Schaliegaswinning

Report
‘Schaliegaswinning’
PvdA Schaliegasdebat
Amsterdam, 25 mei 2013
Wim Turkenburg
[email protected]
Copernicus Instituut – Universiteit Utrecht
World Primary Energy Supply in 2009
(using GEA substitution method to calculate contribution from renewables)
Fossil fuels:
- oil
- coal
- gas
412 EJ
( 78 % )
167 EJ
139 EJ
106 EJ
____________________________________________________________________________________________________________
Renewables:
- traditional biomass 39 EJ
- large hydro
30 EJ *)
- ‘new’ renewables 20 EJ *)
89 EJ
( 17 % )
____________________________________________________________________________________________________________
Nuclear:
27 EJ
( 5%)
____________________________________________________________________________________________________________
Total:
528 EJ
( 100 % )
*) Assuming for hydro, wind, solar and geothermal electricity: 1 EJ(el) = 2.85 EJ savings on
fossil fuels, and for solar and geothermal heat: 1 EJ(th) = 1.17 EJ savings on fossil fuels.
Source: W.C. Turkenburg et al., ‘Renewable Energy’. In: Global Energy Assessment, 2012, chapter 11
2
Conventional gas
Production, Reserves, and Resources (EJ)
Production / Reserves / Resources
Production: Global natural gas production in 2009:
Energy content
113 EJ
Production: Historical production till 2009:
3,467 EJ
Reserves:
- BP, 2010 (British Petroleum)
- BGR, 2010 (Bundesanstalt für Geowissensch. und Rohstoffe)
- USGR, 2008 (US Global Resources)
6,983 EJ
7,101 EJ
5,021 EJ
Resources:
- BGR, 2010
- USGR, 2008
8,902 EJ
7,193 EJ
Reserves + Resources:
- BGR, 2010
- USGR, 2008
16,002 EJ
12,214 EJ
Source: H.H. Rogner et al., ‘Energy Resources and Potentials’, GEA-2012, pp. 425-512
3
Development of global natural gas
reserves and production, 1980-2009
(1 Tcm = 1 trillion cubic meter = 31,65 EJ)
(Source: BP, 2010)
Figure from: H.H. Rogner et al., ‘Energy Resources and Potentials’, GEA-2012, pp. 425-512
4
Locatie van conventioneel en
onconventioneel gas in de ondergrond
A–
B–
C–
D–
Conventioneel aardgas
Afsluitende laag (cap)
Gasrijk schaliegesteente
Tight gas (opgesloten in
hard gesteente)
Bron: http://fibronot.nl/dossier-schaliegas/
E – Olie
F – Geassocieerd aardgas (aardgas
dat bij oliewinning vrijkomt)
G – Methaan in steenkool (CBM, coal
bed methane)
5
Estimates for Unconventional Gas
Occurrences – excluding gas hydrate (EJ)
Resources
Resource potential
(EJ)
Reserves
(EJ)
Coalbed methane
9,314 EJ
4,061 EJ
Deep Gas
8,048 EJ
4,061 EJ
Shale Gas *)
14,903 EJ
6,296 EJ
Tight Gas
8,010 EJ
5,738 EJ
40,275 EJ
20,156 EJ
Total
*) Note 1: These shale gas reserve are about equivalent to the total conventional
natural gas reserves. However, in other reports lower or higher figures can be
found : (lowest figure about 40% of conv. nat. gas reserves).
*) Note 2: In this estimate it is assumed that on average about 25% of the shale
gas can be recovered from the resources. In some critical reports, a recovery
percentage of about 10% is mentioned.
Source: H.H. Rogner et al., ‘Energy Resources and Potentials’, GEA-2012, pp. 425-512
6
Potential and Location of Gas Hydrate
Resource
Gas hydrate
Theoretical
Potential (EJ)
Technical
Potential (EJ)
Economic
Potential (EJ)
2,500 – 2,800,000
1,200 – 238,000
0 – 12,600
Global gas hydrate locations:
- Gas hydrate is a solid
crystalline substance
composed of water and
natural gas (primarily CH4) in
which water molecules form a
cage-like structure around
gas molecules.
