Vloeibaar aardgas op de
Maasvlakte
Grote fluctuates in het gebruik van aardgas in Nederland zijn de aanleiding geweest
voor de bouw van opslagtanks voor vloeibaar aardgas op de Maasvlakte. Vanwege de
lagere kosten bij aanleg kreeg deze oplossing de voorkeur boven uitbreiding van het
leidingnet. In onderstaand artikel gaan de auteurs in op de risico’s die verbonden zijn aan
de opslag op de Maasvlakte. Zij menen dat er bij het nemen van de beslissing hierover
onvoldoende discussie is geweest en vragen zich af of de lagere kosten van het gekozen
alternatief wel opwegen tegen de risico’s.
DRS. J. J. VAN DIJK – DR. K.E. ROSING*
Inleiding
De (negatieve) externe effecten van economische activiteiten genieten momenteel grote maatschappelijke belangstelling. Hierbij is de aandacht vooral gericht op effecten, zoals zure regen, die ontstaan door een min of meer
continue uitstoot van bepaalde stoffen. Een andere vorm
van aantasting van het milieu kan ontstaan door activiteiten
die mogelijkerwijs bedreigend zijn. Onder normale omstandigheden kunnen de externe effecten van deze bedrijfsvoering zeer gering zijn maar ze kunnen bij een ongeval
soms enorme afmetingen aannemen. Naast het risico van
een calamiteit bestaat er meestal ook onzekerheid over
aard en omvang van de gevolgen. Een bekend voorbeeld
van beide vormen van externe effecten is de elektriciteitsvoorziening. Een kolencentrale veroorzaakt een continue
emissie van schadelijke stoffen, terwijl bij een kerncentrale
de mogelijkheid van een ramp bestaat.
In Nederland is aardgas de belangrijkste bron van energie. Sinds de jaren zeventig wordt meer dan de helft van
de nationale energiebehoefte gedekt door aardgas1. Ten
opzichte van andere fossiele brandstoffen is aardgas de
minst vervuilende. Een belangrijk probleem met aardgas is
dat de opslag in grote hoeveelheden moeilijk is. Deze
opslag is nodig om grote periodieke schommelingen in het
verbruik op te kunnen vangen. De Nederlandse Gasunie,
die verantwoordelijk is voor het transportsysteem van aardgas in Nederland, heeft gekozen voor de opslag van vloeibaar aardgas (Ing). Deze keuze heeft weinig aandacht
getrokken, maar het lijkt gerechtvaardigd om nader in te
gaan op de mogelijke externe effecten van de gemaakte
keuze en de beschikbare alternatieven.
Noodzaak
In 1958 is door de NAM het grote aardgasveld in Groningen ontdekt. Hierna is men in Nederland op grote schaal
ESB 6-9-1989
aardgas als bron van energie gaan toepassen, zowel huishoudelijk als industrieel. Halverwege de jaren zeventig is
de jaarlijkse produktie gestegen tot meer dan 100 miljard
kubieke meter, waarbij de gemiddelde jaarlijkse groei meer
dan 6 procent bedroeg2. Deze omstandigheden maakten
grote investeringen om de voorziening te kunnen garanderen noodzakelijk. Een belangrijk aspect hierbij is de mogelijkheid om grote fluctuaties in het verbruik van aardgas te
kunnen opvangen. De veranderingen in verbruik doen zich
per dag en per week voor, maar de belangrijkste schommeling wordt veroorzaakt door seizoensinvloeden: in januari is het gasverbruik ongeveer drie maal zo hoog als in
juli. Een zeer hoog gasverbruik doet zich voor op extreem
koude dagen (-15 graden Celsius); het is dan bijna tien
maal zo hoog als op een zomerdag (20 graden Celsius)3.
Voor een gegeven leidingnet is de bezettingsgraad, de
verhouding van feitelijk en maximaal getransporteerd volume, het bepalende element voor de transportkosten per
geleverde eenheid4. Als de bezettingsgraad een wordt, zijn
de transportkosten per eenheid geminimaliseerd. Het bouwen van een leidingnet met een capaciteit voor de koudste
dagen zal een lage gemiddelde bezettingsgraad geven.
