Nội dung chuyên đề Năng lượng từ khối sinh Nông nghiệp Rơm rạ Nghiên cứu điển hình ở Đan Mạch và Thái Lan

Nội dung chuyên đề Năng lượng từ khối sinh Nông nghiệp Rơm rạ Nghiên cứu điển hình ở Đan Mạch và Thái Lan Nội dung chuyên đề Năng lượng từ khối sinh Nông nghiệp Rơm rạ Nghiên cứu điển hình ở Đan Mạch và Thái Lan Nội dung chuyên đề Năng lượng từ khối sinh Nông nghiệp Rơm rạ Nghiên cứu điển hình ở Đan Mạch và Thái Lan

Báo cáo Seminar

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ – Nghiên cứu điển hình ở Đan Mạch & Thái Lan g ạ

Ngày 2 tháng 12 năm 2013,

Đỗ Thị Mỹ Phượng

GIỚI THIỆU

Có thể sản xuất năng lượng sinh học từ chất thải nông nghiệp như:

& Phế phẩm nông nghiệp

Ệ

& Phế phẩm nông nghiệp

- Rơm rạ

T ấ

- Trấu

& Phân & chất thải gia súc

:& Phụ phẩm sản sinh trong quá trình xử lý các sản phẩm nông nghiệp:

- Bã mía (sx đường);

- Chất thải (Chế biến thực phẩm)

Đặc điểm khác biệt chính giữa các loại chất thải này là:

- Loại khô (rơm rạ) t Xử lý nhiệt – hóa học

Loại ướt (chất thải gia súc) t Xử lý sinh học

- Loại ướt (chất thải gia súc) t Xử lý sinh học

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

Chất thải nông nghiệp – Nguồn năng lượng sinh học

- Hiện nay các nước trên thế giới thải ra khoảng 5.1 tỷ tấn chất thải

nông nghiệp (IEA, 2010)

- Con số này tương đương khoảng 75 EJ hay 15% nhu cầu năng lượng

chính của thế giới (500EJ)

Picture source: Ecopanel Systems Ltd.

Ướ tí h tù kh à 25 50% l hất thải ô hiệ đ ử d để ả ất ă l i h

- Ước tính, tùy khu vực mà 25 – 50% lượng chất thải nông nghiệp được sử dụng để sản xuất năng lượng sinh học bền vững

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

Vai trò của sinh khối trong nền kinh tế năng lượng tái tạo

Sinh khối có thể cung cấp năng lượng đáng kể cho tương lai !!!

(I) Chất thải nông, lâm nghiệp – 100 EJ (II) Vật liệu dư thừa khi quản lý rừng~ 80EJ, (III) Cây trồng năng lượng ~ 120 EJ

(IV) Cây trồng năng lượng bổ sung (tại các khu vực đất suy thoái & an ninh nước TB) ~ 70 EJ (V) Các nguồn tiềm năng khác khi năng suất nông nghiệp tăng nhanh hơn, (V) Các nguồn tiềm năng khác khi năng suất nông nghiệp tăng nhanh hơn,

do đó sản xuất ra nhiều thực phẩm hơn nhu cầu ~ 140 EJ

Nguồn: Báo cáo chính “Năng lượng sinh học Nguồn năng lượng bền vững & đáng tin cậy Nguồn: Báo cáo chính Năng lượng sinh học – Nguồn năng lượng bền vững & đáng tin cậy

Đánh giá hiện trạng & triển vọng” của IEA, 2009

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

Chất thải nông nghiệp – Nguồn năng lượng sinh học

Với lợi thế một quốc gia nông nghiệp, Việt Nam có

Nguồnwww.fao.org Năng lượng sinh khối của các quốc gia thành viên hiệp hội các QG Đông Nam Á

nguồn sinh khối lớn và đa dạng từ gỗ củi, trấu, bã

cà phê, rơm rạ và bã mía.

