Minder gas oppompen gaat de aardbevingen in Groningen niet stoppen

Op 18 januari 2013 schreven ambtenaren van het ministerie van Financiën elkaar druk memo's over een voorlopig advies van het Staatstoezicht op de Mijnen (SodM), om de gaswinning terug te brengen naar 12 miljard kuub per jaar. De NOS heeft hier overheidsdocumenten over opgevraagd: uit een bijlage blijkt dat de discussie op het Ministerie van Financiën op die bewuste dag in 2013 vooral ging over de maximale te verwachten kracht van de aardbevingen. 

Uit de discussie kun je opmaken dat seismologen al in 2013 zwaardere aardbevingen verwachtten dan de beving die in 2012 het Groningse dorp Huizinge trof. Die aardbeving was een Magnitude (M) 3.6 op de schaal van Richter en een ‘VI: Strong’ op de PGA/Mercalli-schaal van de US Geological Survey. De officiële documentatie verzweeg de verwachting van de seismologen. En dat is ‘politiek onhandig’, zo schrijft een ambtenaar in een email aan de toenmalig directeur-generaal Rijksbegroting op het ministerie van Financiën Laura van Geest.

In dezelfde e-mail noemt de ambtenaar ondubbelzinnig 12 miljard kuub als veilige grens: ‘Op basis van de voorlopige versie van de relatie tussen het jaarlijks aantal bevingen en de productie, zou de productiesnelheid tot ca. 12 miljard kubieke meter gas per jaar verlaagd moeten worden om het risico op bevingen te minimaliseren. Er zouden dan (.....) na enkele jaren vrijwel geen bevingen meer moeten optreden in het Groningenveld.’

De NOS verwijst niet voor niets naar de inschatting van die ambtenaar. De vraag is: hoe realistisch is deze?

Aardbevingen zijn notoir slecht voorspelbaar

Blijkbaar bestaat er sinds 2013 een rapport van het SodM, waaruit blijkt dat 12 miljard kuub gas ‘aardbevings-veilig’ is. Dat haalden SodM-wetenschappers destijds vast uit een of ander model, maar, zoals dat gaat in de wetenschap: er zijn nieuwe inzichten. Zo was er afgelopen donderdag, 1 februari, een symposium in Delft: The Science behind the Groningen Gas Field, heette het. Volgens collega-wetenschapsjournalisten die ik over dat symposium sprak, was er consensus onder de aanwezige wetenschappers: letterlijk niemand dacht dat er bij 12 miljard kuub gas-productie geen aardbevingen meer zouden voorkomen.

Zelfs als je de productie helemaal stil legt, gaan de aardbevingen nog een tijd door, zo luidt nu de heersende opvatting. Maar geen wetenschapper weet precies weet hoe lang nog, en hoe zwaar deze bevingen zullen zijn. Aardbevingen zijn namelijk notoir slecht voorspelbaar. 

De maximale zwaarte van de aardbevingen in Groningen 

Wat we wél weten, is wat zo ongeveer de bovengrens in magnitude is van de aardbevingen in Groningen. In 2016 berekende een panel van internationale experts de maximaal mogelijke sterkte van een aardbeving in het Slochteren-veld. Zij deden dit op basis van de structuur van de breuken, en hoe deze in theorie mechanisch over elkaar kunnen schuiven. Zoals dr. Andeweg in het vorige stuk uitlegde, is er in het Slochterenveld sprake van rek, oftewel afschuivende breuken (zie onderstaande plaatje). Dat geeft veel minder stress dan wanneer de breuken meer horizontaal zouden lopen. In dat laatste geval spreek je van opschuivende breuken, die gesteente samendrukken. De spanning in het gesteente door drukverschillen kan dus in theorie niet heel ver oplopen, voor hij zich gaat ontladen. 

De maximale mogelijke sterkte (Mmax) van een aardbeving in het Slochteren-veld is volgens het internationale panel waarschijnlijk Magnitude 4.5 op de schaal van Richter. Dat is acht keer zo sterk als de aardbeving die Huizinge in 2012 trof.

Dr. Manuel Sintubin, hoogleraar geodynamica aan de Katholieke Universiteit van Leuven, vergelijkt in zijn blog het resultaat van het expertpanel met het werk van de NAM in haar risicomodel van november 2015. Dat laatste model lag aan de basis van het NAM-gaswinningsplan van 2016. De experts van de NAM kwamen vreemd genoeg tot een Mmax van 5,75 op de schaal van Richter. Met andere woorden: een beving die 18 keer zo sterk zou zijn als de maximale beving die het internationale panel voor mogelijk hield.

