Onder
aardgas
wordt verstaan alle uit de grond ontwijkende gassen. In de praktijk wordt de benaming gebruikt voor gasvormige
fossiele brandstoffen
. Brandbaar aardgas is een mengsel van lichte
koolwaterstoffen
(vooral
methaan
) en kleinere hoeveelheden
stikstof
,
zuurstof
en
koolstofdioxide
. Aardgas ontstaat bij het proces dat ook tot de vorming van
aardolie
leidt, en vertegenwoordigt de lichtere
fractie
organische
producten van dat
vormingsproces
. Aardgas wordt vaak samen met aardolie gevonden, maar aardgas weet, anders dan de veel zwaardere aardolie, soms door te dringen in hogere aardlagen, waardoor er 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 CH
4
(
methaan
), voor 3,3% uit hogere gasvormige koolwaterstoffen, voor 14% uit stikstof en 0,8% koolstofdioxide. Aardgas heeft per
winplaats vaak een andere samenstelling en bevat soms ook
waterstofsulfide
("zuur gas").
De voorloper van 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 bacterien. Zo vormde zich, ten gevolge van gedeeltelijke afbraak van de organische materie door
anaerobe
bacterien, het kerogeen, dat 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 zijn 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.
Aardgas wordt ook gewonnen uit ander organisch 'afval'. Zo zijn tijdens het Carboon veel planten en bomen in het moerasachtige landschap tot steenkool geworden, die tevens een bron van gas zijn. Dit is bijvoorbeeld in het Groningse Gas (bij Slochteren) het geval.
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 op ?162 °C (112 K) en het smeltpunt bij ?183 °C (91 K). De atomen van methaan vormen een volmaakt
regelmatig viervlak
en hebben dus in evenwicht een bindingshoek van 109,5°.
Aardgas heeft een
dichtheid
van ongeveer 0,833 kg/m³ (bij 1 bar, 0°C). De relatieve dichtheid ten opzichte van
lucht
bedraagt circa 0,65. Het gas 'drijft' dus op lucht. Hierdoor zal het opstijgen, vergelijkbaar met lucht(bellen) onder water.
De
verbrandingswarmte
van aardgas dat aan Nederlandse huishoudens geleverd wordt bedraagt circa 35,17 MJ/m³ (bovenwaarde) of 31,65 MJ/m³ (onderwaarde). De
Wobbe-index
(dit is iets anders dan verbrandingswarmte) van aardgas dat aan Nederlandse huishoudens wordt geleverd dient tussen 43,46 en 44,41 MJ/m³
[1]
[2]
(bovenwaarde) te liggen. Dit is wettelijk vastgelegd omdat verbrandingsinstallaties op deze waarde zijn ontworpen,
[3]
afwijking hiervan kan dus gevaarlijk zijn. Aardgas verschilt van samenstelling, afhankelijk van het veld waaruit het wordt gewonnen. Daardoor verschillen ook de verbrandingswarmte en de Wobbe-index. Bij verbranding in huishoudelijke verbrandingsketels is vooral de Wobbe-index van belang. Daarom wordt er in Nederland naar gestreefd om bij de gaslevering deze zo constant mogelijk te houden. Het is zelfs wettelijk geregeld dat deze tussen bovengenoemde grenzen dient te liggen. Dit wordt bereikt door het mengen van gassen uit verschillende velden en door het toevoegen van kleinere hoeveelheden
stikstof
. Het gevolg hiervan is wel dat de verbrandingswaarde (ook wel calorische waarde genoemd) in kleine mate gaat varieren. Om hiervoor te corrigeren, wordt bij de berekening van de prijs van aardgas een correctiefactor in rekening gebracht, zodat de consument per
megajoule
eenzelfde prijs blijft betalen.
