Nghiên cứu đánh giá khả năng thâm nhập của viên nén mùn cưa vào làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Hà Nội

MỤC LỤCMỤC LỤCiDANH MỤC BẢNG BIỂUiiiDANH MỤC HÌNH VẼivMỞ ĐẦU11.Tính cấp thiết của đề tài12.Tổng quan tình hình nghiên cứu23.Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu24.Phạm vi nghiên cứu35.Dữ liệu nghiên cứu36.Phương pháp nghiên cứu37.Đóng góp của đề tài38.Kết cấu của khóa luận3CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU51.1. Tổng quan về năng lượng sinh khối51.1.1. Khái niệm và phân loại nhiên liệu sinh khối51.1.2. Công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh khối81.1.3. Các loại bếp sử dụng chất đốt sinh khối121.1.4. Hiện trạng sử dụng nhiên liệu sinh khối trên thế giới và ở Việt Nam171.2. Quy trình và phương pháp nghiên cứu241.2.1. Quy trình nghiên cứu241.2.2. Phương pháp nghiên cứu251.3. Các chỉ tiêu đánh giá khả năng thay thế của viên nén mùn cưa cho than tổ ong28TÓM TẮT CHƯƠNG 1 ĐỊNH HƯỚNG CHƯƠNG 229CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THAY THẾ CỦA VIÊN NÉN MÙN CƯA CHO THAN TỔ ONG TRONG KHU VỰC DÂN CƯ TẠI HÀ NỘI302.1. Hiện trạng sử dụng chất đốt sinh hoạt tại Việt Nam302.1.1. Khái niệm chất đốt302.1.2. Phân loại chất đốt sinh hoạt312.1.3. Thực trạng sử dụng chất đốt trong sinh hoạt hiện nay342.2. Giới thiệu về khu vực khảo sát382.3. Tình hình sử dụng than tổ ong tại một số hộ dân quận Hai Bà Trưng và quận Long Biên392.4. Sự quan tâm của người dân về sản phẩm Viên nén mùn cưa432.5. Tính toán lợi ích người dân thu được khi chuyển sang dùng viên nén mùn cưa thay cho than tổ ong462.6. Đánh giá khả năng sử dụng viên nén mùn cưa thay thế cho than tổ ong làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Hà Nội49TÓM TẮT CHƯƠNG 2 ĐỊNH HƯỚNG CHƯƠNG 351CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỂ ĐƯA SẢN PHẨM VIÊN NÉN MÙN CƯA VÀO SỬ DỤNG RỘNG RÃI TRONG KHU VỰC DÂN CƯ TẠI HÀ NỘI523.1. Cải tiến bếp đun viên nén mùn cưa523.2. Xây dựng cơ sở phân phối sản phẩm nhiên liệu sinh khối533.2.1. Mở rộng mạng lưới giới thiệu, phân phối sản phẩm533.2.2. Xây dựng kho dự trữ sản phẩm533.3. Nâng cao nhận thức của người dân543.4. Chính sách hỗ trợ của chính phủ55TÓM TẮT CHƯƠNG 356KẾT LUẬN57TÀI LIỆU THAM KHẢO58PHỤ LỤC59PHỤ LỤC 1: PHIẾU KHẢO SÁT TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG59PHỤ LỤC 2: CÁC PHIẾU KHẢO SÁT MÀ NHÓM THU ĐƯỢC KHI THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU60

G ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KINH TẾ - QUẢN LÝ

G ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KINH TẾ - QUẢN LÝ

khu vực dân cư tại Hà Nội

Họ và tên sinh viên: Hoàng Quốc Huy

Lớp, khóa: Kinh tế công nghiệp – Khóa 58

Giáo viên hướng dẫn : PGS TS Trần Văn Bình

Hà Nội, tháng 6/2017

Viện Kinh tế & Quản lý Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Hoàng Quốc Huy

Lớp: Kinh tế công nghiệp Khóa: 58

Họ và tên giáo viên hướng dẫn: PGS TS Trần Văn Bình

1 Tên đề tài tốt nghiệp: Nghiên cứu đánh giá khả năng thâm nhập của viên nén mùn cưa vào làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Hà Nội.

2 Các số liệu ban đầu: Số liệu về dùng thử sản phẩm; Số liệu về khảo sát việc sử dụng chất đốt trong sinh hoạt của người dân.

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1: Cơ sở lý thuyết về nhiên liệu sinh khối và phương pháp

nghiên cứu.

Chương 2: Nghiên cứu, đánh giá khả năng thay thế viên nén mùn cưa

cho than tổ ong trong khu vực dân cư tại Hà Nội.

Chương 3: Đề xuất một số giải pháp để đưa sản phẩm viên nén mùn cưa

vào sử dụng rộng rãi trong khu vực dân cư tại Hà Nội.

4 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 05/04/2017.

5 Ngày hoàn thành nhiệm vu: 05/06/2017.

Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2017

Họ và tên sinh viên: Hoàng Quốc Huy

Lớp: Kinh tế công nghiệp Khóa: 58

Tên đề tài tốt nghiệp: Nghiên cứu đánh giá khả năng thâm nhập của viên nén mùn cưa vào làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Hà Nội

Tính chất của đề tài:

I Nội dung nhận xét:

1 Tiến trình thực hiện khóa luận:

2 Nội dung của khóa luận:

 Cơ sở lý thuyết:

 Các số liệu, tài liệu thực tế:

 Phương pháp và mức độ giải quyết các vấn đề:

3 Hình thức của khóa luận:

 Hình thức trình bày:

 Kết cấu của khóa luận:

4 Những nhận xét khác:

II Đánh giá và cho điểm:  Tiến trình làm khóa luận: … /20

 Nội dung khóa luận: …/60

 Hình thức khóa luận: …/20

Tổng cộng: …/100 ( Điểm: … )

Hà Nội, ngày … tháng 6 năm 2017

Người hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT

Họ và tên sinh viên: Hoàng Quốc Huy

Lớp: Kinh tế công nghiệp Khóa: 58

Tên đề tài tốt nghiệp: Nghiên cứu đánh giá khả năng thâm nhập của viên nén mùn cưa vào làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Hà Nội

Tính chất của đề tài:

I Nội dung nhận xét:

1 Nội dung của khóa luận:

2 Hình thức của khóa luận:

3 Những nhận xét khác:

 Nội dung khóa luận: …/80

 Hình thức khóa luận: …/20

Tổng cộng: …/100 ( Điểm:….)

