Een inklinkende, poreuze bodem die steeds harder schudt

De Groningse bodem is ondergronds een zandstenen berglandschap. Nu dit door de gaswinning inklinkt, begint het te schudden.

1 Hoeveel gas is er al onttrokken aan het Groningenveld?

De telling van de Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM) begint in 1963. Tot en met 2014 is er 2.115 miljard kubieke meter (m3) aardgas gewonnen (gemeten onder normaalcondities van 0 graden Celsius en 1 bar). Dat is tweederde van het totale, geschatte volume dat het veld bevat.

Het tot nog toe gewonnen volume kun je op allerlei manieren verbeelden. Hier is gekozen voor een vrachtwagen met een laadruimte van 30 kuub (een veelgebruikte maat). Voor die 2.115 miljard m3 gas heb je 70,5 miljard van zulke vrachtwagens nodig. Omgerekend zijn dat er, gemeten over de 51 jaar waarvan de NAM cijfers heeft, 1,4 miljard per jaar; 3,8 miljoen per dag; 157.802 per uur; 2.630 per minuut en 44 per seconde.

2 In welk gesteente zit het aardgas opgeslagen?

In een laag zandsteen. Dat is een soms lichtbruine, soms terracottakleurige steen. Geologen noemen deze gesteentelaag Rotliegend. Hij is zo’n 290 tot 280 miljoen jaar geleden gevormd. Groningen was toen het zuidelijk deel van een zee, met een zanderige bodem. In de miljoenen jaren daarna belandde daar een dik zoutpakket bovenop, die het zandsediment samendrukte tot een poreuze steenlaag.

Het aardgas is ontstaan in de gesteentelaag ónder het Rotliegend, het Carboon genaamd, die de periode van 359 tot 299 miljoen jaar geleden beslaat. Nederland was in die tijd grotendeels een tropisch laaglandmoeras. Er werd veel veen gevormd. Daaruit ontstond later steenkool (wat bijvoorbeeld in de Limburgse mijnen is gedolven). Bij het rottingsproces van de bedolven vegetatie kwam gas vrij. In de tientallen miljoenen jaren daarna migreerde het gas naar boven, de zandsteen in. Omdat zich daar het aardgas bevindt, heet dat het reservoirgesteente. Het gas kon niet nóg hoger, want bovenop het Rotliegend had zich een dik, ondoordringbaar pakket steenzout (Zechstein) gevormd, de zogeheten deklaag.

In Groningen bevindt het Rotliegend zich op een diepte van zo’n 3 kilometer. Deze laag is geen vlakke pannekoek, maar een berglandschap. „Op sommige plekken is de zandsteen 10 meter dik, op andere plekken 200 tot 300 meter”, zegt Eddy Kuperus, geofysicus bij de NAM.

3 Is er een grote lege holte ontstaan waar het gas is gewonnen?

Nee. Want het gas zit in heel kleine, voor het blote oog amper zichtbare poriën in de zandsteen. En de zandsteenlaag gaat door de gaswinning niet weg. Deze laag bestaat voor 80 procent uit steen, en 20 procent uit poriën.

Aan het begin van de gaswinning, in 1963, was de druk in de zandsteenporiën hoog, 385 bar. Omdat inmiddels tweederde van al het gas uit het veld is gewonnen, is die poriedruk gedaald naar zo’n 100 bar. Dat is dezelfde druk die je zou voelen als je 1.000 meter diep duikt. Door de drukdaling in de poriën kan het overgebleven gas verder uitzetten. De poriën blijven dus gewoon gevuld. Dat komt ook doordat de zandsteen „erg permeabel” is, zegt Kuperus van de NAM. De poriën zijn geen gesloten holtes, maar staan veelal met elkaar in verbinding. Het gas kan zich daardoor door de poriën bewegen, naar delen met lagere druk.