De belangrijkste component van aardgas is methaan, maar de samenstelling wisselt 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 bijvoorbeeld Russisch gas. Gronings gas staat daarom ook bekend als 'laagcalorisch gas' met het buitenlandse gas als 'hoogcalorisch 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)
[4]
|
Bestanddeel
|
Formule
|
Volume-%
|
Mol-%
|
Massa-%
|
Mol-%
|
Methaan
|
CH
4
|
81,30
|
81,29
|
69,97
|
95,2
|
Ethaan
|
C
2
H
6
|
2,85
|
2,87
|
4,63
|
2,5
|
Propaan
|
C
3
H
8
|
0,37
|
0,38
|
0,90
|
0,2
|
Butaan
|
C
4
H
10
|
0,14
|
0,15
|
0,47
|
0,06
|
Pentaan
|
C
5
H
12
|
0,04
|
0,04
|
0,16
|
0,02
|
Hexaan
|
C
6
H
14
|
0,05
|
0,05
|
0,23
|
0,01
|
Stikstof
|
N
2
|
14,35
|
14,32
|
21,52
|
1,3
|
Zuurstof
|
O
2
|
0,01
|
0,01
|
0,02
|
0,02
|
Koolstofdioxide
|
CO
2
|
0,89
|
0,89
|
2,10
|
0,7
|
De reactie die het volledig verbranden van methaan volgt, is:
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,
liquified 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 geisoleerde tanks opgeslagen.
Over het algemeen bestaat een pijpleiding uit aan elkaar gelaste buizen. De wanddiktes varieren van enkele millimeters tot ruim een centimeter, de diameter schommelt tussen 20 cm en 1 m of meer (oplopend tot zo'n 1,40 m). De buizen zijn vaak voorzien van een beschermende mantel. Na controle en voordat de leiding in de sleuf neergelaten wordt, krijgen de lassen een extra bekleding tegen met name corrosie. Kunststofleidingen worden toegepast, omdat het relatief goedkoop kan en minder gevoelig is voor corrosie.
Het is belangrijk dat een pijpleiding een voldoende hoeveelheid gas kan vervoeren en dus een hoge transportsnelheid kan waarborgen. Het gas stroomt van hoge naar lage druk. Langs het net bevinden zich krachtige compressiestations (ongeveer om de 80 km) die voor voldoende gasdruk zorgen.
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 Italie en Spanje gas uit
Algerije
via de
Medgazpijpleiding
.
In de
Noordzee
ligt meer dan 2000 km aan 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 het gasveld
Troll
en Zeebrugge. Later werd de Zeepipe ontdubbeld zodat er een pijpleiding in
Duinkerke
aankomt. Eind 1998 werd de
Interconnector
in dienst gesteld, een gasleiding tussen Bacton, aan de Britse kust en
Zeebrugge
. Hierlangs wordt het Britse aardgas naar continentaal Europa vervoerd en omgekeerd. Eind 2006 werd een tweede leiding (de
BBL-pijpleiding
) tussen Bacton en het continent in gebruik gesteld.
Methaantankers vervoeren het aardgas in vloeibare vorm. Aardgas in vloeibare vorm neemt 600 maal zo weinig volume in als in gasvorm, wat het vervoer over
zee
economisch aantrekkelijker maakt. Aardgas kan vloeibaar gemaakt worden bij een druk van 600 bar of, zoals bij lng, bij atmosferische druk en een temperatuur van ?163°C.
De handel in 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 Azie, maar de techniek van de methaantankers werd grotendeels in West-Europa ontwikkeld.
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
.