Hà Nội, ngày … tháng 6 năm 2017

Người duyệt

MỤC LỤC i

DANH MỤC BẢNG BIỂU iii

DANH MỤC HÌNH VẼ iv

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Tổng quan tình hình nghiên cứu 2

3 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu 2

4 Phạm vi nghiên cứu 3

5 Dữ liệu nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp của đề tài 3

8 Kết cấu của khóa luận 3

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5

1.1 Tổng quan về năng lượng sinh khối 5

1.1.1 Khái niệm và phân loại nhiên liệu sinh khối 5

1.1.2 Công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh khối 8

1.1.3 Các loại bếp sử dụng chất đốt sinh khối 12

1.1.4 Hiện trạng sử dụng nhiên liệu sinh khối trên thế giới và ở Việt Nam 17

1.2 Quy trình và phương pháp nghiên cứu 24

1.2.1 Quy trình nghiên cứu 24

1.2.2 Phương pháp nghiên cứu 25

1.3 Các chỉ tiêu đánh giá khả năng thay thế của viên nén mùn cưa cho than tổ ong 28

TÓM TẮT CHƯƠNG 1 - ĐỊNH HƯỚNG CHƯƠNG 2 29

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THAY THẾ CỦA VIÊN NÉN MÙN CƯA CHO THAN TỔ ONG TRONG KHU VỰC DÂN CƯ TẠI HÀ NỘI 30

2.1 Hiện trạng sử dụng chất đốt sinh hoạt tại Việt Nam 30

2.1.1 Khái niệm chất đốt 30

2.1.2 Phân loại chất đốt sinh hoạt 31

2.2 Giới thiệu về khu vực khảo sát 38

2.3 Tình hình sử dụng than tổ ong tại một số hộ dân quận Hai Bà Trưng và quận Long Biên 39

2.4 Sự quan tâm của người dân về sản phẩm Viên nén mùn cưa 43

2.5 Tính toán lợi ích người dân thu được khi chuyển sang dùng viên nén mùn cưa thay cho than tổ ong 46

2.6 Đánh giá khả năng sử dụng viên nén mùn cưa thay thế cho than tổ ong làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Hà Nội 49

TÓM TẮT CHƯƠNG 2 - ĐỊNH HƯỚNG CHƯƠNG 3 51

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỂ ĐƯA SẢN PHẨM VIÊN NÉN MÙN CƯA VÀO SỬ DỤNG RỘNG RÃI TRONG KHU VỰC DÂN CƯ TẠI HÀ NỘI 52

3.1 Cải tiến bếp đun viên nén mùn cưa 52

3.2 Xây dựng cơ sở phân phối sản phẩm nhiên liệu sinh khối 53

3.2.1 Mở rộng mạng lưới giới thiệu, phân phối sản phẩm 53

3.2.2 Xây dựng kho dự trữ sản phẩm 53

3.3 Nâng cao nhận thức của người dân 54

3.4 Chính sách hỗ trợ của chính phủ 55

TÓM TẮT CHƯƠNG 3 56

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

PHỤ LỤC 59

PHỤ LỤC 1: PHIẾU KHẢO SÁT TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG 59

PHỤ LỤC 2: CÁC PHIẾU KHẢO SÁT MÀ NHÓM THU ĐƯỢC KHI THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU 60

Bảng 1.1 Đặc tính lý hóa của các sản phẩm nhiên liệu sinh khối 7

Bảng 1.2 Tổng sản lượng năng lượng sinh khối của một số nước qua các năm 17

Bảng 2.1 Đặc điểm của viên than tổ ong 31

Bảng 2.2 Một số hộ dân sử dụng than tổ ong quận Hai Bà Trưng và quận Long Biên 39

Bảng 2.3 Sự quan tâm của người dân về sản phẩm Viên nén mùn cưa 43

Bảng 2.4 Phản hồi của các hộ dân sau khi sử dụng bếp 45

Bảng 2.5 Các thông số về viên nén mùn cưa và than tổ ong 46

Bảng 2.6 Chi phí khi chuyển đổi từ sử dụng than tổ ong sang viên nén mùn cưa 47

Bảng 2.7 Chi phí nhiên liệu mà các hộ tiết kiệm đươc khi chuyển sang dùng

viên nén mùn cưa 48

Bảng 2.8 Kết quả khảo sát 49

Hình 1.1 Các sản phẩm nhiên liệu sinh khối 6

Hình 1.2 Quy trình sản xuất nhiên liệu sinh khối 8

Hình 1.3 Máy sản xuất viên nén sinh khối 9

Hình 1.4 Máy ép củi trấu 10

Hình 1.5 Máy nén thủy lực 11

Hình 1.6 Nguyên lý khí hóa 12

Hình 1.7 Một số bếp được cải tạo để sử dụng củi trấu tại GiaoThủy, Nam Định 13

Hình 1.8 Bếp đun củi trấu của công ty cổ phần đầu tư Lam An 13

Hình 1.9 Bếp khí hóa hoàn toàn 14

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý của bếp khí hóa hoàn toàn 15

Hình 1.11 Sơ đồ cấu tạo của bếp khí hóa không hoàn toàn 16

Hình 1.12 Một số loại bếp đun viên nén 16

Hình 1.13 Quy trình nghiên cứu, đánh giá 24

Hình 2.1 Một số loại chất đốt chính 30

Hình 2.2 Các dạng chất đốt sinh hoạt 31

Hình 2.3 Bếp đun than 32

Hình 2.4 Bếp đun gas 33

Hình 2.5 Tỉ trọng tiêu thụ năng lượng theo ngành 34

Hình 2.6 Sử dụng nhiên liệu rắn tỷ lệ nghịch với thu nhập (%) 35

Hình 2.7 Tỷ trọng sử dụng các loại nhiên liệu trong sinh hoạt tại Việt Nam 35

Hình 2.8 Sử dụng nhiên liệu rắn theo khu vực (%) 36

Hình 2.9 Chi phí nhiên liệu bình quân cho mỗi bữa ăn 36

1 Tính cấp thiết của đề tài

Năng lượng là một phần không thể thiếu được trong cuộc sống Tất cả mọi hoạtđộng đều cần phải sử dụng đến năng lượng, từ sinh hoạt hàng ngày đến giao thông đi lại,sản xuất hàng hóa,… Hiện nay, nguồn năng lượng đang được sử dụng chủ yếu đó là nănglượng hóa thạch, như than đá, dầu mỏ, khí đốt,… Chúng đã được con người tìm ra và sửdụng từ rất lâu Những nguồn năng lượng này đã góp phần rất lớn vào sự phát triển của xãhội, nâng cao chất lượng cuộc sống của con người

Một trong những lĩnh vực sử dụng nhiều năng lượng hóa thạch nhất, đó chính làtrong dân dụng sinh hoạt Chúng được dùng chủ yếu làm nhiên liệu đun nấu thức ăn Ưuđiểm của loại nhiên liệu này là giá rất rẻ, có thể mua được tại rất nhiều các nguồn cungcấp khác nhau

Tuy nhiên, do khai thác và sử dụng quá mức, những nguồn năng lượng này đangdần cạn kiệt Theo dự báo của các nhà khoa học, với tốc độ khai thác và sử dụng hiện tại,lượng dầu mỏ trên thế giới sẽ chỉ đủ dùng trong khoảng từ 32 đến 42 năm tới, lượng than

đá khai thác hiện tại cũng chỉ đáp ứng được 60% nhu cầu và đang tiếp tục giảm

Việc khai thác năng lượng hóa thạch cũng gây hủy hoại môi trường tự nhiên, pháhủy hệ sinh thái Hơn nữa, trong quá trình sử dụng, chúng tạo ra rất nhiều khí độc hại như

CO, CO2, SO2,…Chúng gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của người sử dụng, gây ra cáccăn bệnh liên quan đến đường hô hấp, ung thư,…Đây cũng chính là các tác nhân trực tiếpgây ra hiệu ứng nhà kính khiến trái đất nóng lên, kéo theo đó là hàng loạt những thảm họa

tự nhiên như thiên tai, bão lũ,

Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng lớn nhất của biến đổi khí hậu.Trước thực trạng này, chúng ta cần phải tìm ra những nguồn năng lượng thay thế mới, íttạo ra khí thải độc hại Đó là một trong những biện pháp thiết yếu để giảm thiểu những tácđộng tiêu cực của tình trạng trái đất nóng lên