De NAM-experts kwamen uit op dit resultaat door als bovengrens een magnitude 6.5 aan te nemen: een theoretische aardbeving waarin alle drukverschil — opgebouwd over de gehele gaswinningsperiode — in één seismische klap vrijkomt. De ondergrens, een magnitude 5.0, kozen de NAM-specialisten min of meer arbitrair, door het Slochteren-veld te vergelijken met andere gasvelden in Europa.

Vervolgens namen de experts het gemiddelde van beide getallen: (5 + 6.5)/2 = 5.75. Aan alle drie deze magnitudes kenden ze een waarschijnlijkheid van 1/3 toe, en vervolgens namen ze de middelste M 5.75 als meest waarschijnlijke.

Sintubin verzucht: ‘Als dit geen cirkelredenering is, dan weet ik het ook niet meer.’

Voor de duidelijkheid: de schade in de Groningse polder van een M 5.75 beving zou niet te overzien zijn. Gelukkig staat een Mmax van 5.75 Richter even ver van de realiteit als deze ‘analyse’ die de NAM in 2015 maakte.

In zijn blog legt Sintubin uit dat ook de maximale mogelijke zwaarte van M 4.5 iets anders is dan de maximaal te verwachten aardbeving. Daarvoor moet je kijken naar de oranje balkjes in de waarschijnlijkheidsverdeling. Deze oranje balkjes laten zien wat de kansverdeling voor de Mmax voor Groningen in de praktijk is: de Mmax verdeling van reeds waargenomen aardbevingen wereldwijd, die door gaswinning of oliewinning opgewekt zijn in vergelijkbare gasvelden. Wanneer je naar de oranje balkjes van het expertpanel kijkt, valt op dat er als het ware twee kansverdelingen over elkaar heen geschoven lijken te zijn. Als we de uitschieter van magnitude 7+ even laten voor wat hij is — die is immers onmogelijk in het Slochteren-veld — zien we een waarschijnlijkheidspiek rond magnitude 3. We zien echter ook een wat lagere piek, rond magnitude 4.

Dit laatste is mijn eigen waarneming, ik weet niet hoe Manuel Sintubin hier over denkt. Wel weet ik hoe Art McGarr, geofysicus bij de USGS en lid van het expert panel van 2016, denkt over de zwaarte van de te verwachten aardbevingen onder Groningen. Ik vroeg hem naar zijn mening via email. Zijn reactie was kort en duidelijk:

Vrij vertaald:

Geachte heer Gerrits,

In maart 2016 was ik lid van een panel van experts dat bijeengeroepen was om een kansberekening van de maximale aardbevings-sterkte voor het Slochteren-veld te ontwikkelen, ervan uitgaande dat de gasproductie door blijft gaan. De maximale magnitude in het midden van onze kansverdeling is M 4.5, dat is aanzienlijk groter dan de tot nu toe waargenomen maximale magnitude van 3,6 tijdens de Huizinge-aardbeving van 16 augustus 2012. In termen van deze kansverdeling, is een aardbeving van M 3.4 van tijd tot tijd te verwachten.

Er is nog veel dat we niet begrijpen aan hoe gasproductie uit reservoirs als het Slochteren-veld aardbevingen opwekt, inclusief mogelijke factoren die verantwoordelijk zijn voor vertraagde aardbevingsreacties op veranderingen in productie. Meer onderzoek is nodig. Ik ben het echter met u eens dat, zelfs als de productie volledig gestopt zou worden, de aardbevingsactiviteit waarschijnlijk nog enkele jaren zal aanhouden.

Veel succes met het berichten over deze interessante kwestie. Sorry dat ik geen definitievere antwoorden kan geven.

Beste wensen,

Art McGarr

Uit de email van McGarr blijkt dus dat hij het normaal acht, dat er in de komende jaren — ook bij het verlagen van de gaswinning naar 12 miljard kuub gas — nog regelmatig een aardbeving van rond de M 3.4 gaat plaatsvinden. Zelfs als we de gaskraan helemaal dicht zouden draaien, verwacht McGarr blijkens zijn mail van januari nog aardbevingen. Wat dat betreft liep hij vooruit op de consensus van het symposium van 1 februari.

