Aardgas

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Gastank.

Aardgas is een van de fossiele brandstoffen. Het ontstaat bij hetzelfde proces dat tot de vorming van aardolie leidt en vertegenwoordigt de lichtere fractie organische producten van dat proces. Aardgas wordt daarom vaak samen met aardolie gevonden, hoewel soms het gas kans ziet in andere aardlagen door te dringen dan de veel zwaardere olie en er zo een scheiding kan zijn ontstaan.

In Europa wordt aardgas vooral in en rond de Noordzee aangetroffen onder andere onder het noorden van Nederland (zie ook Aardgaswinning in Nederland). Aardgas uit het Groningse Slochteren bestaat voor 81,9% uit CH4 (methaan), voor 3,3% uit hogere gasvormige koolwaterstoffen, en voor de 14% uit stikstofgas en 0,8% kooldioxide. Aardgas van andere winplaatsen heeft vaak een andere samenstelling en bevat soms ook waterstofsulfide ("zuur gas").

In het verleden is aardgas vaak als een afvalproduct beschouwd van oliewinning en eenvoudigweg 'afgefakkeld'. Ook nu gebeurt dit nog wel als het erg ver van de bewoonde wereld aangetroffen wordt en het transport naar de consument te veel problemen oplevert. Dit is ecologisch gesproken erg jammer omdat van de fossiele brandstoffen aardgas de schoonste soort is. Affakkelen is echter wel beter dan het methaan simpelweg laten ontsnappen naar de atmosfeer omdat de bijdrage aan het broeikaseffect van methaan ca. 21 maal hoger is dan kooldioxide. Nog beter zou het zijn om het gas weer de bodem in te pompen. Dit is bijna altijd mogelijk maar vergt enige extra investering. In arme landen weigeren zowel regeringen als oliemaatschappijen vaak om deze investeringen te doen. Methaan levert bij verbranding dubbel zoveel water als kooldioxide terwijl steenkool voornamelijk in kooldioxide wordt omgezet. Bovendien geeft aardgas vrijwel geen roet of as. Het is ook veel gemakkelijker dan steenkool of aardolie te ontdoen van onzuiverheden zoals zwavel met het Clausproces.

Aardgasproductie per land (bruin en rood gekleurde landen produceren het meest)

Ontstaan van aardolie en aardgas[bewerken]

De voorloper van aardolie en aardgas, het kerogeen of aardwas, vormde zich op de zeebodem in tegenstelling tot steenkool en bruinkool, die in een moerassige omgeving werden gevormd.

Kerogeen is een vaste stof die geen neiging heeft om op te stijgen. Noodzakelijk was dat die zeebodem zeer zuurstofarm was, waardoor de bezinkende organismen niet volledig konden worden verteerd door aaseters of bacteriën. Zo vormde zich, ten gevolge van gedeeltelijke afbraak van de organische materie door anaerobe bacteriën, de kerogeen, die te vinden is in de zogenaamde teerzanden. Als de kerogeen bevattende sedimenten later diep begraven werden onder andere sedimenten, kon het gebeuren dat de temperatuur opliep tot tegen de 100 graden Celsius. In dat geval werd het kerogeen omgezet in aardolie. Bij nog hogere temperaturen werd het omgezet in aardgas.

Aardolie en aardgas is veel lichter dan steen en water, dus de fossiele brandstof werd, als het bovenliggende gesteente poreus genoeg was, naar boven gedrukt. Vaak stuitte de aardolie of het aardgas dan uiteindelijk op een ondoordringbare laag en daar vormt zich dan een aardolie- of aardgasvoorkomen.

Geurstof[bewerken]

Schoon aardgas (ontdaan van de zwavelwaterstof) is reukloos. Om ervoor te zorgen dat weglekkend gas snel wordt opgemerkt, voegt men er een onwelriekende geurstof aan toe. In Nederland wordt hiervoor 18 mg/m3 tetrahydrothiofeen toegepast, dat zorgt voor de welbekende gaslucht. In delen van Duitsland, Oostenrijk en het Verenigd Koninkrijk wordt tert.-butylmercaptaan gebruikt. In België worden beide stoffen toegepast met telkens een soort odorant per aardgasdistributienet. Ook andere thiolen en dimethylsulfide worden gebruikt.