Những nguồn năng lượng thay thế được sử dụng nhiều nhất hiện nay đó là nănglượng mặt trời, năng lượng gió, Tuy nhiên để có thể sử dụng được những loại nănglượng này thì cần phải có một chi phí đầu tư rất lớn cùng một đội ngũ nhân lực có trình độcao để quản lý, vận hành và không phải khu vực nào cũng có thể sử dụng được Với điềukiện của nước ta hiện nay, đây không phải là lựa chọn hàng đầu

Việt Nam là một nước nông nghiệp, có truyền thống trồng lúa nước từ lâu đời.Diện tích đất nông nghiệp của nước ra là 262.805 km2, chiếm 79,4% diện tích cả nước.Sau mỗi vụ thu hoạch, các phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, vỏ trấu, bã mía, lõi ngô,…

bị bỏ lại rất lớn Chúng thường được phơi khô và dùng làm nhiên liệu đun nấu hàng ngàycủa các hộ dân ở vùng nông thôn Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng, nhiệt lượng màchúng tạo ra không cao và quá trình đốt cũng sinh ra rất nhiều khí độc hại Việc dự trữ,bảo quản chúng cũng gặp nhiều khó khăn

Hơn nữa hiện nay, do mức sống của người dân ngày càng được tăng lên, một sốvùng, người dân không còn thu gom các phụ phẩm nông nghiệp này làm chất đốt sinh

Chìa khóa để giải quyết thực trạng đó là sử dụng các phụ phẩm nông nghiệp chếbiến thành nhiên liệu sinh khối Chúng sẽ được trải qua quá trình biến đổi lý hóa giúp làmtăng nhiệt lượng, giảm thiểu các thành phần gây ô nhiễm, đồng thời giúp cho việc vậnchuyển, bảo quản trở nên dễ dàng hơn Hiện nay, có rất nhiều doanh nghiệp đã sản xuấtđược các sản phẩm này

Tuy nhiên, vì đây là một sản phẩm mới nên người dân vẫn chưa biết đến nhiều.Hơn nữa, họ cũng đã quen thuộc với việc sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch nhưthan, dầu,…Do đó, việc thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch bằng nhiên liệu sinhkhối sẽ gặp rất nhiều khó khăn và thách thức

Dựa vào những cơ sở trên cùng các kiến thức đã học được từ chuyên ngành Kinh

tế Năng lượng, em đã quyết định thực hiện đề tài khoa học :” Nghiên cứu khả năng sửdụng nhiên liệu sinh khối làm chất đốt sinh hoạt trong khu vực dân cư tại Việt Nam”

2 Tổng quan tình hình nghiên cứu

Nhiện liệu sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp đã có mặt trên thị trường từ lâu Rấtnhiều quốc gia trên thế giới đã sản xuất được và chúng được sử dụng trong rất nhiềungành, lĩnh vực khác nhau

Tại Việt Nam cũng có nhiều cơ sở, doanh nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh khối từphụ phẩm nông nghiệp như công ty:

 Cổ phần đầu tư Lam An ( Phòng 503, tòa CT5B, Mễ Trì Thượng, đường Đại LộThăng Long – Hà Nội)

 Công ty Cổ phần đầu tư và kinh doanh tổng hợp Thương Thảo (số 19 Trần AnhTông, phường Nguyễn Văn Cừ, Quy Nhơn, Bình Định)…

Tuy nhiên, hiện tại, ở Việt Nam, vẫn chưa có một cá nhân, tổ chức nào đứng ranghiên cứu, đánh giá khả năng sử dụng nhiên liệu sinh khối làm chất đốt sinh hoạt trongcác khu vực dân cư

3 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu:

 Hiện tại nhiên liệu sinh khối có 2 dạng : Biogas ( nhiên liệu sinh khối dạngkhí) và Biomass ( nhiên liệu sinh khối dạng rắn) Mỗi dạng được sản xuất từrất nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau Tuy nhiên, trong phạm vi đề tài, em sẽtập trung vào nghiên cứu vào một dạng, đó là Biomass được sản xuất từ phụphẩm nông nghiệp, với 3 sản phẩm cụ thể là : Viên nén mùn cưa, Củi trấu ép,Củi mùn cưa ép

 Mục tiêu nghiên cứu:

 Tìm hiểu được tình hình sử dụng chất đốt trong dân dụng sinh hoạt hiện nay

 Đánh giá được khả năng thay thế năng lượng hóa thạch của các nhiên liệu sinhkhối

Do hạn chế về thời gian nghiên cứu, em đã quyết định thực hiện khảo sát, nghiêncứu các hộ dân sử dụng than tổ ong tại một số phường của Hà Nội: Phường Bách Khoa vàphường Bạch Mai, quận Hai Bà Trưng và quận Long Biên.

5 Dữ liệu nghiên cứu

 Dữ liệu nghiên cứu thu được từ quá trình đi khảo sát thực tế

 Các dữ liệu được cung cấp khi thực tập tại công ty Lam An

 Các dự liệu thu thập được từ các bài báo, bài nghiên cứu khoa học có liênquan đến đề tài nghiên cứu

6 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp thu thập số liệu:

 Phương pháp phỏng vấn: Phỏng vấn các hộ dân sử dụng than tổ ong tại quậnHai Bà Trưng và quận Long Biên về việc sử dụng than tổ ong trong đun nấu,sinh hoạt hàng ngày của họ

 Phương pháp phiếu câu hỏi: Nhằm thu thập các thông tin từ các hộ sử dụngthan tổ ong theo các tiêu chí nhất định

 Phương pháp phân tích số liệu:

 Phương pháp phân tích tĩnh: Xác định những ưu nhược điểm của nhiên liệusinh khối so với than tổ ong

 Phương pháp phân tích hoàn vốn: Xác định thời gian hoàn vốn của hộ sử dụngnếu đầu tư, sử dụng nhiên liệu sinh khối

7 Đóng góp của đề tài

Việc sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch đang gây ảnh hưởng tiêu cực đếnmôi trường sống Việc thay thế chúng bằng các nhiên liệu sinh khối sẽ mang lại những lợiích to lớn

Tuy nhiên, rất nhiều người dân chưa ý thức được điều này Qua bài bài phân tíchnày, em sẽ giúp mọi người hiểu hơn về nhiên liệu sinh khối, những lợi ích mà chúngmang lại và cách thức sử dụng những sản phẩm này sao cho đạt được lợi ích và hiệu quảlớn nhất

8 Kết cấu của khóa luận

Bài khóa luận bao gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý thuyết về nhiên liệu sinh khối và phương pháp nghiên cứu

Chương này nhằm mục đích giới thiệu về nhiên liệu sinh khối, công nghệ sản xuất,

sử dụng, ưu nhược điểm so với năng lượng hóa thạch

Chương 2: Nghiên cứu, đánh giá khả năng thay thế viên nén mùn cưa cho than tổ ong

trong khu vực dân cư tại Hà Nội

Chương 3: Đề xuất một số giải pháp để đưa sản phẩm viên nén mùn cưa vào sử dụng

rộng rãi trong khu vực dân cư tại Hà Nội

Trình bày các kiến nghị và giải pháp để có thể đưa sản phẩm nhiên liệu sinh khốivào sử dụng rộng rãi trong các khu vực dân cư