- Gas hydrate forms under
conditions of moderately high
pressure and moderately low
temperature.
- Gas hydrate is wide spread
in marine sediments of outer
continental margins and in
sediments in polar regions.
Source: H.H. Rogner et al., ‘Energy Resources and Potentials’, GEA-2012, pp. 425-512
7
12 March 2013
Japan extracts gas from methane hydrate in seabed
• Japanese researchers have claimed a world first in the field of
alternative energy. They've successfully extracted natural gas from
frozen methane hydrate deep under the sea.
• Officials with the Natural Resources and Energy Agency say
engineers mined the gas today. They've been test drilling in the
seabed about 50 kilometers off Japan's central coast.
• The researchers are testing whether they can sustain stable
extraction of the gas. They say if projected deposits pan out, they
could meet Japan's natural-gas needs for 14 years.
• Japan has almost no natural energy resources of its own, and
extraction of gas from methane hydrate may offer a way out of a
dilemma. Imported fuel costs have been hitting Japan hard after the
Fukushima nuclear meltdown.
• Agency officials want to commercialize the methane hydrate
technology within 5 years.
Source: NHK, March 12, 2013
8
Aggregate world-supply cost curve for
conventional and unconventional natural gas
- The supply curve suggests some 5,000 EJ of conventional gas can be produced for
around 1 $/GJ or less (Note: cumulative gas production till 2009: 3,467 EJ).
- Production cost estimates for unconventional gas vary considerably, from less than 2
$/GJ for shale gas from permeable reservoirs, CBM, or onshore gas hydrate to more
than 13 $/GJ for offshore deep gas reservoirs.
Source: H.H. Rogner et al., ‘Energy Resources and Potentials’, GEA-2012, pp. 425-512
9
Gasprijzen in VS, Europa en Japan (US$/mBTU)
(1 mBTU = 1.05 GJ)
• In de VS bereikte de kostprijs van aardgas in 2008 een piekwaarde
van $13/mBTU.
• Aardgas kostte in 2008 in de VS gemiddeld $8-9/mBTU.
• Door winning schaliegas in VS (nu 30% van gasgebruik) is de
gasprijs aldaar eind 2012 gedaald naar $3,60/mBTU, met kortstondig
als laagste waarde $2.0/mBTU; dit is voor vele schaliegasbronnen
beneden de winningskosten – en dus niet duurzaam.
• In Europa is de gasprijs thans ca. een factor 3 hoger dan in VS.
• In Japan is de gasprijs weer aanmerkelijk hoger dan in Europa.
Japan importeert LNG (Liquid Natural Gas) en betaalt hiervoor ca.
$18/mBTU.
• Uitgaande van een schaliegasprijs van $5/mBTU zou LNG, gemaakt
in de VS van dit gas, in Japan $11-12/mBTU kunnen gaan kosten.
Ter informatie: $4/mBTU natural gas ≡ $25/barrel oil
10
Recent natural gas developments in the US:
price and contribution to electricity generation
Average annual
wellhead prices
for natural gas
produced in the
US, in $/Mcf.
The decline in
2009 was in
response to the
economic crisis
and the discovery
of new gas fields.
Source:
http://geolog
y.com/article
s/ - Febr.
2013
1 Mcf ≈ 1 GJ
Average monthly wellhead prices of
natural gas in the US - as high as
$11 and as low as $3 per Mcf in
past few years.
In 2012, for the first time,
electricity generation from
natural gas fired plants in the
US was about equal to
electricity generation from
coal fired plants, each one
providing 32% of total
generation.
(Source: EIA, 2013)
11
Map of 48 major shale gas basins in 32 countries
Source: US Energy Information Administration (IEA), ‘World Shale Gas Resources: An Initial
Assessment of 14 regions outside the United States’, Washington, April 2011
12
Estimated shale
gas technically
recoverable
resources for
selects basins in
32 countries
compared to
existing reported
reserves,
production and
consumption
during 2009
1 tcf ≈ 1 EJ
Source: US EIA, ‘ World Shale Gas
Resources: An Initial Assessment of
14 regions outside the United
States’, Washington, April 2011
13
Penn Energy, 26 January 2013:
“U.S. shale gas reserve estimates plummet”
• The latest estimates of shale natural gas reserves in the U.S.
represent a shocking step backward for the rapidly growing industry,
according to Bloomberg.
