Een warm bad, licht in huis en kleren aan ons lijf – voor vrijwel alles wat we hier in het Westen gebruiken, is stroom nodig. Tot een paar decennia terug werd die enorme energiebehoefte voornamelijk gedekt met behulp van steenkool, aardolie en kernenergie.
Maar vanwege het risico op vervuiling, de klimaatverandering en kernrampen zoeken politici naar schonere en veiligere alternatieven. Een ervan is aardgas. Hoewel dit net als steenkool en aardolie een fossiele energiebron is, zijn de CO2-uitstoot en de luchtvervuiling een stuk lager.
Europa heeft zelf nauwelijks nog aardgas. En de velden die er zijn, raken uitgeput of veroorzaken problemen, zoals in Groningen.
Verder naar het oosten, in Rusland, is het beeld echter anders. Met het huidige verbruik is het gas daar pas in 2075 op, en zelfs als het verbruik toeneemt, is er nog tot 2050 genoeg.
Fabrieksschip legt 3 kilometer pijp per dag
200.000 pijpen van 12 meter moeten er worden gelegd voor Nord Stream 2 klaar is. Een groot deel van het werk vindt plaats op de bodem van de Oostzee, door speciale schepen die circa 3 km pijp per dag leggen.
De Pioneering Spirit is de grootste pijpenlegger ter wereld. Maar hij kan meer, zoals constructies met een gewicht van wel 48.000 ton verplaatsen.
De dubbele romp is 382 m lang en 124 m breed en zorgt voor stabiliteit in elk weertype. In het midden is het water rustig – ideaal voor het fijnere werk.
De afdeling voor de crew biedt plek aan 571 mensen. Er zijn slaapplaatsen en een keuken waar per dag 2000 maaltijden kunnen worden geserveerd.
12 motoren onder water zorgen ervoor dat het schip niet afdrijft en altijd dezelfde snelheid heeft, zodat de leiding bij het afzinken niet verdraait.
West-Europa importeert nu al veel Russisch gas via de pijpleiding Nord Stream, die sinds 2012 op de bodem van de Oostzee ligt. In 2018 werd echter al de volledige capaciteit benut, waardoor de leiding niet kan voldoen aan de stijgende vraag.
Maar er komt een oplossing. Volgens de planning zal een nieuwe aardgasleiding, Nord Stream 2, in de loop van 2021 klaar zijn. Al stuit de toevoerlijn op politieke weerstand, alles duidt erop dat het Russische gas op weg is naar consumenten in diverse Europese landen.
Aardgas is onontbeerlijk. Niet alleen om een stabiele energievoorziening te garanderen, maar ook voor de transitie naar groene energie in Europa op de lange termijn.
Gas is groener dan olie en kolen
Aardgas bestaat voor het grootste deel uit de koolwaterstof methaan, met de chemische formule CH4 – één koolstofatoom en vier waterstofatomen.
Methaan is een veel krachtiger broeikasgas dan koolstofdioxide en wordt veel door grazende koeien uitgestoten, wat rundvlees tot een klimaatprobleem maakt.
Daarom is het belangrijk dat er geen gas ontsnapt bij de winning of het transport.
Pijp wordt gemonteerd in delen van 24 meter
1. Transportschepen leveren pijpen
10 kleine transportschepen leveren de 24 ton zware aardgaspijpen dag en nacht aan vanaf depots op het land.
2. Uiteinden worden afgeslepen
De pijpen worden met perslucht gereinigd en de uiteinden worden schuin afgeslepen om de lasverbinding zo sterk mogelijk te maken.
3. Robots verbinden twee pijpen
Lasrobots verbinden twee 12 meter lange pijpen – met elk een diameter van 115 cm – tot één lange pijp van 24 meter.
4. Ultrageluid spoort fouten op
De lassen worden met ultrageluid gecheckt om de kwaliteit te waarborgen. Bij een klein foutje worden ze al opnieuw gelast en gecheckt.
5. Dubbele pijp wordt gemonteerd
De dubbele pijpen worden aangebracht op een transportband en, terwijl het schip vaart, een voor een aan de pijpleiding gelast.
6. Schuim beschermt verbindingen
Als laatste bescherming worden alle lasverbindingen overtrokken met plastic en ingepakt in zeer robuust purschuim.
Net als aardolie en steenkool is aardgas een fossiele brandstof. De term ‘fossiel’ houdt in dat het is ontstaan uit organisch materiaal dat miljoenen jaren diep in de grond zat en blootstond aan hoge druk en temperaturen boven de 100 °C.