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHIÊN LIỆU SINH KHỐI

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về năng lượng sinh khối

1.1.1 Khái niệm và phân loại nhiên liệu sinh khối

Nhiên liệu sinh khối là một thuật ngữ có ý nghĩa bao hàm rất rộng dùng để mô tảcác vật chất có nguồn gốc sinh học có thể được sử dụng như một nguồn nhiên liệu Nóđược cấu tạo chủ yếu từ các hidrocacbon ( CxHyOz,…)

Hiện tại, nhiên liệu sinh khối được tạo thành từ hai nguồn:

 Từ thực vật ( Các bộ phận của thực vật như thân cây, lá cây,…)

 Từ các loài động vật (chất thải động vật)

Các dạng nhiên liệu này thường được sử dụng thông qua quá trình đốt, tạo ra nhiệtlượng Trong đó, nhiên liệu sinh khối từ thực vật có thể đốt trực tiếp, còn từ động vật thìphải qua quá trình biến đổi mới sử dụng được

Một số dạng nhiên liệu sinh khối đang được sử dụng hiện nay:

 Phụ phẩm từ quá trình sản xuất nông nghiệp: Sau quá trình thu hoạch, các bộphận của cây trồng sẽ được bỏ lại như rơm rạ, vỏ trấu, lõi ngô, Chúng có thểđược sử dụng bằng cách đốt trực tiếp, hoặc có thể chế biến thêm thành các dạngkhác để sử dụng

 Chất thải từ động vật: Trong quá trình chăn nuôi gia súc ( đặc biệt là nuôi heo),chất thải của chúng sẽ được thu gom lại Chúng sẽ được trải qua quá trình biếnđổi yếm khí để tạo ra các chất khí có thể đốt được như metan ( CH4), etan( C2H6)…

 Chất thải sinh hoạt của con người: Các hoạt động hàng ngày của con người phátsinh ra rất nhiều loại chất thải khác nhau, một trong số đó có thể được tái chếlàm nhiên liệu sinh khối Tiêu biểu đó là rác thải sinh hoạt Chúng sẽ được sấykhô và dùng làm nhiên liệu trong các nhà máy điện rác

Tuy có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng thành phần chính của nhiênliệu sinh khối đều bao gồm:

 Chất bốc: Là thành phần dễ bay hơi (trừ nước) và là chất cháy đầu tiên

 Chất cốc: Hay còn được gọi là Cacbon cố định, là phần không bay hơi nhưngcháy được, chiếm phần lớn trong năng lượng

 Tro: Là phần không cháy cũng không bay hơi được và còn lại sau quá trình cháy

 Độ ẩm: Là hàm lượng nước có trong năng lượng, làm giảm hiệu suất của quátrình cháy Mỗi loại chất đốt lại có độ ẩm khác nhau

Sinh khối là loại năng lượng đầu tiên mà con người sử dụng vì theo nguồn gốc củasinh khối, nguồn nguyên nhiên liệu để tạo ra chúng có ở khắp nơi trên Trái Đất Trongphần tiếp theo, chúng em xin phép đi vào tìm hiểu về công nghệ sản xuất nhiên liệu sinhkhối, cụ thể là các nhiên liệu sinh khối có nguồn gốc từ các phụ phẩm nông nghiêp

 Một số loại sản phẩm nhiên liệu sinh khối được sản xuất từ phụ phẩm nông nghiệp

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều sản phẩm nhiên liệu sinh khối được sản xuất

từ phụ phẩm nông nghiệp, trong đó nổi bật nhất là 3 loại sản phẩm:

Hình 1.1 Các sản phẩm nhiên liệu sinh khối

c) Viên nén mùn cưa

Dưới đây là các đăc tính lý hóa của các sản phẩm này.

Bảng 1.1 Đặc tính lý hóa của các sản phẩm nhiên liệu sinh khối

STT Các đặc tính Củi mùn cưa ép Củi trấu ép Viên nén mùn cưa

Được dùng làm nguyên liệu đun nấu thức ăn hàng ngày trong các hộ dân dụng sinhhoạt

Sử dụng cho các thiết bị công nghiệp, dân dụng, chủ yếu là làm nhiên liệu cho lòhơi, qua đó tạo ra hơi để:

+ Sử dụng giặt là trong xưởng may

+ Hấp, sấy, thanh trùng, tiệt trùng trong các nhà máy thưc phẩm

+ Sử dụng trong nấu ăn họ gia đình bình thường hay nấu ăn trong công nghiệp.+ Sử dụng ở bể bơi bốn mùa, máng nước nóng cho khu vui chơi, và các khunhà hàng khách sạn, trường học hay các khu phục hồi chức năng ở bệnh viện.+ Sử dụng trong các hệ thống làm bún, phở, bánh ướt và các loại thực phẩmkhác

Sử dụng thay thế rơm, rạ, trấu để lót chuồng trại, trang trại ( nuôi gà, lợn, bò,trâu,vv ).Tận dụng phần tro sau khi đốt xong để làm phân bón.

1.1.2 Công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh khối

1.1.2.1 Tổng quan về công nghệ sản xuất

Có nhiều loại sản phẩm nhiên liệu sinh khối được sản xuất từ phụ phẩm nôngnghiệp, với hình dạng, đặc tính lý hóa khác nhau Do đó cũng có nhiều công nghệ khácnhau để sản xuất ra chúng Hiện nay, những sản phẩm này gồm hai loại chính là: Củi sinhkhối và Viên nén sinh khối Các loại nhiên liệu này được sản xuất từ các dây truyền côngnghệ với nguyên liệu đầu vào khác nhau Tuy nhiên, quy trình chung để sản xuất chúnggồm ba công đoạn:

Hình 1.2 Quy trình sản xuất nhiên liệu sinh khối

 Công đoạn 1: Sấy khô nguyên liệu

+ Các loại phụ phẩm nông nghiệp trong tự nhiên thường có độ ẩm rất cao, khiđốt sẽ tạo ra nhiều khói và làm giảm hiệu suất Chính bởi vậy trước khi đưavào sản xuất chất đốt sinh khối ta cần phải loại bỏ tối đa độ ẩm có trongnguyên liệu

+ Độ ẩm có thể được loại bỏ thông qua quá trình phơi sấy tự nhiên và sấy bằngmáy Nguyên liệu đạt yêu cầu thường có độ ẩm nhỏ hơn 15%

 Công đoạn 2: Nghiền nguyên liệu

+ Trước khi được nén tạo hình thì nguyên liệu phải được nghiền nhỏ tới kíchthước thích hợp (thường nhỏ hơn 1 mm) Các loại phụ phẩm nông nghiệpthường có kích thước không giống nhau nên quá trình nghiền sẽ giúp tạo rasản phẩm đồng đều về hình dạng cũng như chất lượng

+ Nguyên liệu sau khi được sấy và nghiền nhỏ sẽ được đưa vào máy nén tạohình Tùy thuộc vào hình dạng yêu cầu của chất đốt mà công đoạn nén sẽkhác nhau

Tùy thuộc vào từng loại sản phẩm mà các công đoạn trên có thể thay đổi sao chophù hợp Phần tiếp theo, em xin trình bày cụ thể các công nghệ đang được áp dụng để sảnxuất 2 loại nhiên liệu sinh khối: Viên nén sinh khối và Củi sinh khối

1.1.2.2 Công nghệ sản xuất viên nén sinh khối

Viên nén sinh khối thường được sản xuất từ mùn cưa, dăm bào có kích thước nhỏ(đường kính khoảng 6-8 mm, độ dài từ 3-4 cm)

Sấy

Do kích thước sản phẩm nhỏ nên viên nén sinh khối cần được nén dưới áp lực cao.Hàm lượng chất kết dính lignin trong mùn cưa không lớn nên trước khi nén ta cần phatrộn các loại chất phụ gia để tăng chất lượng sản phẩm Phụ gia thường được sử dụng làbột gao hoặc bột ngô.

