Đánh giá tiềm năng và khả năng sử dụng năng lượng sinh khối để phát điện ở tỉnh nghệ an

Những tiến bộ về khoa học và công nghệ của nhân loại đang đặt ra cho các nước trên thế giới phải quan tâm đến việc sản xuất và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo NLTT và quan tâm đến b

1

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI CẢM ƠN 4

LỜI CAM ĐOAN 5

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC CÁC HÌNH 7

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ 8

DANH MỤC CÁC BẢNG 9

MỞ ĐẦU 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 13

1.1 Giới thiệu chung 13

1.1.1 Khái quát sinh khối và năng lượng sinh khối 13

1.1.2 V i tr ủ sinh hối 15

1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng sinh khối trên thế giới 16

1.3 Tiềm năng sinh hối ở Việt Nam 18

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI ĐỂ PHÁT ĐIỆN 23

2.1 Các công nghệ chuyển đổi sinh khối 23

2.2 Công nghệ năng lượng sinh khối để phát điện 27

2.2.1 Phương pháp đốt trực tiếp - Direct Combustion 27

2.2.2 Đồng phát nhiệt – điện 28

2.2.3 Sản xuất điện năng trong quá trình sản xuất Ethanol 29

2.2.4 Sản xuất điện năng từ việc khí hóa – Gasification 30

CHƯƠNG 3 THỰC TRẠNG VÀ TIỀM NĂNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI Ở TỈNH NGHỆ AN 31

3.1 Đặ điểm tự nhiên- xã hội của tỉnh Nghệ An 31

3.1.1 Vị trí địa lý 31

3.1.2 Dân số 32

3.1.3 Địa hình – Khí hậu 33

3.1.4 Tài nguyên 35

2

3.2 Thực trạng và tiềm năng sử dụng năng lượng sinh khối tại Nghệ An 37

3.2.1 Rừng tự nhiên và rừng trồng 37

3.2.2 Đất trống đồi trọc 38

3.2.3 Cây công nghiệp lâu năm 38

3.2.4 Cây ăn trái 38

3.2.5 Cây trồng phân tán 38

3.2.6 Phế thải gỗ 39

3.2.7 Phế thải từ cây nông nghiệp 39

3.2.8 Rơm rạ 40

3.2.9 Phế thải sau thu hoạch mía 40

3.2.10 Phế thải sau thu hoạch ngô 40

3.2.11 Thân cây sắn 40

3.2.12 Trấu 41

3.2.13 Bã mía 41

3.2.14 Vỏ lạc 41

3.2.15 Vỏ cà phê 41

3.2.16 Quy đổi năng lượng sinh khối thành điện năng 41

3.3 Thực trạng và tiềm năng hí sinh học ở Nghệ An 42

3.3.1 Thực trạng 42

3.3.2 Tiềm năng 47

CHƯƠNG 4 VÍ DỤ CỤ THỂ SỬ DỤNG PHẦN MỀM RETSCREEN ĐỂ ĐÁNH GIÁ MỘT DỰ ÁN PHÁT ĐIỆN BẰNG NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI Ở NGHỆ AN 50

4.1 Sử dụng phần mềm RETS reen để đánh giá dự án nguồn năng lượng sinh khối 50

4.1.1 Đặ điểm của phần mềm RETScreen 50

4.1.2 Cơ sở dữ liệu của phần mềm RETScreen 54

4.1.3 Các ứng dụng của phần mềm RETScreen 55

4.1.4 Lý do sử dụng phần mềm RETScreen 57

4.1.5 Cá phương pháp đánh giá dự án của phần mềm RETScreen 57

4.2 Đánh giá 1 dự án nhà máy điện dùng nhiên liệu bã mía bằng phần mềm RETScreen 58

3

4.2.1 Đánh giá tiềm năng dùng nhiên liệu bã mí để phát điện 58

4.3.2 Sử dụng phần mềm RETS reen để đánh giá tiềm năng sử dụng bã mí để phát điện tại Công ty Mí đường Nghệ An (NASU) 59

4.4 Ứng dụng phần mềm RETScreen phân tích các chỉ tiêu củ nhà máy điện diesel 79

4.4.1 Tổng quát 79

4.4.2 Phân tích phát thải 81

4.4.3 Phân tích tài chính 81

4.5 So sánh về mặt kinh tế, kỹ thuật và xã hội của 2 dự án phát điện từ bã mía và máy phát diesel 83

4.5.1 So sánh hai dự án phát điện từ bã mía và máy phát diesel 83

4.5.2 Nhận xét 84

4.6 Nghiên cứu phương án l i ghép phát điện từ bã mía – diesel 85

4.6.1 Phân tích, đánh giá dự án lai ghép điện từ bã mía – diesel bằng phần mềm RETScreen 85

4.6.2 Đánh giá dự án l i ghép phát điện từ bã mía – diesel 90

KẾT LUẬN, KHUYẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 92

1 Kết luận 92

2 Khuyến nghị 93

3 Hướng nghiên cứu tiếp theo 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

4

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu trường Đại học Bách khoa Hà Nội, các thầy giáo, cô giáo Viện S u đại học, bộ môn Hệ thống điện, đặc biệt PGS TS Nguyễn Lân Tráng đã tận tình hướng dẫn giúp tác giả hoàn thành luận văn thạ sĩ kỹ thuật đúng thời gi n quy định

Mặc dù rất cố gắng nhưng hó tránh hỏi những sai sót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp ủa các thầy giáo, cô giáo và các bạn đồng nghiệp

Tác giả xin chân thành cảm ơn./

Học viên

Nguyễn Đình Trung

5

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của tác giả, các

số liệu trong luận văn là trung thực, khách quan, dựa trên các kết quả nghiên cứu thực tế và các tài liệu đã được công bố

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Tác giả

Nguyễn Đình Trung

6

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CDM: Cơ hế phát triển sạ h

CFB - Circulating Fluidised-Bed: L đốt tầng sôi

COD: Chemical Oxygen Demand - nhu ầu oxy hó họ

ĐBSCL: Đồng bằng Sông Cửu Long

EIA: Cơ qu n Thông tin Năng lượng Ho Kỳ

EU: Liên minh Châu Âu

EVN: Tập đoàn Điện lự Việt N m

FAO: Tổ hứ lương thự và nông nghiệp ủ Liên hợp quố

GDP: Tổng sản phẩm quố nội

GEF: Viện Nghiên Cứu Môi Trường Toàn Cầu

GIZ: Tổ hứ Hợp tá Quố tế Đứ

HFO: Heavy Fuel Oil – Dầu nặng

IEA: Cơ qu n Năng lượng Quố tế

IMF: Quỹ tiền tệ Quố tế

NLSK: Năng lượng sinh hối

NLTT: Năng lượng tái tạo

REEEP: Tổ hứ Qu n hệ Hợp tá về Hiệu quả Năng lượng và Năng lượng Tái tạo

SK: Sinh hối

SNV: Tổ hứ phát triển Hà L n

UNDP: Chương trình Phát triển Liên Hiệp Quố

UNEP: Chương Trình Môi Trường Liên Hợp Quố

NPV: Net Present Value - Giá trị hiện tại r ng

IRR: Internal Rate of Return- Suất thu lợi nội tại

7

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Các dạng năng lượng 14

Hình 1.2 Một số phế phẩm nông nghiệp dùng để sản xuất năng lượng 15

Hình 2.1 Quá trình biến đổi sinh khối 23

Hình 2.2 Quy trình ơ bản hệ thống đốt cháy trực tiếp sinh điện từ năng lượng sinh khối 28

Hình 2.3 Công nghệ đồng phát nhiệt-điện – Cofiring th n đá và SK 28

Hình 2.4 Sơ đồ quy trình sản xuất rượu ethanol và tận dụng phụ phẩm chất gỗ để phát điện 29

