QRA CO2 transport ROAD

Tebodin Netherlands B.V. Laan van Nieuw Oost-Indië 25 • 2593 BJ Den Haag Postbus 16029 • 2500 BA Den Haag Telefoon 070 348 09 11 • Fax 070 348 05 14 [email protected] • www.tebodin.com • www.tebodin.nl

Opdrachtgever: Haskoning Nederland B.V. Project: ROAD

Ordernummer: T41759.00 Documentnummer: 3413184 Revisie: 5 Auteur: J.S.P. Dijkshoorn, F.J.H. Kaman Telefoon: 070 - 348 0911 Telefax: 070 - 348 0591 E-mail: [email protected] Datum: 29 november 2011

QRA CO2 transport ROAD

Tebodin Netherlands B.V. Ordernummer: T41759.00 Documentnummer: 3413184 Revisie: 5 Datum: 29 november 2011 Pagina: 2 van 47

5

29-11-2011

Final

J.S.P. Dijkshoorn

F. Kaman

4

23-06-2011

Onderboring vaargeul aangepast

J.S.P. Dijkshoorn

F. Kaman

3

17-05-2011

I&M commentaren verwerkt

J.S.P. Dijkshoorn

F. Kaman

2

04-04-2011

Definitief

J.S.P. Dijkshoorn

F. Kaman

1

28-02-2011

Final Review

J.S.P. Dijkshoorn

F. Kaman

0

25-01-2011

Voor commentaar

J.S.P. Dijkshoorn

F. Kaman

Omschrijving

Opsteller

Gecontroleerd

Wijz. Datum © Copyright Tebodin

Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie of op welke andere wijze ook zonder uitdrukkelijke toestemming van de uitgever.



Inhoudsopgave

Pagina

1

Samenvatting

5

2

Inleiding tot het project

6

3

Wettelijk kader

7

4 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.3 4.3.1 4.3.1.1 4.3.1.2 4.4 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.2.1 4.5.2.2 4.5.2.3 4.5.2.4 4.5.2.5 4.5.2.6

Uitgangspunten Varianten Probit Achtergrond Toegepaste probitrelatie Rekenmethodiek Windstilte Lage druk scenario Secundaire lage snelheid scenario Vrijkomen CO2 onderwater Modellering van het vrijkomen van dense phase CO2 Rekenmethodiek Het falen van ondergrondse buisleidingen Externe invloeden Andere invloeden Reductiefactoren Basisfaalfrequentie Scenario‟s en scenario verdeling Gecorrigeerde faalfrequenties

8 8 8 8 9 10 10 12 12 12 13 14 15 15 16 18 18 19 20

5 5.1 5.2 5.2.1 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.4.1 5.3.4.2 5.4 5.4.1 5.4.1.1 5.4.1.2 5.4.2

Methode Het beschouwde insluitsysteem Modellering Generieke data Faalscenario‟s Leidingsegmenten Uitstroomsnelheid Faalfrequenties Riser Faalkans Scenario‟s Externe invloeden Windturbines Bestaande windturbines Niet gerealiseerde maar planologisch mogelijke windturbines Parallele ligging van leidingen

22 22 24 24 24 25 25 25 27 28 28 29 29 29 30 32



5.4.3 5.4.4 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.5.3.1

Vliegroutes Scheepvaart Modelparameters Ruwheidslengte Ontstekingsbronnen Populatiedata Mogelijk toekomstige brandweerkazerne

33 33 33 33 34 34 34

6 6.1 6.2 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.2.1 6.3.3

Resultaten Plaatsgebonden risico Groepsrisico Bijdrage van de scenario‟s aan het risico Plaatsgebonden risico Groepsrisico Invloed mogelijke toekomstige ontwikkelingen Maximale effectafstand

35 35 38 39 39 39 40 40

7

Conclusies

43

Referenties

44

Bijlage 1:

Bepaling faalfrequentie

46

Bijlage 2:

Diepteligging leiding over zee

47



1

Samenvatting In opdracht van Royal Haskoning is een risicoanalyse uitgevoerd voor het ROAD project. Dit project behelst het afvangen, transporteren en opslaan van CO2. Dit rapport gaat in op de risicoanalyse rondom het CO2 transport, vanaf het moment dat de CO2 in de buisleiding ondergronds gaat tot en met de riser (aansluiting) op het platform. Voor de afvanginstallatie en voor het platform zijn separate risico analyses opgesteld. De Nederlandse wetgeving stelt nog geen eisen aan de externe veiligheid van een CO2 transportleiding. Het is echter reeds aangekondigd dat de wetgeving in de toekomst zodanig aangepast gaat worden dat er wel eisen aan CO2 transport worden gesteld. Daarom is het risico van de transportleiding over land berekend conform de Handleiding Risicoberekeningen Buisleidingen en worden de resultaten van de berekening getoetst aan de eisen zoals beschreven in het Besluit Externe Veiligheid Buisleidingen. Daar waar nog geen zekerheid bestaat met betrekking tot toekomstige regelgeving of de rekenmethodiek voor kwantitatieve risicoanalyses is uitgegaan van conservatieve uitgangspunten en aannames om deze onzekerheden te mitigeren. Uit de berekeningen en analyses kan het volgende worden geconcludeerd: -

De in deze risicoanalyse toegepaste faalkans voor de buisleiding is conservatief en zal daarom niet resulteren in een onderschatting van de risico‟s.

-

Het groepsrisico voor het hoge en lage druk scenario wordt veroorzaakt door het falen van de leiding in de Yangtzehaven. Het groepsrisico blijft onder de oriënterende waarde zoals gespecificeerd in het BevB. Dit is ook het geval wanneer mogelijke toekomstige ontwikkelingen worden meegenomen.

-

De gehanteerde probitrelatie zal niet leiden tot een onderschatting van de risico‟s van de transportleiding. Daarnaast adresseert de in deze risicoanalyse gebruikte rekenmethodiek de specifieke eigenschappen van CO2. Deze rekenmethodiek zal daarom niet resulteren in een onderschatting van de risico‟s van de transportleiding.



2

Inleiding tot het project Dit rapport is geschreven in het kader van het MER en de vergunningaanvragen voor het ROAD-project. Dit project behelst het afvangen, transporteren en opslaan van CO2. Dit rapport gaat in op de risicoanalyse rondom het CO2-transport, zowel offshore als onshore, vanaf het moment dat de buisleiding ondergronds gaat. In separate rapporten zijn risicoanalyses voor de afvanginstallatie en voor het platform beschreven. De ondergrondse buisleiding is getoetst aan de huidige regelgeving en toekomstige regelgeving. Daar waar nog geen zekerheid bestaat met betrekking tot toekomstige regelgeving of de rekenmethodiek voor kwantitatieve risicoanalyses is uitgegaan van conservatieve uitgangspunten en aannames om deze onzekerheden te mitigeren. De risicoanalyse is uitgevoerd met SafetiNL conform de richtlijnen voor risicoanalyses. De bedrijfscondities van de buisleiding zijn gebaseerd op de ontwerp informatie zoals ontvangen vanuit het ROAD project. De opbouw van het rapport is als volgt: Hoofdstuk 3 : Beschrijving van het wettelijke kader Hoofdstuk 4 : Definitie van de uitgangspunten Hoofdstuk 5 : Beschrijving van de gebruikte rekenmethodiek Hoofdstuk 6 : Beschrijft de resultaten in de vorm van het plaatsgebonden risico en het groepsrisico Hoofdstuk 7 : De conclusies



3

Wettelijk kader Op 1 januari 2011 zijn het Besluit Externe Veiligheid Buisleidingen (Bevb) [1] en de bijbehorende Regeling Externe Veiligheid Buisleidingen (Revb) [2] in werking getreden. Hierin wordt de veiligheid van personen in de nabijheid van ondergrondse transportleidingen geregeld. In het Bevb wordt beschreven dat het besluit van toepassing is op het vervoer van stoffen door buisleidingen die behoren tot een in het Revb aangewezen categorie. Ook wordt beschreven dat het besluit niet van toepassing is op leidingen in de territoriale zee van Nederland. In het Revb worden alleen transportleidingen ten behoeve van het transport van aardgas of aardolieproducten aangewezen. Derhalve is het Bevb tot op heden niet van toepassing op de CO2 transportleiding. In de toekomst zullen leidingen voor het transport van overige gevaarlijke stoffen (over land) wel worden opgenomen in het Revb waardoor de eisen uit het Bevb tevens op deze leidingen van toepassing zullen zijn. Daarom is ervoor gekozen om de berekende risico‟s van de transportleiding over land te toetsen aan de eisen uit het Bevb. Offshore buisleidingen zijn niet opgenomen in regelgeving met betrekking tot externe veiligheid. De veiligheid van deze buisleidingen wordt normaal alleen getoetst aan industrie-eigen veiligheidseisen in relatie tot de veiligheid van werknemers werkzaam offshore. De risico‟s van de ondergrondse buisleidingen zijn berekend in overeenstemming met de concept rekenmethodiek overige leidingen[4] welke is gebaseerd op de casuïstiek van onshore buisleidingen welke in gebruik zijn voor het transport van niet aardolie en gas producten. Voor de offshore leidingdelen zou gebruik gemaakt kunnen worden van de door de “Association of Oil and Gas Producers (OGP)” [5] bepaalde rekenmethodiek, welke gebruik maakt van de casuïstiek van offshore leidingen met als bron de PARLOC database. Uiteindelijk is gekozen om de rekenmethodiek overige leidingen ook toe te passen voor het offshore deel van de buisleiding. Deze keuze resulteert in een conservatieve bepaling van de risico‟s.