Bij de verbranding van aardgas komt, net als bij steenkool en aardolie, het broeikasgas CO2 vrij. Toch is aardgas veel minder slecht voor het milieu.
Een groot voordeel van aardgas is dat het meer energie produceert per uitgestoten molecuul CO2. Daardoor is het milieu-effect van aardgas minstens 40 procent lager dan dat van steenkool en circa 25 procent lager dan dat van aardolie.
Lassers houden toezicht op de robots, die twee 12 meter lange buizen aan elkaar lassen.
Een ander voordeel is dat aardgas weinig onzuiverheden bevat die bij de verbranding potentieel kunnen leiden tot luchtvervuiling. In dit opzicht is steenkool de grote boosdoener.
Die draagt met zwavel en stikstofverbindingen bij aan de wereldwijde luchtvervuiling die elk jaar aan zo’n 7,2 miljoen mensen het leven kost.
Rusland verwarmt West-Europa
Dat de wereld op dit moment nog niet voor 100 procent kan overgaan op groene energie, komt onder andere doordat de technologie nog niet is uitontwikkeld. Zelfs de beste en duurste zonnepanelen hebben slechts een rendement van iets meer dan 20 procent.
Er zijn daarom gigantisch veel vierkante kilometers nodig om de behoefte van een grote stad te dekken. De panelen worden echter wel steeds efficiënter, waardoor het meer de moeite waard wordt om in de technologie te investeren. Die moet alleen nog rijpen.
Daar komt bij dat groene energie in hoge mate afhankelijk is van onder andere het weer en het tijdstip. De zon moet schijnen, de wind moet waaien en het water moet omlaag storten om energie te kunnen opwekken.
De dips in de productie kunnen nu alleen nog worden opgevangen door een aanzienlijk deel van de energie in centrales met een controleerbare brandstof op te wekken.
10 jaar – zo lang kunnen de bekende Europese velden nog aardgas leveren.
Aardgas is de beste overbrugging naar een groene toekomst, maar na 30 jaar lokaal gas te hebben verbruikt, zijn de velden in Europa bijna leeg.
Uit berekeningen van de energiereus British Petroleum (BP) blijkt dat de velden in Nederland en Noorwegen, de grootste van Europa, nog gas hebben voor 10 jaar – al worden er nog steeds nieuwe voorraden ontdekt. Daarom richten de Europese landen de blik nu op Rusland.
De grote Russische velden hebben nog voor tientallen jaren gas, maar dat moet dan wel eerst over duizenden kilometers worden getransporteerd, vanuit het westen van Siberië, vanaf het Jamal-schiereiland, vanuit de Karazee en de Barentszzee ten noorden van Rusland.
Dat gebeurt via pijpleidingen, die nu al maximaal worden benut.
Afval brengt miljarden mensen stroom
Aardgas werd ooit gezien als een afvalproduct van aardolie, omdat het gas te zwaar en te duur was om te winnen. Dat is veranderd. Door de druk in de bodem en dankzij chemische reiniging is aardgas nu een goed bereikbare energiebron, die in 20 procent van de wereldwijde energiebehoefte voorziet.
1. Aardgas zit diep in de bodem verborgen
Aardgas en -olie ontstaan als algen in een sediment zonder zuurstof miljoenen jaren blootstaan aan een hoge druk en temperatuur. De zware aardolie ontstaat bij de laagste temperatuur en druk, aardgas bij hoge temperaturen diep onder de grond. Het gas komt door een natuurlijke overdruk omhoog of wordt omhoog gehaald door water of CO2 de grond in te pompen.
2. Chemische stoffen zuiveren gas van zwavelwaterstof en koolstofdioxide
Als het gas is opgepompt, halen chemische stoffen er water en onzuiverheden als zwavelwaterstof en CO2 uit. Gebeurt dit niet, dan kan het metaal in de leidingen door het water gaan roesten en door de onzuiverheden worden aangetast. Zodoende kan de pijp gaan lekken.
3. Overproductie gaat de grond in
De behoefte aan gas varieert gedurende het jaar sterk. Het overschot aan gas in de zomer kan worden opgeslagen in oude mijnen of waterreservoirs. De grootste Europese depots bevinden zich in Frankrijk, Duitsland en Denemarken.