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

Chất thải nông nghiệp – Nguồn năng lượng sinh học

Thuận lơi:

& Mối quan hệ thực phẩm & nhiên liệu t Tái chế chất thải nông nghiệp không gây ảnh hưởng đối với thực phẩm;

&Không đòi hỏi bố trí thêm đất;

&Có thể giảm tác động đến môi trường (Giảm lượng khí thải độc hại phát sinh khi đốt & giảm tiêu thụ nhiên liệu hóa

thạch t Giảm hiệu ứng nhà kính)

&Khi thực hiện ở các địa phương thì biện pháp này giúp:

&Khi thực hiện ở các địa phương thì biện pháp này giúp:

dựa vào cộng đồng

- Phát triển nông thôn

ể Nhược điểm:

§ Nằm rải rác t Không phù hợp để vận chuyển nhiên liệu đường dài

§ Mang tính mùa vụ

§ Chất thải nông nghiệp còn được sử dụng vào các mục đích khác như làm thức ăn cho gia súc hoặc làm phân bón đất

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

Các dạng chuyển đổi

Agricultural residues

Chất thải ướt Chất thải khô,

Vd: Rơm rạ

Pre-conversion logistics

Harvesting / collecting - Transportation - Preparation - Storage

Vd: Chất thải gia súc

Thermo-chemical conversion Bio-chemical conversion

Alcohol

Physico-chemical conversion

Bi Combustion Gasification Pyrolysis Alcohol

fermentaiton Compacting

Solid / liquid / Gaseous fuels

Biogas Fermentation

Dạng chuyển đổi phổ biến nhất khi sản xuất nhiệt & điện từ CTNN khô là:

1 Đốt nhiệt trực tiếp rơm rạ & kết hợp với lò hơi truyền thống

2 Nhiệt phân / Khí hóa rơm rạ để tạo ra dầu nhiệt phân hoặc khí sinh học dùng trong tuốc bin chạy bằng ga

3 Công nghệ khí hóa than (BIGCC – Biomass Integrated Gasification Combined Cycle)

Dạng chuyển đổi phổ biến nhât khi sản xuất nhiệt & điện từ CTNN ướt là:

- Hệ thống Biogas

SƠ ĐỒ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

RƠM – Nguồn năng lượng

- Rơm là một trong những chất thải nông nghiệp dồi dào nhất &

phù hợp để sản xuất năng lượng

- Ước tính mỗi năm, các nước trên TG thải ra khoảng 2.5 – 3 tỷ

tấn rơm (khô)

- Chỉ một lượng nhỏ trong số này được sử dụng trong các hoạt

động SXNN hoặc SXNL

- Lượng rơm có thể dùng để SXNL phụ thuộc vào điều kiện địa

phương & rất khác nhau (0 – 60% lượng rơm thải ra).

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

RƠM – Nguồn năng lượng

Sản lượng gạo (Triệu tấn/năm)

Tổng lượng rơm rạ thải ra (Triệu tấn/năm)

Quốc gia

499 8 374 9

Nguồn: Tổng hợp

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

RƠM – Nguồn năng lượng

Sinh khối rơm rạ có thể sản xuất ra nhiều loại năng lượng khác nhau như nhiệt, điện, xăng dầu vận tải

Năng lượng hóa học tích lũy g ợ g ọ y

Sinh khối rơm rạ

rơm rạ

Liên kết nhiệt – Năng lượng

Chuyển đổi thành nhiên liệu lỏng (khí hóa)

Nhiệt Điện

C ă

Động cơ đốt trong

xe ô tô

Cơ năng, Động năng

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

RƠM – Nguồn năng lượng

Thuận lợi của công nghệ đốt trực tiếp rơm rạ:

- Nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu rắn có hiệu quả cao;

- Công nghệ đã được chứng minh & đang phát triển nhanh chóng;

- Hệ thống đốt rơm rạ đã được thực hiện ở nhiều nước trên thế g giới từ hơn 20 năm qua (vd ở Đan Mạch);

STRAW – FIRED CHP PLANT AT FYN POWER STATION

Quá trình đốt cháy của rơm trong nồi hơi tạo ra hơi nước ở áp suất 112 bar và nhiệt độ 540°C.

