasserdampf verwenden. Damit kann man Fernheizungen versorgen oder Turbinen zur Stromerzeugung antreiben. Ähnlich wie die Brennstoffe kommen auch Treibstoffe zum Einsatz. Diese nutzt man z. B. als Otto- oder als Dieselkraftstoff in Verbrennungsmotoren. Aus Sicherheitsgründen werden dem Treibstoff zum Antrieb von Raketen Oxidationsmittel zugesetzt. Diese liefern den für die Verbrennung notwendigen Sauerstoff (Siehe auch Strahlantrieb).

Die chemischen Reaktionen bei der Verbrennung von Brennstoffen umfassen u. a. die Aufnahme von Sauerstoff durch die Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff oder (in geringeren Mengen) Schwefel im Brennstoff. Die Verbrennungsprodukte sind im Wesentlichen Kohlendioxid, Wasser und etwas Schwefeldioxid. Andere im Brennstoff enthaltene Substanzen werden als Dampf bzw. Gas freigesetzt oder gelangen in die Asche, also in die festen Rückstände.

Der Heizwert eines Brennstoffes gibt an, wie viel Wärmeenergie eine bestimmte Menge der Substanz bei der Verbrennung unter standardisierten Bedingungen abgibt. Früher gab man Wärmemengen in Kalorien (cal) an. Heute ist die Energieeinheit Joule üblich. Der Heizwert wird in Kilojoule (kJ) pro Kilogramm oder (bei Gasen) pro Kubikmeter des Brennstoffes angegeben. Bei wasserstoffhaltigen Brennstoffen wird zwischen unterem und oberem Heizwert unterschieden. Der untere Heizwert entspricht der Verbrennung, bei der das gebildete Wasser als Dampf entweicht. Beim oberen Heizwert berücksichtigt man die Kondensationswärme des Wasserdampfes. In der Technik und in Statistiken gibt man den Heizwert eines Brennstoffes auch in so genannten Steinkohleneinheiten (SKE) an. Eine Steinkohleneinheit entspricht 29,3 Megajoule pro Kilogramm. Die Heizwerte der wichtigsten Brennstoffe haben angenähert folgende Werte (in Megajoule pro Kilogramm): feste Brennstoffe: Steinkohle 28 bis 35, Braunkohle 14 bis 17, Koks 29, trockenes Holz 20; flüssige Brennstoffe: Alkohol 25, Heizöl 44, Benzin 48, Paraffin 46; gasförmige Brennstoffe: Acetylen 55, Kohlenmonoxid 12, Kokereigas 22 (auch Steinkohlengas), Wasserstoff 12, Erdgas 39 bis 82. Weitere Einzelheiten sind in den Artikeln für die betreffenden Brennstoffe zu finden.

Siehe auch Weltenergieversorgung; Brenngas; Gasohol (Kraftstoff); Kernenergie; Erdöl; Solarenergie.