(Tiểu luận) đề tài năng lượng sinh khối ứng dụng trong công nghệ điện ở việt nam

Một trong số các nguồn năng lượng tái tạo đó là năng lượng sinh khối.. Do đó, việc nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng năng lượng sinh khối để phát điện ở Việt Nam là rất cần thiết, khô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ QUỐC DÂN

M C L CY Ụ Ụ

BÀI TẬP NHÓM HỌC PHẦN KINH TẾ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Đề tài: NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ

ĐIỆN Ở VIỆT NAM

Giảng viên giảng dạy: TS Nguyễn Công Thành

Lớp tín chỉ: Kinh tế và quản lí môi trường (122)_11

Nhóm: 14

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Hồng Thuý – 11216973

Đào Thị Thanh Nam – 11216948

Khúc Huyền My – 11193488

Hà Nội ngày 19/10/20

LỜI MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI 5

1.1 Khái niệm về năng lượng sinh khối 5

1.1.1 Khái niệm năng lượng sinh khối 5

1.1.2 Quá trình chuyển đổi sinh khối thành năng lượng 5

1.2 Những ưu điểm và hạn chế của năng lượng sinh khối 14

1.2.1 Ưu điểm của năng lượng sinh khối 14

1.2.2 Nhược điểm 15

CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG CỦA CÁC DẠNG SINH KHỐI ĐỂ PHÁT ĐIỆN Ở VIỆT NAM 16

2.1 Thực trạng sử dụng năng lượng sinh khối ở VN 16

2.1.1 Các dạng sinh khối phổ biến ở Việt Nam 16

2.1.2 Hiện trạng sử dụng năng lượng sinh khối ở Việt Nam 16

2.2 Thuận lợi và khó khăn đối với việc phát triển nguồn năng lượng sinh khối ở Việt Nam 17

2.2.1 Thuận lợi của việc phát triển năng lượng sinh khối ở Việt Nam 17

2.2.2 Những khó khăn đối với việc phát triển nguồn năng lượng sinh khối ở Việt Nam 18 2.3 Đánh giá tiềm năng sử dụng sinh khối dùng để phát điện ở VN 20

2.4 Một số giải pháp đưa ra để cải thiện 21

LỜI MỞ ĐẦU

Năng lượng là động lực cho sự phát triển kinh tế - xã hội của một quốc gia Mộtnguồn cung năng lượng đầy đủ và bền vững là một trong những chìa khóa quyết định đếntăng trưởng kinh tế Khi con người càng trở nên hiện đại, việc tiêu thụ năng lượng ngàycàng nhiều, dẫn đến các nguồn nhiên liệu này ngày càng trở nên cạn kiệt Vì vậy, kháiniệm năng lượng tái tạo ra đời Năng lượng tái tạo là năng lượng từ những nguồn mà theochuẩn mực của con người là vô hạn, như năng lượng mặt trời, gió, mưa, thủy triều, sóng

và địa nhiệt Phát triển năng lượng tái tạo không chỉ giúp cho chúng ta giải quyết bàitoán cạn kiệt năng lượng, mà còn góp phần giảm phát thải khí nhà kính và đáp ứng mụctiêu của thòa thuận khí hậu Paris (ra đời năm 2015) nhằm giữ nhiệt độ của Trái đất đếnnăm 2100 tăng không quá 2°C (Yu và cộng sự, 2020) Đặc biệt hơn, tại COP26 Việt Namcam kết giảm phát thải ròng về 0 vào năm 2050, giảm 30% lượng phát thải khí metan gâyhiệu ứng nhà kính vào năm 2030 Với cam kết mạnh mẽ này đã thể hiện được quyết tâmchính trị cao của Việt Nam cùng chung tay với cộng đồng quốc tế ứng phó với biến đốikhí hậu (Tiep, 2022)

Trước những đòi hỏi đó đặt ra cho các nước trên thế giới phải quan tâm đến việc sản xuất

và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo và quan tâm đến bảo vệ môi trường Một trong

số các nguồn năng lượng tái tạo đó là năng lượng sinh khối Năng lượng sinh khối(NLSK) là nguồn năng lượng cổ xưa nhất đã được con người sử dụng khi bắt đầu biếtnấu chín thức ăn và sưởi ấm

