22 juni 2018

“Dit is het eerste artikel van een serie waarin we lezersvragen over de aardbevingen in Groningen beantwoorden. Vandaag de vraag van Jan Bruning: ‘Wanneer kunnen wetenschappers stellen dat de gaswinning weinig gevaar oplevert voor de bestaande gebouwen?’”

Je leest:

Gaswinning moet naar 12 miljard kuub, maar effect is onzeker

Gaswinning moet naar 12 miljard kuub, maar effect is onzeker

Auteur: | 13 februari 2018

Het Staatstoezicht op de Mijnen adviseert de gaswinning in Groningen fors te reduceren, om de kans op relatief grote aardbevingen als die van Huizinge en Zeerijp te verkleinen. Maar niemand weet zeker hoeveel effect dat heeft, en voor hoe lang.

De gaswinning in de provincie Groningen moet omlaag van 21,6 miljard naar 12 miljard kuub per jaar, om het aantal aardbevingen te verminderen en aan de veiligheidseisen te voldoen. Dat schreef het Staatstoezicht op de Mijnen (SodM) vorige week in een adviesbrief aan de minister, naar aanleiding van de aardbeving in Zeerijp. Maar waarom 12 miljard? En gaat het helpen?

Flame 871136 1920
De gaswinning moet terug van 21,6 miljard naar 12 miljard kuub per jaar
stevepb, via Pixabay, CC0

Onzekerheid

Het eerste dat opvalt in het rapport waarin het SodM het advies van 12 miljard kuub gas toelicht, is de nadruk op de onzekerheden in de rekenmethoden. “We begrijpen dat dit getal suggereert dat voldoende precies bepaald kan worden bij welk productieniveau aan de veiligheidsnorm wordt voldaan. Dat is echter niet het geval.”

Inspecteur-generaal van het SodM Theodoor Kockelkoren herhaalde het in vrijwel elk interview dat hij gaf. Er zijn analyses gedaan met de beste beschikbare modellen, benadrukte hij, maar zelfs die zitten vol met onzekerheden. Het SodM is aan de veilige kant gaan zitten, en heeft dus de modellen gekozen waarbij alle onzekere factoren ongunstig uitpakken. Hiermee zegt het instituut dat ‘vermoedelijk met 90 procent zekerheid aan de veiligheidsnorm wordt voldaan’.

De veiligheidsnorm

“Wij eisen veiligheid!”, hoor je mensen vaak zeggen, maar honderd procent veilig ben je nooit. In het verkeer vallen in Nederland bijvoorbeeld jaarlijks ongeveer 600 doden. Uitgaande van 17 miljoen inwoners levert dat elk jaar een kans van ongeveer 1 op 28.000 per persoon om aan een verkeersongeval te overlijden. Voor natuurlijke risico’s gelden normen. Sinds 2014 moeten de dijken in Nederland bijvoorbeeld sterk genoeg zijn om de kans om door een overstroming te overlijden onder de 1 op 100.000 te houden.

Op 3 november 2015 heeft het kabinet de veiligheidsnorm voor geïnduceerde aardbevingen vastgesteld op een individueel risico van 1 op 100.000 per jaar, maar wel met een tijdelijke overgangsfase van 1 op 10.000. Momenteel zijn er volgens de NAM nog 2800 gebouwen die wel aan de tijdelijke maar niet aan de uiteindelijke norm voldoen, en dus met voorrang versterkt moeten worden. De maximale winning van 12 miljard kuub is berekend aan de hand van de huidige veiligheidsnorm, dus van 1 op 10.000.

Drukafname en inklinking

Dat het SodM zo op de onzekerheden hamert is niet zo vreemd. Om te voorspellen hoeveel gevaar iemand loopt moet bekend zijn hoe vaak en waar er relatief zware aardbevingen zijn, hoe hevig deze de grond doen trillen, en hoe goed de huizen hiertegen bestand zijn.

Seismogram
Met een gasproductie van maximaal 12 miljard kuub per jaar, verklein je volgens het gebruikte model de jaarlijkse kans op een aardbeving met een magnitude boven de 3,6 van 16 procent naar 8 procent. Maar hoe zeker is dat?

Het eerste is misschien wel het moeilijkst. Een aardbeving voorspellen is onmogelijk, de káns op een aardbeving voorspellen bijzonder lastig. Hoe de Groningse bevingen ontstaan is inmiddels wel bekend. Het gas zit in de poriën van het gesteente, als water in een spons. Als het verdwijnt neemt de druk in het gesteente af, en kan dat inklinken door het gewicht van bovenliggende gesteentepaketten. Omdat het gashoudende gesteente (het reservoir) niet overal even dik is en niet overal exact even diep ligt, zijn zowel de drukafname als de inklinking niet overal gelijk. Dit veroorzaakt spanningen in de ondergrond, die zich langs breukvlakken ontladen: de aardbeving.

Wat wetenschappers kunnen doen is zo goed mogelijk in kaart brengen hoe de opbouw van de ondergrond er precies uit ziet, dus waar welke gesteentelagen en de breuken zitten. Daarmee kunnen ze berekenen welke drukverschillen er optreden als je gas verwijdert, en waar de spanningen dus het hoogst oplopen. De Nederlandse Aardolie Maatschappij (de NAM) heeft de afgelopen jaren dergelijke modellen ontwikkeld.