Hình 2.5 Chu trình hệ thống khí hóa gasification 30

Hình 3.1 Bản đồ hành chính tỉnh Nghệ An 31

Hình 3.2 Trang trại nuôi lợn 42

Hình 3.3 Nước thải ô nhiễm từ trang trại và hộ hăn nuôi lợn 43

Hình 3.4.a Cấu tạo của bể KT1 44

Hình 3.4.b Cấu tạo của bể KT2 44

Hình 3.5 Định tâm và sử dụng dây định cỡ trong quá trình xây dựng 45

Hình 3.6.a Các bộ phận của bể KSH compozit 46

Hình 3.6.b Các bộ phận riêng biệt của bể khí sinh học compozit 46

Hình 3.7 Một số ứng dụng từ khí sinh học (biogas) 47

Hình 4.1 Các công nghệ trồng mía áp dụng tại NASU 58

Hình 4.2 Tua bin máy phát SHINKO 59

8

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1.1 Nhu cầu năng lượng thế giới 18

Biểu đồ 1.2 Định hướng nguồn điện Việt N m đến năm 2030 19

Biểu đồ 4.1 Biểu diễn chi phí và mứ độ không chắc chắn của dự án theo thời gian 53

Biểu đồ 4.2 Biểu đồ phụ tải trung bình tổng do máy phát từ bã mía cung cấp 62

Biểu đồ 4.3 Biểu đồ dòng tiền lũy tí h ủa dự án phát điện từ bã mía trường hợp 1 69

Biểu đồ 4.4 Biểu đồ dòng tiền lũy tí h ủa dự án phát điện từ bã mía trường hợp 2 74

Biểu đồ 4.5 Phân tích rủi ro NPV dự án phát điện từ bã mía 78

Biểu đồ 4.6 Bảng phân tích tủi ro IRR dự án phát điện từ bã mía 79

Biểu đồ 4.7 Biểu đồ dòng tiền lũy tí h dự án phát điện diesel 83

Biểu đồ 4.8 Biểu đồ dòng tiền lũy tí h ủa dự án l i ghép phát điện từ bã mía-diesel 90

9

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Năng lượng sinh khối so với các nguồn năng lượng tái

tạo khác 16

Bảng 1.2 Sử dụng sinh khối để sản xuất năng lượng ( TOE năm 2010) 21

Bảng 1.3 Công suất hiện tại của các nhà máy nhiệt điện sử dụng bã mía ở Việt Nam 21

Bảng 1.4 Danh sách sản lượng của các mặt hàng thực phẩm và nông nghiệp quan trọng nhất tại Việt nam 22

Bảng 2.1 Công nghệ chuyển đổi 24

Bảng 3.1 Tình hình sử dụng đất tại tỉnh Nghệ An 36

Bảng 3.2 CSE – Hệ số khai thác củi bền vững (tấn/h /năm) 37

Bảng 3.3 Sản lượng củi khai thác (tấn) 39

Bảng 3.4 Tỷ lệ giữa phế thải và sản lượng thu hoạ h được xác định qua khảo sát thực tế 40

Bảng 3.5 Khả năng ung ấp sinh khối 42

Bảng 3.6 Thống kê số lượng đàn gi sú , gi ầm tại Nghệ An 47

Bảng 3.7 Lượng chất thải trung bình năm tính trên đầu con (tấn/năm/ on) 47

Bảng 3.8 Hệ số quy đổi sang khí (m3/kg) 48

Bảng 3.9 Hệ số quy đổi từ khí sang dầu 48

Bảng 3.10 Bảng quy đổi ra dầu tương đương (nghìn tấn) 48

Bảng 3.11 Tính toán tiềm năng sản lượng khí của Nghệ An và quy đổi sản lượng khí sang các dạng năng lượng khác 48

Bảng 4.1 Thống kê diện tích và số hộ trồng mía 58

Bảng 4.2 Thống kê sản lượng sản xuất 58

Bảng 4.3 Thông tin dự án 61

Bảng 4.4 Nguồn điện tải trung bình tổng do máy phát từ bã mía cung cấp 62

Bảng 4.5 Hệ thống điện trường hợp đề xuất 63

Bảng 4.6 Chiến lược vận hành -Hệ thống điện ơ bản 63

Bảng 4.7 Chiến lược vận hành 64

Bảng 4.8 Chi phí đầu tư ho dự án phát điện sinh khối 65

Bảng 4.9 Chi phí hàng năm và định kỳ cho dự án phát điện từ bã mía 65

Bảng 4.10 Các tham số tài chính của dự án phát điện từ bã mía trường hợp 1 66

Bảng 4.11 Bảng thu nhập hàng năm ủa dự án phát điện từ bã mía 67

Bảng 4.12 Chi phí và thu nhập của dự án phát điện từ bã mía 67

Bảng 4.13 Đánh giá hả năng tài hính ủa dự án phát điện từ bã mía-trường hợp 1 67

10

Bảng 4.14 Bảng dòng tiền hàng năm ủa dự án phát điện từ bã mía

- trường hợp 1 68

Bảng 4.15 Phân tích giảm phát khí thải nhà ính trong trường hợp 2 71

Bảng 4.16 Bảng thu nhập hàng năm ủa dự án phát điện từ bã mía 72

Bảng 4.17 Chi phí và thu nhập của dự án phát điện từ bã mía 72

Bảng 4.18 Bảng đánh giá hả năng tài hính ủa dự án phát điện từ bã mía - trường hợp 2 73

Bảng 4.19 Bảng dòng tiền hàng năm ủa dự án phát điện từ bã mía - trường hợp 2 73

Bảng 4.20 Phân tí h độ nhạy NPV dự án phát điện từ bã mía 76

Bảng 4.21 Phân tí h độ nhạy IRR dự án phát điện từ bã mía 77

Bảng 4.22 Bảng phân tích rủi ro giá trị hiện tại thuần - NPV 77

Bảng 4.23 Bảng phân tích rủi ro IRR dự án 78

Bảng 4.24 Thông tin dự án dùng máy phát điện diesel 80

Bảng 4.25 Hệ thống điện diesel đề xuất 80

Bảng 4.26 Phân tích phát thải dự án phát điện diesel 81

Bảng 4.27 Phân tích tài chính dự án phát điện diesel 82

Bảng 4.28 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu ơ bản của 2 dự án phát điện từ bã mía và máy phát diesel với tổng năng lượng sản xuất mỗi năm hoảng 45.429 MWh 84

Bảng 4.29 Hệ thống điện 1 máy phát diesel 85

Bảng 4.30 Phân tích phát thải 1 máy phát điện diesel 86

Bảng 4.31 Phân tí h tài hính 1 máy phát điện diesel 86

Bảng 4.32 Phân tí h hi phí đầu tư ủa dự án l i ghép phát điện từ bã mía – diesel 88

Bảng 4.33 Phân tí h hi phí hàng năm ủa dự án l i ghép phát điện từ bã mía – diesel 88

Bảng 4.34 Bảng phân tích thu nhập bán điện từ diesel 88

Bảng 4.35 Tổng hợp chi phí và thu nhập của dự án lai ghép phát điện từ bã mía - diesel 89

Bảng 4.36 Phân tích khả năng tài hính ủa dự án lai ghép phát điện từ bã mía - diesel 89

Bảng 4.37 Dòng tiền hàng năm ủa dự án l i ghép phát điện từ bã mía - diesel 90

11

MỞ ĐẦU

Là một quốc gia đang trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, nhu cầu về năng lượng sử dụng cho các ngành công nghiệp và cho sinh hoạt ở Việt Nam ngày càng tăng Trong khi các nguồn năng lượng truyền thống (thủy điện, than đá, dầu mỏ ) đang ngày càng khan hiếm Theo dự báo, trữ lượng dầu thô của thế giới sẽ cạn kiệt vào khoảng năm 2050-2060 Sự phụ thuộc quá nhiều vào năng lượng hoá thạch (NLHT) gây ra những vấn đề: an toàn nguồn năng lượng, hiệu ứng nhà kính do khí thải và sự bất ổn về chính trị

và chủ nghĩa khủng bố thế giới

Những tiến bộ về khoa học và công nghệ của nhân loại đang đặt ra cho các nước trên thế giới phải quan tâm đến việc sản xuất và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) và quan tâm đến bảo vệ môi trường Một trong số các nguồn NLTT 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 biết nấu 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 nằm trong 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 môi trường