• The projections released by the U.S. Department of Energy
estimate that the country holds around 482 trillion cubic feet of
recoverable natural gas from shale basins. That represents a 42
percent decline from the year before when estimates of shale gas
reserves were placed at around 827 trillion cubic feet.
• The declines stemmed from more detailed information available
because of the dramatic uptick in natural gas exploration in shale
deposits over the past year.
• Nevertheless, the DOE estimates natural gas production will rise
even higher than previously predicted despite the smaller resource
base.
14
Assessment of conventional gas production and reserves
compared to shale gas resources in Europe (2011)
(GIP = Gas-in-Place)
Source: European Parliament, ‘Impacts of shale gas and shale oil extraction in the environment and
human health’, Policy Department, 2011 (1 bcm = 31.65 PJ)
15
WEO-2012: Net oil and gas import dependency for
selected countries in the New Policies Scenario
Conclusie:
Winning schaliegas
in Europa leidt niet
tot verminderde
importafhankelijkeid
(resp. concurrerende
gasprijs t.o.v. de US)
WEO-2012: “While the US reverses the trend towards greater dependence in
imports in the New Policies Scenario (thanks to unconventional oil and gas
exploitation), China, India, ASEAN and the European Union all see a steady
move towards greater reliance on imports (despite their own domestic shale
gas exploitations). The US is projected to become a net exporter of gas.”
Source: IEA, ‘World Energy Outlook 2012’, Paris, 2012, p. 76.
16
Mogelijke
locaties van
schaliegashoudende
lagen in
Nederland
Bron: KNAG, 2012:
‘Schaliegas in Nederland:
potenties en risico’s’,
Geografie, jg. 21. nr. 3
17
De chemicaliën moeten dan
Boormethode
worden verwerkt
schaliegas
tot een ongevaarlijk spulletje.
Boormethode schaliegas
Bron: http://fibronot.nl/dossier-schaliegas/
18
Boormethode schaliegas
Schematische voorstelling van
de winning van schaliegas
Bron: http://fibronot.nl/dossier-schaliegas/
19
Boormethode schaliegas
Schaliegasboring en proces van verbreuking door
hydraulisch fracken van een schalielaag
Bron: KNAG, 2012: ‘Schaliegas in Nederland: potenties en risico’s’, Geografie, jg. 21. nr. 3
20
Inzet van technieken bij schaliegaswinning
Bij schaliegaswinning tot ca. 6 putten
per km2.
• Eerst verticaal, en dan horizintaal
boren. Het gas zit in de betreffende
lagen leisteen overal, in variërende
concentraties.
• 10-100 keer meer fracking fluids
nodig dan bij conventionele
gaswinning.
• De fracking fluid moet onder hoge
druk worden geïnjecteerd om het in
de breuken te krijgen.
• De fracking fluid bestaat mede uit
zand. Het zand moet in de breuken
achterblijven en zo de breuken open
houden zodat het schaliegas kan
worden gewonnen.
Schematisch overzicht van verbuizing
en cementering van een boorput.
Bron: NOGEPA, 2012
21
Composition of the fracturing fluid used at ‘Goldenstedt
Z23’ in Lower Saxony in Germany
In general, the fracturing fluid typically consists of about 98% water and sand,
and 2% chemical additives. The chemical additives - potentially 700 in total include toxic, allergenic, mutagenic, and carcinogenic substances. Because of
trade secrets, the composition of the additives is not fully disclosed to the public.
Source: European Parliament, ‘Impacts of shale gas and shale oil extraction on the environment and
human health’, Policy Department, 2011
22
Gebruik water en chemicaliën bij schaliegaswinning
• Per bron zeker 10 keer meer water nodig dan bij conventionele winning, voor
o.m. koeling van de boor, toevoer van zand en chemicalien, kraken van
gesteemte, afvoer van modder/slijpsel. Voor het breken (’fracken’) van het
gesteente (leisteen) in de ondergrond is per put 4-30 mln liter water nodig.