Maar hoe stel je ze af? Hoe groot is de porositeit van het gesteente bijvoorbeeld – dus hoeveel gas kan het bevatten? En hoe makkelijk stroomt het gas onder invloed van de drukverschillen naar een ander deel van het reservoir? Het zijn slechts enkele van de vele onzekere factoren in dergelijke modellen. De modellen worden daarom met een hele reeks van verschillende afstellingen gedraaid, waarna de afstelling die aardbevingen uit het verleden het beste simuleert als voorlopige winnaar uit de bus komt.

Belangenverstrengeling?

Betaalt de NAM mee aan het onderzoek aan de Groningse aardbevingen? En moeten wetenschappers wel samen willen werken met de NAM? Die vraag kregen we van meerdere lezers binnen. De NAM betaalt inderdaad vaak mee – bijvoorbeeld aan een nieuw onderzoeksprogramma dat binnenkort van start gaat, en aan de meetapparatuur waarmee het KNMI de aardbevingen registreert. Of dat wenselijk is, is meer iets voor een opiniestuk dan voor dit artikel. Er is echter nóg een aspect, dat niet samenwerken bijna onmogelijk maakt: de data. De meeste gegevens over de ondergrond van Groningen zijn in de loop der tijd door de NAM verzameld. Zonder deze gegevens is het lastig onderzoek doen. Aan de kwaliteit van het model van de ondergrond dat door de NAM op basis van de gegevens ontwikkeld is, wordt in het algemeen niet getwijfeld.

Opslingereffect

Ook het berekenen van de verspreiding en de hevigheid van de trillingen is lastig. Een relatief slappe bodem kan resulteren in het opslingereffect – waarbij de trillingen, als ze vanaf een diepte van pakweg drie kilometer aankomen bij het aardoppervlak, opeens behoorlijk versterkt kunnen worden.

“Het is hetzelfde effect als bij een tsunami die een ondiepte tegenkomt”, vertelde aardwetenschapper Rien Herber van de Rijksuniversiteit Groningen vorige week op een symposium in Delft over de Groningse aardbevingen. “Daarbij worden de golven plotseling veel hoger, in dit geval worden de trillingen heviger. In beide gevallen komt het doordat de golfsnelheid afneemt.”

De bodem van Groningen bestaat voor een groot deel uit zand en klei en veen. Met name in veen is het opslingereffect groot. “Maar dat betekent niet per se dat je op een kleibodem veiliger bent”, zegt Herber. “Het opslingereffect kan tot op zo’n 50 meter diepteontstaan. En daar zit misschien wel weer een andere bodemsoort, zoals een veenlaag.”

Slochteren3
De structuur van de bodem onder Groningen, schematisch weergegeven. De dunne donkerrode laag onderaan is het zandsteen waaruit het gas wordt gewonnen. De dikke witte laag daarboven is het Zechstein-zout.
Nederlandse Aardolie Maatschappij

Veilig?

En dan is er nog het zout, dat bovenop het gasveld ligt. Het dateert uit de tijd dat Groningen de bodem vormde van een ondiepe zee die regelmatig droogviel. De zoutsteenlaag verstrooit de trillingen, zoals een prisma dat met licht doet. Maar deze laag is niet overal even dik, vertelde Herber, en veroorzaakt daardoor een onregelmatige verspreiding van de trillingen. Dat kan verklaren waarom de beving soms aan de ene kant van de bron tot op grote afstand gevoeld wordt, en aan de andere kant juist nauwelijks opgemerkt.

Reden genoeg dus voor het SodM, om de onzekerheid van de schatting van 12 miljard kuub als veilige grens te benadrukken. Vertrouwen heeft de toezichthouder wel: het is aan de veilige kant van de modellen gaan zitten, en heeft ook nog de eigen waarnemingen, waaruit blijkt dat een verlaging van de productie meestal na verloop van tijd tot een verlaging van het aantal bevingen leidt.

Volgens het gebruikte model verkleint deze afname in gaswinning de jaarlijkse kans op een aardbeving met een magnitude boven de 3,6 van 16 procent naar 8 procent.

Naast de vraag hoe veel de reductie in de winning gaat helpen, is er echter ook nog de vraag voor hoe lang. Daarover is het SodM niet erg optimistisch: “Als gevolg van de doorgaande drukdaling zal de seismiciteit in de toekomst waarschijnlijk toch weer toenemen en daarmee ook de risico’s weer verhogen”, is te lezen in het rapport. Ook op het eerder genoemde symposium, waar de zaal toch vol specialisten zat, durfde niemand een concrete voorspelling te doen. Zelfs als de winning gestopt zou worden, zouden de bevingen nog wel even doorgaan, was de overtuiging – maar niemand die het aandurfde te schatten hoe lang dan.

Veel is nog onzeker. Dat is eigenlijk de enige zekerheid die er is.

In het volgende artikel zal de vraag behandeld worden: “Is het mogelijk de aardbevingen tegen te gaan door een gas of vloeistof in het gasveld te injecteren, en daarmee de druk op peil te houden?”

Bronnen

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 13 februari 2018

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.