Kömür Nedir? (Çeşitleri, Kullanımı)

Kömür, fosil yakıtlar arasında en çok kullanılan bir madendir. Elektrik üretimi için termik santrallerde kullanılan en önemli yakıttır.

Kömür, insanların çok eski tarihlerden bu yana kullandığı önemli bir yakıt maddesidir. En çok kullanılan fosil yakıtları arasında en önemlilerinden biridir. En eski maden ve yakıt olarak bilinir. Özellikle evlerde yakıt olarak doğalgaza yönelme olsa da kömür özellikle sanayide ve elektrik üretiminde vazgeçilmez bir yakıt türüdür.

Kömür Nasıl Oluşur? 

Kömür; kum, çakıl ve çamurun tabakalar halinde yayılması; zamanla sıkışarak katmanlaşması ve kayalara dönüşmesi sonucu ortaya çıkan ve “sedimanter” adı verilen organik bir kaya ve oluşumdur. Karbon ve yanıcı gazlar içeren fosil kayalardır. Karbon, oksijen ve hidrojen türevi metallerin bileşiminden oluşur. Kaya tabakalarının arasında milyonlarca yıl süren ısı, basınç ve mikrobiyolojik etkiler sonucu kömür kayaları ve damarları meydana gelir. Bütün oluşumlar aynı özellik ve yapıda olmaz yani homojen değildir.

Kahverengi veya siyah kütleler halinde bataklıklarda bulunan ve tabakalaşan bir maden türüdür. Organik maddelerin yoğunlukta olduğu bölgelerde ve katmanlarda oluşur. Çok nemli ortamlar ve sıcak iklimler kömür oluşumu için idealdir. En kalın kömür damarları deltalarda oluşur. Göl kıyıları, lagünler, akarsu ovaları gibi bataklık oluşumları kömür damarları için ideal zeminlerdir. Özellikle bataklık alanların altında biriken organik maddeler, nebatlar, bitkiler, çeşitli kalıntılar bir süre sonra bataklığın kapanması sonucu kömür oluşumunu başlatır.

Çoğunlukla “lignoselülozik” adı verilen organik bitki parçalarından oluşmaktadır. Bitki parçalarının bozularak parçalanması, bataklık suyu ile jel halini alması, kimyasal reaksiyonlar ortaya çıkması sonucu oluşan organik malzemenin bazı değişimlere uğraması şeklinde özetlenebilir. Bu malzemenin oluşturduğu tabakaların üzerinde bu şekilde çökeltiler birikir. Yerkabuğunun hareketleri sonucu katmanlaşan tabakalar, basınç ve ısıyla fiziksel ve kimyasal değişimlere uğrar. Yüzyıllar süren bu süreçte kömür oluşur. Jeolojik yaşları 15 - 400 milyon yıl arasında değişebilir. Yaşlı veya yıllanmış kömürler daha pahalı ve kalitelidir.

Kömür Çeşitleri Nelerdir?

Kömür oluşumları, içeriğindeki karbon miktarları ve organik yapılarına göre çeşitlere ayrılır. Kömür tipleri “taş kömürü” ve “düşük kalorili kömürler” olarak ikiye ayrılır. Bu tipler de kendi aralarında çeşitlere ayrılır: Linyit ve alt bitümlü, kömür, bitümlü kömür, antrasit. Linyit ve alt bitümlü kömürler düşük kalorili kömür grubunda; diğerleri ise taş kömürü grubunda yer alır. Bitümlü kömür de metalurjik (koklaşabilir) ve termal (buhar) kömür olarak ikiye ayrılır.

Linyit ve alt bitümlü kömürler yumuşak, kırılgan ve mat görünüşlüdür; yüksek nem ve düşük karbon içerirler. Antrasit ve bitümlü kömürler ise daha serttir ve parlak görünüşleri vardır; düşük nem ve yüksek kalori içerirler.

En kaliteli kömür çeşidi antrasittir. Yüksek oranda ısı verir. Sobalarda yakıldığında metalik kovaları eritebilir. Karbon oranı yüzde 95 civarındadır. Su oranı çok azdır. Zor tutuşur ve oldukça parlaktır.