 Nguyên lý hoạt động

Nguyên liệu được ép qua các ống khuôn có kích thước nhỏ bằng vừa đúng kíchthước viên nén, các ống khuôn đều được gia nhiệt (đốt nóng) để tăng thêm nhiệt lượngcho mỗi viên nén được sản xuất, nguyên liệu được ép xuống các khuôn bằng con lăn,

Công nghệ này bao gồm 2 quá trình: Quá trình nén và quá trình gia nhiệt

 Nguyên liệu sẽ được nghiền nhỏ, sau đó được trải lên một mặt phẳng có những

lỗ nhỏ

 Một con lăn lớn sẽ lăn trên bề mặt đó, nén nguyên liệu xuống những lỗ nhỏ

 Mặt phẳng này đồng thời được đốt nóng để gia nhiệt cho nguyên liệu

 Nguyên liệu sẽ được nén qua các lỗ nhỏ và tạo thành hình viên nén

 Chi phí đầu tư và vận hành

Tùy thuộc vào công suất của máy nén mà chi phí đầu tư thiết bị sẽ khác nhau Vớiquy mô sản xuất nhỏ, khoảng 1 tấn/h, máy do Việt Nam sản xuất thì các chi phí như sau:

 Chi phí đầu tư thiết bị khoảng 200.000.000 đồng

 Công suất thiết bị là 150 KW

 Mặt bằng sản xuất yêu cầu: 1000m2

 Nhân công vận hành: 5 người bao gồm nhiệm vụ vận chuyển nguyên liệu, vậnhành máy, đóng bao

Hình 1.3 Máy sản xuất viên nén sinh khối

1.1.2.3 Công nghệ sản xuất củi sinh khối

Củi sinh khối hiện nay thường được sản xuất từ mùn cưa và trấu, có đường kính60-80 mm, độ dài 40-50 cm Tùy thuộc vào nguyên liệu đầu vào mà công nghệ sản xuấtkhác nhau Nếu nguyên liệu là trấu thì dùng công nghệ nén trục vít; nguyên liệu là mùncưa thì sử dụng công nghệ nén thủy lực

a) Công nghệ sản xuất củi trấu

Củi trấu được sản xuất từ trấu có độ ẩm nhỏ hơn 15%, được nén với công nghệ trụcvít

 Nguyên lý hoạt động

Nguyên liệu sơ cấp sau khi được sấy khô sẽ được đưa vào một hệ thống quay bởitrục vít ngang Nguyên liệu được ép thành hình trụ qua trục vít Tại đây củi trấu sẽ đượcgia nhiệt qua ống côn bằng điện trở, chính giai đoạn này ở vỏ trấu tiết ra chất lignin làchất kết dính chính của củi trấu Qua giai đoạn này củi trấu sẽ chắc hơn và có nhiệt lượngcao hơn

 Mội số lưu ý khi sử dụng công nghệ nén trục vít

 Củi trấu thanh có lỗ ở giữa để thoát ẩm trong quá trình gia nhiêt Tuy nhiên ở một vàitrường hợp, trong quá trình nén thì lỗ thoát hơi ẩm bị bít lại khiến cho củi trấu thanh ởđầu nòng sẽ bay ra kèm theo tiếng nổ, vận tốc của thanh củi bay ra là rất lớn nên rất dễgây ra nguy hiểm đối với con người Do đó khí lắp đặt các loại máy ép củi trấu thì phảiquay đầu máy vào tường để không gây nguy hiểm cho con người khi xảy ra sự cố

 Do hàm lượng silic trong trấu rất cao nên rất dễ gây bào mòn cho cánh trục vít Vì vậy

mà phải thường xuyên thực hiện bảo dưỡng cho trục vít bằng cách dùng que hàn chuyêndùng hàn đắp lại

 Đối với máy ép trấu có nòng ép dài thì sau khi đắp cánh vít xong là có thể đưa vào chạyđược, nhưng năng suất lúc đấy giảm đi một phần tư, sau một giờ đồng hồ thì chỉnh lại thìmáy đạt 100% sản lượng

 Đối với máy ép củi trấu có nòng ngắn thì các cánh vít khi đắp xong phải được mài lại chonhẵn trước khi đưa vào chạy máy

Hình 1.4 Máy ép củi trấu

Tùy thuộc vào công suất đặt mà chi phí đầu tư của các loại máy sản xuất củi trấu làkhác nhau

Ví dụ với máy ép có công suất là 2 tấn/h thì:

 Chi phí đầu tư vào khoảng 350 triệu (Máy do Việt Nam sản xuất)

 Công suất điện là 3 KW

 Nhân công vận hành gồm 3 người

 Mặt bằng nhà xưởng rộng khoảng 500m2

b) Công nghệ sản xuất củi mùn cưa

Do đặc tính của mùn cưa là độ ẩm cao, chất lignin để kết dính có hàm lượng ít Vìvậy, để sản xuất củi mùn cưa thì công nghệ nén pittong thủy lực là tối ưu nhất

Máy ép củi thủy lực thường thiết kế dạng trục ngang, cho khả năng ép nén côngsuất lớn

 Nguyên lý hoạt động

Máy nén thủy lực được chế tạo và hoạt động dựa trên định luật truyền áp suất trongchất lỏng, chỉ cần tác động lực nhỏ, nó có thể sản sinh một áp lực vô cùng lớn, giúp nén

ép hiệu quả các loại củi trấu với năng suất cực cao

Nguyên liệu sẽ được đưa vào khuôn Sau đó pittong máy ép sẽ nén xuống để épchặt nguyên liệu vào thành dạng thanh dài

Hình 1.5 Máy nén thủy lực c) So sánh giữa công nghệ nén trục vít và nén thủy lực

 Công nghệ trục vít tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn vì công nghệ này vừa phải sử dụng trụcquay để nén (cơ năng) và trục vít để gia nhiệt (nhiệt năng)

 Công nghệ pittong có chi phí đầu tư cao gấp 5 lần so với công nghệ trục vít nhưng lượngnhiên liệu tiêu hao để sản xuất củi lại giảm đi đáng kể

 Công nghệ pittong thủy lực có độ tự động hóa cao, vận hành đơn giản, tiêu tốn ít nhâncông hơn

1.1.3 Các loại bếp sử dụng chất đốt sinh khối

Chất đốt sinh khối gồm nhiều loại khác nhau Một số có thể sử dụng thông qua cácloại bếp đun truyền thống như: củi trấu,củi mùn cưa Một số loại có kích thước nhỏ nhưviên nén mùn cưa lại cần có các loại bếp chuyên dụng để phản ứng cháy xảy ra với hiệusuất cao nhất

Nguyên lý chung của các loại bếp đốt nhiên liệu sinh khối là nguyên lý khí hóa

“Khí hóa là biến đổi năng lượng rắn hoặc lỏng thành năng lượng khí (chất bốc) và đốtcháy chúng để giải phóng năng lượng Trong quá trình khí hóa, chất đốt được gia nhiệtđến một nhiệt độ cao, dẫn đến thay đổi tính chất vật lý và hóa học, tạo ra các sản phẩm dễbay hơi như CO, H2, CH4.”