4

Uitgangspunten In dit hoofdstuk worden de uitgangspunten van de QRA beschreven.

4.1

Varianten Het plaatsgebonden risico wordt berekend voor het hoge druk en het lage druk scenario. Het hoge druk scenario geeft het risico tijdens operatie van de leiding weer. De druk in de leiding is dan 128 barg en de temperatuur van het CO2 bedraagt 60 °C. Na het (tijdelijk) uit bedrijf gaan van de leiding kan de druk dalen tot 74 barg en een temperatuur tot 4 °C.

4.2

Probit

4.2.1

Achtergrond Om de gevolgen van blootstelling aan gevaarlijke stoffen te berekenen wordt er gebruik gemaakt van een probitrelatie. De probitrelatie maakt het mogelijk om de letale effecten van een stof te berekenen door gebruik te maken van een drietal stofspecifieke constanten, de blootstellingsduur en concentratie waaraan iemand is blootgesteld. De generieke probitrelatie wordt weergegeven in Formule 1.

Waarin: Pr = Probitgetal a, b en n = stofspecifieke constanten c = concentratie (mg/m3) t = tijd (min) Formule 1: Generieke probitfunctie

De stofspecifieke constanten worden vastgesteld conform Deel 4 van de PGS1 [13]. Daarna wordt de probitrelatie getoetst door de wetenschappelijke toetsingscommissie probitrelaties. De probitrelaties die door de toetsingscommissie zijn geaccepteerd krijgen de status interim waarna het ministerie van Infrastructuur en Milieu de probitrelatie uiteindelijk vaststelt. De Toetsingscommissie heeft tot op heden nog geen interim probitrelatie vastgesteld daar er naar hun inzicht nog essentiële omissies zijn in de daarvoor benodigde kennis en informatie. Daarom is ten behoeve van het eerdere CO2-opslag project te Barendrecht door Tebodin een probitrelatie vastgesteld. De probitrelatie is vastgesteld in lijn met bijlage 3 van de PGS1 op de op basis van literatuuronderzoek [18]. Deze probitrelatie is op verzoek van DCMR beoordeeld door het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieubeheer (RIVM), Centrum Externe Veiligheid. Zij hebben geconcludeerd dat de gedefinieerde probitrelatie niet leidt tot een onderschatting van de risico‟s [16] en uitgaat van conservatievere startwaarden dan de door RIVM voorgestelde concentratiegrenzen QRA CO2 transport ROAD


Toegepaste probitrelatie De toegepaste probitrelatie is gebaseerd op de literatuurstudie naar de relatie tussen blootstelling aan CO2 en de letale gevolgen. Hierbij is als uitgangspunt genomen dat de in deze studie gebruikte aannames niet mogen leiden tot een onderschatting van de risico‟s. De toegepaste probitrelatie wordt weergegeven in Formule 2.

Formule 2: Probitrelatie voor CO2

Een grafische weergave van deze probitrelatie is te vinden in Figuur 1. In deze figuur zijn tevens de door TNO [19] en de Engelse Health and Safety Executive [20] gedefinieerde probitrelaties weergegeven en blijkt dat de in deze risicoanalyse gebruikte probit relatie het meest conservatief is. De “Health and Safety Executive” is de onafhankelijke autoriteit op het gebied industriële veiligheid in het Verenigd Koninkrijk.

Probit relatie CO2 30 minuten 100 90 80 70 Letaliteit %

4.2.2

60 50 40

TNO

30

Tebodin

20

HSE

10 0 0%

10%

20%

30%

40% CO2 %

Figuur 1 : Probit relatie CO2 (30 minuten)


50%

60%

70%

80%


Dit verschil is bij een korte blootstellingsduur van 1 minuut, zoals weergegeven in Figuur 2, nog duidelijker. De gebruikte probit relatie zal dus nooit tot een onderschatting van de risico‟s leiden.

Probit relatie CO2 1 minuut 100

90 80

Letaliteit %

70 60 50 40

TNO

30

Tebodin

20

HSE

10 0 0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

CO2 %

Figuur 2: Probit relatie CO2 (1 minuut)

4.3

Rekenmethodiek Voor het berekenen van de externe risico‟s van de CO2 afvanginstallatie is gebruik gemaakt van Safeti-NL. Dit model wordt gebruikt onder licentie van het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieubeheer en wordt ontwikkeld door DNV Software. De actuele versie is versie 6.54.

4.3.1

Windstilte CO2 is als puur gas zwaarder dan lucht. Daarom wordt in discussies over externe veiligheid veel aandacht besteed aan de mogelijkheid dat bij een lekkage CO2 zich als een zware wolk zou kunnen verspreiden. Hierbij wordt ten onrechte aangenomen dat de verdunning van ontsnapt CO2 uit de installatie vooral wordt gerealiseerd door wind en dat een dergelijk scenario in het bijzonder zal optreden tijdens periodes van windstilte. QRA CO2 transport ROAD


In werkelijkheid wordt de verdunning van CO2 dat ontsnapt uit een onder druk staand systeem gerealiseerd door de optredende gasstroom (jet) zelf (zie Figuur 3). Wind heeft slechts een minimale invloed op de verdunning bij de bron. Door de snel uitstromende gasstroom treedt zoveel turbulentie op dat deze turbulentie direct zorgdraagt voor verdunning van het CO2 met de omgevingslucht naar veilige concentraties en naar concentraties waarbij het zich niet meer gedraagt als een zwaar gas. De zichtbare witte pluim wordt daarbij veroorzaakt door condensatie van waterdamp. Testen door Denbury Oil and Gas met het afblazen van CO2 in windstille condities onderschrijven dit. In absoluut windstille condities kwam de concentratie nooit boven letale concentraties (niet boven de 3%) direct naast de CO2 bron [21].

Figuur 3 : CO2 dispersie test Denbury resources

Dispersie berekeningsprogramma‟s zijn niet in staat berekeningen uit te voeren onder windstille condities. Bij Safeti-NL is dat beperkt tot windsnelheden beneden de 1,5 m/s. De windcondities zijn bij de E.ON centrale 98,5% van de tijd boven deze waarde, gebaseerd op de KNMI weersgegevens van meetstation Hoek van Holland over de jaren 1962 tot en met 2006. Periodes van windstilte komen op deze locatie minder dan 0.8% van de tijd voor.



Deze beperking in de berekeningsmethodiek is echter niet specifiek voor CO2. Dit geldt in het algemeen voor dispersieberekeningen welke worden uitgevoerd in risicoanalyses. CO2 in zwaar gas condities ondervindt juist bij windstille condities ook dispersie ten gevolge van de zwaartekracht. In het geval dat CO2 vanuit een bijna drukloos systeem zou ontsnappen en zich daardoor als een zwaar gas zou gedragen, dan zal deze wolk uit blijven zakken en zich verspreiden als een steeds dunner wordende laag op vlakke ondergrond. CO2 gedraagt zich daarbij zeer voorspelbaar. Risicovolle concentraties op 1 meter hoogte zullen dan uiteindelijk alleen te vinden zijn in depressies in het landschap. Het CO2 in de installatie staat altijd onder druk waardoor een ongehinderde uitstroming te allen tijde als jet dispersie plaats zal vinden. In deze risicoanalyse is daarom specifieke aandacht besteed aan: 1. Scenario‟s waarbij CO2 bij lage druk vrij zou kunnen komen, en zich door dan door gebrek aan initiële vermenging zwaar zou kunnen gedragen. 2. Scenario‟s waarbij CO2 onder hoge druk vrijkomt in een ruimte welke ten gevolge van de drukgolf niet zal bezwijken. Hierdoor zal de lucht in deze ruimte snel worden verdrongen en zal het CO2 vervolgens vanuit een dergelijke ruimte met lage snelheid in de omgeving kunnen terechtkomen. 3. Scenario‟s waarbij CO2 vrijkomt onder het zeeoppervlak en de uitstromingssnelheid van de CO2 door het water wordt gereduceerd. 4.3.1.1 Lage druk scenario De systemen onder lage druk zijn als zodanig gemodelleerd. Leidingbreuk scenario‟s leidingen met een grote lengte en hoge druk worden daarom gemodelleerd in vijf segmenten, waardoor ook het lage drukscenario aan het einde van het afblazen van de leiding wordt meegenomen. In de afvanginstallatie is een dergelijke leiding niet aanwezig. 4.3.1.2 Secundaire lage snelheid scenario De buisleiding wordt zal niet door civiele constructies zoals leidingtunnels worden aangelegd. Het secundaire lage snelheid scenario is daarom niet van toepassing. De kunstwerken ten behoeve van het kruisen van leidingen en transportwegen bestaan uit specifiek ontworpen buisleidingconstructies welke niet zullen resulteren in een secundaire lage snelheid.