In het verleden is aardgas vaak als een afvalproduct beschouwd van oliewinning en eenvoudigweg
afgefakkeld
. Affakkelen gebeurt nog als het erg ver van de bewoonde wereld aangetroffen wordt en het transport naar de consument te veel problemen oplevert. Dit is vanuit ecologisch perspectief gezien jammer omdat van de fossiele brandstoffen aardgas de schoonste soort is. Affakkelen is echter beter dan het methaan simpelweg laten ontsnappen naar de atmosfeer, omdat de bijdrage aan het
broeikaseffect
van methaan ca. 25 maal hoger is dan koolstofdioxide. Nog beter zou het zijn om het gas weer de bodem in te pompen. In de bodem pompen is mogelijk, maar vergt enige extra investering. In arme landen zijn zowel regeringen als oliemaatschappijen vaak niet bereid om deze investeringen te doen. Methaan levert bij verbranding dubbel zoveel
water
als koolstofdioxide, terwijl
steenkool
voornamelijk in koolstofdioxide wordt omgezet. Bovendien geeft aardgas vrijwel geen
roet
of
as
. Het is gemakkelijker dan steenkool of aardolie te ontdoen van onzuiverheden zoals
zwavel
met het
clausproces
.
Aardgas wordt als energiebron gebruikt om te koken en 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 2015 41,7% of 45,9
TWh
.
[5]
Aardgas wordt als grondstof gebruikt in diverse chemische productieprocessen. Van het aardgas wordt bijvoorbeeld
ammoniak
gemaakt, dat op zijn beurt weer een grondstof voor
kunstmest
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
vrijkomen. In 2013 is de veiligheid van deze brandstof 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.
De totale aardgasconsumptie in de Europese
OESO
-lidstaten ? was in 2016: 501 miljard
kubieke meter
(2011: 516).
[6]
De grootste gasconsumptie binnen de lidstaten van de OESO is vermoedelijk die in het
Verenigd Koninkrijk
; die bedroeg 98 miljard m³ in 2010.
[7]
Vlak daarachter zou
Duitsland
komen met in 2010 een verbruik van 97 miljard m³.
[8]
De totale binnenlandse productie aan aardgas van de Europese OESO-landen was in 2016 ca. 245 miljard m³ (in 2011: 271 miljard m³). Bij een consumptie van 501 miljard m³ (zie boven) was de netto import dat jaar dus 256 miljard m³.
[6]
De belangrijkste niet-OESO-landen die gas leveren aan de Europese OESO-landen waren in 2011:
[9]
In Nederland werd in 2020 ongeveer 42 miljard m³ aardgas gebruikt.
[10]
Ruwweg een kwart daarvan (11,6 miljard m³) kwam voor rekening van de industrie; een kwart voor de energievoorziening (met name elektriciteitscentrales) en een kwart voor de huishoudens.
[11]
De landbouwsector gebruikte 4 miljard m³ en de gezondheidszorg, onderwijs en overheid samen 1 miljard m³.
[11]
Een gemiddeld Nederlands
huishouden
verbruikte in 2021 ongeveer 1192 m³ gas per jaar.
[12]
Het gasverbruik daalt door verbeterde isolatie van woningen en de toename van het aandeel
hr-ketels
in huishoudens. Het gemiddeld verbruik lag in 1996 nog rond de 2100 m³. Ook de warmere winters lijken hierbij een rol te spelen. Hoewel 83% van de huishoudens op gas
kookt
, vraagt koken slechts 3% van het gasverbruik. De warmwatervoorziening neemt 19% van het verbruik voor zijn rekening en de
verwarming
78% (2001).
Tussen 2010 en 2020 is het aardgasgebruik door de landbouw in Nederland met 23% gedaald, het gebruik door de industrie met 7% en het gebruik door huishoudens met 27%.
[11]
[12]
Waar de maandlasten met een gemiddeld verbruik in 2019 nog op ongeveer €80 lagen, betreft dit in 2022 ongeveer €210. De kosten van gas vormen in de meeste gevallen het grootste gedeelte van de energierekening.