To, P To

Khí hóa

Hình 1.6 Nguyên lý khí hóa1.1.3.1 Các loại bếp sử dụng củi sinh khối

Củi trấu và củi mùn cưa là sản phẩm chất đốt sinh khối có kích thước lớn, độ béncao, có thể sử dụng trực tiếp bằng các loại bếp đun than truyền thống hoặc sử dụng cácloại bếp chuyên dụng để đạt hiệu suất cao hơn

Bếp đun thường có dạng hình trụ tròn, miệng bên trên hở, có hệ thống kiềng đề đỡxoong, nồi Gần bên dưới đáy có một lỗ thông khí để cung cấp không khí cho quá trìnhcháy Chúng ta có thể sử dụng quạt khò để ngọn lửa cháy mạnh hơn

có thể cải tạo bếp sao cho phù hợp

Ngoài ra, trên thị trường hiện nay cũng sản xuất một số loại bếp được thiết kế riêng

để sử dụng củi sinh khối, đa phần chúng được áp dụng nguyên lý khí hóa Các loại bếpnày được thiết kế với công suất khác nhau phù hợp với từng nhu cầu sử dụng

So với các loại bếp truyền thống thì bếp đun chuyên dụng có hiệu suất cao hơn dođược áp dụng nguyên lý khí hóa, nhiệt năng ít bị thất thoát ra bên ngoài Tuy nhiên chi phíđầu tư của các loại bếp này là khá cao

Hình 1.7 Một số bếp được cải tạo để sử dụng củi trấu tại GiaoThủy, Nam Định

Hình 1.8 Bếp đun củi trấu của công ty cổ phần đầu tư Lam An

(Bếp Lam An-03 có thể đun được 20kg củi trấu phù hợp cho việc nấu ăn quy mô lớn, nấurượu, đun thức ăn cho gia súc… Với giá bán hiện nay trên thị trường là 1.200.000đồng/bếp)

1.1.3.2 Các loại bếp đun viên nén sinh khối

Viên nén sinh khối được làm chủ yếu từ mùn cưa, dăm bào, bã mía…, được nénvới kích thước nhỏ thích hợp cho việc sử dụng trong gia đình để nấu ăn, đun nước nóng…Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại bếp thiết kể để sử dụng viên nén sinh khối.Nguyên lý chung của các loại bếp này đều là nguyên lý khí hóa Có hai loại bếp chínhhiện nay là bếp khí hóa hoàn toàn và khí hóa không hoàn toàn

a) Bếp khí hóa hoàn toàn

Khí hóa hoàn toàn tức là toàn bộ nhiên liệu tham gia phản ứng cháy đều đượcchuyển thành chất bốc Ưu điểm của các loại bếp này là hiệu suất cao, lượng tro còn lạithấp, tiêu hao ít năng lượng tuy nhiên chi phí đầu tư khá lớn

Cấu tạo của bếp khí hóa hoàn toàn gồm 4 bộ phận chính:

 Bình chứa nhiên liệu (hay còn gọi là lò sinh gas): Là nơi nạp năng lượng và đốtyếm khí gây phản ứng ô-xy hóa ở nhiệt độ cao sinh ra các chất bốc

 Bếp đốt: Dùng để đốt cháy chất bốc tạo ra nhiệt lượng

 Hệ thống ống van để khống chế tỉ lệ chất bốc và không khí giúp điều chỉnh ngọnlửa theo ý muốn

 Quạt thổi gió để cung cấp một lượng không khí mới vừa đủ để duy trì sự cháy yếmkhí ở dưới đáy lò, tạo phản ứng ô-xy hóa sinh ra chất bốc trong nồi lò

Hình 1.9 Bếp khí hóa hoàn toàn

Tùy dung tích bình chứa mà giá bán các loại bếp này dao động từ 2-3 triệuđồng/bếp

 Nguyên lý hoạt động của bếp

2 4

3 1

Buồng khí hóa

Ống dẫn khí

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý của bếp khí hóa hoàn toàn

 Viên nén sẽ được cho vào buồng khí hóa, tại đây sẽ diễn ra quá trình cháy yếmkhí Chất đốt sẽ được chuyển hóa thành chất bốc

 Chất bốc này sẽ được dẫn qua ống dẫn khí tới bếp đun đế tham gia vào quá trìnhđốt cháy hoàn toàn, sinh nhiệt lượng

b) Bếp khí hóa không hoàn toàn

Khí hóa không hoàn toàn tức là chất tham gia phản ứng cháy không chỉ gồm chấtbốc mà còn có cả chất cốc của năng lượng So với khí hóa hoàn toàn thì các loại bếp khíhóa không hoàn toàn có hiệu suất thấp hơn tuy nhiên cấu tạo lại đơn giản hơn, giá thànhsản xuất thấp hơn

Cấu tạo của bếp khí hóa không hoàn toàn:

 Lòng bếp: Dùng để chứa năng lượng, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà lòng bếpđược thiết kế với các kích thước khác nhau Lòng bếp thường có một hàng lỗ dướiđáy để cung cấp oxi cho quá trình khí hóa và hàng lỗ phía trên để cung cấp oxi choquá trình cháy

 Quạt gió: Dùng để cung cấp oxi cho quá trình cháy và điều chỉnh ngọn lửa

 Vỏ bếp: Là phần cách nhiệt bao quanh long bếp, giúp bảo vệ long bếp và an toàncho người sử dụng

 Nguyên lý hoạt động:

 Viên đốt sẽ được cho vào lòng bếp, sau đó được nhóm lửa

 Quạt sẽ thổi gió từ dưới và xung quanh lòng bếp vào Quá trình cháy yếm khí sẽdiễn ra

 Viên đốt sẽ được chuyển hóa thành chất bốc, bay lên, gặp ngọn lửa và bị cháyhoàn toàn tạo ra nhiệt lượng

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại bếp khí hóa không hoàn toàn dùng đểđun viên nén sinh khối Chúng thường có kích thước nhỏ dùng để đun nấu thức ăn, nướcnóng trong gia đình

Hình 1.11 Sơ đồ cấu tạo của bếp khí hóa không hoàn toàn

(a) (b)

Hình 1.12 Một số loại bếp đun viên nén

a-Bếp khí hóa Tre Xanhb-Bếp đun viên nén Lam An - 03Bếp Lam An – 03 có thể chứa tối đa 0,7 kg viên nén mùn cưa và có thể đun liêntục trong 1,5 giờ nếu để quạt bật ở chế độ thấp nhất

Giá của các loại bếp này trung bình khoảng 300.000 – 500.000 đồng/bếp Nhượcđiểm của chúng là phải dùng thêm nhiều loại năng lượng khác khi sử dụng như cồn (khinhóm), điện (để chạy quạt gió) và độ bền không cao.