4.4

Vrijkomen CO2 onderwater Indien het CO2 vrijkomt onderwater, dan zal zich een zogenaamde “bubble plume” vormen (zie Figuur 4). Deze bubble plume zal de uitstromingssnelheid van het CO2 reduceren en voorkomen dat er jetdispersie optreed. Op basis van de richtlijnen van de “International Association of Oil and Gas Producers (OGP)” [9] voor het uitvoeren van risicoanalyses en het onderzoek van Petroleumtilsynet [8] voor Norpipe is in deze risicoanalyse uitgegaan van een doorsnede aan de wateroppervlakte van de bubble plume van 30% van de leidingdiepte.



De OGP richtlijn geeft 20% aan als bubble plume diameter voor gaslekken onderwater. Omdat bij CO2 echter lage uitstromingssnelheiden in een groter effect resulteren, is besloten een conservatieve diameter van 30% te hanteren gebaseerd op een analyse van het onderzoek van Petroleumtilsynet. Met de berekende uitstromingshoeveelheid en deze diameter is vervolgens de verticale uitstromingssnelheid bepaald van het CO2 aan het wateroppervlak. De dichtheid van CO2 welke hiervoor is gebruikt is bepaald op basis van de zeewatertemperatuur. Er is aangenomen dat het CO2 de temperatuur aanneemt van het zeewater. Daarnaast kan een klein gedeelte van het CO2 (circa 0,5%) [45] in het water oplossen. Dit mitigerende effect is niet relevant voor deze risicoanalyse.

Figuur 4 : Bubble plume

4.5

Modellering van het vrijkomen van dense phase CO2 CO2 zal als initieel als gas worden getransporteerd van de afvanginstallatie naar het offshore platform. Bij toenemende injectiedrukken komt het CO2 uiteindelijk in het dense phase gebied, (bij drukken hoger dan 73,15 Bar(a) en een temperatuur hoger dan 31°C is het gas dense phase en zijn er geen faseveranderingen van vloeistof naar gas). Bij het vrijkomen van dense phase CO2 door lekkage of volledig falen van de transportleiding zal een deel van het CO2 in vaste vorm (droog ijs) vrijkomen. Droog ijs sublimeert bij atmosferische druk direct naar gas



zonder eerst vloeistof te vormen, waarbij warmte vanuit de omgeving moet worden toegevoerd. In Figuur 5 is in het Mollier diagram van CO2 aangegeven hoe het CO2 bij isentropische omstandigheden expandeert.

Figuur 5: Isentropische expansie van CO2 vanuit pijpleidingcondities

4.5.1

Rekenmethodiek Er is discussie over de nauwkeurigheid van dispersiemodellen bij CO2 in dense phase condities. De parameters van CO2 zijn in de Safeti software aangepast om dense phase CO2 condities te kunnen modelleren. Door BP zijn in 2008 in samenwerking met DNV testen [22] uitgevoerd op de testlocatie Spadeadam in het Verenigd Koninkrijk om het gedrag van dense phase CO2 te onderzoeken en de dispersie modellen te valideren. Uit deze dispersietesten bleek onder andere dat: Het uitregenen van droog ijs op de grond niet optrad. Het ijs wat tijdens de uitstroming van CO2 wordt gevormd sublimeert tot gasvormig CO2 voordat een horizontale jet de grond raakt. Door de afkoeling welke in de jet optreedt, condenseert wel het water in omgevingslucht welke door de jet is vermengd. Dit zorgt voor de zichtbare karakteristieke witte jet. Het modelleren van dense phase CO2 als een gas zonder rekening te houden met de vorming van droog ijs resulteerde in onderschatting van de concentraties dichtbij de bron en overschatting van de concentraties in het verre veld. De resultaten van deze testen zijn verwerkt in de laatste release van de PHAST software van DNV.



Bij een verticale uitstroming (van de modellering van een ondergrondse leiding) wordt geen uitregenen van vast CO2 op de grond berekend. De beschreven testresultaten onderschrijven deze berekende resultaten. Hieruit wordt de conclusie getrokken, dat bij een verticale ongehinderde uitstroming van CO₂ vanuit een ondergrondse leiding het risico op de grond beperkt blijft tot een klein gebied rond de bron.

4.5.2

Het falen van ondergrondse buisleidingen Buisleidingen kunnen falen door (EGIG) [35]: Externe invloeden (graafschade (onshore), ankers (offshore), etc.) Corrosie (intern, extern) Constructiefouten Grondbewegingen (zettingen) Fout uitgevoerde hot-taps Overige oorzaken en onbekend Onderzoek naar de faaloorzaken van “overige leidingen” door het RIVM heeft geresulteerd een voorstel voor de te beschouwen oorzaken en hun bijdrage in de faalfrequentie als weergegeven in Tabel 1. Oorzaak 3rd party, graafwerkzaamheden Corrosie (Afwijkende) procescondities Mechanisch, inc. Aanleg

Bijdrage Lekkage 40,0% 10,0% 5,0% 45,0%

Bijdrage Breuk 50,0% 12,5% 12,5% 25,0%

Tabel 1: Verdeling van Faaloorzaken overige leidingen

4.5.2.1 Externe invloeden Bij externe invloeden “external interference” hebben we het over schade ontstaan bij onshore ingegraven buisleiding door de tand van een graafmachine, een dragline, een sondeerstang, diepploegen en machines voor het inbrengen van ondergrondse drainages, etc. Bij offshore leidingen hebben we het over schade door ankers en over scheepsincidenten zoals het verliezen van lading en het zinken van schepen. Deze incidenten vormen voor buisleidingen gezien de casuïstiek de voornaamste faaloorzaak voor buisleidingen door de krachten welke door deze machines op de leiding kunnen worden uitgeoefend bij niet zorgvuldig handelen. Onshore buisleiding Verwijzend naar de uitvoeringstekeningen van de buisleiding [36] is het evident dat de kans op beschadiging van de onshore buisleiding door externe invloeden wordt beperkt door: De wanddikte van de leiding. In dit geval heeft de buisleiding reeds een grotere wanddikte, volledige breuk van de leiding door externe invloeden is daarom vrijwel uitgesloten. In deze risicoanalyse is echter niet gebruik gemaakt van een reductiefactor door de toegepaste en extra wanddikte. De ligging in de buisleidingenstrook QRA CO2 transport ROAD


Casuïstiek heeft aangetoond dat de ligging in een buisleidingstrook resulteert in een sterke reductie van het falen van een leiding door externe invloeden. De buisleidingstrook is een strook welke in het bestemmingsplan opgenomen is voor de ligging van leidingen. In deze strook. De leidingstrook wordt beheert in overeenstemming met de richtlijnen van het Rotterdams Havenbedrijf. In het Rotterdams havengebied dient de buisleiding te worden ontworpen en uitgevoerd in overeenstemming met het “Handboek Leidingen”[41]. Het handboek definieert onder andere de additionele veiligheidsfactoren voor de buisleiding. In dit geval is in het leidingontwerp rekening gehouden met een veiligheidsfactor van 1,88. Het beheer van de leidingenstrook dient in overeenstemming met de richtlijn ontwerp&beheer [42] van het Havenbedrijf te worden uitgevoerd. Deze stelt dat de ongestoorde ligging van kabels en leidingen moet worden geborgd gedurende 100% van de levensduur van de leidingstroken en IVL‟s. De grond van de leidingstrook is eigendom van de gemeente Rotterdam en in beheer van het Havenbedrijf. Er vinden geen activiteiten op plaats. Ons inziens voldoet de Leidingenstrook Rotterdam aan de eisen welke gesteld worden aan een ligging van de buisleiding met een “Overeenkomst waarbij grondroerende activiteiten worden uitgesloten”. Offshore buisleiding Verwijzend naar de uitvoeringstekeningen van de buisleiding [36] is het evident dat de kans op beschadiging van de offshore buisleiding door externe invloeden wordt beperkt door: De pijp in pijp constructie van de buisleiding De wanddikte van de buitenste mantel is reeds 20.4 mm. Externe invloeden zullen niet snel leiden tot beschadiging van de buisleiding zelf. Zeer diepe ligging onder het havenbekken en onder de zeebodem De buisleiding ligt hier meer dan 10 meter diep onder de bodem van de Jangtzehaven en de Nieuwe Waterweg. Door deze diepteligging is het uitgesloten dat incidenten met ankers of andere scheepsincidenten de leiding daar ter plekke kunnen beschadigen [37]. Bij de offshore leiding is gebruik gemaakt van een reductiefactor van 10 voor externe invloeden. 4.5.2.2 Andere invloeden Corrosie Intern Interne corrosie van de leiding is uitgesloten doordat het water uit de CO₂ wordt verwijderd en het watergehalte van de CO₂ zodanig laag is dat het resterende water in oplossing blijft. In de afvang installatie wordt het CO₂ gedroogd tot een maximaal watergehalte van 75 ppm (zie specificatie gassamenstelling in bijlage A). Onderzoek heeft aangetoond dat bij dit watergehalte corrosie in dense phase bedrijfscondities niet zal optreden [38], [39], [31]. Het bewakingssysteem voorkomt dat CO₂ bij te hoge waterconcentraties wordt geïnjecteerd in de leiding. Voor dit systeem is een redundant vocht meetsysteem voorzien. Het afblazen van de leiding zal gecontroleerd worden uitgevoerd om te voorkomen dat water in de leiding condenseert tijdens het van druk laten van de leiding. Daarnaast zal in een een corrosie-inspectieregiem worden vastgelegd hoe de staat van de buisleiding wordt beheerd. Voorzieningen voor het piggen van de leiding zijn meegenomen in het ontwerp. QRA CO2 transport ROAD


