De hamvraag is dit: ‘hoe werkt de aardgasvoorziening van bij de producent tot in de brander?’
De eerste bijvraag daarbij is: ‘welke stukken in die supply chain zijn afhankelijk van elektriciteit?’.
De tweede bijvraag is: ‘is de nodige beschikbaarheid van die elektriciteit gegarandeerd?’.
Iedereen weet dat België voor aardgas afhankelijk is van de buitenwereld. Maar elektriciteit produceren we in België zelf. Wat weinigen weten is dat de gas onder een overdruk de huizen binnen komt. Maar hoe kom je aan die overdruk? En hoe kan die wegvallen? | In deze bijdrage geef ik mijn eigen mening, niet die van enige organisatie |
Waar kan de aardgas toevoer stoppen door elektriciteitstekort?
Normaal gesproken kan de toevoer van gas overal stoppen daar waar de gastoevoer afhankelijk is van elektriciteit. Dus moeten we strikt genomen enkel de hele supply chain afgaan en ons overal de vraag stellen: ‘hoe hangt dit onderdeel af van elektriciteit, en hoe kan dit dus door tekorten falen?’
Maar de bijkomende vraag is: ‘welk type elektriciteitsuitval beschouwen we?’
Inhoud
- Waar kan de aardgas toevoer stoppen door elektriciteitstekort?
- Types van elektriciteitsuitval
- Wat is de technische architectuur achter de gasvoorziening
- De architectuur-onderdelen:
- Hoe hangt deze architectuur af van elektriciteit
- Wat zijn maatregelen tegen mogelijke gevolgen als de opslagplaatsen geen elektriciteit meer krijgen?
- Als er de onmogelijkheid is om gas op te slaan omdat de elektriciteit uitviel, wat betekent dit dan voor maatregelen om de impact te beperken?
- Hoelang duurt het dan voordat er geen gas meer kan geleverd worden?
- Hoe hangt het afleverpunt af van elektriciteit
- Conclusie
Types van elektriciteitsuitval
Brown out
In tegenstelling tot een black-out, waarbij de stroomvoorziening volledig onderbroken is, is er bij een brown-out nog steeds sprake van een (verlaagde) spanning. Het elektriciteitsafschakelplan, dat in België in werking kan treden bij een tekort aan elektriciteit, is geen brown-out in de klassieke zin. Het is ook geen black-out
Mogelijke oorzaken:
De meest voor de hand liggende zijn de technische problemen. Dit kan schade aan kabels of transformatoren zijn of andere onderdelen van het net.
Een quasi-technische, quasi-menselijke mogelijkheid is overbelasting van het net. Immers, als er te veel vraag is naar elektriciteit, kan de spanning dalen.
Daarnaast zijn er de natuurlijke oorzaken. Weersomstandigheden, zoals blikseminslag of storm, kunnen een belangrijke rol spelen door hun directe technische uitwerking.
Tenslotte zijn er de menselijke fouten. Door een onjuiste bediening van het elektriciteitsnet. Maar eigenlijk ook hoort hier cybercrime thuis.
De ernst van een brown out kan variëren.
In de meeste gevallen is een brown out kort van duur en wordt de stroomvoorziening snel weer hersteld. Het kan intussen wel leiden tot verschillende problemen, zoals:
- Gedimde lichten.
- Gevoelige apparaten zoals computers, kunnen beschadigd raken of hun data verliezen- doordat ze plots afgezet raken.
- Sommige elektronische apparaten kunnen uitvallen of niet goed meer werken.
- Motoren kunnen tijdelijk minder krachtig draaien.
- Verkeerslichten kunnen uitvallen, wat tot verkeerschaos kan leiden.
Black out
Een black-out is een volledige stroomonderbreking in een gebied. In tegenstelling tot een brown-out, kan een black-out dagen of langer duren.
Dit kan verschillende oorzaken hebben:
Door stroomtekort, met een domino-effect. Als een netwerkonderdeel uitvalt in een regio, vallen ook andere netwerkonderdelen gemakkelijker uit als een domino-effect omdat de verschillende elektriciteitsnetwerken in Europa gekoppeld zijn. Bij een black out worden de ‘gevallen’ netwerken dan tijdelijk uit het netwerk van netwerken gehaald om het domino-effect te stoppen.
