de samenvatting (word-bestand)

Schaliegas, steenkoolgas en geothermie: toekomstige energiedragers (in Vlaanderen) of
een droomfantasie?
Door Rudy Swennen, Geologie, Departement Aard- & Omgevingswetenschappen, KU
Leuven [email protected]
Ondanks de hoge energieprijzen zien we jaarlijks een duidelijke toename in onze energieconsumptie.
Tevens komt onze energiebevoorrading regelmatig in het nieuws, omwille van het gedwongen
afschakelen van kerncentrales, of door geopolitieke conflicten zoals recent in Oekraïne. Het is
daarom aangewezen op een mix van energiedragers beroep te kunnen doen, om zo de een relatief
constante toevoer aan energie alsook stabiele energieprijs te kunnen garanderen.
Bij de energiedragers maakt men een onderscheidt tussen de conventionele en niet-conventionele
energiebronnen. Bij de conventionele, zeg maar de klassieke olie- en gasvelden, heeft men een
organisch-rijk moedergesteente nodig waar gas of olie uit ontstaat indien deze gesteentelaag diep
genoeg begraven wordt zodat temperaturen bereikt worden van 80-100°C en meer. Gezien gas en
olie lichter zijn dan gesteenten gaan deze vloeistoffen opwaarts migreren. Soms bereiken ze het
oppervlak, maar vaak worden ze in een poreus reservoirgesteente gevangen, althans als er een
poreus doorlatend gesteente aanwezig is dat zich onder een niet-doorlatend gesteente bevindt.
Recent wordt er meer en meer verwezen naar niet-conventionele energiedragers zoals steenkoolgas,
schaliegas, en geothermie. Het eerste voorbeeld omvat gas dat uit steenkool komt. Inderdaad bij
elke ondergrondse steenkoolwinning komt er veel methaangas vrij, wat bij uitbating gepaard kan
gaan met ontploffingsgevaar. Zo produceerde de mijn van Zolder de laatste jaren van zijn activiteit
30.000 Nm³ CH4 per dag en in de mijn van Waterschei werd 15.000 Nm³/dag geproduceerd en
gebruikt voor het aandrijven van een gasturbine. Gezien er nog steenkool in de Vlaamse ondergrond
zit, is er dus ook steenkoolgas aanwezig. Dit gas zit in microporiën alsook adsorptief gebonden aan
steenkoolcomponenten opgeslagen in steenkool. Zo’n laag is vaak slechts 1m dik. Het zal dus
wenselijk zijn om na maximaal zo’n 1500m (in de Kempen) vertikaal te boren, de boring te deviëren
en dan horizontaal verder te boren in de steenkoollaag. Tegenwoordig kan men technisch
gemakkelijk 5km horizontaal boren. Uit één boorgat kan men zo verschillende horizontale trajecten
aanboren, en aangezien er verschillende steenkoollagen boven elkaar voorkomen zullen deze allen
aangeboord kunnen worden vanuit één boorlocatie. Steenkool is echter weinig poreus en
doorlatend (permeabel). Maar door zijn ontstaansgeschiedenis vertoond het talrijke barsten, die
vaak bijna loodrecht op elkaar staan. Het is langs deze barsten dat, na het aanbrengen in het boorgat
van een onderdruk (je gaat er als het ware aan zuigen) water en gas te kunnen oppompen. Immers
zit het gas in het gesteente gevangen door de druk van de bovenliggende waterkolom. Wanneer de
druk verlaagd wordt gaat het gas vrij kunnen komen en kan het naar je boorput vloeien. Wens je
echter de productie te verhogen dan kan je het gesteente “fraccen”. Hierbij gaat men het gesteente
in de ondergrond breken, door grote hoeveelheden water over zeer korte tijd in een deel van de
steenkoollaag in te pompen, zodanig dat men de druk zo sterk verhoogd dat het gesteente breekt.