Extern Ten behoeve van de isolatie van de buisleiding worden twee uitvoeringsmethoden toegepast: Pijp in pijp; De buisleiding bevindt zich in een tweede mantelbuis, tussen beide buizen wordt een vacuüm aangebracht. De hoogte van het vacuüm wordt gecontroleerd tijdens de bedrijfsvoering. Deze methode wordt toegepast bij de boringen onder de Jangtzehaven en de Nieuwe Waterweg. Isolatie met PUR-PE; De buisleiding wordt na voorzien te zijn van een initiële coating voorzien van een isolerend polyurethaanschuim welke word afgedekt door een PE laag. In het geval van de pijp-in-pijp constructie is externe corrosie van de buisleiding zelf uitgesloten door de gekozen uitvoering. Externe corrosie van de CO₂ buisleiding zelf is hier uitgesloten, daar de buis niet blootgesteld wordt aan een corrosief milieu. De onderdruk wordt continu bewaakt en het oplopen van de druk zal een indicatie zijn van lekkage van de mantel of buis. In het geval van een PUR-PE uitvoering zal de leiding worden beschermd tegen corrosie doordat de buisleiding zich in een droge omgeving bevindt zolang de PE coating geen water doorlaat. Constructiefouten Constructiefouten welke kunnen resulteren in het falen van de leiding zijn uitgesloten door een volledige controle van het ontwerp en de constructie. De leiding wordt ontworpen volgens NEN 3650. Alle leidingmaterialen zullen volledig gecertificeerd worden geleverd en op alle lassen in de buisleiding wordt tijdens constructie 100% NDO uitgevoerd. De buisleiding zal na constructie op 166% van de maximale operating druk van 141 barg hydrostatisch worden getest. In het ontwerp is daarnaast een additionele ontwerpveiligheid van 1 mm meegenomen als extra veiligheid. Grondbewegingen Het is niet realistisch te verwachten dat er in het traject van de buisleiding aardverschuivingen etc. zullen optreden in het buisleidingtraject. De buisleiding wordt onshore aangelegd op vlak reeds gestabiliseerd terrein en offshore in een stabiele gelijkmatig verlopende zeebodem. Te verwachten zettingen ten gevolge van het leggen van de buisleiding welke na constructie zullen optreden zijn meegenomen in het ontwerp zelf volgens NEN 3650. De leiding is daarnaast bij de boringen beschermd tegen externe krachten door de mantelbuis. Grondbewegingen kunnen daarom worden uitgesloten als faaloorzaak voor deze buisleiding. Fout uitgevoerde hot-taps Er zullen geen hottaps worden uitgevoerd op de buisleiding, dit faalscenario kan daarom worden uitgesloten. Overig en onbekend Binnen deze categorie vormt volgens de casuïstiek blikseminslag de belangrijkste oorzaak voor buisleiding incidenten. Deze oorzaak kan gezien de diepe ligging en de ligging onder water worden uitgesloten. Andere oorzaken zoals windmolens en domino-effecten ten gevolge van de ligging naast andere leidingen zijn meegenomen.



4.5.2.3 Reductiefactoren Horizontal Directional Drilling tracé Gezien de genoemde argumenten onder 4.5.2.1 wordt het falen van deze buisleiding bij de boringen net als bij aardgasleidingen volledig bepaald door “external interference” van derden. Corrosie, constructiefouten, grondbewegingen en overige oorzaken zijn allen niet bepalend voor het falen van de buisleiding en zijn net als bij aardgasleidingen door ontwerp en bedrijfsvoering uitgesloten. Onshore en offshore tracé Gezien de genoemde argumenten onder 4.5.2.1 wordt het falen van deze buisleiding in het onshore en offshore buisleidingtracé grotendeels bepaald door “external interference” van derden. Interne corrosie, constructiefouten, grondbewegingen en overige oorzaken zijn allen niet bepalend voor het falen van de buisleiding en zijn net als bij aardgasleidingen door ontwerp en bedrijfsvoering uitgesloten. Alleen externe corrosie is als faaloorzaak meegenomen. In overeenstemming met de aardgasmethodiek [40] kan de invloed van derden worden gereduceerd door constructieve en operationele maatregelen. De reductiefactoren zijn dus het resultaat van maatregelen in het ontwerp en/of de bedrijfsvoering welke leiden tot een afname van de faalfrequentie van de buisleiding. Het betreft hier maatregelen welke een aantoonbaar effect hebben op deze faalkans zoals diepteligging, additionele bescherming, beheersmaatregelen etc. 4.5.2.4 Basisfaalfrequentie Bij de bepaling van de faalfrequentie in de “rekenmethodiek overige leidingen is als basis genomen de faalfrequentie voor K1K2K3”. Deze faalfrequenties vormden de bovenwaarde voor de faalfrequenties van aardgasleidingen worden gezien als een onderwaarde. Inmiddels is casuïstiek beschikbaar voor overige leidingen en deze heeft geresulteerd in de faalfrequentie zoals gebruikt in de rekenmethodiek. In de Verenigde Staten wordt CO₂ reeds jaren in buisleidingen getransporteerd ten behoeve van de oliewinning. Het Department of Transport (DOT) houdt de gegevens bij van de leiding en de buisleiding incidenten. De European Gas pipeline Incident Group (EGIG) houdt de gegevens bij van onshore gasleidingen in Europa. Tot deze leidingen behoren geen CO₂ leidingen.

Omschrijving Rekenmethodiek overige leidingen OGP richtlijnen (Parloc) K1K2K3 leidingen US Department of Transport gegevens voor CO₂ leidingen tot 4-2009. EGIG failure frequency (last five yrs) Tabel 2: Overzicht faalfrequenties voor buisleidingen


Bron [4] [5] [4] [26] [35]

Faalfrequentie 1,47E-04 5,10E-05 6,00E-04 2,30E-04 1,40E-04


Uit Tabel 2: blijkt dat de faalfrequentie uit de rekenmethodiek in lijn te zijn met de casuïstiek betreffende CO₂ leidingen in de Verenigde Staten. Daarnaast is de faalfrequentie enigszins hoger dan de faalfrequentie van hoge druk gasleidingen. De faalfrequentie volgens OGP richtlijnen is een factor 2.88 lager. In deze analyse is besloten als basis uit te gaan van de faalfrequentie zoals momenteel bepaald in de rekenmethodiek overige leidingen. 4.5.2.5 Scenario’s en scenario verdeling Naast de faalfrequentie zijn de faalscenario‟s bepalend voor de risicoanalyse. Bij een buisleiding worden standaard zoals gedefinieerd in de Handleiding Risicoberekeningen [4] de scenario‟s breuk en lek meegenomen bij een risicoanalyse. In een door casuïstiek onderbouwde verhouding worden deze toegepast. In Tabel 3 wordt een overzicht gegeven van de bepaalde verdelingen uit de verschillende studies en richtlijnen.

Omschrijving K1K2K3 leidingen Rekenmethodiek overige leidingen OGP richtlijnen (lek 20 + 80 mm; breuk) US Department of Transport gegevens voor CO₂ leidingen

Bron [4] [6 [4] [28]

Lek 75% 75% 90% 85%

Breuk 25% 25% 10% 15%

Tabel 3: Verdeling scenarios

In deze analyse is besloten uit te gaan van de verhouding zoals bepaald in de “Rekenmethodiek overige leidingen”. Dit is een behoudend uitgangspunt daar het breukpercentage in de praktijk veel zal lager liggen, daar casuïstiek [35] heeft aangetoond dat bij buisleidingen met een wanddikte groter dan 10 mm volledig breuk niet optreedt bij falen door externe invloeden of corrosie. Zie hiervoor ook Figuur 6 en Figuur 7.

Figuur 6: Invloed wanddikte en afmeting gat bij externe invloeden (bron EGIG)



Figuur 7: Relatie corrosie en afmeting lekkage (bron EGIG)

4.5.2.6 Gecorrigeerde faalfrequenties Op basis van de eerder genoemde argumenten zijn de faalfrequenties van de leiding gecorrigeerd. In bijlage B wordt de bepaling van de faalkans voor de diverse leidingsegmenten gegeven. Deze zijn samengevat in Tabel 4. Tabel 4: Gecorrigeerde faalfrequenties CO2 buisleiding

Lokatie Onshore Offshore Boring Jangtze & Nieuwe Waterweg

Faalfrequentie Totaal 1,97E-03 8,09E-05 8,09E-05

Voor de onshore leiding is een reductiefactor van 2.67 toegepast op de basisfaalfrequentie in verband met de ligging in de leidingenstrook van het havenbedrijf Rotterdam, de additionele bescherming van de buis en het aanbrengen van waarschuwingslint tijdens constructie. Deze factor is conservatief daar de ligging overeenkomt met de ligging van een buisleiding met een beheersovereenkomst waarbij grondroerende activiteiten worden uitgesloten [40], waarvoor een reductiefactor van 10 geldt. Voor de offshore strekking kan een reductiefactor van 10 worden toegepast daar de leiding op 1 meter onder de zeebodem wordt gedredged bij het aanleggen van de buisleiding en de additionele bescherming van de mantelbuis tegen beschadiging door scheepsincidenten. Zeetech [43] en Marin [37] hebben beiden onderzoek gedaan naar de kans dat de buisleiding wordt geraakt door een vallend of slepend anker, een zinkend schip, overboord geslagen containers of lading. Uit deze QRA CO2 transport ROAD


rapporten blijkt een duidelijke reductie van de faalfrequentie ten gevolge van diepteligging van de leiding. Het rapport door Zeetech geeft een reductiefactor van groter dan 20 voor de buisleiding. Bij de boring van de Jangtzehaven en de Nieuwe Waterweg zou een hogere reductiefactor toegepast kunnen worden toegepast op “external interference” door de zeer diepe ligging onder de zeebodem en de bescherming welke wordt geboden door de mantelbuis. De faaloorzaak corrosie is echter in deze risicoanalyse nog volledig meegenomen voor de pijp in pijp secties en de PUR-PE secties daar de verdeling tussen interne en externe corrosie nog niet eenduidig kon worden vastgesteld. De faalkansen gebruikt in deze risicoanalyse zijn daardoor zoals toegelicht conservatief bepaald, eventuele reductiefactoren zijn behoudend toegepast en de gebruikte faalfrequenties zullen resulteren in een overschatting van het risico.