De schade gaat mogelijk in de tientallen miljarden lopen

Na de aardbeving van 8 januari bij Zeerijp, een M 3.4, kwamen er 3.000 schademeldingen binnen; vijf panden werden onveilig verklaard. De professionele inschatting van McGarr en de wetenschappelijke experts van het symposium voorspelt dat dit soort bevingen dus ‘van tijd tot tijd’ voor zullen komen. Met andere woorden: nog jarenlang ellende voor de Groningers dus. Het schadekostenplaatje voor de provincie loopt nu al in de miljarden en gaat, gezien het aardbevings-versterkende effect van de poldergrond, op termijn mogelijk in de tientallen miljarden lopen.

Uit recente aardbevingsrapporten van de NAM blijkt dat de organisatie deze conclusie zelf inmiddels ook wel getrokken heeft. De organisatie heeft lang volgehouden dat er vooral een direct verband bestaat tussen haar gaswinning en het aantal bevingen. Met het dichtdraaien van de gaskraan zouden de aardbevingen dus ook wel verdwijnen. Deze zelfde organisatie heeft echter ook tot 1993 volgehouden dat er geen verband was tussen aardbevingen en gaswinning.

Daarom is het opvallend te noemen dat er in de onderstaande grafiek van de NAM — afkomstig uit de Rapportage Seismiciteit Groningen van 1 november 2017 — naast een direct verband tussen gaswinning en aardbevingen, ook een tweede, onafhankelijk van de gasproductie stijgende trend in het aantal aardbevingen te zien is. Deze tweede trend voorspelt weinig goeds.

De kans op aardbevingen sterker dan Huizinge 

McGarr zegt in zijn email dat de M 4.5 die zijn expert panel berekende ‘aanzienlijk hoger ligt’ dan de Mmax tot nu toe van 3.6 bij Huizinge. Daarmee lijkt hij ruimte te scheppen voor de mogelijkheid dat er een aardbeving met in ieder geval magnitude 4 of hoger kan voorkomen in Groningen. De ‘oranje balkjes’-kansverdeling uit de praktijk, van het expert panel van 2016, sluit zo’n magnitude 4 of hoger voor zover ik kan zien ook niet uit. 

Ook opvallend: in het Induced Seismicity In Groningen Report van de NAM — de uitgebreide, uitermate professioneel opgezette Engelstalige versie van het hierboven genoemde risico-inschattingsrapport die ook begin november 2017 gepubliceerd werd — staat een tabel, waarin het risico op aardbevingen zwaarder dan die van Huizinge in 2012 ingeschat wordt. Uit deze tabel (zie hieronder, of pagina 88 van het Engelstalige rapport) blijkt dat onze nationale gasboer de kans op een magnitude 4-beving in 2018 inschat op 1 op 15.

Ter vergelijking: met één explosie per negentien geslaagde missies, is de kans dat een Falcon 9-raket van Elon Musk explodeert bij lancering minder groot. En in de komende vijf jaar neemt deze kans op een magnitude 4-beving bij gelijkblijvende gasproductie ook nog eens toe, tot bijna 1 op 11.

Een aardbeving met magnitude 4 is tweeënhalf keer zo sterk als die in Huizinge. De cumulatieve schade in oude boerderijen in acht nemend, kun je in zo’n geval spreken van levensgevaar. Aan de totale verwachte schade van een M 4 valt een hoop te plussen en te minnen, want niet de magnitude is leidend: de hoek waaronder de energie vrijkomt, de duur van de beving en de plaats waar het epicentrum zich bevindt ten opzichte van aardbeving-versterkende grond bepalen de hoeveelheid schade. Maar reken minimaal op een aardbeving die twee keer zo zwaar is als die in Huizinge. 

Als mijn huis zo’n kans op instorten zou hebben, zou ik acuut verhuizen

In de tabel kun is verder ook te zien dat de NAM de kans op een aardbeving sterker dan de M 3.6 van Huizinge voor dit jaar inschat op 1 op 6. Dat is een worp met een dobbelsteen. Als mijn huis zo’n kans op instorten zou hebben, zou ik acuut verhuizen.

In het rapport van november 2017 wordt met geen woord gerept over de ‘veilige’ 12 miljard kuub van het SodM. Wat je er wel in kunt lezen, is dat de voorspellingen van de NAM gebaseerd zijn op een wiskundig model dat het verband tussen aardbevingen en gaswinning beschrijft. Dit model gaat uit van een gaswinnings-datareeks die in de jaren zeventig start en een aardbevings-datareeks die start in 1995.