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

Mặc dù ngành điện lực đã có rất nhiều cố gắng để cải thiện nhu cầu năng lượng phục vụ sinh hoạt và sản xuất, nhưng tình trạng thiếu điện trên toàn quốc, ở Việt Nam vẫn còn rất lớn

Do đó, việc nghiên cứu và đưa ra phương án hợp lý để sử dụng hiệu quả các phụ phẩm sinh khối trong nông nghiệp làm nguồn năng lượng là rất

và đặc biệt là nghiên cứu đề xuất phương án sử dụng nguồn sinh khối này một cách hiệu quả

Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Đánh giá tiềm năng và khả năng sử dụng năng lượng sinh khối để phát điện ở tỉnh Nghệ An” với mục tiêu: Đánh giá tiềm năng NLSK các phụ phẩm nông nghiệp sau

thu hoạch từ canh tác lúa (trấu, rơm, rạ), từ sản xuất ngô (thân, lá, lõi bắp) và

từ sản xuất lạc (thân, lá, vỏ củ); bã mía; khí sinh học trên địa bàn tỉnh Nghệ

An

Nội dung chính của luận văn bao gồm:

 Tổng quan về năng lượng sinh khối trên Thế giới và Việt Nam

 Công nghệ năng lượng sinh khối để phát điện

 Thực trạng và tiềm năng hiện nay về việc sử dụng năng lượng sinh khối ở tỉnh Nghệ An

 Ví dụ cụ thể sử dụng phần mềm RETScreen để đánh giá một dự án phát điện bằng năng lượng sinh khối ở Nghệ An

 Kết luận, đề xuất phương án công nghệ sử dụng hiệu quả nguồn sinh khối này.

13

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI

TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1 Giới thiệu chung

1.1.1 Khái quát sinh khối và năng lượng sinh khối

Sinh khối (SK) là vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ sinh vật có khả năng tái tạo ngoại trừ nguồn nguyên liệu hóa thạch Trong sản xuất năng lượng và ngành công nghiệp, SK đề cập đến ở đây là nguyên liệu có nguồn gốc từ sinh vật sống mà có thể sử dụng làm nhiên liệu hay cho sản xuất công nghiệp Thông thường SK là phần chất cây trưởng thành sử dụng như là nhiên liệu sinh học, bao gồm cả phần chất thực vật và động vật được dùng để sản xuất sợi, tạo than đá hay dầu mỏ Sinh khối không phải là vật liệu hữu cơ được tạo bởi quá trình địa chất tạo than đá hay dầu mỏ

Trong thời kỳ sơ khai, SK là nguồn năng lượng chính cho con người đến tận thế kỷ 19 Sang thế kỷ 20, NLSK được thay thế dần bằng dầu và than đá,

xa hơn nữa là khí và năng lượng nguyên tử Câu trả lời cho lý do hiện nay NLSK đang được quan tâm chính là đặc tính của sinh khối: SK có khả năng tái tạo, dự trữ trong nhiều nguồn sẵn có, có khả năng lưu trữ và thay thế dầu Năng lượng sinh khối (hay năng lượng từ vật liệu hữu cơ) có thể sản xuất tại chỗ, có ở khắp nơi, tương đối rẻ và là nguồn tài nguyên tái tạo

NLSK khác các dạng năng lượng tái sinh khác:

Một là: không giống năng lượng gió và sóng, năng lượng sinh khối có thể

kiểm soát được

Hai là: cùng một lúc năng lượng sinh khối vừa cung cấp nhiệt, vừa sản

xuất điện năng

NLSK có thể biến chất thải, phế phẩm của ngành nông, lâm nghiệp thành nhiệt và năng lượng Ngoài ra NLSK có thể đóng góp đáng kể vào mục tiêu chống thay đổi khí hậu do ưu điểm SK là một loại chất đốt sạch hơn so với các loại nhiên liệu hóa thạch do không chứa lưu huỳnh, chu trình cố định CO2

gồm: sấy khô, nhiệt phân, đốt cháy và biến đổi thành khí

Khi biến đổi SK thành khí (gas) thì quá trình có hiệu suất cao, có thể ứng dụng với một dãy công suất rộng (một vài trăm kW), có thể sử dụng cho các thiết bị nhiệt và sản xuất điện, vốn đầu tƣ ban đầu và chi phí sản xuất điện thấp

Đồng thời quá trình biến đổi sinh khối thành khí cho phép điều khiển quy trình tốt hơn, đốt sạch hơn trong các thiết bị sử dụng khí, loại bỏ tất cả ô nhiễm liên quan đến sử dụng SK

Hình 1.1 Các dạng năng lượng

NLSK có hai dạng chính:

Thứ nhất: Các loại phế thải nông nghiệp dạng hạt nhỏ, thí dụ trấu, vỏ hạt

điều, vỏ đậu phộng, rơm rạ v.v

Thứ hai: Sinh khối gỗ: có thể thu hoạch từ các khu vực trồng cây, thí dụ

gỗ cây cao su, cây điều, cây ngô.v.v

15

Hình 1.2 Một số phế phẩm nông nghiệp dùng để sản xuất năng lượng

Trong cách dùng phổ biến hiện nay, hiểu theo nghĩ nhiên liệu thì sinh khối (biomas) là nhiên liệu rắn trên ơ sở SK, còn nhiên liệu sinh học (biofuel)

là những nhiên liệu lỏng được lấy từ SK và khí sinh học (biogas) là sản phẩm

của quá trình phân giải yếm khí của các chất hữu ơ

1 1 2 V i tr ủ sinh hối

Hiện nay trên quy mô toàn cầu, SK là nguồn năng lượng lớn thứ tư, chiếm tới 14-15% tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới Ở các nước đang phát triển, SK thường là nguồn năng lượng lớn nhất, trung bình đóng góp khoảng 35% trong tổng cung cấp năng lượng Vì vậy NLSK giữ một vai trò quan trọng trong các kịch bản năng lượng soạn thảo bởi nhiều tổ chức quốc tế và có khả năng sẽ giữ vai trò sống còn trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới trong tương lai

1 1 2 1 Ưu điể ủ năng lượng sinh hối

- Phát triển nông thôn là một trong những lợi ích chính của việc phát

triển năng lượng sinh khối, tạo thêm công ăn việc làm cho người lao

động (sản xuất, thu hoạch.);

- Thúc đẩy sự phát triển công nghiệp năng lượng, công nghiệp sản xuất

các thiết bị chuyển hóa năng lượng v.v

- Giảm sự phụ thuộc vào dầu, than, đa dạng hóa nguồn cung cấp nhiên

16

Trong Bảng 1.1 đư r một số các chỉ tiêu so sánh NLSK với các nguồn NLTT khác

Chỉ tiêu so sánh

Nguồn năng lượng Mặt trời Gió Sinh khối Tổng đầu tư (triệu USD) 1.830 12.700 6.300 Quy mô nhà máy (kW) 1.000.000 10.000.000 10.000.000

Công suất điện phát hàng năm (MWh) 1.100 17.500 61.300

Bảng 1.1 Năng lượng sinh khối so với các nguồn năng lượng tái tạo khác [1]

1.1.2.3 Hạn chế ủ năng lượng sinh hối

So với năng lượng hóa thạch thì mật độ năng lượng/đơn vị sinh khối là thấp

- Khó sử dụng, đặc biệt là nguồn từ thực phẩm;

- Quá trình chuyển đổi năng lượng phức tạp;

- Nếu tập trung vào nguồn sinh khối gỗ thì gây tá động tiêu cự đến môi

trường, phá rừng, xói m n đất, sa mạc hóa, và những hậu quả nghiêm trọng khác;