Dit proces gaat gepaard in de ondergrond met kleine aardbevingen. Normalerwijze zal men deze
niet aan het aardoppervlak voelen. Uitzonderlijk voelt men deze wel, wat aanvoelt als een
vrachtwagen die over een betonnen baan rijdt, en waar je op enige afstand van deze baan staat. In
het geïnjecteerde water zitten zandkorrels van een bepaalde diameter, die dan in de spleten
gepompt wordt, zodanig dat wanneer de druk terug afneemt, deze in de spleten blijven zitten en
openhouden. Om het zand lang “zwevend” te houden gaat men in dit water een gelatine-achtige
stof toevoegen samen met chemische producten die corrosie tegen gaan van de metalen buizen, of
bacteriële groei belemmeren. Ook zuren worden toegevoegd, enz. … Tevens kan men stoffen
toevoegen om desorptie van het gas dat gebonden zit aan klei- en/of organische fasen te
bevorderen. Maar in principe is “fraccen “ niet noodzakelijk bij steenkoolgaswinning. Bij schaliegaswinning is het echter altijd nodig. Immers zijn deze gesteenten niet doorlatend en vertonen
meestal geen natuurlijke spleten. Ze zijn als het ware potdicht, en het gas zit opgeslagen in
ultrakleine poriën, of zit opgelost in water en/of adsorptief gebonden aan organisch materiaal en
kleien. Deze lagen zijn meestal zo’n 40 tot 80m dik, en worden ook ontsloten door horizontaal te
boren. Na het boren wordt segment per segment, over lengtes van om ongeveer 100m, “gefract”.
Tijdens het “fraccen” worden chemicaliën geïnjecteerd. De voorstanders van schaliegasontginning
zeggen dat het percentage aan chemicaliën dat in de ondergrond ingepompt wordt vaak minder dan
0.5% is van wat men injecteert, maar gezien het hier gaat over zo’n 8 olympische zwembaden die
men inpompt is het toch een behoorlijke hoeveelheid vreemde stoffen die in de ondergrond
binnendringen. De tegenstanders van schaliegasontwikkeling vrezen dat door het inpompen van
chemicaliën de ondergrond vervuild wordt. Ondanks dat de technologie bestaat om dergelijke
ongewenste neveneffecten te vermijden, zijn er vanuit de VSA toch enkele zeldzame gevallen
gerapporteerd dat bij het oppompen van het schaliegas ofwel methaan ontwijkt langs de boorput
en/of chemicaliën in het grondwater terecht komen. Maar wat zowel voor steenkoolgas- of
schaliegaswinning een echt probleem is dat men zeer veel grondwater oppompt dat deels de
toegevoegde chemicaliën bevat. Men moet dit water dat vaak zout is dus reinigen, en aangezien alle
organisch-rijke gesteenten hoge concentraties aan zware metalen en metalloïden bevat alsook in
zekere mate licht radioactief is, moet het water gezuiverd worden van deze laatste bestanddelen.
Daarna pompt men het gezuiver-de water terug in de ondergrond in een poreuze gesteentelaag,
maar gezien het hier om gigantische hoeveelheden water gaat is dit laatste geen gemakkelijke taak,
en is het niet uit te sluiten dat er kleine aardbevingen mee gepaard gaan. Hier moet de maatschappelijke vraag gesteld worden of het wenselijk is dergelijke ingrepen in de ondergrond door te voeren
in dicht bevolkte gebieden als Vlaanderen. Een andere belangrijkere vraag is of het wel verstandig is
te blijven opteren om niet-duurzame energie te exploiteren? Maar feit is dat het verstandiger is gas
te exploiteren dan olie, immers olie is een hoogwaardig product dat we best niet zomaar verbranden.
Verder is het een feit dat de transitie naar duurzame energieopwekking niet van vandaag op morgen
zal gebeuren, dat in het beste geval misschien in 2050 gerealiseerd worden. Dus moeten we blijven
opteren voor winning van niet-duurzame energiebronnen.
Een alternatief vormt geothermie, t.t.z. warm water uit de ondergrond oppompen. Immers de
temperatuur neemt toe met de diepte, met zo’n 25-30°C per kilometer. Maar je moet een watervoerende laag vinden die toelaat voldoende hoge debieten op te pompen. Ondiep water heeft een
relatief lage temperatuur, dus hier komen waterpompen bij te pas. Maar als je een goede
watervoerende laag op een diepte van 3 km aanboort, dan kan je water oppompen van bijna 100°C
dat bruikbaar is voor elektriciteit opwekking.
Tot slot, in de Vlaamse ondergrond zit steenkool- en schaliegas, maar niet in grote hoeveelheden.
Het kan enkel instaan voor een beperkt percentage van onze energie consumptie en dat maar voor
enkele tientallen jaren. Dus stelt zich de vraag of het wel de moeite waard is? Geothermie is daarom
de meest aangewezen energiebron om snel te ontwikkelen.