Er kunnen technische problemen aan de oorzaak liggen, zoals schade aan cruciale onderdelen.
Menselijke fouten zijn niet weg te denken en moeten steeds in acht genomen worden. Het gaat hier om fouten door netbeheerders zoals fouten tijdens onderhoudswerkzaamheden of bedieningsfouten.
Natuurlijke oorzaken zijn ook hier niet te negeren. Door extreme weersomstandigheden, zoals blikseminslag of storm, kunnen stroomstoringen optreden, wel doorgaans in een kleiner gebied.
Een typisch extern menselijk probleem zijn cyberaanvallen. Hackers kunnen computersystemen van netbeheerders platleggen, wat het elektriciteitsnetwerk onbeheersbaar maakt.
Effecten van een black-out:
- Donkerte: alle lichten gaan uit.
- Stilte: luidruchtige apparaten vallen stil.
- Verstoring van communicatie.
- Verkeerschaos: verkeerslichten en slagbomen van de treinen werken niet meer. Slagbomen blijven relevant voor dieseltreinen. Die kunnen blijven rijden zonder elektriciteit in het kabelnetwerk.
- Ontwrichting van de samenleving met name in gebieden waar de stroomvoorziening langdurig is onderbroken.
- Gevaar voor kwetsbare personen: mensen die afhankelijk zijn van medische apparatuur.
- Verstoring van essentiële diensten: verkeerslichten, ziekenhuizen, waterzuiveringsinstallaties, …
Voor deze blog redeneer ik met de effecten van een black-out
Wat is de technische architectuur achter de gasvoorziening
De technische architectuur is belangrijk in deze redenering, omdat het een opeenvolging van technische voorzieningen betreft, die elk een point of failure kunnen vormen. Die architectuur is complex en omvat volgende onderdelen:
Winning, transport, opslag, drukregeling, verbruik, meters en de meest gekende veiligheid.
Ik bespreek hier eerst de onderdelen van de architectuur, nadien hun afhankelijkheid van elektriciteit.
De architectuur-onderdelen:
1. Winning:
Aardgas zelf wordt gewonnen uit ondergrondse reservoirs, door middel van boringen of door fracking. Na de winning wordt het gas gezuiverd.
Een alternatief is biogas dat men verkrijgt door vergisting van organisch materiaal.
Een tweede alternatief is synthetisch gas dat men maakt van waterstof en CO2.
2. Transport:
Transport gebeurt hoofdzakelijk over pijpleidingen, onder zowel hoge als lage druk afhankelijk van het doel. Hoge druk gebruikt men voor transport over lange afstanden. Lage druk dient voor de distributie naar huizen en bedrijven, omdat lagere druk daar veiliger voor is.
Er zijn daarbij verschillende types pijpleidingen nodig:
- Hoofdtransportleidingen dienen voor transport onder hoge druk. Doorgaans tot aan de opslagplaatsen.
- Regionale leidingen dienen voor transport vanaf de opslagplaatsen over kortere afstanden naar distributienetten. Deze dienen voor distributie van gas naar steden en dorpen.
- De distributienetten transporteren het gas vanaf het eindpunt van de regionale leidingen naar de huizen en bedrijven. Dit zijn de lokale netwerken.
3. Opslag:
Opslag is nodig omdat de vraag afhankelijk is van de tijd. Er bestaat een zogeheten piekvraag. Daarom wordt gas opgeslagen in ondergrondse gasopslagplaatsen of -loodsen onder andere voor seizoensgebonden balancering. Dit kunnen uitgeputte gasvelden zijn of zoutcavernes of LNG-terminals. Deze laatste zorgen voor opslag en conversie van vloeibaar aardgas (LNG) naar gasvorm.
4. Drukregeling:
Om veilig binnen gebracht te worden naar de woningen en bedrijven is er een aanlevering bij lagere druk nodig. Daartoe bestaan gasdrukregelstations langsheen de trajecten van leidingen.
5. Verbruik:
De types gasverbruikers zijn:
- De huishoudens die gas nodig hebben voor verwarming, koken en warm water voor meerdere doeleinden.