• Een put kan tot wel 18 keer worden gebruikt voor het (opnieuw) openbreken
van het gesteente in de ondergrond.
• Per fracking 80-300 ton chemicaliën, hierin tot 700 componenten. In een
NOGEPA rapport (2012) wordt van deze componenten een beeld gegeven.
• NOGEPA (2012): toevoeging chemicaliën met name nodig om: (1) wrijving te
verminderen; (2) water tijdelijk te verdikken voor meevoeren zand; (3) groei
bacteriën te voorkomen; (4) neerslag residuen te voorkomen; (5) het verdikte
water weer te verdunnen om het water met chemicaliën terug te winnen.
• Het water dat uit de ondergrond terug komt (tot 30% van de oorspronkelijke
hoeveelheid) moet worden behandeld als chemisch afval. Recycling van het
proceswater is mogelijk nadat de vervuilende stoffen eruit zijn gehaald.
• Er wordt gewerkt aan alternatieve technieken: fracken met superkritisch CO2
en zand; fracken met vloeibaar propaangas (LPG) .
23
Potential flows of air pollutant emissions, harmful
substances into water and soil, and naturally occurring
radioactive materials (NORM)
Source: European Parliament, ‘Impacts of shale gas and shale oil extraction in the environment and
human health’, Policy Department, 2011
24
Mogelijke problemen bij schaliegaswinning
Volgens dr. Anthony Ingraffea (geoloog - Cornell University, USA):
• In de VS komt in de praktijk ’fluid migration from faulty wells’ voor bij een op
de twintig putten (gedurende hun levensduur).
• (Schalie)gas (CH4) kan buiten de casing om ontsnappen naar boven, bijv. als
de cementlaag niet deugt of niet goed of onvolledig is aangebracht. In de VS
laten metingen zien dat drinkwater een verhoogde concentratie CH4 bevat als
een put voor het winnen van schaliegas dichtbij een drinkwaterput staat.
• Toename emissie van methaan naar atmosfeer, dat een 25 keer hogere
Global Warming Potential heeft dan CO2.
• Aanzienlijke industriële activiteit boven de grond i.v.m. schaliegaswinning.
• Kans op aardbevingen door schaliegaswinning. Sterkte hiervan is normaal 23 op de Schaal van Richter, en maximaal waarschijnlijk 4 (hoewel er in de VS,
in Oklahoma, ook een beving van 5.6 heeft plaatsgevonden).
• Mogelijke beïnvloeding gezondheid: long term noise; dust; light pollution;
NOx emissions; higher spill probabilities of frac fluid; venting and accidental
emissions of produced gases.
Bron: https://sites.google.com/site/frackingireland
25
CH4 emissions from shale gas exploration, extraction and
processing
Source: European Parliament, ‘Impacts of shale gas and shale oil extraction in the environment and
human health’, Policy Department, 2011
26
Greenhouse gas emissions of shale and tight gas
production, distribution and combustion
compared to conventional natural gas and coal
Source: European Parliament, ‘Impacts of shale gas and shale oil extraction in the environment and
human health’, Policy Department, 2011 [Note: results for Europe, based on US experiences ]
27
Aardbevingen en
breuklijnen in en
nabij Nederland
Aardbevingen in Nederland
en omgeving: hoe groter en
lichter de rondjes, des te
zwaarder is de beving.
Let op de kleine rode rondjes
in Groningen, Drenthe en
rond Alkmaar: dit zijn
bevingen veroorzaakt door de
gaswinning in dat gebied
(geïnduceerd).
Duidelijk is dat de rest van de
bevingen geconcentreerd zijn
langs breuken in de
ondergrond: natuurlijke
aardbevingen door tektoniek.
Bron: FALW-VU, Febr. 2013 (website)
28
Aardbevingen door gaswinning in Noord-Nederland
De aardbevingen die optreden boven
aardgasvelden hebben hypocentra, die
vaak samen blijken te vallen met
breuksystemen aan de top van de
gashoudende zandsteenlagen.
Geologie (breukkartering) en seismologie
(bepaling hypocentra) kunnen dus samen
een aanwijzing geven voor de herkomst van
aardbevingen.