Het spreekt vanzelf dat de geurstof bij verbranding reukloos dient te zijn. Belangrijk is dat men het gas al ruikt voordat het mengsel lucht-aardgas explosiegevaarlijk wordt. Op die manier is men tijdig gewaarschuwd en kan de nodige maatregelen nemen. De geur zal opgemerkt worden vanaf ca. 1% aardgas in de lucht.

Ter beveiliging van gastoevoer wordt wel gasgebrekbeveiliging toegepast.

Transport en opslag[bewerken]

Ondergrondse gasleiding met afsluiter

Gas wordt bij voorkeur in metalen of kunststoffen gasleidingen vervoerd. Daarnaast wordt aardgas ook onder druk als Compressed Natural Gas (CNG) vervoerd, of als vloeistof, Liquefied Natural Gas (lng). Opslag in gasvorm kan in bolvormige containers of in ondergrondse gesteentelagen. Kleine hoeveelheden worden in tanks, cilinders en gasflessen opgeslagen. Lng wordt in geïsoleerde tanks opgeslagen.

Pijpleidingen van staal[bewerken]

Over het algemeen bestaat een pijpleiding uit aan elkaar gelaste buizen. Ze zijn van bijzonder sterk staal gemaakt. De diktes variëren van enkele millimeters tot ruim een centimeter, de diameter schommelt tussen 20 cm en 1 m of meer (de grootste tot nu toe meet 1,40 m).

Vaak krijgen de buizen een beschermende mantel, nog voor ze aan elkaar gelast worden.

De laszones worden zeer streng gecontroleerd. Na die controle en voor de leiding in de sleuf neergelaten wordt, krijgen de lassen nog een extra bekleding ter bescherming.

Pijpleidingen over het land[bewerken]

Het is belangrijk dat een pijpleiding een voldoende hoeveelheid gas kan vervoeren en dus een hoge transportsnelheid kan waarborgen. Om dit te bekomen moet het gas in de leiding op een druk van ongeveer 70 bar blijven. Langs het net bevinden zich krachtige compressiestations (ongeveer om de 80 km) die hiervoor zorgen.

Methaantankers[bewerken]

Methaantankers vervoeren het aardgas in vloeibare vorm. Aardgas in vloeibare vorm neemt 600 maal minder volume in dan in gasvorm. Wat het vervoer over zee economisch aantrekkelijker maakt.

Aardgas kan vloeibaar gemaakt worden bij een druk van 600 bar, of bij zeer koude temperaturen en een normale atmosferische druk. Het vloeibare gas of LNG (Liquid Natural Gas) wordt bewaard en vervoerd bij atmosferische druk en een temperatuur van –163°C.

De handel van vloeibaar aardgas heeft zich sinds 1990 over heel de wereld sterk ontwikkeld. Het vertegenwoordigt meer dan een kwart van de totale wereldhandel van aardgas. Meer dan de helft van de handel gebeurt in Azië, maar de techniek van de methaantankers werd grotendeels in West-Europa ontwikkeld.

Onderzeese pijpleidingen[bewerken]

Om aardgas uit velden die in zee liggen aan land te brengen, wordt gebruikgemaakt van onderzeese pijpleidingen. Ook aardgas dat op andere continenten ontgonnen is, wordt via deze pijpleidingen vervoerd. Zo ontvangen Italië en Spanje gas uit Algerije via gaspijpleidingen die Afrika door de Middellandse Zee heen met Europa verbinden.

In de Noordzee liggen meer dan 2000 km diverse pijpleidingen. Zo zijn er de leidingen Norpipe, Statpipe en Europipe die de velden van de Noorse aardgaszone verbinden met Emden, aan de Duitse kust. De Zeepipe voorziet sinds 1993 het transport van Noors aardgas tussen Troll (Noorwegen) en Zeebrugge. Later werd de Zeepipe ontdubbeld zodat er nu ook een pijpleiding in Duinkerken aankomt.