Hơi nước từ lò hơi qua tua bin để tạo ra điện và nhiệt Tuabin có thể tạo ra 38 MW điện và 71 MJ/s nhiệt

Hơi nước từ lò hơi qua tua bin để tạo ra điện và nhiệt Tuabin có thể tạo ra 38 MW điện và 71 MJ/s nhiệt Ngoài ra, một hệ thống khí ngưng tụ được cài đặt để tăng kn sinh nhiệt lên 86,7 MJ /s & hấp thụ khí acid sulfuric và hydrochloric sản xuất trong quá trình đốt.

HT xử lý 170 000 tấn rơm hàng năm Lượng rơm này đã thay thế khoảng 100 000 tấn than và giảm lượng

HT xử lý 170.000 tấn rơm hàng năm Lượng rơm này đã thay thế khoảng 100.000 tấn than và giảm lượng khí thải CO2 từ nhà máy điện Fyn khoảng 245.000 tấn một năm.

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

RƠM – Nguồn năng lượng

Các đơn vị bán công nghệ của Đức như ERK đang chào bán nồi hơi & hệ thống đốt

Nhà máy điện sinh khối công suất 10 MW ở

Banbueng (Thái Lan)

Áp dụng công nghệ nồi hơi của ERK

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

Nghiên cứu điển hình: Xây dựng nhà máy sản xuất điện từ đốt rơm rạ,

công suất 10MW ở Thái Lan

Nhu cầu nhiên liệu của nhà máy điện công suất 10MW

công suất 10MW ở Thái Lan

Yêu cầu

Công suất danh nghĩa của nhà máy 10 MW Công suất danh nghĩa của nhà máy 10 MWe

Hiệu quả chung của dự án, đánh giá theo nhiệt trị thấp 23%

Nhu cầu rơm khô hàng năm (db)

11%

75.798 tấn db/năm

ấ

Độ ẩm (%)

Tỷ lệ thất thoát rơm trong quá trình vận chuyển, tồn trữ 10%

Nhu cầu rơm thực tế hàng năm của nhà máy 92.549 tấn/năm Nhu cầu rơm ướt hàng năm (wb)

Nguồn: M.K.Delivand; “Đánh giá tính khả thi hệ thống xử lý rơm lúa phục vụ sản xuất năng lượng ở Thái Lan” Luận án tốt nghiệp về NL & MT, trường Công nghệ Thonburi

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

Nghiên cứu điển hình: Xây dựng nhà máy sản xuất điện từ đốt rơm rạ,

công suất 10MW ở Thái Lan

90

80

công suất 10MW ở Thái Lan

80

70

60

50

30

Các hợp phần chính

5 MW e 10 MW e 20 MW e

Capacity MWe

Nồi hơi, bao gồm hệ thống cấp nhiên liệu, quạt và bơm

ả

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

Nghiên cứu điển hình: Xây dựng nhà máy sản xuất điện từ đốt rơm rạ,

công suất 10MW ở Thái Lan Kết quả

công suất 10MW ở Thái Lan

Các chỉ số kinh tế của phương án đầu tư: 30% vốn chủ sở hữu, 70% vốn vay

Thông số Công suất Công suất Công suất

5 Mw e 10 MW e 20 MW e

5 Mw e 10 MW e 20 MW e

Giá trị hiện tại thuần (triệu 18 255 733 Bath)

Tỷ suất hoàn vốn nội bộ IRR 9 22 31 (%)

Thời gian hoàn vốn PB (năm) 8 4 3,2

Năng lượng từ sinh khối nông nghiệp Rơm rạ

KẾT LUẬN

Xét về mặt kinh tế, việc sử dụng rơm để sx năng lượng rất hứa hẹn.

Tuy nhiên vẫn còn có một số vấn đề cần phải giải quyết như:

- Mất nhiều công sức để thu gom & lưu giữ rơm;

- Chi phí đầu tư và chi phí trang thiết bị tốn kém hơn so với nhà máy SXNL chỉ dùng sinh khối gỗ;

- Thiếu kinh nghiệm và kiến thức kỹ thuật về công nghệ này;

-

B Các trường đại học đơn vị sản xuất & nhà đầu tư có thể giải quyết các vấn đề này khi hợp tác với nhau.