Door de fluctuaties in het transport zullen de kosten per
geleverde eenheid voor zo’n systeem relatief hoog zijn.
Ten einde de pieken van het gastransport te nivelleren
is er door de Nederlandse Gasunie in 1977 een installatie
gerealiseerd die vanuit een opslag aardgas kan toevoegen
aan het bestaande net. Deze zogenaamde ‘peakshaving’installatie moet aan twee eisen voldoen. Ten eerste moet
de locatie niet ver van de verbruikers zijn. Om die reden is
* Drs. Van Dijk is verbonden aan de vakgroep micro-economie en
economische orde, dr. Rosing is werkzaam bij het Economisch
Geografisch Instituut, Erasmus Universiteit Rotterdam.
1. United Nations, Yearbook of energy (Series J), 1950, 1967,
1978, 1979, 1984, 1985, 1986.
2. Ministerie van Economische Zaken, Aardgas en aardolie in
Nederland 1987, Den Haag, mei 1988.
3. Gasunie, Gasunie jaarverslag 1987, Groningen, 1988.
4.1.M. Sheskin en J.P. Osleeb, Mexican natural gas: implications
for the US market, Energy Policy, jg. 10,1982, biz. 27-41.
877
de Maasvlakte als vestigingsplaats gekozen. Ten tweede
moet de installatie voldoende capaciteit bezitten om een
langere periods van koude te overbruggen. Het opslaan
van aardgas gebeurt dan ook in vloeibare vorm, Ing, daar
dit een reductie van volume geeft met een factor 600. Door
het hoge aasverbruik in Nederland moet de installatie vrij
groot zijn .
De peakshaving-installatie op de Maasvlakte bestaat uit
twee Ing-opslagtanks, elk met een capaciteit van 57.500
m3, een tank met een capaciteit van 19.000 m3 voor
vloeibaar stikstof en apparatuur voor het scheiden, vloeibaar maken, verdampen en mengen van de genoemde
gassen6. In gasvormige toestand is er dus sprake van een
voorraad van ruim 75.000.000 m3 Groningse kwaliteit aardgas. Gronings aardgas is van relatief lage kwaliteit (minder
dan 90 procent methaan) met 13 procent stikstof. Methaan
wordt vloeibaar bij -163 graden Celsius en stikstof bij -191
graden Celsius. Om deze reden moeten de twee gescheiden zijn alvorens af te koelen en apart bewaard worden.
Het vullen van de tanks neemt ruim 200 dagen in beslag
bij een vulsnelheid van 13.000 m3 aardgas per uur. Het is
duidelijk dat bij de opslag van een dergelijke hoeveelheid
aardgas ook de nodige voorzorgsmaatregelen genomen
moeten worden. ledere opslagruimte bestaat uit een binnentank van staal met nikkel-legering, een isolatie van
perliet en een stalen buitentank. Als extra veiligheidsmaatregel is er een keerwand van kyrogeen beton dat bestand
is tegen extreme koude. De fundatieplaat is ook van dit
materiaal. Voor het handhaven van de zeer lage temperatuur is geen aparte voorziening getroffen, maar wordt gebruik gemaakt van de verdamping van het vloeibare gas.
Verdamping onttrekt uiteraard warmte en het vrijgekomen
gas, boiled off gas, wordt aan het leidingnet toegevoegd7.
Mogelijke effecten
In de literatuur wordt een beperkt aantal ongelukken met
vloeibaar aardgas vermeld8. De bekendste voorbeelden
worden genoemd in een werk van Davis9 en hebben vooral
betrekking op de Verenigde Staten waar de Ing-techniek het
meest toegepast wordt. Het ongeluk in Cleveland (Ohio) met
de ontploffing van een opslagtank waar ruim 4.000 m bewaard werd, veroorzaakte 130 doden en de totale verbranding van een gebied met een doorsnee van 600 meter. Deze
verbranding ontstaat door de uitstraling van warmte. Tijdens
de werkzaamheden aan een lege tank op Staten Island (New
York) kwamen door een ontploffing 40 mensen om het leven
en werd het dak van de tank afgeblazen. Dit soort ongelukken kan ontstaan door resterende gasmoleculen en het
vrijkomen van gas uit de isolatielaag.