Taş kömürü; antrasitten daha düşük kalitede, yüzde 70 civarında karbon içeren bir kömür çeşididir. Yüksek ısı verir. Demir ve çelik sanayisinde kullanımı yaygındır. Taş kömürlerinin havasız ortamda ısıtılması ile gözenekli kok kömürleri elde edilir.

Linyit kömürü ise, yüzde 50 civarında karbon içerir, daha düşük kalitelidir. Kömürleşme tam olmadığı için kahverengidir. En çok bulunan kömür çeşididir. Elektrik üretiminde kullanılan kömürlerin hemen hemen tamamı linyittir.

Bu arada, “turba” adı verilen bir kömür çeşidi daha vardır. Ancak bu kömür türü işlemden geçmeden yanmaz. Kömürleşmenin ilk aşamasıdır. Karbon oranı yüzde 20-50 arasındadır. Su miktarı fazladır. Bu sebeple en düşük kalitede kömürdür.

Halk arasında çok kullanılan “mangal kömürü” bir kömür çeşidi değildir. Havasız ortamda yakılan odunların közünden elde edilir. 

Nerelerde Kullanılır?

Yukarıda çeşitlerini saydığımız kömürler kalori oranları ve kimyasal yapılarına göre çeşitli alanlarda kullanılır. Özellikle sanayide, kimya endüstrisinde ve enerji üretiminde önemli bir fosil yakıttır. Petrol ürünleri ve çeşitli endüstriyel yağlarda da kömür kullanılmaktadır. Demir ve çelik fabrikalarının vazgeçilmez maddeleri arasındadır. Kimyasal madde üretimleri, yakıt hammaddeleri, kok yapımı gibi amaçlar için de kullanılır.

Türkiye’de bulunan 39 termik santralde kömür ve linyit yakıtları kullanılmaktadır. Kömür yakılarak çalıştırılan bu santraller yıllık elektrik ihtiyacının yaklaşık yüzde 35’ini karşılamaktadır. Yapılacak veya yapılması planlanan 30 termik santralde de yakıt olarak kömür ve türevleri kullanılacaktır.

Dünyada Kömür Üretimi 

Dünyanın birçok ülkesinde kömür madeni bulunuyor. Yaklaşık 80 ülkede kömür yatakları vardır. Fosil yakıtlarından petrol ve doğalgaz gibi belirli ve sınırlı alanlarda değil, dünyanın her bölgesinde oluşumları bulunabilir. Dünyadaki kömür rezervinin 892 milyar ton büyüklüğünde olduğu tahmin edilmektedir. Bu rezervlerin 403 milyar tonu antrasit ve bitümlü kömür, 287 milyar tonu alt bitümlü kömür, 201 milyar tonu ise linyit kategorisindedir.

En büyük kömür rezervi 234 milyar ton ile ABD’dedir. Rusya’da 157 milyar ton, Çin’de 115 milyar ton civarında kömür rezervi bulunmaktadır. En çok kömür üreten ülkeler arasında Çin, yıllık yaklaşık 4 milyon ton üretimle yüzde 50’lik bir dilimi elinde bulundurmaktadır.

Kömür üretiminin en çok yapıldığı ülkeler şunlardır; Amerika Birleşik Devletleri (ABD) (% 12), Hindistan (% 8,5), Avustralya (% 6), Endonezya (% 5), Rusya (% 3), Güney Afrika (% 2), Almanya (%1). Bu 8 ülke, dünyadaki toplam kömür üretiminin yaklaşık yüzde 90’ını yapmaktadır. Yüzde 10’luk bir oran da diğer kömür üreten ülkeler arasında paylaşılmaktadır. Dünyada kömür üretimi 1982 yılında yıllık 3500 milyon ton iken, 2000 yılından bu miktar 4500 milyon tona kadar çıkmıştır. 2000’li yıllardan itibaren kömür üretimi çok hızlı bir şekilde artarak 2014 yılında yıllık 8500 milyon tona kadar ulaşmıştır.

Elektrik santrallerinde en çok kullanılan kömür türü olan linyitin üretimi ise yıllık 800 milyon ton civarındadır. En büyük linyit üreticisi olan Almanya, yılda yaklaşık 180 milyon ton linyit üretimi ile dünya üretiminin yüzde 22’lik dilimini elinde bulundurmaktadır. Almanya’nın ardından ABD (72 milyon ton), Rusya (70 milyon ton), Polonya (62 milyon ton), Türkiye (60 milyon ton), Avustralya ve Yunanistan (48 milyon ton) miktarlarla en çok linyit üreticisi ülkelerdir.