4. Door koeling wordt gas vloeibaar
Gas dat bestemd is voor een plek die niet is verbonden met een pijpleiding, wordt gekoeld tot -162 °C. De kou maakt het gas vloeibaar, zodat het met een tankschip of -wagen kan worden getransporteerd. Op de plaats van bestemming wordt het weer verhit en het lokale gasnet in gepompt.
5. Consument verbrandt het gas zelf
De consument kan het aardgas zelf verstoken om energie op te wekken voor verwarming en warm water. Het kan ook centraal worden verbrand in een energiecentrale, die de consumenten via het lichtnet van elektriciteit voorziet.
Nord Stream levert sinds 2012 via de Oostzee gas uit Siberië aan Duitsland, maar de pijpleiding wordt elk jaar zwaarder belast en in 2018 werd het plafond bereikt.
Met de nieuwe Nord Stream 2 wordt de capaciteit van het gastransport van Rusland via de Oostzee in één klap verdubbeld, en op dit moment wordt de laatste hand gelegd aan de pijpleiding. Het geplande traject van Nord Stream 2 loopt vrijwel parallel aan de bestaande pijpleiding.
Nord Stream 2 begint in de Russische plaats Oest-Loega aan de zuidkust van de Finse Golf en loopt dan via Russische, Finse, Zweedse, Deense en Duitse wateren naar de Duitse havenstad Greifswald om daar aan het Europese gasnet te worden gekoppeld.
Beide leidingen bestaan uit een dubbele pijp en hebben een capaciteit van 55 miljard kubieke meter gas per jaar. Dat is genoeg voor 26 miljoen westerse huishoudens en dekt volgens berekeningen tot circa 2040 30 procent van de Europese behoefte aan geïmporteerd gas.
Technici maken een onderwatermicrofoon klaar om het lawaai van de aanleg onder water te meten.
Bommen maken het werk lastig
Een aardgasleiding die voor het grootste deel over de zeebodem loopt, is zeldzaam. En met 1230 kilometer is Nord Stream de langste in zijn soort.
Een pijpleiding aanleggen op de zeebodem is op kortere trajecten al lastig. De pijp moet niet alleen ter plekke worden gemonteerd, maar ook op grote diepte heel precies worden gelegd. Daarom wordt dit werk gedaan door speciale schepen.
Het diepe gedeelte van Nord Stream 2 wordt gelegd door de grootste pijpenlegger ter wereld, Pioneering Spirit. Dit Zwitsers-Nederlandse schip is 382 meter lang en 124 meter breed. Met zijn uitrusting kan het pijpleidingen leggen op ruim twee kilometer diepte, al is dat in de Oostzee niet nodig, want die is nergens dieper dan 500 meter.
De Pioneering Spirit, die zo’n drie kilometer pijp per dag kan leggen, begon op 22 december 2018 in Finse wateren. Op 1 maart 2019 lag de eerste 700 kilometer al op de zeebodem.
De circa 200.000 pijpen worden aan boord van de Pioneering Spirit aan elkaar gelast en gecontroleerd. De pijpen worden aan de ene kant van het schip aan elkaar gelast, en rechts van het schip vaart een bevoorradingsvaartuig mee.
De kleine schepen Audacia en Solitaire, die een platte bodem hebben, nemen het lastigste deel bij de kust voor hun rekening. Hier moet de pijpleiding onder meer worden beveiligd tegen trawlers. De laatste 3,5 kilometer naar de Russische kust en de laatste 50 kilometer naar de Duitse moet de leiding zelfs worden ingegraven.
De operatie wordt verder bemoeilijkt doordat op diverse plekken in de Finse Golf mijnen en restanten van munitie uit de Tweede Wereldoorlog liggen. Daar moet de pijpleiding omheen worden gelegd, en in sommige gevallen moeten de mijnen door experts worden geruimd.
Een van de grootste zorgen rond Nord Stream 2 was het milieu. Daarom hebben onderzoeksschepen 59.000 kilometer op de Oostzee afgelegd om het optimale traject te bepalen, waarbij het milieu het meest wordt ontzien.
De stalen wanden van de pijpleiding zijn tot 41 millimeter dik, en elk van de 200.000 lassen die de 12 meter lange, 24 ton zware pijpen met elkaar verbinden, wordt vóór plaatsing op de zeebodem nauwkeurig geïnspecteerd op lekkages.
Hoewel de lange leiding onvermijdelijk enige invloed heeft op het milieu, zullen de positieve effecten zeker opwegen tegen de nadelen. Want als het aardgas kolencentrales vervangt, wordt de CO2-uitstoot van de Europese energieproductie alleen al door Nord Stream 2 met circa 14 procent teruggedrongen.