5

Methode In dit hoofdstuk wordt beschreven welke data gebruikt is voor het berekenen van de risico‟s van de transportleiding.

5.1

Het beschouwde insluitsysteem De leiding bestaat uit één insluitsysteem van de afsluiter op de terreingrens van de capturelocatie tot de afsluiter na de riser van platform P18. De gehele leiding is opgenomen in de risicoberekening. De routing van de leiding over land wordt weergegeven in Figuur 8. Hierbij dient te worden opgemerkt dat bij de aanleg van Maasvlakte 2 de Yangtzehaven zal worden doorgetrokken. Het doortrekken van de Yangtzehaven is nog niet verwerkt in Figuur 8, maar is in de berekeningen wel opgenomen. De buisleiding zal met een horizontaal gestuurde boring onder de verlengde Yangtzehaven worden aangelegd. Deze boring zal een maximale diepte hebben van circa 42 meter.

Figuur 8: Leiding over land

De routing van de leiding over zee wordt weergegeven in Figuur 9. QRA CO2 transport ROAD


Figuur 9: Leiding over zeebodem



5.2

Modellering

5.2.1

Generieke data Voor de berekening is uitgegaan, dat de omstandigheden waaronder het CO2 zich in de leiding bevindt niet wijzigen. De parameters van belang voor de risicoberekening worden voor beide varianten weergegeven in Tabel 5.

Tabel 5: Invoerparameters

Parameter

Grootheid

Invoer variant 1

Invoer variant 2

Stof

-/-

CO2

CO2

Diameter

inch

16

16

Druk

barg

128

70

Temperatuur

°C

60

Debiet

5.3

Ton/jaar

1,1 * 10

4 6

1,1 * 106

Faalscenario’s De eerste kilometers van de leiding lopen over land. Hiervan ligt het grootste deel in een leidingstrook van de Gemeente Rotterdam. Ter hoogte van kruisingen van wegen, spoorlijnen en de toekomstige Yangtzehaven wordt de leiding aangelegd in een kunstwerk [3]. De kruisingen waar de leiding wordt gelegd in een kunstwerk worden nader beschreven in Tabel 6. Tabel 6: Kunstwerken in de leiding over land

Te kruisen objecten Spoorweg Australieweg, spoorweg, leidingstrook Kabeltrace KPN

Inschatting te overbruggen afstand (m) 16 17 <201

Leidingwerk en Europaweg

12

Yangtzehaven

800

Europaweg

10

De bestemmingsplannen Maasvlakte 1981 en Maasvlakte 2 staan de bouw van windturbines in de omgeving van de leiding toe. Derhalve wordt de faalkans voor de leiding gesommeerd met de faalkans van een windturbine zoals beschreven in paragraaf 5.4.1.



5.3.1

Leidingsegmenten Voor de uitstroming van gassen onder water wordt aangenomen dat, ongeacht de uitstroomsnelheid, de diameter van de pluim aan de oppervlakte gelijk is aan 30% van de diepte van het water op de breuklocatie [6]. De diepte van de zee op de route van de leiding wordt weergegeven in bijlage 1. De leidingsegmenten zoals ingedeeld door MARIN zijn op basis van de diepteligging van de leiding waar noodzakelijk ingedeeld in subsegmenten. In Tabel 7 worden de segmenten welke zijn opgenomen in de QRA beschreven. Tabel 7: Gemodelleerde segmenten

Segment

5.3.2

Subsegment

Maximale diepte (m)

1

A

-22

2

A

-23

3

A

-22

B

-19

C

-15

4

A

-16

5

A

-27

Uitstroomsnelheid Het water boven de leiding zal de uitstroomsnelheid van het vrijkomende CO2 sterk reduceren. Op basis van de initiële uitstroomsnelheid, de dichtheid (bij 10 °C) en het oppervlak waar de CO2 uit vrijkomt is de uitstroomsnelheid aangepast. De leidingsegmenten worden weergegeven in Figuur 10 en Figuur 11.

5.3.3

Faalfrequenties De faalfrequenties welke zijn gebruikt voor de onshore en offshore buisleiding segmenten zoals deze zijn bepaald volgens de methodiek als beschreven in paragraaf 4.5.2 zijn te vinden in Bijlage 1.



Figuur 10: Leidingsegmenten over land (drie) (indicatief)



Figuur 11: Leidingsegmenten over zee (zeven)

5.3.4

Riser



Het laatste deel van de transportleiding is de riser. Dit stuk leiding loopt van de zeebodem langs het platform omhoog tot de eerste afsluiter. 5.3.4.1 Faalkans De faalkans voor een riser met een diameter kleiner dan 16 inch, zoals beschreven in het rapport Riser & pipeline release frequencies van het OGP, heeft een faalkans van 9,1 * 10 -4 per jaar. Deze faalkans wordt ongewijzigd toegepast. 5.3.4.2 Scenario’s De faalscenario‟s voor een riser worden weergegeven in Tabel 8. De distributie van de faalkans over de scenario‟s is afkomstig uit het rapport Riser & pipeline release frequencies van het OGP. Tabel 8: Distributie van de faalkans over de scenario’s

Scenario 20 mm lek 80 mm lek Leidingbreuk

% van faalkans 60% 15% 25%

Naast de distributie over de diverse scenario‟s wordt er voor risers tevens onderscheid gemaakt in de locaties waar het scenario op kan treden. Deze distributie wordt weergegeven in Tabel 9. Tabel 9: Distributie van de scenario’s over de riser

Scenario Boven water Splash zone Onder water

% van LOC 20% 50% 30%

De faalkans voor de verschillende scenario‟s en de verschillende locaties van LOC‟s wordt weergegeven in Tabel 10.



Tabel 10: Faalkans per scenario per locatie

5.4

Scenario

% van faalkans

% locatie LOC

20mm hole above water 20mm hole splash 20mm hole subsea 80 mm hole above water 80mm hole splash 80mm hole subsea full bore above water full bore splash full bore subsea

60% 60% 60% 15% 15% 15% 25% 25% 25%

20% 50% 30% 20% 50% 30% 20% 50% 30%

Initiële faalkans (/jaar) 9,10E-04 9,10E-04 9,10E-04 9,10E-04 9,10E-04 9,10E-04 9,10E-04 9,10E-04 9,10E-04

Faalkans (/jaar) 1,09E-04 2,73E-04 1,64E-04 2,73E-05 6,83E-05 4,10E-05 4,55E-05 1,14E-04 6,83E-05

Externe invloeden De commissie voor de m.e.r. heeft aangegeven om de risico‟s in ogenschouw te nemen van andere leidingen in de leidingstraat. Daarnaast zijn domino effecten niet opgenomen in de standaard faalfrequenties van buisleidingen. Deze stelt dat falen ook een gevolg kan zijn van externe oorzaken. Daarom moet een Loss of Containment ten gevolge van een oorzaak van buiten meegenomen worden in de risicoanalyse. Deze mogelijke externe oorzaken zijn bij de CO2 buisleiding: Het falen van een windturbine De nabijheid van andere leidingen met brandbare stoffen Een LOC ten gevolge van een neerstortend vliegtuig Scheepvaart incidenten

5.4.1

Windturbines Voor het berekenen van de faalkans van een leiding moet rekening worden gehouden met het falen van de leiding door het falen van een windturbine in de nabijheid. Conform de publicatie Windturbines op veilige afstand betreft de dominoafstand voor een ondergrondse leiding maximaal 110 meter.