Ngành nông nghiệp của Việt Nam có vị trí vô cùng quan trọng với tỷ trọng chiếm 20,3%trong toàn bộ nền kinh tế, 70% dân số làm nông nghiệp Hiện nay, Việt Nam luôn nằmtrong tốp các nước xuất khẩu gạo lớn nhất thế giới Trong quá trình canh tác nông nghiệp,bên cạnh các sản phẩm chính luôn tạo ra một lượng lớn phụ phẩm Nếu không được quản

lý tốt nguồn phụ phẩm này chúng sẽ biến thành lượng rác thải rất lớn và gây ô nhiễm môitrường

Việc áp dụng đưa nguồn NLSK vào sử dụng không chỉ thay thế nguồn năng lượng hoá thạch mà còn góp phần xử lý chất thải rắn trong môi trường hiện nay Do đó, việc nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng năng lượng sinh khối để phát điện ở Việt Nam là rất cần thiết, không chỉ góp phần giảm các nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu Diesel, đảm bảo

an ninh năng lượng và còn góp phần giảm thiểu ảnh hưởng tới môi trường, tận dụng đượcnguồn năng lượng sẵn có

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI

1.1 Khái niệm về năng lượng sinh khối

1.1.1 Khái niệm năng lượng sinh khối

Sinh khối là vật liệu hữu cơ tái tạo có nguồn gốc từ thực vật và động vật Sinhkhối là nguồn năng lượng lớn nhất trong tổng tiêu thụ năng lượng hàng năm của hầu hếtcác quốc gia

Năng lượng sinh khối hay còn được viết trong tiếng Anh là Biomass Được hiểu làdeal plant and animal material suitable for using as fuel Dịch ra tiếng Việt, năng lượngsinh khối là những vật liệu liên quan đến thực vật và động vật nhằm phù hợp với việc sửdụng nhiên liệu của con người

Năng lượng sinh khối được xem là năng lượng tái tạo vì nó được bổ sung nhanhhơn rất nhiều so với tốc độ bổ sung của năng lượng hoá thạch

Hiện nay sinh khối tiếp tục là nhiên liệu quan trọng được phục vụ tại nhiều quốc gia, đặcbiệt là phục vụ cho việc đun nấu, sưởi ẩm và các hoạt động phát triển công nghiệp củacác quốc gia đang phát triển Việc sử dụng năng lượng sinh khối để vận chuyển và phátđiện ngày càng trở thành vấn đề được nhiều nước phát triển quan tâm như một biện phápquan trọng để giảm thiểu khí thải CO2 từ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch

1.1.2 Quá trình chuyển đổi sinh khối thành năng lượng

Sinh khối chứa năng lượng hoá học được lưu trữ từ mặt trời Thực vật tạo ra sinhkhối qua quá trình quang hợp (photosynthesis) Năng lượng sinh khối có thể được đốttrực tiếp để lấy nhiệt hoặc chuyển đổi thành các dạng năng lượng nhiên liệu lỏng, rắnhoặc khí tái tạo thông qua quá trình khác nhau

 Nguyên lý hoạt động của năng lượng sinh khối từ thực vật được hiểu như sau.Trong quá trình quang hợp, thực vật sẽ hấp thụ năng lượng từ mặt trời để chuyển đổithành năng lượng hoá học tạo ra glucose hoặc đường Theo phương trình hoá học là: Nước (H2O) + CO2 (carbon dioxide) + năng lượng bức xạ (sunlight) C6H12O6(glucose) + O2 (oxygen)

Chu trình tái tạo nguồn nguyên liệu sinh khối (Nguồn: Internet)

 Ngoài ra các nguồn năng lượng sinh khối bao gồm:

– Chất thải chế biến từ gỗ và củi, gỗ ép và gỗ dăm, mùn cưa và chất thải của nhà máy gỗ

và đồ gỗ từ các nhà máy giấy và bột giấy

– Cây công nghiệp và phế liệu – ngô, đậu tương, mía, cỏ, cây ăn quả, cây thân gỗ, tảo vàphụ phẩm của chế biến thực phẩm và cây trồng

– Vật liệu sinh học trong chất thải rắn từ các đô thị ví dụ như giấy, bông, rác thải và cácsản phẩm từ len và thực phẩm, chất thải gỗ

– Phân động vật và chất thải của con người

Tựu chung lại, năng lượng sinh học sẽ bao gồm 5 loại chính đó là từ cây cối, gồ(wood), rác thải (garbage), cây trồng (crops), nguyên nhiên liệu từ cồn (alcohol fuels) vànăng lượng khí gas (landfill gas)