De onderstaande tabel toont de evolutie van de gemiddelde
gasprijs
voor huishoudens in regio 3 sinds 2003.
jaar
|
prijs per m³ inclusief btw
|
2003
|
€ 0,27
|
2004
|
€ 0,27
|
2005
|
€ 0,32
|
2008
|
€ 0,60
|
2009
|
€ 0,72
|
2018
|
€ 0,63
|
2021
|
€ 0,83
|
2022
|
€ 2,24
|
Grote zakelijke gebruikers van gas betalen een veel lager tarief. Gemeten per gigajoule, de gebruikelijke eenheid in zakelijk verband, betaalden de allergrootste gebruikers in het derde kwartaal van 2021 slechts een derde van de prijs die huishoudens betaalden.
[13]
De Nederlandse regering kiest voor de volgende maatregelen:
[14]
- In beginsel wordt er geen nieuwe gasinfrastructuur meer aangelegd in nieuwbouwwijken. De
Gaswet
is hierop aangepast.
- De aansluitplicht voor gas in de Gaswet is gewijzigd in een breder aansluitrecht op energie-infrastructuur voor verwarming.
In 2050 wil de regering voor alle woningen de gasaansluiting afgeschaft hebben ("van gas los"). De
Vereniging Eigen Huis
stelt hier vragen bij met betrekking tot de kosten, de alternatieven en het comfort.
[15]
De VEH schat dat de kosten van afkoppelen en ombouwen kunnen oplopen tot tienduizenden euro per woning. Het energieneutraal maken van een gemiddelde woning kan al 50.000 euro kosten, en is afhankelijk van de startsituatie, de grootte van de woning en de gemaakte keuzes in techniek en apparatuur.
[15]
Schoon aardgas (ontdaan van de zwavelwaterstof) is reukloos. Om ervoor te zorgen dat weglekkend gas snel wordt opgemerkt, voegt men er een geurstof aan toe. In Nederland wordt hiervoor 18 mg/m³
tetrahydrothiofeen
(THT) toegepast. In delen van Duitsland, Oostenrijk en het Verenigd Koninkrijk wordt
tert
-butylthiol
gebruikt. In Belgie worden beide stoffen toegepast met telkens een soort geurstof per aardgasdistributienet. Ook
dimethylsulfide
, andere
thiolen
(zoals
ethaanthiol
en
2-propaanthiol
) en niet-zwavelbevattende geurstoffen (zoals
methylacrylaat
en
ethylacrylaat
) worden gebruikt. Belangrijk is dat men het gas al ruikt voordat het mengsel lucht-aardgas
explosiegevaarlijk
wordt. Op die manier is men tijdig gewaarschuwd en kunnen de nodige maatregelen genomen worden. De geur zal opgemerkt worden vanaf circa 1% aardgas in de lucht.
Ter beveiliging van gastoevoer wordt ook wel
gasgebrekbeveiliging
toegepast.
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
koolstofdioxide
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 andere vorm van dit proces is
biovergisting
waarbij
biogas
wordt gevormd, dat vervolgens gebruikt wordt om elektriciteit op te wekken. Daarnaast kan het biogas ook worden opgewerkt tot aardgaskwaliteit en ingevoerd worden in het gasnet.
Een team van
Indiana University
onder leiding van Henry Scott bracht
calciet
(CaCO
3
),
ijzeroxide
(FeO) en
water
(H
2
O) in een laboratorium onder een hoge druk van vijf tot elf
gigapascal
. 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 (CH
4
) gevormd. Dit voedde de discussie over een eventuele anorganische oorsprong van aardgas. Op de Saturnusmaan
Titan
en de planeet
Mars
komt ook methaan voor.
Bij de verbranding van 1 m³ (1 bar, 0 °C) aardgas komt ca 1,8 kg CO
2
vrij.
[16]
Dit betreft uitsluitend de CO
2
die aanwezig is in aardgas zelf en die vrijkomt bij verbranding. Dit is echter maar een gedeelte van de totale hoeveelheid CO
2
-uitstoot die aardgas als product veroorzaakt.