Kaart van Noordoost Nederland.
Gele cirkels zijn aardbevingen,
blauwe driehoeken zijn boorgatseismometers, blauwe
vierkantjes zijn versnellingsmeters, groene velden zijn
gasvelden en met oranje worden
steden en dorpen aangegeven.
Bron: KNMI, 2006
29
Stand van zaken winning schaliegas
• In de VS wordt sinds ± 1996 aan de winning van schaliegas gewerkt.
Thans draagt schaliegas bij aan ca. 30% van de gasconsumptie in de
VS. Dit zal waarschijnlijk oplopen tot uiteindelijk 50%. De inzet leidt tot
verminderd gebruik van van steenkool, wat nu wordt geëxporteerd
waardoor de prijs van steenkool op de wereldmarkt is gezakt.
• In Europa en in Azië wordt sinds ± 2006 aan de winning van
schaliegas gewerkt, in Europa onder meer in de UK en Duitsland.
• Polen en Ukraïne hebben grote voorraden schaliegas, die zij (o.m.
met hulp van Shell) willen winnen om hun energievoorziening
onafhankelijker van gasimport uit Rusland te maken.
• Er is een ban op winning van schaliegas in o.m. Frankrijk, Bulgarije,
en Noordrijn-Westfalen (Duitsland), vanwege de milieubezwaren.
• In Nederland zijn plannen voor schaliegaswinning in o.m. Brabant,
maar hier is de lokale bevolking en de provincie thans tegen.
30
’’Shell investeert miljarden in schaliegaswinning
in China”
• Shell investeert de komende jaren tenminste 1 miljard dollar per
jaar in de ontginning van schaliegasvelden in China. Dat zei de
hoogste baas van het olie- en gasconcern in het land, Lim Haw
Kuang, vandaag (21 augustus 2012) in een vraaggesprek met
persbureau Reuters.
• Het gas, dat gevangen zit in steenlagen, zorgde de afgelopen
jaren voor een transformatie van de Amerikaanse energiemarkt en
kenners verwachten een vergelijkbare omslag in China.
• China maakte in maart bekend te streven naar een productie van
6,5 miljard kubieke meter schaliegas in 2015. Dat is 6 procent van
de huidige energieproductie van het land.
• Het ministerie van Natuurlijke Rijkdommen schatte de winbare
schaliegasreserve in China in maart op 25 biljoen (25.000 miljard)
kubieke meter, de grootste voorraad ter wereld.
Bron: ANP, 21 augustus 2012
31
Penn Energy, 30 January 2013
’Ukraine signs shale drilling deal with Shell’
• Shell plans to drill 15 test wells into a
shale gas field in the eastern Ukraine.
• Experts believe that Ukraine has one of
the world’s largest deposits of shale gas
resulting in enough energy to supply the
country’s needs for decades to come.
• This could result in the country moving
forward in its attempt to stop importing
natural gas from Russia, where prices are
expensive.
• Ukraine has tried to renegotiate prices
because they are becoming too costly.
Russia cut supply to Ukraine twice in the
last seven years because of disputes
over prices.
• Ukraine is also interested in signing a
deal with Chevron to drill shale gas wells.
• Ukraine has furthered its atempt to
decrease its dependence on natural
gas from Russia by signing a new
deal with Royal Dutch Shell for the
energy company to explore on the
eastern edge of the country.
•
• A $10 billion, 50-year shale gas
exploration deal was signed with the
company at the World Economic
Forum on January 24 in Switzerland.
32
TEPCO (Japan) to buy US shale gas
• Tokyo Electric Power Company says it plans to buy shale gas from
the United States to help cut down on fuel costs.
• The utility says it has reached a broad agreement with 2 major
Japanese trading houses to purchase 800-thousand tons of shale gas
every year. The trading houses will buy from the US. The 20-yearcontract would begin in 2017.
• TEPCO also says it's in the final stages of negotiations with other
businesses to purchase 1.2-million tons of shale gas per year.
• The utility says using shale gas, which is somewhat cheaper than
conventional natural gas, would help cut overall fuel costs by around
530-million dollars a year.