- Có thể thấy so sánh về hiệu quả đầu tư ũng như hiệu suất năng lượng

thì nguồn NLSK là nguồn nhiên liệu mang lại lợi ích rất cao NLSK có nhiều dạng, và những lợi ích kể trên chủ yếu tập trung vào những dạng sinh khối mang tính tái sinh, tận dụng từ phế phẩm nông lâm nghiệp Tuy nhiên việc phát triển NLSK ở nước ta hiện nay vẫn hư được khai thác triệt để, nhiều dự án vẫn hư triển khai do còn gặp nhiều hó hăn về công nghệ, về phân bố nguồn nguyên liệu, về nguồn vốn hỗ trợ đầu tư ủa nhà nước.v.v

1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng sinh khối trên thế giới

Phát triển NLTT đã và đang trở thành một xu thế mạnh mẽ trên toàn thế giới, ở cả các nước phát triển và đang phát triển

Hiện nay hầu hết các nước trên thế giới đều quan tâm đến phát triển năng lượng tái tạo Tổng mức đầu tư vào năng lượng tái tạo toàn cầu năm 2013 đã đạt 214,4 tỉ đô la Mỹ, tăng gấp hơn 5 lần so với 10 năm trước (39,5 tỉ đô la Mỹ năm 2004)[2] Trong các lĩnh vực, phát triển tăng nhanh nhất là điện mặt trời,

Ở nước Đức năm 2013, đã có 20 triệu người sử dụng 100% năng lượng

từ nguồn tái tạo[5], tương đương với gần một phần năm dân số Việt Nam Không chỉ các quốc gia mà các tập đoàn kinh tế như Walmart, Google, Apple, Facebook… đã sử dụng năng lượng mặt trời để vận hành cỗ máy sản xuất kinh doanh khổng lồ của mình và hiện đang đầu tư mạnh mẽ vào nguồn năng lượng tái tạo

Các loại hình năng lượng mới còn mang lại nhiều cơ hội nghiên cứu, đào tạo và việc làm, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội Trong giai đoạn 2012-2013 thế giới có thêm 6,5 triệu việc làm từ lĩnh vực năng lượng tái tạo (nhiều nhất là sinh khối, rồi tới năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt và thủy điện nhỏ)[6]

Những nước phát triển trong nhiều năm qu đã và đ ng thực hiện những hương trình rộng lớn về lĩnh vực phát triển các nguồn NLTT Theo dự báo

củ ơ qu n năng lượng thế giới đến năm 2020 tỷ lệ các nguồn NLTT trong cân bằng năng lượng thế giới sẽ đạt khoảng 20%, trong đó tỷ lệ SK là trên một phần ba

Việt Nam và thế giới đang đứng trước nguy cơ không đảm bảo về an ninh năng lượng khi mà nhu cầu tăng nhanh và những nguồn cung truyền thống đang dần cạn kiệt với tốc độ nhanh chóng Bên cạnh đó, việc sản xuất

và sử dụng NLHT tạo ra tác động tiêu cực đến sức khỏe, môi trường và xã hội Người t thường áp dụng những phương pháp s u đây để biến đổi SK một cách kinh tế và hợp lý thành nhiên liệu và năng lượng thuận tiện

18

Thế giới hiện đang phụ thuộc rất nhiều vào nhiên liệu hóa thạch Năm

2013, dầu mỏ, than đá và khí đốt cung cấp tới 87% tổng năng lượng tiêu thụ trên toàn cầu[7]

Nhu cầu năng lượng đang không ngừng tăng lên trên thế giới và tại Việt Nam Cùng với quá trình tăng dân số, đô thị hóa và phát triển kinh tế, nhu cầu

sử dụng năng lượng đã gia tăng mạnh mẽ trong những năm vừa qua Trên thế giới, dự báo trong vòng 25 năm (2010-2035) nhu cầu năng lượng sẽ tăng lên 1,35 lần[8]

Kịch bản theo chính sách hiện tại

Kịch bản theo chính sách mới

Kịch bản 450

Biểu đồ 1.1 Nhu cầu năng lượng thế giới

(Nguồn ơ quan năng lượng uốc tế E , 2012

Do sự gi tăng nhu ầu tiêu thụ điện năng đồng thời dần cạn kiệt các nguồn năng lượng như th n, dầu mỏ , á nước trên thế giới đều hết sức quan tâm đến các nguồn NLTT Tại Hội nghị quốc tế về các nguồn năng lượng mới

tổ chức tại Bon (Đức), tổ chứ Lương thực và Nông nghiệp của LHQ (FAO) cho rằng nên sử dụng các nguồn năng lượng sinh học (than củi, bã mí , rơm

rạ, vỏ trấu, các chất dư thừ hông dùng đến của nông nghiệp và lâm nghiệp) nhằm tạo ra nhiệt lượng, khí gas, dầu sinh họ , điện sinh học và gas sinh học Ước tính tới năm 2020, sản lượng điện sinh học của thế giới là hơn 30.000

MW

1.3 Tiề năng sinh khối ở Việt Nam

Là một nước nông nghiệp, Việt Nam có tiềm năng rất lớn về nguồn năng lượng sinh khối Một số dạng sinh khối có thể kh i thá được ngay về mặt kỹ thuật cho sản xuất điện hoặc áp dụng công nghệ đồng phát năng lượng

19

(sản xuất cả điện và nhiệt) là trấu ở đồng bằng sông Cửu Long, bã mí dư thừa

ở á nhà máy đường, rác thải sinh hoạt ở á đô thị lớn, chất thải hăn nuôi từ các trang trại gia súc, hộ gi đình và hất thải hữu ơ há từ chế biến nông-lâm-hải sản

Biểu đồ 1.2 Định hướng nguồn điện Việt Nam đến năm 2030

Với nguồn trấu thải ra từ hàng nghìn nhà máy xay xát lúa, gạo, có thể xây dựng á nhà máy điện chạy bằng vỏ trấu với tổng công suất lên tới 70 MW-lớn hơn ông suất thủy điện nhỏ (30 MW[9]) Bã mía do các nhà máy đường thải r ũng thể cung cấp để sản sinh điện với tổng công suất khoảng

250 MW[10] Tuy vậy, kế hoạ h tương l i ủa Việt Nam lại phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt điện than (chiếm 51,6% tổng công suất á nhà máy điện năm 2030) trong hi năng lượng tái tạo chỉ có vai trò rất khiêm tốn (9,4%)[9]

Việt Nam có tổng diện tí h đất tự nhiên khoảng 330.095 km2, trong đó, đất sản xuất nông nghiệp chiếm 31% và đất lâm nghiệp chiếm 45% Do vậy, nông nghiệp là một ngành kinh tế chính của Việt Nam, với 70% dân số làm nghề nông

Năm 2012, ngành nông nghiệp có tỷ lệ tăng trưởng 2,86% và đóng góp 19,67% vào tổng sản phẩm quốc nội Chiến lược phát triển kinh tế xã hội 2011-2012 đã đánh giá o tầm quan trọng của nông nghiệp, và hướng sự phát triển nông nghiệp theo hướng hiện đại hóa, nâng cao sản lượng và phát triển