Nhiên liệu sinh khối là một loại năng lượng mới Do đó hiện nay chúng vẫn chưađược sử dụng rộng rãi Phần tiếp theo, em sẽ trình bày thực trạng sử dụng nhiên liệu sinhkhối trên thế giới và ở Việt Nam

1.1.4 Hiện trạng sử dụng nhiên liệu sinh khối trên thế giới và ở Việt Nam 1.1.4.1 Trên thế giới

Hiện nay việc sử dụng năng lượng sinh khối chỉ chiếm 14,1% tiêu thụ năng lượngcuối cùng nên năng lượng sinh khối chưa được sử dụng phổ biến và rộng rã trong sinhhoạt cũng như sản xuất

Theo như Nghiên cứu của Viên Hóa học Công nghiệp Việt Nam thì trên thế giớihiện nay có khoảng 50 nước sử dụng năng lượng sinh khối với các mức độ khác nhau

Các cường quốc trên thế giới chủ yếu đầu tư vào phát triển các chế phẩm sinh họcđược sản xuất từ sinh khối ( hạt ngô, hạt cọ, tảo biển) như xăng ethanol, dầu diesel sinhhọc,…Còn các quốc gia có thế mạnh về nông nghiệp hoặc chưa có đủ tiềm lực thì sẽ tậptrung vào sản xuất các nhiên liệu sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp Dưới đây là sảnlượng nhiên liệu sinh khối của một số quốc gia trên thế giới qua các năm:

Bảng 1.2 Tổng sản lượng năng lượng sinh khối của một số nước qua các năm

( Nguồn: BP-Statistical review of word energy 2016)

Có thể nhìn thấy rằng quốc gia đứng đầu trong việc sản xuất năng lượng sinh khối

đó là Mỹ, Brazil, Đức, Pháp, Trung Quốc, Argentina, Hà Lan, Thái Lan, Indonesia và một

số quốc gia Châu Á khác Tại các quốc gia này, chính phủ đã có các chính sách cụ thể vềphát triển và định hướng cho ngành sinh khối.

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Mỹ

Mỹ hiện là quốc gia sản xuất ethanol lớn nhất thế giới Mỹ luôn luôn là cườngquốc đứng đầu trong lĩnh vực này kể từ năm 2008 đến nay Khi đó, Mỹ cung cấp trên 28

tỷ lít ethanol và diezel sinh học, chiếm 3,5% lượng xăng dầu sử dụng Nước Mỹ đã đưa racác chính sách để đẩy mạnh tiêu dùng các sản phẩm từ sinh khối, như việc thực hiện giảmthuế 0,05 USD/gallon ethanol và 1USD/gallon xăng sinh học Đồng thời, nước này cũng

có chính sách hỗ trợ các doanh nghiệp nhỏ sản xuất năng lượng sinh khối

Chính phủ Mỹ đã tuyên bố sẽ đưa đất nước thoát khỏi sự phụ thuộc dầu mỏ từnước ngoài bằng cách đầu tư lớn cho R & D để tạo công nghệ mới sản xuất năng lượngsạch và năng lượng sinh khối

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Brasil

Brasil là quốc gia đầu tiên sử dụng ethanol làm nhiên liệu ở quy mô công nghiệp từnăm 1970 Tất cả các loại xăng ở quốc gia này đều pha khoảng 25% ethanol (E25) Mỗinăm, Brasil tiết kiệm được trên 2 tỷ USD do không phải nhập dầu mỏ Hiện tại, ở nướcnày có 3 triệu ôtô sử dụng hoàn toàn ethanol và trên 17 triệu ôtô sử dụng E25

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Đức

Ở Đức, Luật Năng lượng tái tạo có hiệu lực từ năm 2000, đã đưa ra cơ chế khuyếnkhích ưu tiên phát lên lưới điện quốc gia những nguồn điện từ năng lượng tái tạo (mặttrời, gió, thuỷ điện, sinh khối và địa nhiệt) Sản xuất điện từ biogas từ sinh khối hiện nayđang rất phát triển với số lượng nhà máy đã đạt tới 4600 nhà máy với tổng công suất1700MW/năm (năm 2009), và dự kiến sẽ tăng lên 5400 nhà máy năm 2015

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Nga

Hiện nay tại Nga có một số nhà máy điện sử dụng nhiên liệu sinh khối được xâydựng Các nhà máy điện trên sẽ sử dụng vỏ trấu và rơm để làm nhiên liệu chạy máy phátđiện Điện được sản xuất từ nhà máy này có giá thành thấp hơn các nhà máy điện sử dụngthan và dầu diesel, đồng thời góp phần làm giảm bớt ô nhiễm môi trường Mặt khác, thancủa vỏ trấu và rơm sau khi bị đốt cháy trong các lò có thể được thu hồi và đem bán chocác nhà máy xi măng hoặc các cơ sở công nghiệp chế biến dầu thô Một triệu tấn vỏ trấu

có thể sản xuất ra 100 MW điện và 5 triệu tấn rơm có thể sản xuất được 400 MW

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Canada

Ở Canada, hiện tại, chính phủ đang đầu tư cho các nghiên cứu chế tạo dầu sinh họcthông qua việc hoá lỏng các loại sinh khối, chất thải trong nông nghiệp như phần thải từcây lúa mì, ngô, v.v… Theo đó, qua một quá trình thuỷ phân dưới điều kiện nhiệt độ và ápsuất cao từ các loại sinh khối này sẽ thu được dầu sinh học (bio-crude oil) có thể dùng đểphát triển biodiesel sau này Một hướng nghiên cứu khác là thay thế ethanol bằng butanolsinh học bởi nó cung cấp nhiều năng lượng hơn khi cùng một đơn vị thể tích

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Achentina

Achentina đã phê duyệt Luật Năng lượng sinh khối (tháng 4/2006), quy định đếnnăm 2010, tất cả các nhà máy lọc dầu sẽ pha 5% ethanol và 5% diesel sinh học trong xăngdầu để bán trên thị trường Costa Rica, Phillipine…

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Nhật Bản

Ở Nhật Bản, Chính phủ đã ban hành Chiến lược năng lượng sinh khối (NipponBiomas Strategy) từ năm 2003 và hiện nay đang tích cực thực hiện Dự án phát triển các

đô thị sinh khối (biomass town) và đã có 208 đô thị đạt danh hiệu này, mục tiêu đến 2010

sẽ đạt 300 thành phố/đô thị

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Hàn Quốc

Hàn Quốc đã xây dựng cho mình một Chiến lược tăng trưởng xanh, phát thải ítCacbon trong vòng 60 năm tới với các công cụ chính là công nghệ, chính sách và thay đổilối sống

Đối với lãnh đạo đất nước này, tăng trưởng xanh không phải là một sự lựa chọn mà

là sự lựa chọn duy nhất Một trong những mục tiêu mà Chiến lược đề ra là đến 2050, HànQuốc sẽ hoàn toàn không bị phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giải pháp chính là tăngcường năng lượng hạt nhân, phát triển năng lượng tái tạo Nhiên liệu sinh khối đang đượctích cực nghiên cứu, phát triển ở đất nước này với mục tiêu đến năm 2030 năng lượng táitạo sẽ đạt 11%, trong đó nhiên liệu từ sinh khối sẽ đạt 7,12%

Ngoài các công nghệ chế tạo biogas thông thường như từ sinh khối, từ chất thảichăn nuôi, Hàn Quốc đang tích cực phát triển biogas từ bùn thải Theo tính toán của cácnhà khoa học thì cứ 100kg bùn thải (từ hệ thống xử lý nước thải) khi đi vào bể yếm khí sẽcho ra 40-45m3 khí mêtan

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Trung Quốc

Trung Quốc đã có Luật năng lượng tái tạo và hiện nay đã có hơn 80 nhà máy điệnsản xuất từ sinh khối với công suất đến 50MW/nhà máy Tiềm năng là có thể đạt được30GW điện từ loại hình năng lượng này và chính phủ Trung Quốc hiện đang thúc đẩy hợptác, mời gọi đầu tư Việc nghiên cứu phát triển biogas để chạy máy phát điện từ bùn thải

từ các trạm xử lý nước thải cũng đang được thực hiện Đây là một hoạt động rất có tiềmnăng vì hiện nay trên toàn Trung Quốc đã có đến 1521 nhà máy xử lý nước thải được xâydựng tính đến năm 2008 và sẽ tiếp tục tăng