5.4.1.1 Bestaande windturbines Wanneer specifiek naar windturbines wordt gekeken, valt op dat de bestaande windturbines niet in de directe omgeving van de geplande CO2-transportleiding zijn gesitueerd. De windturbines zijn namelijk verder



gelegen dan de maximale veiligheidsafstand van 110 meter die wordt gehanteerd in de publicatie „Windturbines op veilige afstand„ van het RIVM. [26] Verwezen kan worden naar Figuur 12 waarin de reeds bestaande windturbines zijn ingetekend in de kaart van de vigerende bestemmingsplannen. De dichtstbijzijnde afstand van een bestaande windturbine tot de toekomstige CO2-buisleiding bedraagt 137,5 meter. De bestaande windturbines hebben dus geen risicoverhogend effect op de geplande CO2-transportleiding en hoeven dus niet meegenomen te worden in de QRA van de CO2-transportleiding waarmee de 10-6-contour wordt bepaald. 5.4.1.2 Niet gerealiseerde maar planologisch mogelijke windturbines Als gekeken wordt naar de locaties waar het vigerende bestemmingsplan de bouw van windturbines rechtstreeks toestaat (feitelijk zijn ze niet aanwezig), komen twee locaties op de Maasvlakte in aanmerking, namelijk (1) de locatie direct ten noorden van het E.ON-terrein én (2) de locatie waar de Europaweg een bocht maakt. Bijlage 2 geeft deze locaties weer. Op locatie (1) laat het vigerend bestemmingsplan windturbines rechtstreeks toe van maximaal 70 meter, de rotorbladen niet meegerekend (bestemmingsplan Maasvlakte 1981, bestemming Nutsbedrijf en Windenergie). Voor windturbines met een ashoogte van 70 meter geldt op grond van de publicatie „Windturbines op veilige afstand„ een veiligheidsafstand van 90 meter tussen een windturbine en een buisleiding. Voor locatie (2) is op 8 juli 2010 een voorbereidingsbesluit bekendgemaakt dat ingaat op plaatsing van windturbines (referentie: dS+V Gemeente Rotterdam, nr. 109R1623, d.d. 8 juli 2010). Volledigheidshalve is deze mogelijkheid in deze studie alvast meegenomen. De geplande CO2-transportleiding gaat alleen door locatie (1) en ligt binnen de straal van 90 meter. De afstand tot locatie (2) is 305 meter, ruim buiten de veiligheidsafstand (zie Bijlage 2). Indien op die locaties windturbines worden gerealiseerd (wat dus planologisch is toegestaan), dan liggen die windturbines in de directe omgeving van de geplande CO2-transportleiding. Ze liggen in dat geval namelijk binnen de afstandsgrens zoals wordt gehanteerd in de publicatie „Windturbines op veilige afstand„. Die planologische mogelijke windturbines hebben dus een risicoverhogend effect op de geplande CO2-transportleiding.



Figuur 12: Bestaande windturbines

Om het risicoverhogende effect op de ondergrondse buisleiding door deze windturbines mee te nemen is de daaruit voortkomende faalkans bepaald op basis van het “Handboek risicozonering windturbines” [33]. Hierbij is voor deze risicoanalyse uitgegaan van de plaatsing van de windturbines direct naast de ondergrondse buisleiding en een relatief kleine onderlinge afstand van 90 meter. In deze bepaling is voor de kans op falen van de buisleiding door een blad de volledige faalkans meegenomen en is de factor gebruikt voor ondergrondse buisleidingen. De andere factoren zijn in overeenstemming met het handboek risicozonering windturbines bepaald op basis van de positie van de windmolen naast de leiding. Tabel 11 : Faalkans ondergrondse buisleiding bij plaatsing windturbines

Omschrijving

Faalfrequentie

Factor

Faalfrequentie

Faalfrequentie breuk geheel blad

8,40E-04

0,001

8,40E-07

1/jaar

Omvallen van turbine door mastbreuk

1,30E-04

0,051

6,66E-06

1/jaar

Naar beneden vallen gehele turbine en/of rotor

3,20E-04

0,5

1,60E-04

1/jaar

1,68E-04

1/jaar

90

meter

Totaal Windturbine onderlinge afstand Faalfrequentie van falen windturbine

1,86E-06

1/m/jaar

Ten gevolge van deze conservatieve inschatting met betrekking tot de plaatsing van planologisch mogelijke windturbines neemt de faalkans van de ondergrondse buisleiding met ruim een factor 14 toe. Deze toename QRA CO2 transport ROAD


is in de risicoanalyse meegenomen voor de ondergrondse delen van het buisleiding traject over het gehele landtracé.

5.4.2

Parallele ligging van leidingen De leiding zal worden aangelegd in overeenstemming met de eisen in de NEN 3650 en in overeenstemming met de eisen van de beheerder van de leidingstraat. Deze definiëren een minimale afstand tussen parallelle ondergrondse leidingen. Daarnaast definieert de NEN 3651:2003 voor kruisingen met waterstaatkundige werken de minimale afstanden tussen parallelle leidingen. Door deze minimale afstand is het falen van de naastliggende leiding door de initiële explosie bij het volledig bezwijken van een naastliggende leiding onwaarschijnlijk. In de leidingstraat zullen twee Gasunie gasleidingen komen te liggen (de aansluitleiding van de GATE LNG terminal en de afvoerleiding van TAQA). Het initiële volledig falen van een gasleiding zal door afstand van de leidingen geen gevolg hebben voor de CO2 buisleiding. Bij een daaropvolgende ontsteking van het ontsnappende aardgas is er een mogelijkheid dat de CO2 leiding na enige tijd zal bezwijken door afname van de sterkte van het staal ten gevolge van de hoge temperatuur. De parallelle ligging van deze leidingen heeft daarom gevolgen voor de faalkans van de CO2 leiding. Het falen van Gasunie gastransportleidingen wordt primair veroorzaakt door derden (external interference). Daarom wordt bij de bepaling van de faalfrequentie van Gasunie gastransportleidingen van external interference uitgegaan. In het geval van parallelle leidingen zijn de faalfrequenties ten gevolge van schade door derden (graafwerkzaamheden) niet onafhankelijk. Hierbij wordt door Gasunie [29] onderscheid gemaakt in verticale en horizontale graafwerkzaamheden. De verhouding tussen beide typen faalscenario‟s is door Gasunie vastgesteld op basis van casuïstiek van haar leidingenbestand. Hieruit blijkt dat 30% wordt veroorzaakt door verticale graafwerkzaamheden en 70% door horizontale graafwerkzaamheden. Daarnaast zal duidelijk zijn in het geval van schade door horizontale graafwerkzaamheden deze zullen stoppen zodra de eerste leiding is geraakt. Hierdoor kunnen we stellen dat in deze situatie de kans op een breuk van de CO2 buisleiding in parallel ligging met de gastransportleidingen als volgt kan worden bepaald uitgaande van de faalfrequentie voor breuk voor een leiding in een leidingstraat volgens BEVI voor de gastransportleidingen (ff GT) en een 100% kans op ontsteking (Pign) de gaswolk: Faalfrequentie totaal = ff CO2 + ff GT1 * 0,3* Pign +ff GT2 * 0,3 Pign = Faalfrequentie totaal = ff CO2 + 7.0 x 10-6 x 0.3 x 1 + 7.0 x 10-6 x 0.3 x 1= Faalfrequentie totaal = ff CO2 + 4.2 x 10-6

Dit domino effect creëert in dit geval dus een 29% hogere faalfrequentie ten opzichte van de faalfrequentie in de rekenmethodiek overige leidingen voor de ondergrondse CO2 buisleiding in parallelligging met de QRA CO2 transport ROAD


gastransportleidingen in de leidingenstrook. Dit domino effect zal alleen optreden bij het onshore deel van de leiding. Bij een parallelle ligging van de leidingen onder water zal de naastliggende leiding niet bezwijken.

5.4.3

Vliegroutes Eén van de aanvliegroutes van de luchthaven Rotterdam/ Den Haag ligt over de maasvlakte, Europoort en Botlek. Conform de risicoanalyse zoals opgesteld ten behoeve van de luchthaven is de kans dat een vliegtuig neerstort pas 1 * 10-6 per jaar in de directe omgeving van de landingsbaan. De kans dat het neerstorten van een vliegtuig zal leiden tot het vrijkomen van CO2 is derhalve verwaarloosbaar.

5.4.4

Scheepvaart De incidenten veroorzaakt door scheepvaart (slepende ankers, overboord vallende lading, het zinken van schepen op de buisleiding) zijn meegenomen in de factor externe invloeden van de faalkans voor overige buisleidingen. In het MARIN onderzoek is daarnaast op basis van verkeersstatistieken de invloed bepaald van scheepvaart op de faalkans van het offshore deel van de buisleiding. Uit dit onderzoek kunnen we concluderen dat het gebruik van de rekenmethodiek overige leidingen zal resulteren in een overschatting van de risico‟s van de buisleiding.

5.5

Modelparameters Voor de berekeningen is gebruik gemaakt van Safeti-NL versie 6.54. Een beschrijving van het model is in deze rapportage opgenomen in paragraaf 5.2. In deze paragraaf worden de modelparameters, die van belang zijn voor de resultaten, beschreven. Voor het uitvoeren van de berekeningen zijn de weergegevens van Hoek van Holland toegepast. ng van de gebruikte weerklassen. Tabel 12 geeft een overzicht en een beschrijving van de gebruikte weerklassen. Tabel 12: beschrijving weerklassen

5.5.1

Weerklasse

Beschrijving

B3

Instabiel weer, gematigd zonnig, lichte tot gemiddelde wind (3 m/s)

D1,5

Licht instabiel weer, zonnig en winderig (1,5 m/s)

D5

Neutraal weer, bewolkt en winderig (5 m/s)

D9

Neutraal weer, bewolkt en winderig (9 m/s)

E5

Licht stabiel, licht winderig (3 m/s)

F1,5

Zeer stabiel, zeer licht winderig (1,5 m/s)

Ruwheidslengte De ruwheidslengte van het terrein heeft invloed op de dispersie. Voor de berekeningen is er gebruik gemaakt van een ruwheidslengte van 1 mm in overeenstemming met oppervlakteruwheid zoals vastgelegd in de “ruwheidskaart” [44].