Türkiye’de en çok bulunan kömür türü linyittir. Antrasit kömür bakımından fakir olan Türkiye’de taş kömürü rezervleri de bulunmaktadır. En büyük linyit rezervi Afşin-Elbistan havzasında; en büyük taş kömürü rezervi de Zonguldak-Ereğli havzasında bulunmaktadır.

(Not: Yukarıdaki paragraflarda verilen oranlar ve miktarlar son yıllardaki kömür üretiminin yaklaşık & yuvarlama değerleridir!)

Kömür ve Elektrik

Kömür, elektrik üretimi amacıyla kullanılan yakıtlar arasında birinci sıradadır. Dünya elektrik üretiminin yüzde 40’ı kömürden karşılanmaktadır. 1990 yılında kömürün elektrik üretimindeki payı yüzde 38 civarında iken bu oran 2014 yılında yüzde 43’lere kadar çıkmıştır. 2040 yılında dünya elektrik üretiminin yüzde 50’sinin kömürden elde edileceği öngörülmektedir.

Dünya kömür üretimi son 30 yıl içinde önceki yıllara oranla iki kat artmıştır. Bunun sebebi ülkelerin enerji ihtiyacının artmasıdır. Birçok ülkenin elektrik ihtiyacı termik santrallerden karşılanmaktadır. Özellikle Çin başta olmak üzere Asya ve Pasifik ülkelerinin enerji ihtiyacı son 10 yılda iki kattan fazla artmıştır. Bu talebe karşı elektrik santrallerinde kullanılmak üzere kömür arzı da giderek artmaktadır.

Elektrik üretiminde en fazla kömür kullanan ülkeler sırasıyla şunlardır; Güney Afrika (% 93), Polonya (% 84), Kazakistan (% 81), Çin (% 75), Hindistan (% 72), Avustralya (% 65), İsrail (% 55), Endonezya (% 51), Çek Cumhuriyeti (% 48), Almanya (% 45), ABD (% 40), Japonya (% 29).

Türkiye’de 1990 yılında kömür santrallerinin kurulu gücü 5 GW civarındaydı. Bu miktar 2002 yılında 2 GW, 2014’te 15 GW, 2016’da ise 16 GW’a yükseldi. Linyit kullanan yerli santrallerin elektrik üretim kapasitesi 10 GW, ithal kömür kullanan santraller ise 6 GW kurulu güce sahip.

Kömür ve Çevre

Son yıllarda küresel iklim değişiklikleri sebebiyle oluşan çevre sorunları fosil yakıtlarının tüketimine sınırlama getirilmesini gündeme getirdi. Bilimsel çalışmalar başta kömür olmak üzere bütün fosil yakıtlarının terk edilmesi gerektiğini ortaya koyuyor. Küresel sıcaklık artışını 1,5 derecede tutabilmek için birçok proje hayata geçirilmeyi bekliyor. Her ne kadar özellikle evlerde doğalgaz sistemleri kullanımı artsa da termik santrallerde giderek artan kömür kullanımı küresel ısınmayı da tetikleyen sorun olarak çevrecileri ve hükümetleri düşündürüyor.

İklim değişikliğine yol açan faktör, kullanılan kömürün miktarından çok verdiği enerjiye bağlı olan emisyon miktarıdır. Dolayısıyla yüksek ısıl değere sahip kömür daha fazla karbondioksit emisyonu içerir. Bu faktörler de dikkate alındığında dünyayı “karbonsuzlaştırma” politikaları hayata geçirilmezse giderek artan enerji ihtiyacına doğru orantılı olarak artan kömür kullanımı gelecekte sera gazı salınımını daha da artıracak.

Yakın gelecekte elektrik üretiminde kömürden vazgeçilmesi öngörülmüyor. Ancak kömürün çevreye etkilerini minimuma indirmek için “temiz kömür” çalışmaları da devam ediyor. Temiz kömür teknolojileri çerçevesinde kömürü yıkamadan sıvılaştırma, gazlaştırmadan karbon tutma ve depolama, santrallerdeki karbondioksit emisyon oranlarını düşürme gibi seçenekler geliştirilmekte ve tartışılmaktadır.