Er bestaan twee verschillende vormen van onzekerheid
over de effecten van een ongeluk met een opslagtank van
Ing. Ten eerste zijn er diverse scenario’s voor de wijze
waarop het vrijgekomen gas zal verbranden. Hierbij wordt
gedacht aan langzame verbranding, de vorming van een
zogenaamde ‘fireball’ en als laatste een werkelijke detonatie . Van deze drie mogelijkheden wordt de fireball het meest
waarschijnlijk geacht . De langzame verbranding zal door
warmte de opslagtank doen barsten waarna de fireball gevormd wordt. Detonatie in de open lucht is theoretisch mogelijk, maar is in de praktijk niet waargenomen vanwege de
stringente voorwaarden waaraan voldaan moet zijn. De
tweede vorm van onzekerheid over de effecten wordt gevormd door de invloeden van de wind: de windsnelheid voor
de turbulentie en uiteraard de windrichting.
Een fireball kan bestaan uit een mengsel van gas en lucht
of uit zuiver gas waarbij de buitenkant brandt. Bij iedere
fireball is de brandstof in een tiental seconden verbruikt. Er
doet zich geen drukverhoging voor en de vrijgekomen ener878
gie wordt als warmte uitgestraald. Initieel neemt de fireball
een halfronde vorm aan en door de verwarming stijgt deze
op en wordt bolvormig. Als het meeste gas verbrand is, zal
door convectie de bekende paddestoelvorm ontstaan. Het
gevaar van een fireball is dus niet een verhoging van de
luchtdruk maar verbranding door de uitgestraalde warmte.
Het is nu van groot belang om te weten hoe ver deze straling
kan reiken. In het artikel van Hardee e.a. wordt een formule
afgeleid die maximale warmte-uitstraling, hoeveelheid gas
en afstand aan elkaar relateert12:
Q = 7785Wf 5/6 / d2
waarin:
Q = warmtestraling in kJ/m2
d = afstand in meters
Wf = hoeveelheid gas in kg.
Met behulp van deze vergelijking kan berekend worden
op welke afstand 2e en 3e graads verbranding kan optreden. De maximale hoeveelheid Ing op de Maasvlakte correspondeert met 5,25 x 107 kg, verdeeld over twee opslagtanks. Hierbij moet opgemerkt worden dat deze hoeveelheid vrijwel permanent aanwezig is en het niet aannemelijk
is dat zich een ongeluk voordoet met slechts een opslagtank13. Door nu waarden voor de variabele Q in te vullen,
kan de maximale afstand berekend worden. Verbrandingen van 2e en 3e graad doen zich binnen een aantal
seconden voor bij Q = 23 kJ/m2 respectievelijk Q = 113
kJ/m2. De bijbehorende maximale afstanden zijn dan 30,3
km en 13,7 km. Om een aantal redenen14 zullen in werkelijkheid deze maximale afstanden niet gehaald worden,
maar moet rekening gehouden worden met een reductie
van 35 procent, zodat de respectieve afstanden voor 2e en
3e graads verbranding 19,7 km en 8,9 km worden. Op de
kaart worden deze afstanden tot de peakshaving-installatie
op de Maasvlakte weergegeven als gestippelde lijnen.
Binnen de straal van 19,7 km zijn ruim 500 duizend inwoners. Tevens bevindt zich ook een aantal grote brandgevaarlijke installaties binnen een afstand van bijna 9 km,
waaronder de MOT met 27 miljoen vaten (a 159 liter) ruwe
olie. Bij een warmte die 3e graads verbranding doet ontstaan, is het aannemelijk dat deze installaties eveneens in
brand raken. Het opbranden van de fireball voltrekt zich in
een tiental seconden, maar een resulterende brand bij de
petrochemische bedrijven zal dagen duren.
In de voorafgaande formules is geen rekening gehouden
met de invloed van de wind. De berekende afstanden
gelden dan ook in alle richtingen. Onder invloed van de
wind kunnen de effecten zich concentreren in een bepaalde richting. De reikwijdte van de warmtestraling hangt dan
5. Ph. Bijl, De LNG peakshaving-installatie op de Maasvlakte,
GAS, jg. 95, juni 1975, 173-181.