3,9 11,8 4,9 6,6 9,4 11,8 51,6

Thủy điện tích năng 3,9% Thủy điện 11,8%

20

bền vững để ó được nhiều các sản phẩm có giá trị o Do đó, nông nghiệp

đ ng và sẽ vẫn là một ngành quan trọng, chính vì vậy, các phụ phẩm từ nông nghiệp ũng là một nguồn năng lượng bền vững quan trọng Ước tính hiện tại khoảng 90% tiêu thụ năng lượng cho sinh hoạt ở nông thôn là từ sinh khối, như ủi đun, sản phẩm phụ nông nghiệp (như rơm rạ và trấu) và than củi Trong thập kỷ vừa qua, quá trình công nghiệp hóa và sự tăng trưởng kinh

tế nhanh chóng của Việt Nam dẫn đến tiêu thụ năng lượng ngày àng tăng nhanh Tổng năng lượng sơ ấp tiêu thụ của Việt N m tăng từ 32,236 kTOE năm 2000 lên 53,364 kTOE năm 2008, đạt hơn 8% mỗi năm Trong thời gian

từ năm 2000-2008, nhu cầu hí đốt đã tăng ở mức cao nhất là 20,5%/năm[11] Tổng lượng sinh khối sử dụng năm 2010 là 12,8 MTOE[12], chiếm 25% tổng năng lượng tiêu thụ toàn quốc Khối lượng chi tiết theo từng mụ đí h và theo loại sinh khối được trình bày trong bảng 1.2 Mụ đí h tiêu thụ năng lượng lớn nhất là nấu nướng trong sinh hoạt Gỗ nhiên liệu là sinh khối lớn nhất được sử dụng (65% tổng lượng sinh khối tiêu thụ) Tuy vậy, việc sử dụng

gỗ nhiên liệu chỉ mới đạt 61% so với tiềm năng Bã mí là loại sinh khối thứ hai về tỷ lệ sử dụng làm nhiên liệu là 51%, chủ yếu là để đốt và phát điện trong á nhà máy mí đường Tuy vậy, việc sử dụng sinh khối vẫn rất thấp so với tiềm năng, chỉ 38% năm 2010

Gỗ nhiên liệu

Trấu Rơ

rạ

Bã mía

điện kết

hợp

Phát điện kết hợp - - - 552 - 552

Tổng 8.360 900 1.120 740 1.688 12.808

% so với tiềm năng 61 38 10 51 34 38,2

Chú ý ác năng suất tỏa nhiệt: Gỗ: 3800kcal/kg; trấu lúa 3000 kcal.kg; rơm 2800kcal/kg;

bã mía: 1850 kcal/k

Bảng 1.2 Sử dụng sinh khối để sản xuất năng lượng (kTOE năm 2010)

21

Đối với vấn đề đồng phát nhiệt điện, hiện nay có 42 nhà máy nhiệt điện, bao gồm 41 nhà máy đường (với tiềm năng phát điện hơn 500 MW), và một nhà máy giấy, trong đó 6 dự án nhiệt điện từ bã mí để nối lưới với tổng công suất lắp đặt 88,5 MW Công suất của các nhà máy này từ 1,5 đến 25 MW Điện và hơi nước từ các nhà máy này sẽ được sử dụng cho chính các nhà máy

đó Phần lớn năng lượng sản xuất r được sử dụng để ép mía và tinh luyện đường Chỉ ó 3 nhà máy bán năng lượng dư r lưới điện quốc gia với giá 4 entsUS/ Wh Cá nhà máy há ũng qu n tâm đến vấn đề bán điện khi mở rộng quy mô

hiện tại (MW)

Hiện trạng đầu tư

Công suất

mở rộng (MW)

1 Công ty CP Tây Ninh

4 Công ty Đường Cam Ranh 25 Không th y đổi 25

5 Công ty đường L m Sơn 12,5 Không th y đổi 12,5

6 Công ty Đường Só Trăng 6,0 Không th y đổi 6

Bảng 1.3 Công suất hiện tại của các nhà máy nhiệt điện sử dụng bã mía ở Việt Nam

(Nguồn:Nguyễn Văn Lộc (2014) Các vấn đề cần cân nhắc khi thực hiện các dự án đồng phát nhiệt điện từ bã mía ở Việt Nam, Trường Đào tạo mùa hè về Năng lượng sinh học GDE/GIZ,

tổ chức ở TP Hồ Chí Minh)

Những nguồn này đã được lựa chọn dựa trên danh sách sản lượng của các mặt hàng thực phẩm và nông nghiệp quan trọng nhất tại Việt N m (năm 2009) (xếp hạng theo giá trị của chúng)

Giá trị hàng hó được tính theo giá quốc tế của mặt hàng[13].Gỗ được thêm vào danh sách các nguồn tài nguyên này, và các nguồn tài nguyên nào hông ó đủ lượng chất thải hoặc không có tiềm năng được loại bỏ ra khỏi danh sách

23

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI ĐỂ PHÁT

ĐIỆN

2.1 Các công nghệ chuyển đổi sinh khối

Các nguồn năng lượng sinh khối khác nhau có thể được biến đổi thành một số loại hình năng lượng (như dầu, khí đốt, than bánh, hoặc than) hoặc có thể được biến đổi thành năng lượng trực tiếp (thông qua quá trình đốt cháy Trong hình dưới đây, ta có thể thấy các hướng biến đổi khác nhau có thể thực hiện được Sinh khối có thể được chuyển đổi thành các dạng năng lượng hữu

ích bằng cách sử dụng một số quy trình khác nhau

SINH KHỐI Gỗ/Thực vật năng lượng Phế thải sinh học Sản phẩm phụ Chất thải hữu cơ

Thu hoạch, vận chuyển, sơ chế, lưu kho

Đốt nhiệt Khí hóa Nhiệt phân Quá trình

lên men

Quá trình

Nhiên liệu rắn/lỏng/khí Đốt nhiệt Nhiệt năng

Điện năng

Hình 2.1 Quá trình biến đổi sinh khối

Trong bảng dưới đây các nguồn năng lượng sinh khối được đề cập ở trên cũng được thể hiện

Các phần trên đã bàn đến những vấn đề hiện đang được thực hiện tại

Việt Nam (các hướng biến đổi năng lượng)

*: Không phân hủy trong hầm khí sinh học nếu không xử lý trước: Nhiệt/hóa học

**: bãi chôn lấp chất thải rắn đô thi/phân hủy chất thải rắn hữu cơ đô thị

Lưu ý uá trình phân hủy tạo năng lượng hiệu quả của rơm và lá cây có thể góp phần cung cấp năng lượng đáng kể

Bảng 2.1 Công nghệ chuyển đổi [14]

 Viên nén

Sản xuất viên nén là một quá trình nén hoặc định dạng một loại vật liệu thành viên nhỏ Viên nén có thể được làm từ gỗ, vỏ và nhiều vật liệu khác Vật liệu được sấy cũng có thể được nén để vận chuyển Viên nén có thể được sử dụng trong sản xuất năng lượng công nghiệp hoặc tại các hộ gia đình trong hệ thống sưởi (cung cấp nhiên liệu tự động)

 Than bánh

Than bánh năng lượng sinh khối đã được sản xuất tại Việt Nam,ví dụ: làm từ vỏ trấu Than bánh được dùng để cung cấp nhiệu cho các lò hơi công nghiệp hoặc đốt kết hợp với than đá Than bánh sản xuất tại Việt Nam được sử dụng tại địa phương

 Than củi

Sản xuất theo công nghệ các bon hóa là một quy trình tiêu chuẩn hóa lâu đời để làm ra than từ gỗ; công nghệ này thường được sử dụng trên toàn thế

Những lợi thế của sấy khô:

- Tăng mật độ năng lượng, do đó vận chuyển dễ dàng với khoảng cách xa;

- Nguyên liệu được sấy giòn sử dụng dễ dàng trong các xưởng (sử dụng than) và do đó có thể sử dụng tại các nhà máy than;

- Năng lượng sinh khối sấy khô có tính kỵ nước, vì thế lưu trữ ngoài trời không phải là vấn đề

 Đốt cháy

Đốt cháy là một công nghệ chuyển đổi năng lượng sinh khối được áp dụng hầu hết trên thế giới Công nghệ này được sử dụng để sản xuất nhiệt để chế biến, hơi nước và/ hoặc điện Các loại nhiên liệu có thể được sử dụng cho quá trình đốt cháy trực tiếp như viên nén, ép bánh, than đá, dầu nhiệt phân/dầu thực vật, vật liệu sấy khô, và trấu

 Khí hóa

Khí hóa: khí hóa năng lượng sinh khối là một công nghệ chuyển đổi nhiệt, nhiên liệu rắn được chuyển đổi, với một lượng oxy hạn chế, thành một loại khí đốt dễ cháy chủ yếu là cácbon, hydro và ôxy Khí hóa than được thực

do các điểm nóng chảy thành tro của năng lƣợng sinh khối thấp hơn

- Dầu nhiệt phân có thể đƣợc sử dụng tại bất kì thời điểm và địa điểm nào đúng lúc;