4 Toch daalt de bodem in Groningen. Hoe komt dat dan?

Door de gaswinning daalt de poriedruk in de zandsteenlaag. Onder het gewicht van de bijna 3 kilometer aan bovenliggende bodemlagen wordt het ondergrondse zandstenen berglandschap soms een beetje verder samengedrukt. Dat heet inklinking, of compactie.

De NAM is verplicht eens in de vijf jaar te rapporteren over de gemeten, en in de toekomst te verwachten, bodemdaling. In de laatste rapportage, uit 2010, constateert de NAM dat de bodemdaling zich manifesteert „in de vorm van een platte, zeer gelijkmatige schotel”. In het centrum van het gaswinningsgebied, rond Loppersum, is de bodem tot nog toe het meest gedaald, met 30 centimeter. Aan de randen is het minder. In Eemshaven 10 centimeter. In Winschoten, Winsum en het Zuidlaardermeer 6 centimeter. De NAM verwacht dat de daling in 2070 – tot dan wil het bedrijf gas blijven winnen – is opgelopen tot maximaal 47 centimeter.

5 En waardoor ontstaan dan de aardbevingen in het Groningse?

Algemeen wordt aangenomen dat de bevingen ontstaan door het ongelijkmatig inklinken (differentiële compactie) van het reservoirgesteente langs bestaande breuken. Naarmate de gasdruk wegvalt, bouwt zich meer spanning op in het gesteente. Op een gegeven moment verschuift gesteente langs een bestaande breuk ten opzichte van elkaar, en treedt er een beving op. Die zet zich door tot aan het aardoppervlak en laat de bodem trillen. Die trilling (de grondversnelling) kan schade veroorzaken aan gebouwen.

6 Waar wordt het aardgas gewonnen?

Op 20 locaties staan clusters van putten, die het gas winnen. Het Groningenveld heeft een oppervlak van 900 vierkante kilometer. Het gas uit dit veld bevat relatief veel stikstof, 14 procent (en 81 procent methaan, dat is het aardgas, plus 5 procent andere verbindingen). Elders in Nederland, zoals op de Noordzee, wordt ook gas gewonnen, uit kleinere velden. Verder wordt er aardgas geïmporteerd, onder meer uit Rusland, Algerije en Noorwegen. Dat is meestal net iets anders samengesteld dan het Groningengas. Omdat de cv-ketels van de huishoudens zijn afgesteld op het Groningengas, wordt al het gas dat naar de huishoudens gaat gecontroleerd en op de juiste samenstelling gebracht. Dat gebeurt in mengstations, die verspreid door het land liggen.

Een gemiddeld huishouden verbruikt circa 1.350 m3 gas per jaar. Twintig jaar geleden was dat nog 1.900 m3. De daling is voornamelijk te wijten aan de komst van efficiëntere cv-ketels en isolatie van woningen. Toch gaat nog steeds veruit het meeste gasverbruik, bijna driekwart, zitten in het verwarmen van de ruimte. Bijna een kwart gaat op aan het leveren van warm water (keuken, douche, bad) en 4 procent van het gas is nodig om te koken. Een douchebeurt vraagt gemiddeld 0,4 m3 gas (9 minuten douchen, gemiddelde douchekop, gemiddeld rendement warmwatertoestel).

In 2014 werd 42,4 miljard m3 aardgas uit het Groningenveld gepompt, een jaar eerder was dat bijna 54 miljard m3 . Minister Kamp (Economische Zaken, VVD) heeft de gaswinning nu verlaagd. Tot 1 juli wordt er maximaal 16 miljard m3 gewonnen.

Volgens cijfers van het Centraal Bureau voor de Statistiek verbruikten huishoudens in 2013 ruim 10 miljard m3 gas. Eenzelfde hoeveelheid ging naar kantoren en bedrijfsgebouwen. De energiesector (voornamelijk gascentrales en raffinaderijen) verbruikt bijna 13 miljard m3, en de industrie (staal, beton, chemie, enz.) kwam uit op 10 miljard m3.