- De bedrijven die gas gebruiken voor verwarming in processen, als grondstof en voor het opwekken van elektriciteit voor eigen behoeften.
- De elektriciteitscentrales die gas gebruiken om elektriciteit op te wekken.
5. Meters:
Meters dienen voor het later kunnen aanrekenen van het gasverbruik van de huishoudens of bedrijven.
6. Veiligheid:
Basis veiligheidsvoorzieningen in de architectuur zijn lekdetectiesystemen en lekdichtingssystemen, afsluiters en overdrukbeveiliging om te zorgen voor een veilige gasvoorziening. Daarnaast zijn er strenge veiligheidsvoorschriften om te zorgen voor de veiligheid van de gebruikers. Dat doet men met inspecties van de pijpleidingen, het voorzien van veiligheidsvoorzieningen op de leidingen. En natuurlijk door awareness werking betreffende de risico’s.
Tenslotte zijn er noodvoorzieningen: Back-upsystemen om de gasvoorziening te garanderen bij calamiteiten.
Hoe hangt deze architectuur af van elektriciteit
1. Boren, productie:
De vraag hier is hoe is de afhankelijkheid van aardgas op land en op zee is van elektriciteit.
Op boorplatforms is Elektriciteit is nodig voor boormotoren, pompen en andere apparatuur.
Elektro-pompen om het aardgas dat zich vaak diep onder de grond bevindt naar de oppervlakte te brengen.
Krachtbronnen om deze elektriciteit op te wekken zijn dieselgeneratoren op de platforms, of kabels van land. Steeds vaker gebruikt men de energieopbrengsten van windparken.
2. Compressie en transport:
Men gebruikt compressoren om het aardgas na de winning te comprimeren voor transport via pijpleidingen over lange afstanden. Men koelt het gas tot vloeibaar aardgas (LNG) tot -162°C om het gemakkelijker te transporteren. Dit proces heet liquefactie en is zeer energie-intensief. Men comprimeert het gas continu om te blijven stromen door pijpleidingen over lange afstanden. Compressorstations zijn daarom nodig langs de route van de leidingen.
3. Verwerking:
Omdat het aardgas onzuiverheden en water bevat verwerkt men het gas eerst om deze te verwijderen. Elektrische installaties zorgen voor de scheiding, filtering en reiniging van het gas
4. Opslag en distributie:
Compressoren injecteren het aardgas in ondergrondse reservoirs en tanks.
Bij LNG-terminals vereisen opslag en conversie van LNG elektriciteit voor koeling, pompen en verdamping.
In de distributienetten regelen pompen de gasdruk. De gasdruk wordt verlaagd met behulp van elektrisch aangedreven compressoren.
In koudere klimaten kan het nodig zijn om de leidingen te verwarmen om te voorkomen dat het gas condenseert en de leidingen verstopt. Hiertoe dienen elektrische verwarmingskabels
In de distributieleidingen regelt men de druk van het aardgas om te zorgen voor een veilige en efficiënte levering. Dit gebeurt met behulp van drukregelstations. (cfr. supra)
5. Beveiliging en monitoring:
Een van de belangrijkste detectiesystemen is lekdetectie. Dit zijn sensoren voor gaslekken met bijhorende elektronica die op elektriciteit werken.
De gasplatforms en pijpleidingen zijn uitgerust met meerdere sensoren en een bijbehorende data-infrastructuur voor druk-, temperatuur-, gasstroommetingen enz.
Er zijn nog meer beveiligingssystemen. Aardgaswinning en -transport vereisen onder andere alarmsystemen, camera’s en toegangscontrole, brandalarmen, blussystemen en andere veiligheidsuitrusting.
6. Onderhoud en inspectie:
Op platforms en in pijpleidingen zorgen geautomatiseerde inspectie- en onderhoudsrobots op platforms voor onderhoud en inspectie. Deze systemen verzamelen data over de gaswinning en -infrastructuur die data-analisten verwerken met behulp van datacenters.
Opmerking: de afhankelijkheid van elektriciteit varieert per locatie en winningsproces
De winning in ondiepe velden is minder energie-intensief dan die in diepe velden.
Op land is de elektriciteitsbehoefte vaak lager dan op zee, omdat het transport minder energie nodig heeft.