[17]
Volgens de
well-to-wheel
methodiek wordt ook alle CO
2
die ontstaat bij het opsporen, produceren, reinigen, transporteren, op druk brengen en opslaan van aardgas, toegerekend aan de CO
2
-uitstoot van aardgas. Dat kan zo'n 20% van de totale uitstoot bedragen, daarmee komt de uitstoot op 2,2 kg CO
2
per m³ aardgas.
Biobrandstoffen
worden op een vergelijkbare wijze beoordeeld.
Aardgas/methaan is bovendien zelf een veel krachtiger
broeikasgas
dan CO
2
wanneer het onverbrand in de atmosfeer terechtkomt. Onder invloed van zonlicht en de daardoor aangemaakte
OH-radicalen
wordt methaan in de atmosfeer op den duur geoxideerd, dat wil zeggen naar CO
2
omgevormd. De gemiddelde levensduur van methaan in de atmosfeer ligt rond de 12 jaar.
Bronnen, noten en/of referenties
- ↑
Regeling van de Minister van Economische Zaken van 11 juli 2014, nr. WJZ/13196684, tot vaststelling van regels voor de gaskwaliteit (Regeling gaskwaliteit)
- ↑
Aardgasconversie, in: Chappin, E.J.L. (ed.) (2019) Webdictaat Introductie in Energie- en Industriesystemen
.
Gearchiveerd
op 6 mei 2019.
- ↑
Aardgas, College spm1520, 13 februari 2012, Dr.ir. G.P.J. Dijkema
.
Gearchiveerd
op 29 augustus 2021.
- ↑
(
en
)
Union Gas
Gassamenstelling
, geraadpleegd op 4 januari 2018 (gearchiveerd)
- ↑
cbs.nl StatLine
.
Gearchiveerd
op 14 november 2021.
- ↑
a
b
IEA Statistics; Monthly gas survey
, IEA, uitgave december 2016, geraadpleegd 4 januari 2018 (gearchiveerd)
- ↑
Country gas profiles; United Kingdom
; Energy Delta Institute; geraadpleegd 11 feb. 2013 (gearchiveerd)
- ↑
Country gas profiles; Germany
; Energy Delta Institute; geraadpleegd 11 feb. 2013 (gearchiveerd)
- ↑
IEA Statistics; Monthly gas survey
, IEA, uitgave (januari?) 2013; tabel 2.4 (gearchiveerd)
- ↑
Aardgas data KEV 2021
. CBS.
Gearchiveerd
op
28 januari 2022
. Geraadpleegd op
28 januari 2022
.
- ↑
a
b
c
Levering aardgas, elektriciteit via openbaar net; bedrijven, SBI2008, regio
. CBS. Geraadpleegd op
28 januari 2022
.
Om het gebruik door huishoudens te schatten is het verschil tussen "Alle economische activiteiten in de tabel" en het totaal van 42 miljard m³ gebruikt.
- ↑
a
b
Gemiddeld energieverbruik: is jouw verbruik hoog of laag?
.
www.milieucentraal.nl
.
Gearchiveerd
op
12 januari 2022
. Geraadpleegd op
12 januari 2022
.
- ↑
Aardgas en elektriciteit, gemiddelde prijzen van eindverbruikers
. CBS. Geraadpleegd op
28 januari 2022
.
- ↑
Rijksoverheid
Energieagenda: naar een CO₂-arme energievoorziening, 7 december 2016
, geraadpleegd op 4 januari 2017.
Gearchiveerd
op 13 november 2017.
- ↑
a
b
Vereniging Eigen Huis
Antwoorden nodig over wonen zonder gas, 6 juni 2017
, geraadpleegd op 4 januari 2017.
Gearchiveerd
op 10 juli 2017.
- ↑
Jo Hermans,
Energie Survival Gids
, 2014,
ISBN 978-90-75541-11-3
- ↑
(
en
)
Is Natural Gas ‘Clean’?
.
The New York Times
(
24 september 2013
).
Gearchiveerd
op
7 augustus 2018
. Geraadpleegd op
9 januari 2018
.
|