Eind 1998 werd de Interconnector in dienst gesteld, een gasleiding tussen Bacton, op de Britse kust en Zeebrugge. Hierlangs wordt het Brits aardgas naar continentaal Europa vervoerd en omgekeerd. Eind 2006 werd een tweede leiding (de BBL) tussen Bacton en het continent in gebruik gesteld.

Opslag van aardgas[bewerken]

Er komen steeds meer gebruikers en toepassingen van aardgas. De continue aanvoer van aardgas moet dus gegarandeerd kunnen worden. Om seizoensgebonden pieken op te vangen (zoals in de winter bijvoorbeeld), wordt het aardgas opgeslagen in bovengrondse reservoirs of in ondergrondse gasopslag.

Toepassingen[bewerken]

Aardgas wordt als energiebron gebruikt om op te koken en om te verwarmen. Aardgas heeft in Nederland sinds de jaren zestig het stadsgas en het stoken op steenkool geheel verdrongen. Daarnaast wordt het in grootverbruik toegepast voor elektriciteitscentrales en stadsverwarming.

Elektriciteit geproduceerd met behulp van aardgas heeft het grootste aandeel in de in Nederland geproduceerde elektriciteit, in 2008 64,7% of 59,8 TWh [1].

Aardgas wordt ook als grondstof gebruikt in diverse chemische productieprocessen. DSM gebruikt aardgas om ammoniak mee te maken, dat op zijn beurt weer grondstof voor kunstmestfabricage is.

In samengeperste vorm (CNG) wordt aardgas gebruikt als alternatieve, relatief schone brandstof voor personenauto's, bedrijfswagens en bussen en in vloeibare vorm (lng) voor vrachtwagens. Vooral in de bebouwde omgeving maakt dit een groot verschil voor de luchtkwaliteit, omdat bij de verbranding van aardgas niet of nauwelijks roetdeeltjes en ander fijnstof vrijkomt. In 2013 is de veiligheid van deze brandstof wel ter discussie gesteld naar aanleiding van een brand in een stadsbus, waarbij het via een veiligheidsventiel afgeblazen gas een steekvlam van meer dan tien meter veroorzaakte.

Gasverbruik[bewerken]

Europa[bewerken]

De totale aardgasconsumptie in de Europese OESO-lidstaten – dat wil zeggen heel Europa minus Rusland, Wit-Rusland, Oekraïne, Armenië, Azerbeidzjan, Georgië, Letland, Litouwen, Roemenië, Moldavië, Bulgarije, Kroatië, Servië, Kosovo, Bosnië-Herzegovina, Macedonië, Montenegro en Albanië – was in 2011: 516 miljard kubieke meter.[2] De grootste gasconsumptie binnen de EU is vermoedelijk die in het Verenigd Koninkrijk, namelijk in het jaar 2010: 98 miljard kubieke meter.[3] Vlak daarachter zou Duitsland komen met in 2010 een verbruik van 97 miljard kubieke meter.[4]

Import[bewerken]

De totale binnenlandse productie aan aardgas van de Europese OESO-landen was in 2011: 271 miljard m³. Bij een consumptie van 516 miljard (zie boven) was hun netto import dat jaar dus 245 mld m³.[2]

De belangrijkste gasleverende niet-OESO-landen aan de Europese OESO-landen waren in 2011: voormalig Sovjet-Unie (dat wil zeggen vooral Rusland, zie ook Gazprom) 134 miljard m³; Algerije 49; Qatar 41 mld m³.[5]

Nederland[bewerken]

Een gemiddeld Nederlands huishouden verbruikte in 2005 ongeveer 1600 m3 gas per jaar. Het gasverbruik daalde in de laatste jaren door verbeterde isolatie van woningen en de toename van het aandeel HR-ketels in huishoudens. Het gemiddeld verbruik lag in 1996 bijvoorbeeld nog rond de 2100 m3. Ook de warmere winters van de laatste jaren lijken hierbij een rol te spelen. Alhoewel 83% van de huishoudens op gas kookt, vraagt koken slechts 3% van het gasverbruik. De warmwatervoorziening neemt 19% van het verbruik voor zijn rekening. Verwarming van het huis vraagt 78% van het gasverbruik. (cijfers 2001)