Nói một cách nôm na thì Biomass có thể dễ dàng tìm thấy trong tự nhiên nó đã được sửdụng từ khi con người tồn tại trên trái đất và bắt đầu biết dùng lửa từ gỗ Có nghĩa là từthời đại đồ đá khi con người còn sống trong hang đá

Khi các vật liệu và nguyên liệu đã kể trên được sử dụng làm năng lượng sinh khối thì nóđược gọi là nguyên liệu thô

 Vậy thì năng lượng sinh khối sẽ hoạt động như thế nào? Cùng tôi đi tìm hiểu nhé

Discover more

from:

MTKT1155

Document continues below

Lượng giá tài

tài nguyê… 100% (1)

25

1 KT1 - Nguyễn Thị Thu Hà 11216740Lượng giá

tài nguyê… 100% (1)

5

Trái Đất - Thông tin

cơ bản về Trái ĐấtLượng giá

tài nguyê… 100% (1)

2

TDDG-NHOM-1 - bài nhóm

Lượng giá tài

nguyên và… None

8

NHÓM 4 Ô nhiễm môi trường nước ở…

14

Năng lượng sinh khối sẽ tạo ra ba dạng năng lượng chính đó là nhiệt, điện và nănglượng sinh học (chẳng hạn như dầu diesel sinh học) Một số nhà máy sinh khối là công cụ

đa nhiệm trong việc sản xuất ra cả nhiệt và điện phục vụ cho con người Chúng được gọi

là các nhà máy nhiệt, điện kết hợp (CHP) Vì vậy, làm thế nào để năng lượng sinh khốiđược tạo thành nhiệt Một cách đơn giản nhất mà nền công nghiệp đang sử dụng đó là đốtcháy nhiên liệu giống như cách mà tổ tiên của chúng ta đã làm hàng nghìn năm nay Sinh khối có thể được tạo ra điện theo các đốt trực tiếp, có nghĩa là đốt chất thảinông nghiệp hoặc gỗ để làm nóng, sau đó sẽ tạo thành hơi nước làm quay các tuabinđiện

Trong một số nhà máy sinh khối hơi nước thừa cũng có thể sử dụng trong các quy trìnhsản xuất tại chỗ hoặc để sưởi ấm

 Công nghệ đổi sinh khối thành năng lượng

Không giống như phương pháp đốt trực tiếp là phương pháp phổ biến để chuyển đổi sinhkhối thành năng lượng hữu ích Tất cả sinh khối có thể được đốt trực tiếp làm nhiệt choquá trình công nghiệp và để tạo ra điện trong các tuabin hơi nước

Cho đến ngày nay, có khá nhiều kỹ thuật chuyển sinh khối thành điện năng Các côngnghệ phổ biến nhất bao gồm: đốt trực tiếp hoặc tạo hơi nước thông thường (direct-fired orconventional steam approach), nhiệt phân (pyrolysis), đốt kết hợp co-firing, khí hóa(biomass gasification), tiêu yếm khí (anaerobic digestion), sản xuất điện từ khí thải bãichôn lấp rác

a) Công nghệ đốt trực tiếp và lò hơi (Direct-fired, Conventional Steam Boiler)

Đây là 2 phương pháp tạo điện từ sinh khối rất phổ biến và được vận dụng ở hầu hếtcác nhà máy điện năng lượng sinh khối Cả 2 dạng hệ thống này đều đốt trực tiếp cácnguồn nguyên liệu sinh học (bioenergy-feedstock) để tạo hơi nước dùng quay turbin máyphát điện Hai phương pháp này được phân biệt ở cấu trúc bên trong buồng đốt hoặc lònung Tại hệ thống đốt trực tiếp, sinh khối được chuyển vào từ đáy buồng đốt và khôngkhí được cung cấp tại đáy bệ lò Trong khi đó, ở phương pháp lò hơi thông thường, draft

Lượng giá tàinguyên và… None

THỰC TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP KHAI…Lượng giá tàinguyên và… None

9

được chuyển vào lò từ phía bên trên nhưng sinh khối vẫn được tải xuống phía dưới đáy

lò Các hệ thống đốt trực tiếp truyền thống là hệ thống pile (sử dụng lò đốt song hành –two - chamber combustion chamber) hoặc lò hơi stoker Khí nóng sau đó được chuyểnqua turbine và quay cánh turbin, vận hành rotor máy phát điện

Khi được sử dụng để đốt trực tiếp, sinh khối phải được hun khô, cắt thành mảnh vụn, và