• Since the nuclear accident at the utility's Fukushima Daiichi power
plant, rising costs of fuel for thermal power generation have been
weighing on the company's finances. Thermal power fuel costs are
likely to reach around 30-billion dollars this business year.
Source: NHK (Japan), 6 February 2013
33
Standpunt ministerie van EZ over winning
onconventioneel gas in Nederland
• De schattingen over de hoeveelheid onconventioneel gas zijn
veelbelovend. De potentiële winning moet echter nog bewezen worden.
• Een eerste stap in het proces is te komen tot een inzicht waar en
hoeveel volume er mogelijk aanwezig is in Nederland. Schattingen
hierover lopen erg sterk uiteen. Om meer duidelijkheid te krijgen moeten
de onconventionele voorraden verkend worden via proefboringen en
testen.
• De proefboringen zijn ook nodig om een goed idee te krijgen van de
winbaarheid van het gas en de technieken die daarvoor nodig zijn. Op
basis daarvan is het mogelijk een goed beeld te vormen over de
mogelijke impact van het winnen van onconventioneel gas op natuur,
milieu en landschap.
• Marktpartijen nemen primair het initiatief tot proefboringen en testen.
De overheid moet de veiligheid voor mens en milieu waarborgen.
Bron: Brief Minister Verhagen aan de Tweede Kamer, TK 28 982, nr. 123, 8 juni 2011.
34
Overzicht van zgn. onconventionele
gasvergunningen in Nederland
#
Consessie
Houder
1
Noord-Brabant
2
3
4
5
Oost-IJssel
Peel
Verleend
Oppervlakte
(km2)
Brabant Resources
14-10-2009
1.929
(dochter Cuadrilla Resources)
(Schaliegas)
Queensland Gas
Company Limited
17-11-2009
DSM Energie (Rijn)
B.V.
3.662
(CBM winning)
17-11-2009
365
(CBM winning)
Noordoostpolder
Hardenberg Resources
15-06-2010
(dochter Cuadrilla Resources)
(Schaliegas)
Kempen
Nog niet bekend
15-06-2011
819
941
(aangevraagd)
6
Breda-Maas
Nog niet bekend
05-07-2011
1.042
(aangevraagd)
TOTAAL
Bron: Haskoning, ‘Schaliegas in Nederland’, 8 september 2011
8.758
35
Proefboren (fracken) in Noord-Brabant
Bron: http://www.cuadrillaresources.nl/boren-naar-schaliegas/proefboren/fracken/
36
Min. EZ: Stand van zaken winning schaliegas
• Op dit moment wordt er in Nederland geen schaliegas gewonnen. Er zijn 2
opsporingsvergunningen voor schaliegas verleend; 1 in Noord-Brabant en 1
in de Noordoostpolder.
• Het is niet duidelijk of winning van schaliegas in Nederland ooit van
betekenis kan zijn. Proefboringen zijn nodig om te onderzoeken welke
mogelijkheden schaliegas biedt.
• Voor het boren naar gas gelden in Nederland strikte wetten en regels. Het
Staatstoezicht op de Mijnen houdt toezicht op de veiligheid.
• Het ministerie van Economische Zaken laat de mogelijke risico’s en
gevolgen van de opsporing en winning van schaliegas onderzoeken.
Provincies, gemeenten, burgers en bedrijven zijn daar bezorgd over; zij
zitten dan ook in de klankbordgroep voor het onderzoek.
• Het onderzoek kijkt naar alle – mogelijke – risico’s en gevolgen, zoals de
uitstoot van methaan bij boringen, de aanwezigheid van zware metalen in
boorgruis en de kans op bodemdaling en aardtrillingen.
• Het onderzoek is naar verwachting halverwege 2013 afgerond. Tot die tijd
worden er geen proefboringen naar schaliegas gehouden en verleent de
overheid geen nieuwe opsporingsvergunningen voor schaliegas.
Bron: http://www.rijksoverheid.nl/onderwerpen/gas/gasexploratie-en-productie/onconventioneel-gas
37
Bedankt!
Wim Turkenburg
[email protected]

similar documents