Kosten (huishoudelijk gebruik)[bewerken]

Eén m3 gas kost uitgaande van een gemiddeld verbruik van 2650 m3 per jaar in 2006 bijna 45 cent per m3. Dit is exclusief transportkosten, energiebelasting (EB) en vastrecht. Vastrecht is het vaste bedrag dat voor de gasaansluiting betaald moet worden. Gemiddeld bedraagt het vastrecht ongeveer € 125 per jaar.

Prijsontwikkeling (huishoudelijk gebruik)[bewerken]

Gemiddelde prijs van gas per m3, incl btw (regio 3);

  • 2003: € 0,274664
  • 2004: € 0,2697
  • 2005: € 0,32448
  • 2008: € 0,60272
  • 2009: € 0,71810

Meer statistische gegevens op energie.nl.[6]

Aardgas uit biovergisting[bewerken]

Het proces waarin methaangas gevormd wordt, hoeft niet eeuwen te duren, zoals voor olie en steenkool het geval is. Telkens wanneer organische stoffen anaeroob worden afgebroken ontstaat methaan, tezamen met gassen als kooldioxide en waterstofsulfide. Dit natuurlijke proces treedt alleen op bij afwezigheid van zuurstof, omdat anders een composteringsproces voorrang krijgt. Bij compostering ontstaat in principe geen methaangas.

In de natuur komt dit proces onder andere voor onder de waterspiegel van moerassen. Een door mensen gebouwde vorm van dit proces is biovergisting, dat in Nederland veel wordt gebruikt om, via de tussenstap van biogas, elektriciteit op te wekken. Daarnaast is ook het opwerken en invoeden van biogas in het gasnet in opkomst.

Aardgas van anorganische oorsprong?[bewerken]

Een team van de Indiana-universiteit onder leiding van Henry Scott bracht calciet (CaCO3), ijzeroxide (FeO) en water (H2O) in een laboratorium onder een hoge druk van vijf tot elf miljard pascal. Tegelijkertijd werden deze stoffen verwarmd met behulp van een laser. Op deze wijze werden de omstandigheden die op 10 kilometers diepte in de aardkorst moeten heersen, nagebootst. Tijdens het experiment werd methaan (CH4) gevormd. Dit voedde de discussie over een eventuele anorganische oorsprong van aardgas. Op de Saturnusmaan Titan en de planeet Mars komt ook methaan voor.

Fysische eigenschappen[bewerken]

Gronings aardgas levert bij verbranding gemiddeld een energetische waarde van 31,65 MJ/m³[7] (onderwaarde) aan energie. Dit komt overeen met ongeveer 8,8 kWh/m³. Bij een gemiddeld omzettingsrendement van centrale verwarming blijft hiervan 7 kWh/m³ over. De bovenwaarde (de onderwaarde plus de warmte die vrijkomt door condensatie van rookgassen) voor Nederlands standaardaardgas is 35,17 MJ/m³, wat neerkomt op 9,8 kWh/m³.

Aardgas heeft een dichtheid van ongeveer 0,833 kg/m³ (bij 1 bar, 0°C). De relatieve dichtheid ten opzichte van lucht bedraagt ca. 0,65. Het gas 'drijft' dus op lucht. Hierdoor zal het richting plafond opstijgen, vergelijkbaar met lucht(bellen) onder water.

CO2-uitstoot[bewerken]

Bij de verbranding van 1 m3 (1 bar, 0 °C) aardgas komt ca 1,8 kg CO2 vrij.[8]

Dit betreft uitsluitend de CO2 die aanwezig is in aardgas zelf en die vrijkomt bij verbranding. Dit is echter maar een gedeelte van de totale hoeveelheid CO2-uitstoot die aardgas als product veroorzaakt. Volgens de well-to-wheel methodiek wordt alle CO2 die ontstaat bij het opsporen, produceren, reinigen, transporteren, op druk brengen en opslaan van aardgas, toegerekend aan de CO2-uitstoot van aardgas. Dat kan zo'n 20% bedragen, daarmee komt de uitstoot op 2,2 kg CO2 per m3 aardgas. Biobrandstoffen worden op een vergelijkbare wijze beoordeeld.