ép thành bánh than (hay còn gọi là briquetting)

Một khi quá trình chuẩn bị được hoàn tất, sinh khối được đưa vào lò nung/lò hơi để tạonhiệt/hơi nước Nhiệt tạo ra từ quá trình đun, ngoài việc cung cấp cho turbin máy phátđiện, còn có thể được sử dụng để điều nhiệt nhà máy và các công trình xây dựng khác,tức là để khai thác tối đa hiệu suất Nhà máy dạng này còn được gọi là nhà máy liên hợpnhiệt-năng lượng (Combined Heat Power – CHP), tức là tận dụng lẫn nhiệt và hơi nước

để khai thác tối đa tiềm năng năng lượng được tạo ra, tránh lãng phí năng lượng

Trong quá trình đốt liên kết, sinh khối bắt nguồn từ gỗ và cây cỏ (thảo mộc) như gỗdương (poplar), liễu (willow), cỏ mềm (switchgrass), có thể được trộn một phần vàonguyên liệu cho nhà máy than thông thường Trong quá trình này, sinh khối có thể chiếm

tỷ lệ 1%-15% tổng năng lượng của nhà máy than[xiii] Trong các nhà máy dạng này, sinhkhối cũng được đốt trực tiếp trong lò nung, tương tự như than Phương pháp đốt liên kết

có một lợi thế kinh tế tương đối rõ ràng, do kinh phí đầu tư chủ yếu chỉ là để trang bị một

lò đốt liên kết mới hoặc nâng cấp lò đốt hiện tại trong nhà máy nhiệt điện chạy bằng than,tức là có chi phí thấp hơn nhiều so với xây dựng một nhà máy điện sinh khối

Công nghệ đốt liên kết đem lại nhiều tác động tích cực đến môi trường, bao gồm việcgiảm tỷ lệ khí NO và SO , khói công nghiệp, mưa axít, và ô nhiễm tầng ozone Ngoài ra,x x

việc đốt liên kết sinh khối-than cũng giúp giảm đáng kể lượng khí thải CO Tuy rằng pp2

đốt liên kết không có lợi thế gì hơn về mặt môi trường so với các phương pháp "thuần túysinh học" khác (vốn giảm tỷ lệ khí thải độc hại xuống đến gần zero), nhưng nó lại cómặt khả thi rất lớn vì kỹ thuật hỗ trợ cho phương pháp này là tương đối đơn giản và hầunhư có sẵn, do đó việc áp dụng có thể được thực hiện tức thời Nói cách khác, phươngpháp đốt liên kết có thể được xem là một lựa chọn tuyệt vời cho việc thúc đẩy tiến tới sửdụng rộng rãi năng lượng hoàn nguyên Phương pháp đốt liên kết hiện đang được chú ýquan tâm đặc biệt tại các quốc gia như Đan Mạch, Hà Lan và Hoa Kỳ

c) Nhiệt phân

Nhiệt phân là quá trình đốt sinh khối ở nhiệt độ rất cao và sinh khối phân rã trongmôi trường thiếu khí oxy Vấn đề trở ngại ở đây là rất khó tạo ra một môi trường hoàntoàn không có oxy Thông thường, một lượng nhỏ oxy hóa vẫn diễn ra và có thể tạo ramột số sản phẩm phụ không mong muốn Ngoài ra, công nghệ này đòi hỏi một nguồn thunhiệt lượng cao và do đó vẫn còn rất tốn kém Quá trình đốt sinh khối tạo ra dầu nhiệtphân (pyrolysis oil), than hoặc khí tổng hợp (char & syngas) Các sản phẩm này có thểđược sử dụng tương tự như dầu khí để tạo điện năng Như vậy, quá trình nhiệt phânkhông tạo ra tro hoặc năng lượng một cách trực tiếp, mà nó chuyển sinh k thành các

nhiên liệu có chất lượng cao hơn Tiến trình này bắt đầu từ việc hun khô sinh khối để tăngtối đa hiệu suất đốt, tương tự như trong quá trình đốt trực tiếp Khi nguội lại, dầu nhiệtphân có dạng lỏng, màu nâu, và được sử dụng như nhiên liệu đốt gasifier.

d) Khí hóa sinh khối

Sinh khối dạng rắn có thể được chuyển thành dạng khí, được gọi là khí tổng hợp(syngas) Khí này có thể cung cấp cho các turbine chu kỳ liên hợp CCGT hoặc các kỹthuật chuyển đổi khác nhưng các nhà máy nhiệt chạy than

