Waterstof opslaan: de risico’s en beheersmaatregelen

Het gebied van Engeland tot Oost-Polen was ooit een zee. Het water verdampte en er bleef een dikke zoutlaag in de diepe ondergrond achter, die in de loop van miljoenen jaren onder een steeds dikkere aardlaag kwam te liggen. Door het gewicht van die aardlaag is op sommige plaatsen de zoutlaag omhoog gestuwd, waardoor er bergen van steenzout zijn ontstaan die soms wel enkele duizenden meters hoog zijn.

Eén van die zoutbergen ligt bij het Groningse Zuidwending, daaruit wordt al vele tientallen jaren zout gewonnen door Nobian. Die zoutwinning vindt plaats middels ‘solution mining’, waarbij het steenzout wordt opgelost in water en vervolgens weggepompt. Daardoor ontstaat op een diepte van circa 1200 meter een grote holte, ofwel een caverne. Zes van die cavernes worden al geruime tijd door Gasunie gebruikt als opslagplaats voor aardgas. Het ondergrondse steenzout is ondoordringbaar en plastisch. Hierdoor kan het prima worden gebruikt voor het opslaan van gassen. 

Gasunie ontwikkelt momenteel vier zoutcavernes bij Zuidwending voor de opslag van waterstof. De eerste caverne zal naar verwachting rond 2031 in gebruik worden genomen. Eddy Kuperus, Hydrogen Storage Engineer bij Gasunie, krijgt regelmatig vragen of de opslag van waterstof wel veilig is. Krijgen omwonenden te maken met bodemdalingen of aardbevingen?

De cavernes zijn zorgvuldig ontworpen, legt Kuperus uit. Stabiliteit van de ondergrond is daarbij het uitgangspunt. De zoutcavernes zijn vergelijkbaar met grote, architectonische koepels, zoals de Sint-Pieter in Rome. 'Bij dat soort koepels zijn de stenen naar elkaar toegemetseld, dat geeft een stevige constructie. De Sint-Pieter staat er ook al even', knipoogt hij. 'Het dak van de caverne is ook heel stevig en dat is medebepalend voor de stabiliteit van de holte.'

Eén van de zorgen van omwonenden is of de creatie van cavernes tot bodemdaling leidt. Het antwoord is volgens Kuperus onomwonden ‘ja’, maar hij tekent er meteen bij aan dat het een geringe en zeer geleidelijke daling is. Omdat zout plastisch is, zal een caverne door de druk van het omliggende gesteente langzaam kleiner worden.
Voor de opslag van aardgas in Zuidwending was de daling in de periode van 2011 tot 2020 1,4 centimeter en op basis van diverse berekeningen wordt verwacht dat de totale bodemdaling in 2050 ongeveer 3,6 centimeter zal zijn. Van bovenaf bekeken zal die daling zich voordoen in een gebied met een straal van 2,4 kilometer, gerekend vanaf de opslaglocatie. Aan de rand van het gebied is de daling nul, en in het middelpunt dus die 3,6 centimeter. Iemand die in dit gebied een perceel heeft met een lengte van 100 meter, zal ervaren dat het verschil in bodemdaling aan beide uiteinden van het perceel in 2050 in totaal ongeveer 2 millimeter is. 'Een dergelijke daling en scheefstand leidt niet tot schade aan woningen', stelt Kuperus. Hij baseert zich hierbij op diverse onderzoeken die zijn uitgevoerd door externe bureaus.

Deze bodemdaling is volgens de Gasunie-engineer nauwkeurig voorspelbaar door uitgebreide laboratoriumtests die op het zout zijn uitgevoerd. Bovendien wordt het gebied gemonitord via satellieten, GPS-antennes en landmeters. De resultaten worden openbaar gedeeld op platforms zoals bodemdalingskaart.nl en op de voet gevolgd door overheidsinstanties. 'Toch zijn er zorgen over schade aan gebouwen. Als omwonenden schade ondervinden van onze activiteiten, dan vergoeden wij dat. Dat staat buiten kijf', zegt Kuperus. 'De Commissie Mijnbouwschade zal in geval van een schademelding als onafhankelijke instantie de schade beoordelen en de veroorzaker ervan aansprakelijk stellen.'