Britten vinden reservetank
Hoewel de bekende Europese aardgasvelden op hun laatste benen lopen, kunnen er nog nieuwe, grote velden worden ontdekt in delen van de zee die nog niet geheel zijn uitgekamd.
Drie velden leveren aan Europa
De grootste aardgasvelden op aarde liggen vaak ver van de consument. In Europa is het meeste aardgas afkomstig van enorme velden in Siberië en de Perzische Golf, vanwaar het ons via duizenden kilometers lange pijpleidingen bereikt.
Noordzee heeft veel kleine velden
De Noordzee bevat een van de grootste gebieden met aardgasvoorraden, maar het gas is verdeeld over kleine velden, wat de winning ervan moeilijk en duur maakt.
Perzische Golf bevat enorm veld
Het grootste veld op aarde ligt in de Perzische Golf op zo’n 3000 meter diepte. Het bevat vijf keer zo veel gas als het op een na grootste veld, Oerengoj in Siberië.
Russisch gas wordt op land gewonnen
West-Siberië huisvest een van de grootste gasvelden ter wereld en bevat circa 45% van de Russische voorraden. Een voordeel: hier wordt het gas op het land gewonnen.
Interessant in dit opzicht is een gebied van 7000 km2 tussen Schotland en Noorwegen: de Rattray Volcanic Province. In 2019 toonde een Brits onderzoeksteam van de University of Aberdeen aan dat dit gebied, ondanks de naam, nooit vulkanen gekend heeft die de grondstoffen voor olie en gas bij uitbarstingen kunnen hebben verbrand.
Daardoor is de kans om hier fossiele brandstoffen te vinden gestegen van nul tot zeer groot. Hoeveel gas er precies zit, is onzeker, maar het gebied ligt vlak bij enkele van de rijkste gasvelden van Noorwegen en Groot-Brittannië.
Import blijft echter sowieso nodig voor een energietransitie zonder steenkool.
Gasreserves liggen in diep water
Er zijn veel meer aardgasvoorraden dan die welke we nu kennen en gebruiken. Maar ze bevinden zich onder zee – zo ver van land en in zulk diep water dat ze extreem lastig te exploiteren zijn
Gasleidingen brengen Europa energie
Grote pijpleidingen (gele lijnen) zorgen ervoor dat Europa energie krijgt uit aardgasvelden.
Drie grote leidingen lopen naar Europa
40% van het aardgas in Europa is afkomstig uit Rusland. Het bereikt Europa via drie grote pijpleidingen, waaronder de 4000 km lange Yamal-Europe-leiding.
Nord Stream levert energie aan Europa
De eerste Nord Stream- pijpleiding was in 2012 klaar. Anders dan bijvoorbeeld de Yamal-Europe-leiding van 4000 km loopt hij niet over land, maar door de Oostzee.
Baltic Pipe brengt Polen Noors gas
In 2020 gaat de aanleg van de Baltic Pipe van start. Die loopt van Noorwegen via Denemarken naar Polen en moet de burgers daar van gas uit de Noorse velden voorzien.
Geologen schatten dat zo’n 60 procent van de totale gasvoorraden op aarde op plekken zit waar het gas niet op de traditionele manier kan worden gewonnen.
Op 26 december 2018 begon de productie van vloeibaar aardgas (lng) op het schip Prelude van Shell, dat circa 500 kilometer voor de Australische kust ligt.
Aan boord bevindt zich een grote installatie voor de zuivering en koeling van het gas. Dat wordt gewoonlijk op het land gedaan, waarvoor een lange, peperdure pijpleiding nodig is, plus apparatuur die vier keer meer volume vereist dan ingenieurs in de romp van de Prelude hebben weten te passen.
Als het gas wordt gekoeld tot -162 °C, wordt het vloeibaar, en in die vorm is het 600 keer kleiner dan als gas. Daardoor kan het vervolgens met een speciale tanker worden vervoerd.
Met zo’n schip lijkt Nord Stream 2 wellicht overbodig, maar dat is niet zo.
Lng moet namelijk worden gelost op een plek waar het weer kan worden omgezet in gas. Op dit moment wordt er zo’n lng-terminal aangelegd bij Oest-Loega, waar Nord Stream de Oostzee in duikt. Zo kan Europa zich in de toekomst niet alleen aan Russisch gas warmen, maar aan gas uit de hele wereld.