6. Opening LNG-installatie, GAS, jg. 97, juli 1977, 259-263.
7. Idem.
8. De voorlopige versie van dit artikel was voor discussie aan een
aantal deskundigen gestuurd, nog voor het ongeluk met vloeibaar
gas in Rusland. De gebeurtenis tussen de plaatsen Ufa en Asha
toont het gevaar opnieuw aan (BBC World News, 16.00 uur GMT,
4 juni 1989; Radio Moskou, 19.00 uur GMT, 4 juni 1989).
9. L.N. Davis, Frozen fire, Friends of the Earth, San Francisco,
1979.
10. H. C. Hardee, D. O. Lee en W. B. Benedick, Thermal hazard
from LNG fireballs, Combustion Science and Technology, jg. 17,
1978, biz. 189-197.
11. S.M. Magill, Liquefied energy gases in the UK: what price public
safety?, Environment and Planning A, jg. 13, 1981, biz. 339-354.
12. H.C. Hardee e. a., op. cit., biz. 191.
13. M.A. Elliot et. al., Report on the investigation of the fire at the
liquefiquation, storage and regassification plant of the East Ohio
Gas Co., Cleveland, Ohio, 20 oktober 1944, Bureau of Mines,
Report of Investigations 3867, 30 mei 1945.
14. H.C. Hardee e. a., op. cit., biz. 193.
Figuur. Kaart met afstanden 2e en 3e graads verbranding
•UIOEN
=.100000
•OELFT 50.000 – 100000
•
10.000 – 50.000
O
2.000 10.000
AUTOSNELWEG
d)HEERSENDE WIND IN %
mede af van de windsnelheid. In de literatuur bestaat geen
eenduidigheid over de maximale afstanden bij wind. Er is
een aantal modellen dat aangeeft hoe ver van de bron het
gas nog zal branden. De afstanden voor 25.000 m3 Ing
varieren van 1,2 km tot 80,4 km , met een gemiddelde van
ruim 27 km over alle modellen en ruim 23 km als de hoogste
en laagste schatting niet meetellen. Voor een hoeveelheid
van 100.000 m3 Ing bestaan schattingen van 5,2 km en 203
km16. Er bestaat dus enorme onzekerheid over de begrenzing van de brand zelf. Bovendien zal gelet moeten worden
op de afstand waarop 2e en 3e graads verbranding nog
optreedt. Indien verondersteld wordt dat onder invloed van
de wind een cirkelsegment van 90 graden geraakt wordt17,
waarbij de warmte zich over een even grote grondoppervlakte verspreidt, worden de afstanden voor 2e en 3e
graads verbranding 39,4 km respectievelijk 17,8 km. Deze
afstanden gelden dan slechts in een richting, bepaald door
de wind. De kaart geeft deze afstanden weer; hieruit blijkt
dat grote bevolkingsconcentraties bereikt kunnen worden,
vooral bij de, vaak heersende, zuidwestelijke windrichtingen. In totaal bestaat er een gevaar voor bijna 2 miljoen
inwoners bij een straal van 39,4 km. De lengte van de lijnen
bij de windroos geeft de tijd weer dat een bepaalde windrichting over een jaar voorkomt18.
De resultaten van de berekeningen maken twee aspecten duidelijk. Ten eerste blijkt dat een ongeval met een
peakshaving-installatie zeer grote gevolgen kan hebben.
Zowel grote steden als petrochemische bedrijven kunnen
geraakt worden met enorme gevolgen. Ten tweede bestaat
er een grote spreiding in de schattingen omtrent de omvang
van een ongeluk met Ing. De theoretische modellen kunnen
onmogelijk alle factoren in beschouwing nemen, zoals
luchtvochtigheid of aard van het oppervlak. Toch lijken de
hier berekende afstanden redelijk overeen te komen met
het gemiddelde van andere studies.