27

nguồn điện không ổn định, nông dân sử dụng khí sinh học để chiếu sáng và đun nấu Chất thải của quy trình này là phụ phẩm khí sinh học có thể được thu gom dễ dàng và sử dụng như một loại phân bón hữu cơ tốt để nâng cao năng suất nông nghiệp

Phân hủy kỵ khí hoặc lên men là kết quả của một quá trình tạo ra khí sinh học Vật liệu phân hủy sinh học được chuyển đổi, ở Việt Nam chủ yếu là phân động vật và nước thải đang được sử dụng, tuy nhiên nước thải sinh hoạt, chất thải rắn hữu cơ đô thị, các vật liệu thải của nhà máy và chất thải nông nghiệp cũng có thể được sử dụng Khí chủ yếu là khí metan, nhưng khí sinh học cũng chứa cacbon dioxide (khí CO2) và có thể một lượng nhỏ các khí tạp khác

 Dầu diesel sinh học

Sản xuất dầu diesel sinh học có thể được sản xuất trực tiếp từ dầu thực vật được chiết xuất từ cây Jatropha (ví dụ) (hoặc các hạt giống và cây có chứa dầu), hoặc dầu diesel có thể được pha trộn với một lượng nhiên liệu bình thường (dựa vào xăng), khi một lượng nhỏ được pha trộn không nhất thiết phải

sử dụng tới công nghệ pha chế Ở các nước phát triển đang đẩy mạnh việc pha trộn với dầu diesel sinh học, có một nhu cầu gia tăng trên thị trường toàn cầu Việc sản xuất dầu diesel sinh học có thể diễn ra theo hướng phân tán hơn (so với nhà máy lọc dầu bình thường) Jatropha là cây trồng có tiềm năng lớn tại Việt Nam, cùng với các loại dầu cá khác

 Ethanol sinh học

Các loại cây trồng giàu đường và tinh bột, như đường mía và sắn tại Việt Nam, là một nguyên liệu tốt để sản xuất ethanol sinh học Ethanol cũng có thể được pha trộn để sử dụng mà không cần đến công nghệ pha trộn (nếu pha trộn nhiều cần phải điều chỉnh cho phù hợp)

2.2 Công nghệ năng lượng sinh khối để phát điện

2.2.1 Phương pháp đốt trực tiếp - Direct Combustion

Đây là ông nghệ đốt các nguyên liệu để trực tiếp tạo ra nhiệt năng Nguyên liệu đốt là rất đ dạng như gỗ, rác thải, rơm rạ, và khí sinh học Nhiệt

28

tạo ra có thể được sử dụng để sưởi ấm không gian (ví dụ, hệ thống sưởi của

á t nhà), để nấu ăn và ũng có thể được sử dụng để đun sôi nước, tạo ra hơi nước sử dụng cho chạy tu bin phát điện[15]

Hình 2.3 Công nghệ đồng phát nhiệt-điện – ofiring than đá và SK

Lợi ích của công nghệ đồng phát nhiệt-điện:

+ Giảm ô nhiễm môi trường do giảm lượng khí thải CO2, SOx và NOx+ Đem lại hiệu quả kinh tế do giá thành nguyên liệu SK rẻ hơn th n đá

29

+ Công nghệ này cho phép sử dụng nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau nên một thiết bị có sẵn, ũng ó thể sử dụng nguồn nguyên liệu SK mới mà không cần phải th y đổi dây chuyền thiết bị, do vậy tiết kiệm chi phí thiết kế chế tạo thiết bị phát điện

2.2.3 Sản xuất điện năng trong quá trình sản xuất Ethanol

rượu (ethanol) qua

quá trình lên men

Ngoài ra ethanol ũng ó thể sử dụng làm nhiên liệu đốt trong các động ơ đốt

trong và tu bin máy phát điện Tuy nhiên ứng dụng phát điện của nó lại nằm trong quy trình sản suất ethanol: song song với quá trình sản xuất ethanol, quá

trình còn tạo ra nguyên liệu đốt chất gỗ có trong ngô, khoai tây, củ cải đường, mía, lúa mì, lúa mạch… dùng để sản xuất điện

30

2.2.4 Sản xuất điện năng từ việc khí hóa – Gasification

Đây là quá trình đốt cháy nguồn nguyên liệu biomass trong môi trường thiếu ôxi để sản sinh ra các chất khí dễ cháy bao gồm Carbon monoxide (CO), hydro (H2) và một phần khí mê tan (CH4)

Hình 2.5 Chu trình hệ thống khí hóa gasification

Hỗn hợp này được gọi là hỗn hợp khí cháy (tài liệu nước ngoài thường viết là producer gas - sinh khí)

Hỗn hợp khí cháy có thể được sử dụng để chạy động cơ đốt trong (cả loại động cơ nén cao áp và loại động cơ đánh lửa), cũng có thể được sử dụng

để sản xuất methanol (CH3OH)-nhiên liệu cho động cơ nhiệt cũng như là nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất và quan trọng là nguyên liệu cho

hệ thống máy phát điện thông qua động cơ đốt trong để tạo công cơ học làm quay máy phát tạo ra nguồn điện

31

CHƯƠNG 3 THỰC TRẠNG VÀ TIỀM NĂNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG

NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI Ở TỈNH NGHỆ AN

3 1 Đặ điểm tự nhiên- xã hội của tỉnh Nghệ An

và lợi thế để thu hút đầu tư và ngày càng có nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước đến tìm hiểu cơ hội đầu tư, kinh doanh tại Nghệ An

Hình 3.1 Bản đồ hành chính tỉnh Nghệ An

Nghệ An nằm ở vĩ độ 180 33' đến 200 01' vĩ độ Bắc, kinh độ 1030 52' đến 1050 48' kinh độ Đông, ở vị trí trung tâm vùng Bắc Trung Bộ Nghệ An là tỉnh nằm ở trung tâm vùng Bắc Trung bộ, giáp tỉnh Thanh Hóa ở phía Bắc, tỉnh Hà Tĩnh ở phía Nam, nước Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào ở phía Tây

ở phía Tây dài 149 km chạy xuyên suốt tỉnh); các tuyến quốc lộ chạy từ phía Đông lên phía Tây, nối với nước bạn Lào thông qua các cửa khẩu (quốc lộ 7 dài 225 km, quốc lộ 46 dài 90 km, quốc lộ 48 dài trên 160 km) Tỉnh có tuyến đường sắt Bắc - Nam dài 94 km chạy qua

Nghệ An nằm trong hành lang kinh tế Đông - Tây nối liền My-an-ma - Thái Lan-Lào-Việt Nam-Biển Đông theo đường 7 đến cảng Cửa Lò Nằm trên các tuyến du lịch quốc gia và quốc tế (tuyến du lịch xuyên Việt; tuyến du lịch Vinh - Cánh đồng Chum - Luôngprabang - Viêng Chăn - Băng Cốc và ngược lại qua Quốc lộ 7 và đường 8)

Với vị trí như vậy, Nghệ An đóng vai trò quan trọng trong giao lưu kinh tế, thương mại, du lịch, vận chuyển hàng hoá với cả nước và các nước khác trong khu vực, nhất là các nước Lào, Thái Lan và Trung Quốc, là điều kiện thuận lợi để kêu gọi đầu tư phát triển kinh tế - xã hội

33

cấu, lực lượng lao động phần lớn là trẻ và sung sức, độ tuổi từ 15-24 chiếm 20,75%, từ 25-34 chiếm 15,2%; từ 35-44 chiếm 13,52% và từ 45-54 chiếm 11,46% Tỷ lệ lao động qua đào tạo chiếm gần 40% Lao động có trình độ chuyên môn kỹ thuật tập trung vào một số nghề như sửa chữa xe có động cơ, lái xe, may mặc, điện dân dụng, điện tử, xây dựng còn một số nghề lại quá ít lao động đã qua đào tạo như chế biến nông, lâm sản, nuôi trồng thủy sản, vật liệu xây dựng