Als je iets snapt van hoe modellen werken, dan weet je nu dat dit prachtige, state-of-the-art model precies niemand kan vertellen of de aardbeving van Huizinge 2012 nu ontstaan is door de gaswinning in de jaren negentig, of door de gaswinning in de jaren zeventig. Immers: garbage in, garbage out.

Met andere woorden: wanneer de tweede, vertraagde respons die je in het grafiekje van de NAM zo mooi ziet gestart is, en hoe sterk dit effect gaat worden, weet niemand. Ook bij 12 miljard kuub niet.

Volgens dr. ir. Jacques Hagoort, emeritus hoogleraar Reservoir Engineering aan de Universiteit van Delft, leidt vermindering van de gasproductie niet tot minder (of minder zware) bevingen, maar wél tot meer spreiding in de tijd. ‘Er is dus tijd te winnen: die tijd kan worden gebruikt om de gebouwen schokbestendig te maken.’ Uitgaand van een stijgende aardbevings-trend, gaat dat miljarden kosten.

Ir. Jan van Elk, hoofd ontwikkeling van het Slochteren-veld en als hoofdauteur vermeld op de Engelstalige studie, is officieel een NAM-medewerker. Zoals blijkt uit zijn email-adres, staat hij — net als de meeste NAM-medewerkers — echter op de loonlijst van Shell. Hetzelfde Shell dat volgens dagblad Trouw vorig jaar ongemerkt haar zogeheten 403-aansprakelijkheidsverklaring introk voor de NAM, en dus voor de aardbevingsschade in Groningen. De NAM zelf heeft zoals bekend nauwelijks reserves, en kan de schade in Groningen dus alleen betalen als het gas blijft oppompen. Maar gas oppompen vergroot nu juist weer de kans op aardbevingsschade. Het is te hopen dat Marjan van Loon, de baas van Shell, zo goed is als haar woord.

Een half miljoen huishoudens

Ingenieur, kernenergie-expert en zelfstandig onderzoeker Herman Damveld heeft zich jarenlang, in verband met de opslag van kernafval, verdiept in aardbevingsrisico's in verschillende gesteenten, en is zodoende een kenner van het Slochteren-veld. Damveld wees me op de Engelstalige versie van het Seismiciteitsrapport; ook wist hij me te vertellen dat om aardgas uit het Groningen-veld te halen steeds meer energie nodig is.

Dat zit zo: van de oorspronkelijke druk in het Slochteren-gasveld van 350 atmosfeer is weinig meer over. Het gas dat de NAM nu wint, heeft daarom niet voldoende druk om in het landelijke netwerk van de Gasunie gebracht worden. Om te voorkomen dat er niks uit onze gaspitten en HR-ketels komt, brengt de NAM ons aardgas daarom tegenwoordig op druk met twintig compressoren. Voor de ondergrondse gasopslag bij Grijpskerk en Norg draaien nog eens vier compressoren. 

De NAM gebruikte in 2014 evenveel elektriciteit als een half miljoen huishoudens

Deze 24 compressoren, met een vermogen van 610 Megawatt elk, verbruikten volgens de NAM in 2014 samen zo’n 612 miljoen kilowattuur. Minister Kamp wist naar aanleiding van kamervragen van Damveld echter te vertellen (antwoord 199) dat het energieverbruik van de NAM in 2014 1500 miljoen kilowattuur was — bijna tweeëneenhalf keer zoveel.

Een gemiddeld huishouden gebruikt in Nederland volgens het Centraal Bureau voor de Statistiek pakweg 3000 kilowattuur. De NAM gebruikte in 2014 dus evenveel elektriciteit als een half miljoen huishoudens. Met de steeds verder dalende druk in het gasveld in de afgelopen drie jaar, zal dat zeker niet minder zijn geworden.

Deze extra elektriciteit moet worden geleverd door een gascentrale, waar de NAM weer extra gas voor moet oppompen, waardoor de pompen nóg meer elektriciteit vragen. Je snapt waar dit heen gaat, ook wat betreft de financiële reserves om de verwachte schade in Groningen te vergoeden.

Als je dit laatste verhaal combineert met het vreemde Mmax-sommetje van de NAM van 2015 en de vreemd lage PGA waarden waar het bedrijf mee kwam met betrekking tot Huizinge, krijg je toch een beetje de indruk dat we hier te maken hebben met een bedrijf dat het niet zo nauw neemt met cijfers. Dit feit gaat terugkomen in een volgend deel van mijn serie, waarin ik de schade-afhandeling door de NAM en haar niet geheel onafhankelijke schade-inschatters bespreek.

Wordt vervolgd.