ESB 6-9-1989
Afweging
De bouw van de peakshaving-installatie op de Maasvlakte
lijkt vooral gebaseerd te zijn op een verlaging van de transportkosten van aardgas. Uitbreiding van het leidingnet vanuit
Slochteren zou ongeveer 250 miljoen gulden gekost hebben19, terwijl de peakshaving-installatie een investering van
160 miljoen gulden heeft gevergd20. Over de onderhoudskosten van beide alternatieven zijn geen gegevens beschikbaar, maar het vloeibaar maken van aardgas vergt in totaal
16-18 procent van de aangevoerde hoeveelheid energie21.
Als op grond hiervan gesteld wordt dat de jaarlijkse kosten
van beide mogelijkheden gelijk zijn, dan is er sprake van een
besparing van 90 miljoen gulden ten tijde van de realisatie22.
De vraag is nu of het risico op de beschreven externe effecten
deze besparing rechtvaardigt. Een antwoord hierop vergt
zeker een politiek oordeel en het is daarom bevreemdend
dat er weinig discussie is gevoerd over de genomen beslissing. Pas bij de kwestie over de import van Ing uit het
buitenland werd over risico-analyse gesproken23.
Het is gebruikelijk om bij deze beslissingen ook aandacht te schenken aan de kans op een calamiteit. De
beschikbare studies verschillen echter met een factor 108,
zodat weinig houvast geboden wordt voor een zinvolle
vergelijking . Bovendien zal door de locatie op de Maasvlakte ook rekening gehouden moeten worden met invloeden van buitenaf. Een grote brand bij een van de omliggende bedrijven kan gevaar betekenen voor de opslagtanks
van Ing. De vraag is dus meer of men bereid is, tegen welke
kans dan ook, het risico op een ramp te nemen bij een
besparing van 90 miljoen gulden. Daar de beslissing reeds
in het verleden is genomen, kunnen de geihvesteerde
bedragen als ‘sunk costs’ gezien worden. Toch kan opnieuw de vraag gesteld worden of de opslag van Ing op de
Maasvlakte wenselijk is. Als tweede keus bestaat nog
steeds de mogelijkheid om tijdens een koude periode met
grote vraag naar aardgas een aantal grootverbruikers tijdelijk af te sluiten. Deze verbruikers, zoals elektriciteitscentrales, kunnen dan vaak eenvoudig overschakelen op een
andere brandstof. Het verbruik van aardgas is in Nederland
sinds de jaren zeventig met ongeveer 20 procent gedaald25. De verwachte groei voor de komende twintig jaar
is maximaal nul procent26. Dit zal het nut van de peakshaving-installatie niet doen toenemen.
J. J. van Dijk
K.E. Rosing
15. LN. Davis, op. cit., biz. 26-31.
16. Idem, biz. 30.
17. J. Karkazis en C. Papadimitriou, Optimal location of facilities
causing atmospheric pollution, in: B. Pelegrin (red.), Proceedings
of the 3rd meeting of the Euro working group on locations! analysis,
Sevilla, Publikaciones de la Universidad de Sevilla, 1988.
18. Gebaseerd op gegevens van het meetstation bij Vlissingen,
zie: KNMI, Klimaatatlas van Nederland, Den Haag, Staalsuitgeve-
rij, 1972, blad30.
19. Ph. Bijl, op. cit., biz 180.
20. Opening LNG-installatie, GAS, jg. 97, juli 1977, biz 259.
21. J.D. Davis, Blue gold: the political economy of natural gas,
George Alien & Unwin, Londen, 1984, biz. 215.
22. Ook voor het vloeibaar maken moet sprake zijn van transport
van Slochteren naar de Maasvlakte, zodat dit geen effect heeft op
de vergelijking.
23. De aanvoer van vloeibaar aardgas uit het buitenland, GAS, jg.
97, december 1977, biz. 568-572.
24. H.C. Kunreuther en J. Linnerooth, Risk analysis and decision
processes: the siting of liquefied energy gas facilities in four
countries, Springer-Verlag, Berlijn, 1983, biz 160-161.
25. Gasunie, op. cit., 1988, biz. 11.
26. Gasunie, Plan vangasafzet 1988, Groningen, 1988, biz. 5.
879