Quá trình khí hóa

Nhiều chuyên gia hy vọng rằng khí hóa sinh khối sẽ có hiệu suất cao hơn nhà máy điệnsinh khối thông thường Tuy nhiên, cho đến nay, quá trình khí hóa vẫn chưa được ứngdụng rộng trong thực tế mà chỉ vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm kỹ thuật Các lò chuyểnđổi sinh khối rắn thành khí đốt nóng sinh khối ở một môi trường mà tại đó sinh khối rắnphân hủy chuyển thành khí dễ cháy Quá trình này có thuận lợi hơn so với việc đốt trựctiếp Khí sinh học có thể được làm sạch và lọc để phân loại và tách các hợp chất hóa học

có thể có hại Sản phẩm khí có thể được dùng ở các máy phát điện hiệu suất cao (dạngCCGT) – như liên hợp turbine khí và hơi – để sản xuất điện năng Hiệu suất của những

hệ thống dạng này có thể lên đến 60%

e) Tiêu hóa yếm khí (Anaerobic Digestion)

Đây là quá trình sinh học trong đó khí methane được thải ra từ sự phân hủy các vật chấthữu cơ của các vi sinh vật trong môi trường không có oxy Khí methane này có thể đượcthu hồi và sử dụng để tạo ra năng lượng Quá trình tiêu hóa yếm khí sử dụng các chất thảisinh học như phân hữu cơ và các chất thải rắn đô thị Phân hoặc chất thải được đóng gói

và phân hủy bởi vi sinh vật và nước Quá trình này thải ra khí mê tan trong gói, và khínày được dẫn vào một gói chứa khí khác Từ đó, khí methane đươc dùng để cung cấpnăng lượng cho turbine và tạo ra điện

Ở mức độ phân tử, thủy phân chuyển hóa các chất hửu cơ thành đường và aminoacid Quá trình lên men các vật chất này sinh ra các acid chất béo dễ bay hơi Các acidchất béo này sau đó tạo thành hydrogen, CO , và acetate trong quá trình Acidogenesis.2

Cuối cùng, quá trình methanogenesis sản xuất các khí sinh học, hỗn hợp này gồm có 70% khí methane, 25-35 % CO và các chất vi lượng như nitrogen và hydrogen sulfide.2

55-Trong môi trường yếm khí, khí mê tan có thể được thu hồi và sử dụng nhằm cung cấpnăng lượng cho turbine khí hoặc thậm chí các pin nhiên liệu

Sự sinh trưởng của vi sinh vật và sản xuất khí sinh học là rất chậm ở nhiệt độ bìnhthường Quá trình phân hủy yếm khí thường xảy ra một cách tự nhiên khi nồng độ củacác vất chất hữu cơ ẩm cao trong môi trường không có oxy, thường là ở đáy ao hồ, đầmlầy, bãi than bùn, ruột động vật và các khu vực yếm khí của các bãi chôn lấp Năng suấtcúa quá trình này phụ thuộc vào thành phần và khả năng có thề phân hủy được của cácnguyên liêu chất thải Tuy nhiên, tốc độ của quá trình này phụ thuộc vào mật độ của các

vi sinh vật, các điều kiện sinh trưởng của chúng và nhiệt độ của quá trình lên men.Khi được sử dùng như một quá trình xử lý chất thải, tốc độ phân hủy tăng khá caotrong khoảng nhiệt độ 20-40 độ C Đối với các chất thải rắn đô thị, tốc độ phân hủy cóthể được tăng cao ở nhiệt độ cao hơn như 50-60 độ C

Các vi sinh vật phân hủy yếm khí được bán trên thị trường với các giá khá cạnhtranh, chúng được dùng trong các trang trại mặc dù ở quy mô nhỏ Việc sử dụng methanebằng cách này có thể giúp giảm thiểu các mùi hôi thối và ngăn chặn chúng phát tán vàokhông khí, làm tăng các khí nhà kính và gây ra sương mù

f) Khí chôn (Landfill Gas)

Landfill gas sử dụng kỹ thuật tương tự như digestion yếm khí và có những thuận lợitương tự Landfill gas là sản phẩm phụ của quá trình phân rã chất thải dạng rắn, với thànhphần bao gồm 50% khí methane, 45% CO và 4% Nitơ Hơn nữa, đây cũng là một biện2