3 1 3 Địa hình – Khí hậu

3 1 3 1 Địa hình

Nằm ở Đông Bắc dãy Trường Sơn, Nghệ An có địa hình đa dạng, phức tạp, bị chia cắt mạnh bởi các dãy đồi núi và hệ thống sông, suối Về tổng thể, địa hình nghiêng theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, với ba vùng sinh thái

rõ rệt: miền núi, trung du, đồng bằng ven biển

Trong đó, miền núi chiếm tới 83% diện tích lãnh thổ Địa hình có độ dốc lớn, đất có độ dốc lớn hơn 8% chiếm gần 80% diện tích tự nhiên toàn tỉnh, đặc biệt có trên 38% diện tích đất có độ dốc lớn hơn 25% Nơi cao nhất là đỉnh Pulaileng (2.711m) ở huyện Kỳ Sơn, thấp nhất là vùng đồng bằng các huyện Quỳnh Lưu, Diễn Châu, Yên Thành, Thị xã Hoàng Mai có nơi chỉ cao 0,2 m

so với mặt nước biển (xã Quỳnh Thanh, Quỳnh Lưu) Đặc điểm địa hình trên

là một trở ngại lớn cho việc phát triển mạng lưới giao thông đường bộ, đặc biệt là các tuyến giao thông vùng trung du và miền núi, gây khó khăn cho phát triển lâm nghiệp và bảo vệ đất đai khỏi bị xói m n, gây lũ lụt cho nhiều vùng trong tỉnh Tuy nhiên, hệ thống sông ngòi có độ dốc lớn, với 117 thác lớn, nhỏ

là tiềm năng lớn có thể khai thác để phát triển thuỷ điện và điều hoà nguồn nước phục vụ sản xuất và dân sinh

3.1.3.2 Khí hậu

Nghệ An nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa có mùa đông lạnh và chia làm hai mùa rõ rệt: mùa hạ nóng, ẩm, mưa nhiều và mùa đông lạnh, ít mưa

a) Chế độ nhiệt:

34

Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 23-24oC, tương ứng với tổng nhiệt năm là 8.700oC Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng trong năm khá cao Nhiệt độ trung bình các tháng nóng nhất (tháng 6 đến tháng 7) là 33oC, nhiệt

độ cao tuyệt đối 42,7oC; nhiệt độ trung bình các tháng lạnh nhất (tháng 12 năm trước đến tháng 2 năm sau) là 19oC, nhiệt độ thấp tuyệt đối - 0,5oC Số giờ nắng trung bình/năm là 1.500-1.700 giờ Tổng tích ôn là 3.500oC-4.000oC

b) Chế độ mưa:

Nghệ An là tỉnh có lượng mưa trung bình so với các tỉnh khác ở miền Bắc Lượng mưa bình quân hàng năm dao động từ 1.200-2.000 mm/năm với 123-152 ngày mưa, phân bổ cao dần từ Bắc vào Nam và từ Tây sang Đông và chia làm hai mùa rõ rệt:

Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa chỉ chiếm 20% lượng mưa cả năm, tháng khô hạn nhất là tháng 1,2; lượng mưa chỉ đạt 7-

15-60 mm/tháng

Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa tập trung chiếm 80-85% lượng mưa cả năm, tháng mưa nhiều nhất là tháng 8, 9 có lượng mưa từ 220-540mm/tháng, số ngày mưa 15-19 ngày/tháng, mùa này thường kèm theo gió bão

d) Chế độ gió:

Nghệ An chịu ảnh hưởng của hai loại gió chủ yếu: gió mùa Đông Bắc

và gió phơn Tây Nam

Gió mùa Đông Bắc thường xuất hiện vào mùa Đông từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau, bình quân mỗi năm có khoảng 30 đợt gió mùa Đông Bắc,

e) Các hiện tượng thời tiết khác:

Là tỉnh có diện tích rộng, có đủ các dạng địa hình: miền núi, trung du, đồng bằng và ven biển nên khí hậu tỉnh Nghệ An đa dạng, đồng thời có sự phân hoá theo không gian và biến động theo thời gian Bên cạnh những yếu tố chủ yếu như nhiệt độ, lượng mưa, gió, độ ẩm không khí thì Nghệ An còn là một tỉnh chịu ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt đới Trung bình mỗi năm có 2-3 cơn bão, thường tập trung vào tháng 8 và 10 và có khi gây ra lũ lụt

Sương muối chỉ có khả năng xảy ra ở các vùng núi cao và một vài vùng trung du có điều kiện địa hình và thổ nhưỡng thuận lợi cho sự thâm nhập của không khí lạnh và sự mất nhiệt do bức xạ mạnh mẽ của mặt đất như khu vực Phủ Quỳ

Nhìn chung, Nghệ An nằm trong vùng khí hậu có nhiều đặc thù, phân

dị rõ rệt trên toàn lãnh thổ và theo các mùa, tạo điều kiện cho nhiều loại cây trồng phát triển Khí hậu có phần khắc nghiệt, đặc biệt là bão và gió Tây Nam gây trở ngại không nhỏ cho sự phát triển chung, nhất là sản xuất nông nghiệp

3.1.4 Tài nguyên

3 1 4 1 Tài nguyên đất

Tình hình sử dụng đất (đến năm 2014) theo bảng sau:

1 Diện tí h đất nông nghiệp 1.249.176,1 75,75%

- Đất sản xuất nông nghiệp 276.074,1 16,74%

- Đất lâm nghiệp có rừng 963.691,0 58,44%

- Đất nuôi trồng thủy sản 7.984,1 0,48%

- Đất sông suối và mặt nước chuyên dùng 29.420,3 1,78%

3 1 4 2 Tài nguyên nước

Tỉnh Nghệ An có 7 lưu vực sông (có cửa riêng biệt), tuy nhiên 6 trong

số này là các sông ngắn ven biển có chiều dài dưới 50 km, duy nhất có sông

Cả với lưu vực 15.346 km2, chiều dài 361 km Địa hình núi thấp và gò đồi chiếm tỷ trọng lớn nên mạng lưới sông suối trong khu vực khá phát triển với mật độ trung bình đạt 0,62 km/km2 nhưng phân bố không đều trong toàn vùng Vùng núi có độ dốc địa hình lớn, chia cắt mạnh, mạng lưới sông suối phát triển mạnh trên 1 km/km2, còn đối với khu vực trung du địa hình gò đồi nên mạng lưới sông suối kém phát triển, trung bình đạt dưới 0,5 km/km2 Tuy sông ngòi nhiều, lượng nước khá dồi dào nhưng lưu vực sông nhỏ, điều kiện địa hình dốc nên việc khai thác sử dụng nguồn nước sông cho sản xuất và đời sống gặp nhiều khó khăn

3.1.4.3 Tài nguyên rừng

Với 885.339 ha diện tích đất có rừng, rừng tự nhiên chiếm tỷ lệ lớn với diện tích 732.741 ha, rừng trồng chiếm 152.867 ha, độ che phủ đạt gần 54% Rừng Nghệ An mang nhiều nét điển hình của thảm thực vật rừng Việt Nam

Theo thống kê có đến 153 họ, 522 chi và 986 loài cây thân gỗ, chưa kể đến loại thân thảo, thân leo và hạ đẳng Trong đó có 23 loài thân gỗ và 6 loài thân thảo được ghi vào sách đỏ Việt Nam Rừng tập trung ở các vùng đồi núi

37

với hai kiểu rừng phổ biến là rừng kín thường xanh, phân bố ở độ cao dưới 700m và rừng kín hỗn giao cây lá kim, phân bố ở độ cao lớn hơn 700m