Verder is het natuurlijk van belang om te weten of het aardgas in de vorm van lng is vervoerd. De energie die nodig was om het lng op - 162 °C te brengen en vervoeren moet vanzelfsprekend wel worden meegenomen. Afhankelijk van de herkomst en de transportwijze van het aardgas is er sprake van een hogere CO2-uitstoot dan alleen de inherent in het aardgas aanwezige hoeveelheid.

Aardgas/methaan is bovendien zelf een veel krachtiger broeikasgas dan CO2 wanneer het onverbrand in de atmosfeer terecht komt. Onder invloed van zonlicht en de daardoor aangemaakte OH-radicalen wordt methaan in de atmosfeer op den duur geoxideerd, dat wil zeggen naar CO2 omgevormd. De gemiddelde levensduur van methaan in de atmosfeer ligt rond de 12 jaar.

Samenstelling[bewerken]

De belangrijkste component van aardgas is methaan. De samenstelling van aardgas wisselt echter afhankelijk van de bron. Dit is van invloed op de verbranding van het gas en daarom zorgen gasleveranciers door het mengen van gas voor constante eigenschappen (dat wil zeggen, gas met dezelfde wobbe-index). Gronings gas bevat veel stikstof, waardoor de verbrandingswarmte lager is dan die van Russisch gas. Gronings gas staat daarom ook bekend als 'laag calorisch gas' met het buitenlandse gas als 'hoog calorisch gas'.

Onderstaande tabel geeft een overzicht van de verschillen tussen Gronings gas, en het typische gas dat bijvoorbeeld in Canada geleverd wordt.

Gronings Gas Canadees Gas (Union Gas)[9]
Bestanddeel Formule Volume-% Mol-% Massa-% mol-%
Methaan CH4 81,30 81,29 69,97 95.2
Ethaan C2H6 2,85 2,87 4,63 2.5
Propaan C3H8 0,37 0,38 0,90 0.2
Butaan C4H10 0,14 0,15 0,47 0.06
Pentaan C5H12 0,04 0,04 0,16 0.02
Hexaan C6H14 0,05 0,05 0,23 0.01
Stikstofgas N2 14,35 14,32 21,52 1.3
Zuurstofgas O2 0,01 0,01 0,02 0.02
Kooldioxide CO2 0,89 0,89 2,10 0.7

De reactie die bij het verbranden van methaan volgt is: CH_4 + 2O_2 \to 2H_2O + CO_2

Chemische eigenschappen[bewerken]

Aardgas is bij kamertemperatuur en een druk van 1 bar (absoluut) een gas. Doordat aardgas voor het grootste gedeelte bestaat uit methaan (82%), ligt het kookpunt bij 1 bar (absoluut) op −162 °C (112 K) en het smeltpunt bij −183 °C (91 K). De atomen van methaan vormen een volmaakte tetraëder en hebben dus een bindingshoek van 109,5°.

Distributie[bewerken]

Zie ook[bewerken]

Externe link[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. cbs.nl
  2. a b IEA Statistics; Monthly gas survey; with data up to October 2012, IEA, uitgave (januari?) 2013; geraadpleegd 11 feb. 2013; tabel 1.1
  3. Country gas profiles; United Kingdom; Energy Delta Institute; geraadpleegd 11 feb. 2013.
  4. Country gas profiles; Germany; Energy Delta Institute; geraadpleegd 11 feb. 2013.
  5. IEA Statistics; Monthly gas survey, IEA, uitgave (januari?) 2013; tabel 2.4
  6. www.energie.nl
  7. eclecticsite.be
  8. Em Prof Jo Hermans - Energie Survival Gids ISBN 978-90-75541-11-3
  9. Gascompositie Union Gas