Op zee gebruiken de boorplatforms elektriciteit. Daartoe gebruikt men dieselgeneratoren of windturbines.
Betrouwbaarheid van de energievoorziening is in beide situaties cruciaal, omdat storingen in de elektriciteitsvoorziening de gaswinning fors kunnen verstoren. Daarom worden alternatieve technologieën voor de ontwikkeling van nieuwe methoden voor gaswinning die minder afhankelijk zijn van elektriciteit, zoals methaanhydratenwinning, steeds belangrijker.
Wat zijn maatregelen tegen mogelijke gevolgen als de opslagplaatsen geen elektriciteit meer krijgen?
Mogelijke maatregelen die de gevolgen van een stroomstoring op de aardgasopslagplaatsen kunnen beperken zijn:
- Noodstroomvoorziening om er voor te zorgen dat de stroomvoorziening gegarandeerd is.
- Aanleggen van strategische reserve van aardgas om te voorzien in de vraag tijdens periodes dat de gebruikelijke opslagplaatsen niet beschikbaar zijn.
- De afhankelijkheid van aardgas verminderen door te investeren in hernieuwbare energiebronnen en andere energiebronnen.
Als er de onmogelijkheid is om gas op te slaan omdat de elektriciteit uitviel, wat betekent dit dan voor maatregelen om de impact te beperken?
De impact van een verminderde opslagcapaciteit op het aardgasnetwerk beperken kan men door:
- De vraag naar aardgas verminderen. Dit kan door energiebesparende maatregelen te nemen en door over te stappen op hernieuwbare energiebronnen.
- Exporteren van aardgas naar andere landen. Dit is een maatregel uit het schaarsteplan van aardgas van de EU. Dit kan de gasvoorziening helpen te stabiliseren, maar het kan ook leiden tot een hogere afhankelijkheid van landen met grotere voorraden.
Hoelang duurt het dan voordat er geen gas meer kan geleverd worden?
De exacte tijd voordat er geen gas meer kan worden geleverd hangt af van complexe factoren:
- De hoeveelheid gas die in de opslagplaatsen zit.
- De feitelijke vraag naar aardgas doorheen de tijd.
- De temperatuur en het seizoen omdat er bij koud weer meer vraag is.
- De inzetbaarheid van andere energiebronnen.
In het algemeen is er nog enkele dagen tot weken aardgas in enige mate beschikbaar. De exacte timing is echter moeilijk te voorspellen.
Hoe hangt het afleverpunt af van elektriciteit
Tenslotte eindigen de gasleidingen bij afleverpunten, zoals huizen en bedrijven. Deze afleverpunten hebben ook apparatuur die op elektriciteit werkt, zoals gasmeters en regelkleppen en Cv-ketels.
De meeste Cv-ketels, die aardgas gebruiken om warm water te produceren voor verwarming en tapwater, hebben elektriciteit nodig. De ketel gebruikt stroom voor:
- Ontsteking.
- De circulatiepomp pompt het warme water rond door de verwarming.
- Een ventilator zorgt voor de toevoer van verse lucht en de veilige afvoer van verbrandingsgassen.
- De elektronische besturing regelt de temperatuur, de werking van de pomp en dergelijke.
Gaskookplaten hebben meestal geen elektriciteit nodig. Gasovens hebben meestal wel elektriciteit nodig.
Conclusie
De belangrijkste vraag hier is : ‘Zijn er veel points of failure?’. Die zijn er dus best wel. Maar door een goede risicoanalyse en -beheer en BCM-uitvoering, worden het aantal pannes zodanig teruggedrongen, dat de klanten het amper merken. Behalve misschien in prijsstijgingen.
De afhankelijkheden van elektriciteit zijn enorm in de aardgasproductie, -opslag en -levering. Niet alleen bij productie en transport, maar ook voor inspecties, onderhoud, monitoring en dataverweking. Aardgas is dus een product dat intensief afhankelijk is van elektriciteit over het hele traject.
Een oplossing voor aardgastekort wordt geleverd door noodvoorraden aan te leggen, door de vraag te verminderen en door een noodplan voor aardgas schaarste uit te werken door de verschillende landen van de Europese Unie.