5.5.2

Ontstekingsbronnen De transportleiding transporteert onbrandbaar CO2. Derhalve zijn er geen ontstekingsbronnen gemodelleerd.

5.5.3

Populatiedata Voor de populatie in de omgeving van de inrichting is gebruik gemaakt van de populatiedata zoals opgesteld door de DCMR. Ten aanzien van woonbebouwing is ervan uitgegaan dat alle omwonenden ‟s nachts in hun huizen zijn. Voor de populatie overdag is aangenomen dat 50 % van de omwonenden aanwezig is. Ten aanzien van de omliggende bedrijven is er vanuit gegaan dat de bezetting ‟s nachts 50% is van de populatie overdag. Het dagdeel „nacht‟ omvat 56% van een etmaal, het dagdeel „dag‟ omvat 44% van een etmaal.

5.5.3.1 Mogelijk toekomstige brandweerkazerne Vanaf 17 december 2010 heeft het ontwerp-bestemmingsplan Brandweerkazerne 1e Maasvlakte ter inzage gelegen. Deze brandweerkazerne is op dit moment nog niet planologisch mogelijk. Daarvoor dient de bestemmingsplanprocedure met succes doorlopen te worden. Op 5 augustus 2011 is het bestemmingsplan Brandweerkazerne 1e Maasvlakte (NL.IMRO.0599.BP2032BrndkazMV1-oh01) onherroepelijk geworden. Het plangebied waar de brandweerkazerne in het bestemmingsplan is geprojecteerd, is gelegen op 48 meter van de geplande CO2transportleiding. De brandweerkazerne kan worden aangemerkt als een beperkt kwetsbaar object en ligt op de locatie van het blauwe punt in Figuur 13 en 14 (hierin aangegeven). In de risicoanalyse is de beperkte toename van de populatie met tussen de 6 tot 8 personen meegenomen. Het invullen van die toekomstige situatie houdt dan in dat de brandweerkazerne als beperkt kwetsbaar object op 48 meter afstand van de geplande CO2-transportleiding wordt geprojecteerd en kan dus als conservatief worden beschouwd.



6

Resultaten In dit hoofdstuk worden de resultaten van de QRA voor beide varianten beschreven. Hierbij wordt onderscheid gemaakt naar de verschillende varianten en naar de resultaten van de berekeningen gebaseerd op verschillende faalkansen.

6.1

Plaatsgebonden risico Het plaatsgebonden risico (PR) is de kans per jaar op een dodelijk ongeval ten gevolge van een ongewoon voorval (ongevalscenario) indien een persoon (onbeschermd in de buitenlucht) zich bevindt op een bepaalde plaats waar hij voortdurend (24 uur per dag en gedurende het gehele jaar) wordt blootgesteld aan de schadelijke gevolgen van een voorval. Het PR wordt weergegeven in de vorm van PR-contouren. Hierbij geven de contouren locaties met gelijke kansen op overlijden weer. Zo toont de PR-contour van 10-6 per jaar de locaties waar de kans op het overlijden van een persoon eens in de miljoen jaar bedraagt. Het PR is onafhankelijk van de bevolkingsverdeling in de omgeving van de inrichting. De plaatsgebonden risicocontouren worden weergegeven in Figuur 13 en Figuur 14. -

-

-

Voor de hoge druk variant is heeft de 10-6 per jaar contour een maximale breedte bij de beide diepe boringen (toekomstige Yangtzehaven en bij de kruising met de Maasvaargeul). Dit is een gevolg van de lagere uitstromingssnelheid. De effecten welke ontstaan door de het falen van leidingen onder water strekken zich gedeeltelijk uit over land en zijn de oorzaak van de 10-6 contouren op land. Deze contouren zijn geen resultaat van de onshore delen van de buisleiding. De lage druk variant leidt tot een ruimere 10-6 per jaar contour . Deze contouren bevinden zich in een gebied waar momenteel geen kwetsbare of beperkt kwetsbare objecten voor komen.



Figuur 13 : Plaatsgebonden risicocontouren (hoge druk variant)



Brandweerkazerne

Figuur 14: Plaatsgebonden risicocontouren (lage druk variant)



6.2

Groepsrisico Het groepsrisico (GR) is de kans per jaar dat een groep van een bepaalde omvang tegelijk dodelijk slachtoffer wordt van een ongeval. Het GR wordt vastgelegd in een zogenaamde F(N)-curve en is, in tegenstelling tot het PR, afhankelijk van de bevolkingsverdeling in de omgeving van inrichting. In een F(N)curve staat op de verticale as de kans weergegeven dat meer dan N slachtoffers ten gevolge van het beschouwde scenario komen te overlijden. Deze kans wordt uitgedrukt in de eenheid „per jaar‟. Op de horizontale as staat het aantal slachtoffers weergegeven. De groepsrisicocurve van de hoge druk variant wordt weergegeven in Figuur 15 en van de lage druk variant in Figuur 16. Beide grafieken zijn gegenereerd voor de worst-case kilometer van de leiding. Deze kilometer is bepaald door het groepsrisico van de gehele leiding te bepalen en daarvan de scenario‟s te bepalen die de grootste bijdrage hebben. Daarna is het groepsrisico van deze scenario‟s separaat bepaald. De worst case kilometer is vastgesteld als de kilometer leiding die in de toekomst onder de Yangtzehaven loopt. Het groepsrisico voor de berekeningen gebaseerd op de concept rekenmethodiek overige leidingen worden weergegeven in Figuur 15 en Figuur 16.

Figuur 15: Groepsrisicocurve (hoge druk scenario)



Figuur 16 : Groepsrisicocurve (lage druk scenario)

Hieruit blijkt dat het groepsrisico van de buisleiding onder de oriënterende waarde blijft zoals gedefinieerd in de BevB

6.3

Bijdrage van de scenario’s aan het risico

6.3.1

Plaatsgebonden risico Het plaatsgebonden risico van de CO2 transportleiding over land is marginaal. Alleen ter hoogte van de boring door de Yangtzehaven neemt het risico toe. Daarnaast kunnen alleen een lekkage of een breuk van de leiding een bijdrage leveren aan het plaatsgebonden risico. Derhalve zijn de bijdrages van de individuele scenario‟s aan het plaatsgebonden risico niet nader bepaald.

6.3.2

Groepsrisico De scenario‟s die de grootste bijdrage leveren aan het groepsrisico worden weergegeven in Tabel 13 en Tabel 14.



Tabel 13: Bijdrage van individuele scenario’s op het groepsrisico, hoge druk variant

Scenario

Procentuele bijdrage

Breuk van de leiding ter hoogte van de Yangtzehaven

100

Tabel 14: Bijdrage van individuele scenario’s op het groepsrisico, lage druk variant

Scenario

Procentuele bijdrage

Breuk van de leiding ter hoogte van de Yangtzehaven

100

6.3.2.1 Invloed mogelijke toekomstige ontwikkelingen De invloed van de mogelijk toekomstige ontwikkelingen op het groepsrisico ten gevolge van de plaatsing van windmolens en de aan te leggen brandweercentrale zijn meegenomen in de bepaling van het groepsrisico. De invloed van deze ontwikkelingen is elk apart bepaald en daaruit is gebleken dat deze mogelijke ontwikkelingen niet leiden tot een significante verandering van het groepsrisico.

6.3.3

Maximale effectafstand De maximale effectafstand is gespecificeerd als de afstand tot de 1% letaliteitsgrens voor het worst-case scenario. De maximale effectafstand voor de buisleiding wordt beschreven in Tabel 15. Tabel 15: Maximale effectafstanden

Scenario

Weerstype

Breuk van de leiding onder zee (04)

F1,5

Scenario

Weerstype

Breuk van de leiding onder zee (04)

Bronsterkte (kg/s)

Duur (sec)

Maximale effectafstand (m)

2049

1.800

1478

1.800

694

Bronsterkte (kg/s)

Duur (sec)

Maximale effectafstand (m)

1852

1.800

1792

1.800

806

D5

F1,5 D5

Lage druk scenario

Hoge druk scenario

De maximale effectafstand voor het hoge druk scenario wordt visueel weergegeven in Figuur 17.



Figuur 17: Maximale effectafstand hoge druk scenario (plaatsgebonden risicocontour 10

-30

per jaar)

De maximale effectafstand voor het lage druk scenario wordt visueel weergegeven in Figuur 18.