Een andere vraag is of de opslag van waterstof aardbevingen kan veroorzaken. Het antwoord van Kuperus daarop is ‘nee’. Heel af en toe kan er wel een kleine trilling ontstaan wanneer een brokstuk zout aan de binnenkant van de holte naar beneden valt. Maar deze trilling is microseismisch van aard en niet voelbaar aan de oppervlakte. De trillingen worden wel geregistreerd door een zeer gevoelig meetsysteem. Deze meetgegevens worden elk kwartaal gerapporteerd en zijn beschikbaar via de website van Energiebuffer Zuidwending.

Een andere zorg die speelt is, of het zout kan scheuren door de hoge druk van de opgeslagen waterstof. Kuperus geeft aan dat de cavernes worden ontworpen met strikte veiligheidsfactoren en dat de druk in de holte nooit de druk van het omliggende gesteente zal overstijgen. Dit voorkomt dat het zout scheurt.

Lekkages vormen ook een potentiële bron van zorg. Hoewel waterstofdeeltjes klein zijn, kunnen ze niet door het zout dringen en ontsnappen. In theorie zou er wel een lekkage kunnen ontstaan aan de oppervlakte rond het boorgat. Om deze lekkages te voorkomen zijn op die plek dubbele barrières geïnstalleerd: als de eerste faalt, is er altijd een tweede barrière om te voorkomen dat waterstof ontsnapt en is er continue monitoring. 'Wij ontwerpen op nul lekkages, maar je kunt het risico nooit helemaal uitsluiten. Vandaar de dubbele veiligheidsbarrière.' Tijdens een demonstratieproject heeft Gasunie volgens Kuperus aangetoond dat het ontwerp waterstoflekkages voorkomt en dat waterstof veilig kan worden opgeslagen in cavernes.

Als er vanuit de caverne waterstof wordt geleverd aan het net, dan daalt de druk in de caverne. Als er waterstof wordt opgeslagen, dan stijgt de druk. Dit zogenaamde in- en uitzenden zorgt voor een wisselende druk in de caverne en voor een belasting van de zoutwand. Op basis van wat Kuperus ‘geomechanische berekeningen’ noemt, stelt Gasunie vast binnen welke limieten de druk in de caverne mag variëren. 'We doen er alles aan om binnen de veiligheidsmarges te blijven en zo de stabiliteit van de caverne te blijven garanderen', zegt Kuperus. 

Er zijn verder uitgebreide voorzorgsmaatregelen getroffen om calamiteiten te voorkomen. De cavernes worden continu gemonitord en gecontroleerd door een breed scala aan meetinstrumenten. Gasunie voert regelmatig tests uit en werkt samen in verschillende onderzoeksprogramma’s om nieuwe inzichten en technologieën te ontwikkelen. 

Het toezicht op onze opslagactiviteiten wordt uitgevoerd door de SodM (Staatstoezicht op de Mijnen). Deze overheidsinstantie ziet erop toe dat alles veilig en binnen de verleende vergunning plaatsvindt. Gasunie rapporteert periodiek aan SodM en betrekt de toezichthouder actief bij de hele ontwikkeling van de waterstofcavernes. Zo kan gezamenlijk worden vastgesteld wat goed gaat en waar nog aanvullingen nodig zijn. SodM concludeerde in oktober 2024 dat de opslag van waterstof in zoutcavernes technische haalbaar is, maar dat ‘aanvullend onderzoek’ nodig is om de risico’s goed te kunnen beheersen. Gasunie onderschrijft deze conclusie en ziet de reactie van SodM als een aanmoediging om verder te gaan met de plannen voor ondergrondse waterstofopslag in Zuidwending.

Hoewel er terechte en begrijpelijke vragen worden gesteld over de veiligheid van waterstofopslag in ondergrondse cavernes, zijn de risico's volgens Gasunie goed beheersbaar. Door uitgebreid onderzoek vooraf, geavanceerde technologie, dubbel uitgevoerde veiligheidsbarrières, continue monitoring en strikte veiligheidsmaatregelen is het in de nabije toekomst mogelijk om waterstof veilig op te slaan. Met de juiste voorzorgsmaatregelen kan de opslag van waterstof een cruciale rol spelen in de energietransitie, zodat zowel het klimaat als de omwonenden worden beschermd.