3.2 Thực trạng và tiề năng sử dụng năng lượng sinh khối tại Nghệ An

Nghệ An ó nhiều loại sinh hối[16] ó thể sử dụng một á h hiệu quả

để đáp ứng một phần nhu ầu nhiên liệu và điện ủ tỉnh Cá loại SK hính ở Nghệ An, gồm: (i) Củi gỗ; (ii) Phế thải từ ây nông nghiệp; (iii) Chất thải hăn nuôi; (iv) Rá thải đô thị; và (v) Cá loại hất thải hữu ơ há

Thuật ngữ “ ủi gỗ” đượ hiểu là hất đốt ó nguồn gố từ gỗ Nó hủ yếu b o gồm ủi (vỏ ây, ành và lá ây, ây bụi, v.v thu đượ từ việ ắt tỉ ây) và phế thải gỗ thải r từ á nhà máy hế biến gỗ (mùn ư , v bào, đầu mẩu gỗ) Củi thường đượ h i thá từ rừng tự nhiên và rừng trồng, từ á hu đất trống đồi trọ , từ việ ắt tỉ ây ông nghiệp lâu năm ( hè, à phê, o su, điều, v.v ), ây ăn trái ( m, nhãn, v.v ) và ây trồng phân tán

Sản lượng ủi h i thá bền vững đượ tính theo ông thứ s u:

EF = A  CSE, với: EF – Sản lượng ủi h i thá (tấn/năm); A – Diện tí h đất rừng

2014, TP Hồ Chí Minh)

3.2.1 Rừng tự nhiên và rừng trồng

38

Tính đến năm 2014, Nghệ An với 885.339 h diện tí h đất ó rừng, rừng tự nhiên hiếm tỷ lệ lớn với diện tí h 732.741 h , rừng trồng hiếm 152.867 ha Với hệ số trung bình h i thá ủi bền vững 0,7 tấn/h /năm đối với rừng tự nhiên và 2,1 tấn/h /năm đối với rừng trồng, tổng sản lượng ủi

h i thá từ rừng tự nhiên và rừng trồng tương ứng là 512.918,7 tấn và 321,02 tấn

3.2.2 Đất trống đồi trọc

Đất trống đồi trọc là đất bao gồm đất hư sử dụng và rừng đã h i thá Cá hu đất này thông thường được bao phủ bởi thảm thực vật gồm các dạng thảo mộc, cây bụi, và các loại cây nhỏ mọc phân tán Diện tí h đất trống

đồi trọc khoảng 270.649,4 h vào tính đến năm 2014 Với hệ số trung bình

khai thác củi bền vững 0,5 tấn/h /năm thì á hu đất này sản xuất khoảng 135.324,7 tấn củi

3.2.3 Cây công nghiệp lâu năm

Tính đến năm 2014, diện tích đất trồng cây công nghiệp lâu năm cụ thể với đất trồng chè chiếm 7.000 ha, cà phê chiếm 600 ha, cao su chiếm 9.500 ha, tiêu chiếm 200ha, dâu tằm chiếm 600 ha Áp dụng hệ số trung bình khai thác củi bền vững 0,5 tấn/h /năm với chè, cao su, tiêu, dâu tằm và 0,7 tấn/h /năm với cà phê ta có tổng lượng củi khai thác là 9.070 tấn

3.2.4 Cây ăn trái

Năm 2013, diện tích đất trồng cây ăn trái vào khoảng 15.100 ha, áp dụng hệ số trung bình khai thác củi bền vững 0,5 tấn/h /năm, tông lượng củi

h i thá được sản xuất khoảng 7550 tấn củi

3.2.5 Cây trồng phân tán

Năm 2013, có khoảng 10.700 ha với mật độ 1.000 cây/ha Áp dụng hệ

số trung bình khai thác củi bền vững 1,75 tấn/h /năm Cây trồng phân tán sản xuất 18.725 tấn củi

Sản lượng củi gỗ khai thác từ các nguồn được trình bày theo bảng sau:

39

Năm 2013, hoảng 143,5 nghìn m3

gỗ h i thá đƣợc chế biến Tỷ lệ trung bình theo khối lƣợng giữa phế thải gỗ và gỗ đƣ vào chế biến là 0,6 đối với các nhà máy xẻ gỗ (10% mùn ƣ và 50% gỗ phế thải) Tổng lƣợng phế thải gỗ sản sinh trong các nhà máy xẻ gỗ vào năm 2013 là 86.100 m3 hoặc 60.270 tấn, trong đó 30.135 tấn là gỗ phế thải và 6.027 tấn là mùn ƣ

3.2.7 Phế thải từ cây nông nghiệp

Phế thải từ cây nông nghiệp chủ yếu bao gồm hai loại (i) phế thải nông nghiệp sau khu thu hoạ h nhƣ rơm rạ, ngọn và lá mía, thân và lá ngô (bắp), thân cây sắn, v.v , và (ii) phế thải sau chế biến công-nông nghiệp, ví dụ, trấu,

bã mía, vỏ lạ (đậu phụng), vỏ hạt cà phê, v.v

Phế thải từ cây nông nghiệp đựoc tính toán theo công thức sau:

CR = CP x RCR, với CR-phế thải từ cây nông nghiệp (tấn/năm), CP-sản lƣợng thu hoạch cây nông nghiệp (tấn/năm), RCR-tỷ lệ giữa phế thải và sản lƣợng thu hoạch (tấn phế thải trên tấn sản lƣợng thu hoạch)

Các loại cây nông nghiệp sản sinh khối lƣợng lớn phế thải sau thu hoạch là cây lúa, ngô, sắn, mía, lạc và cà phê

Bảng 3.4 Tỷ lệ giữa phế thải và sản lượng thu hoạch được xác định qua khảo sát thực tế [17]

(Nguồn Khóa học hè lần thứ nhất về Ứng dụng điện sinh học ở Việt Nam do Tổng cục Năng lượng/GIZ tổ chức Hội thảo tập huấn về Ứng dụng điện sinh khối 19-23 tháng 5, 2014,

TP Hồ Chí Minh)

3.2.8 Rơm rạ

Phế thải sau thu hoạch lúa là rơm và gốc rạ Thông thường, gốc rạ sẽ được bỏ lại đồng ruộng Chỉ có rơm sẽ được thu gom để sử dụng Tổng lượng lúa năm 2013 tại Nghệ An vào khoảng 930.000 tấn Áp dụng cùng tỷ lệ trung bình giữa rơm và sản lượng lúa là 1,0; lượng rơm sản sinh vào năm 2013 sẽ là 930.000 tấn

3.2.9 Phế thải sau thu hoạch mía

Phế thải sau thu hoạch mía bao gồm gốc, rễ, lá và ngọn mía Các loại phế thải này thường được thu gom để sử dụng như một nguồn chất đốt đun nấu và cho các mục đích sử dụng phi nhiên liệu khác Sản lượng mí tính sơ

bộ năm 2013 là 1.597.700 tấn Với tỷ lệ trung bình giữa phế thải và sản lượng mía là 0,1; tổng lượng phế thải vào năm 2013 là 159.700 tấn

3.2.10 Phế thải sau thu hoạch ngô

Ngô được thu hoạch bằng cách hái, bóc lá bao bắp ngô và tỉa hạt Phế thải sau thu hoạch là thân cây, lá và lõi ngô (gọi chung là phế thải sau thu hoạ h ngô), thường đượ thu gom để sử dụng như một nguồn nhiên liệu đun nấu hoặ để làm thứ ăn hăn nuôi (trâu và bò) Với tỷ lệ trung bình giữa phế thải sau thu hoạch ngô và sản lượng ngô là 2,5; sản lượng ngô năm 2013 là 229.800 tấn thì tổng phế thải sau thu hoạ h ngô vào năm 2013 là 574.500 tấn

3.2.11 Thân cây sắn

Phế thải sau khi thu hoạch là thân cây sắn Tại các vùng nông thôn, thân cây sắn đượ thu gom để sử dụng làm nhiên liệu đun nấu hoặc làm hàng rào Sản lượng sắn năm 2013 là 423.800 tấn thì tổng lượng thân cây sắn sản sinh là 127.140 tấn