Figuur 18: Maximale effectafstand lage druk scenario (plaatsgebonden risicocontour 10


-30

per jaar)


7

Conclusies De CO2 transportleiding loopt vanaf de capturelocatie op het terrein van E.ON naar een platform in de Noordzee. Via het platform wordt het CO2 opgeslagen in een (vrijwel) leeg aardgasveld. De Nederlandse wetgeving stelt nog geen specifieke eisen aan de externe veiligheid van een CO2 transportleiding. Het is echter reeds aangekondigd dat dit in de toekomst wel zal gebeuren. Daarom is het risico van de transportleiding over land berekend conform de Handleiding Risicoberekeningen Buisleidingen en worden de resultaten van de berekening getoetst aan de eisen zoals beschreven in het Besluit Externe Veiligheid Buisleidingen. In deze risicoanalyse zijn reducerende maatregelen zoals onder andere de ligging in de buisleidingstrook, diepteligging, wanddikte, bescherming door de isolatiemantel, bescherming door mantelbuizen etc. niet volledig meegenomen in de bepaling van de faalfrequentie van de buisleiding. De in deze risicoanalyse gehanteerde faalkans voor de buisleiding is daardoor conservatief en zal niet resulteren in een onderschatting van de risico‟s. Het groepsrisico van alle alternatieven wordt veroorzaakt door het falen van de leiding in de Yangtzehaven. Het groepsrisico blijft onder de oriënterende waarde zoals gespecificeerd in het BevB. Toekomstige mogelijke ontwikkelingen zoals de plaatsing van windturbines en een mogelijke brandweerkazerne welke een effect zouden kunnen hebben op de resultaten van deze risicoanalyse zijn meegenomen in de modellering en hebben niet geleid tot een significante toename van het groepsrisico. De maximale effectafstand voor de buisleiding berekend, bedraagt ca. 1500 – 1700 meter. De oriënterende waarde voor het groepsrisico wordt voor geen van de scenario‟s overschreden. De gehanteerde probitrelatie zal niet leiden tot een onderschatting van de risico‟s van de transportleiding. Daarnaast adresseert de in deze risicoanalyse gebruikte rekenmethodiek de specifieke eigenschappen van CO2. Deze rekenmethodiek zal daarom niet resulteren in een onderschatting van de risico‟s van de transportleiding.



Referenties [1] Besluit Externe Veiligheid Buisleidingen, Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieu, 24 juli 2010, Den Haag [2] Regeling Externe Veiligheid Buisleidingen, nr. BJZ2010032478, Ministerie van Infrastructuur en Milieu, 30 december 2010, Den Haag [3] ROAD Project: Aanleg en gebruik CO2 transportleiding, conceptrapport, 9V7319.20, Royal Haskoning, 18 oktober 2010, zp [4] Handleiding Risicoberekeningen BevB, Module overige leidingen, conceptrappport, versie 0,13, Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu, 2 september 2010, Bilthoven [5] Riser & pipeline release frequencies, Report no. 434-4, International Association of Oil & Gas Producers, March 2010, zp [6] Consequence modelling, Repor no. 434-7, International Association of Oil & Gas Producers, March 2010, zp [7] PARLOC 2001, The update of loss of Containmet Data for Offshore Pipelines, Mott McDonald, UK HSE, UKOOA and IP, 2003, zp [8] Very Large Deep-Set Bubble Plumes From Broken Gas Pipelines, Petroleumtilsynet, report 6201, Torstein K. Fanneløp og Marco Bettelini, 18th November 2007 [9] Consequence modelling, International Association of Oil & Gas Producers, report 434 – 7, March 2010 [10] Regeling Externe Veiligheid Inrichtingen, 8 september 2004, nr. EV2004084072, [11] Besluit Externe Veiligheid Inrichtingen, ministerie van VROM, 2004, Den Haag [12] Besluit Externe Veiligheid Buisleidingen, ministerie van VROM, 2010, Den Haag [13] Publicatiereeks Gevaarlijke Stoffen deel 1, Deel 4, Schade door acute (inhalatoire) intoxicatie, Ministerie van VROM, 2003, Den Haag [14] Publicatiereeks Gevaarlijke Stoffen, Deel 4, Methods for determining and processing probabilities, Ministerie van VROM, 2005, Den Haag [15] Werkplan Toetsgroep probitrelaties 2008-2010, 1 december 2010, Centrum voor Externe Veiligheid, RIVM [16] Brief RIVM aan DCMR, kenmerk 100/09 CEV Spo/mva-2440, 14 april 2009

[17] Impact assessment, Brussels, 23-1-2008, Proposal for a Directive of the European Parliament and of the Council on the geological storage of carbon dioxide. [18] Fractional effective dose model for post-crash aircraft survivability, Louise C. Speitel, Federal Aviation Administration Technical Center, AAR-422, US Department of Transportation, Atlantic City International Airport, Atlantic City, NJ 08405 USA [19] M. Molag, I.M.E. Raben, Externe veiligheid onderzoek CO2 buisleiding bij Zoetermeer, TNO, Apeldoorn, 2006, p. 46 [20] Comparison of risks from carbon dioxide and natural gas pipelines, Health and Safety Laboratory, report RR749, 2009 [21] CO2 dispersion model presentation, Randy Robichaux, at IOGCC meeting, Denbury resources, 2009; [22] Modelling of discharge and atmospheric dispersion for carbon dioxide releases, Henk Witlox, Mike Harper, Adeyemi Oke, Journal of Loss Prevention in the Process Industries 22 (2009) 795-802 [23] Safeti-NL, DNV Software, www.rivm.nl [24] Rotterdam Instrument Approach Chart, Rotterdam, 25-09-2008, Air Traffic Control, AD 2.EHRD-IAC-06 QRA CO2 transport ROAD


[25] CAROLA, versie 1.0.0.51 met parameterbestand versie 1.2, www.rivm.nl [26] Duncan, Ian, 2009. “Statement by Ian Duncan – The Future of Coal under Climate Legislation Carbon Sequestration Risks, Opportunities, and Learning from the CO2-EOR Industry.” March 10, 2009. (April 23, 2009). [27] Carbon Dioxide Pipeline Risk Analysis, HECA project Site, May 19th 2009, URS [28] Statement by Ian Duncan – The future of coal under climate legislation – Carbon Sequestration risks, Opportunities and learning from the CO2 – EOR industry, March 10 2009 [29] Kwantitatieve Risicoanalyse Gastransportleidingen TAQA Gasopslag Bergermeer, GCS.10.R.50733, maart 2010 Gasunie, Groningen [30] Windturbines op veilige afstand, Milieumagazine, D. Riedstra, Rijksinstituut voor volksgezondheid en milieubeheer, 2005 [31] DNV-RP-J202, recommended practice, Det Norske Veritas, april 2010 [32] NEN 3650-2:2003, Eisen voor buisleidingsystemen [33] Handboek risicozonering windturbines; 2e geactualiseerde versie januari 2005; H. Braam, G.J.van Mulekom, R.W. Smit; ECN i.s.m. KEMA. [34] Ontwerp bestemmingsplan Brandweerkazerne 1e Maasvlakte Rotterdam; 16 November 2010; LBPSIGHT [35] 7th EGIG report of the European Gas pipeline Incident data Group; 08.TV-B.0502; December 2008 [36] Routekaarten ROAD CO₂ buisleiding; Tebodin: 1954001 rev D. 21-09-2011, 1954002 rev B. 21-09-2011, 1954003 rev B. 21-09-2011, 1954004 rev D. 21-09-2011 rev D. 21-09-2011, 1954005 rev B. 21-09-2011, 1954006 rev B. 21-09-2011, 1954007 rev B. 21-09-2011 [37] Kans op een incident met CCS pijpleiding door scheepvaart; rapport 24114.620/GB; 12 November 2010; A. Cotteleer, C. van der Tak; MARIN [38] CO2EuroPipe study of the occurrence of free water in dense phase CO₂ transport; Luuk Buit, Mohammad Ahmad, Wim Mallon, Fred Hage; GHGT10 conference. [39] Transport of dense phase CO₂ in C-Steel pipelines – when is corrosion an issue?; Arne Dugstad, Sigmund Claussen, Bjørn Morland; NACE corrosion & conference expo 2011; Paper 11070. [40] Achtergronden bij de vervanging van zoneringsafstanden hoge druk gastransportleidingen van de N.V.Nederlandse Gasunie; rapport 620101001/2008; RIVM; G.H.M. Laheij, A.A.C. van Vliet, E.S. Kooi. [41] Handboek Leidingen Rotterdam -02010, Nadere regels ter uitvoering van de Leidingenverordening Rotterdam en de Telecommunicatie verordening Rotterdam, Gemeentewerken Rotterdam [42] Richtlijn Ontwerp & Beheer van Leidingstroken en Infrastructurele Voorzieningen voor Leidingen, 14 juni 2010, versie 2, Port of Rotterdam [43] Safety and environmental assessment vor Co2 pipelines; Report 10098-ER-003, rev 0, Zeetech [44] Ruwheids kaart Nederland te vinden op de de volgende link: http://www.rijksoverheid.nl/documenten-enpublicaties/verslagen/2011/03/15/ruwheidskaart.html. De waarden voor de ruwheidslengtes zijn vastgesteld op basis van de gegevens in het Landelijk Grondgebruiksbestand Nederland. [45] Modeling the release of CO₂ in the Deep Ocean, C.R.Liro, E.E. Adams, and H.J. Herzog, MIT-EL 91-002 June 1991, Massachusetts Institute of Technology



Bijlage 1:

Bepaling faalfrequentie



Bijlage 2:

Diepteligging leiding over zee

Tekeningen: GH040 AL 01 5K GH040 AL 02 5K GH040 AL 03 5K GH040 AL 04 5K GH040 AL 05 5K GH040 NU 01 5K


QRA CO2 transport ROAD

Recommend Documents