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Thái Lan

Từ năm 1985, Thái Lan đã huy động hàng chục cơ quan khoa học đầu ngành đểthực thi dự án Hoàng gia phát triển công nghệ hiệu quả sản xuất ethanol và diesel sinhhọc từ dầu cọ Năm 2001, nước này đã thành lập ủy ban ethanol nhiên liệu quốc gia do Bộtrưởng Công nghiệp phụ trách để điều hành chương trình phát triển nhiên liệu sinh khối.Năm 2003, đã có hàng chục trạm phân phối xăng E10 ở Băngcốc và vùng phụ cận Chínhphủ khẳng định E10 và B10 sẽ được sử dụng trong cả nước vào đầu thập kỷ tới

Ở Thái Lan, Chính phủ đề ra mục tiêu năng lượng tái tạo đạt 20% trên tổng nănglượng tiêu thụ vào năm 2022 Thái Lan đã bãi bỏ việc sử dụng dầu diesel 100% từ 2008,thay vào đó là B2 Biodiesel – Diesel sinh học chủ yếu được sản xuất từ dầu cọ với tổng

khối lượng là 1,3 triệu tấn biodiesel/ngày (2008) và dự kiến đến 2022, số lượng này sẽ là4,5 triệu lít/ngày Thái Lan cũng tích cực thức đẩy việc thu mua, tái chế các loại dầu ănthải bỏ sau sử dụng từ các cơ sở công nghiệp thực phẩm, từ các nhà hàng, khách sạn, các

hộ gia đình để sản xuất thức ăn gia súc và chế biến biodiesel

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Phillipine

Ở Phillipine, Luật nhiên liệu sinh học được ban hành từ năm 2006 với mục tiêugiảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch Hiện nay việc sản xuất B2 và E5 là bắt buộcđối với các nhà sản xuất, phân phối nhiên liệu ở Phillipine

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Malaysia và Indonesia

Malaysia và Indonesia là hai quốc gia sản xuất dầu cọ lớn nhất thế giới, riêng sảnlượng của Malaysia là 15,8 triệu tấn (2008) và việc sản xuất dầu biodiesel đã được thựchiện từ 20 năm nay, mặc dù Luật công nghiệp nhiên liệu sinh học mới được ban hành gầnđây (2007) Indonesia, ngoài sản xuất biodiesel từ dầu cọ, hiện cũng đang thúc đẩy thựchiện Dự án làng tự cung cấp về năng lượng theo đó khuyến khích phát triển năng lượng từsinh khối như chất thải vật nuôi, chất thải của sản xuất cacao, v.v… Ngoài dầu cọ,Indonesia đang phát triển mạnh cây cọc rào (jatropha) để sản xuất diesel sinh học

 Sử dụng năng lượng sinh khối ở Ấn Độ

Ấn Độ hiện tiêu thụ khoảng 2 triệu thùng dầu mỏ /ngày nhưng có tới 70% phảinhập khẩu Chính phủ đã có kế hoạch đầu tư 4 tỷ USD cho phát triển nhiên liệu tái tạo,mỗi năm sản xuất khoảng 3 tỷ lít ethanol Từ tháng 1.2003, 9 bang và 4 tiểu vùng đã sửdụng xăng E5, thời gian tới sẽ sử dụng ở các bang còn lại, sau đó sử dụng trong cả nước

Để phát triển diesel sinh học dùng cho giao thông công cộng, Chính phủ có kế hoạchtrồng các cây có dầu, đặc biệt là dự án trồng 13 triệu hécta cây Jatropha curcas /physic nut(cây cọc rào, cây dầu mè) để năm 2010 thay thế khoảng 10% diesel dầu mỏ

và Hải Hưng) Việc sử dụng biogass vẫn tiếp tục phát triển tại nước ta cho đến hiện nayvới nhiều cải tiến mới về kỹ thuật và công nghệ với sự hỗ trợ rất lớn từ Chính phủ và các

tổ chức Quốc tế:

Vài năm trở lại đây, chúng ta đã có những tiến bộ trong việc sản xuất nhiên liệusinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, bã mía, mùn cưa, trấu với các sản phẩmchủ yếu là Củi sinh khối và Viên nén sinh khối

Sản xuất nhiên liệu sinh khối đang trở thành một ngành nghề có tiềm năng pháttriển rất lớn trong tương lai Tuy nhiên hiện tại, sản phẩm này mới được chủ yếu dùngtrong công nghiệp, còn thị trường dân dụng sinh hoạt thì vẫn đang bị bỏ ngỏ Đây là cơhội nhưng cũng là thách thức cho các doanh nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh khối

a) Tình hình chung

Công nghệ sinh khối ở Việt Nam hiện nay vẫn chưa phát triển nhiều, quá trìnhthương mại hóa vẫn còn rất hạn chế Cho đến nay, sinh khối được sử dụng chủ yếu ở vùngnông thôn với quy mô nhỏ và chưa có công nghệ thích hợp Thêm vào đó, việc ứng dụngcông nghệ sinh khối ở quy mô toàn quốc mà không có chính sách quy hoạch đúng đắn sẽdẫn đến sự thiếu hụt những hỗ trợ về mặt tài chính và kĩ thuật cho quá trình thương mạihóa

Ở Việt Nam, tiềm năng phát triển của năng lượng tái tạo nói chung và sinh khối nóiriêng ở quy mô nhỏ là khá cao Trên thực tế, công nghệ sinh khối quy mô nhỏ là mô hìnhthích hợp nhất, đáp ứng nhu cầu năng lượng vùng nông thôn Việt Nam

Hiện tại, chính sách phát triển sinh khối vẫn đang trong giai đoạn chuẩn bị, vẫncòn thiếu sự hợp tác giữa các bộ và cơ quan chức năng trong vấn đề này Thực tế, nhữngchính sách về sinh khối được nhiều bộ khác nhau phác thảo, dẫn đến việc thiếu nhất quántrong chính sách quốc gia nhằm thúc đẩy việc sử dụng năng lượng sinh khối về lâudài Thêm vào đó, chính phủ chưa có chính sách trợ giúp cho việc ứng dụng công nghệsinh khối ở nông thôn, nơi mà đời sống đa số người dân còn khó khăn, nghèo khổ

Nói chung, sự thâm nhập hiện tại của công nghệ sinh khối ở Việt Nam vẫn cònnhiều hạn chế Từ trước đến giờ, người dân sống ở nông thôn thường dùng sinh khối, vốnkhá dồi dào, như nguồn nhiên liệu chính nhưng với hiệu suất sử dụng năng lượng khá

thấp

b) Phát triển năng lượng sinh khối tại Việt Nam

 Nguồn nguyên liệu

Là một nước nông nghiệp với dân số trên 75 triệu người (trong đó 80% sống ởnông thôn), Việt Nam có một tiềm năng sinh khối đáng kể (từ gỗ, rơm rạ, lá cây củi mục

và những phần dư thừa từ quá trình sản xuất nông nghiệp hay chế biến thực phẩm

Tiềm năng của năng lượng sinh khối trong mối tương quan với dạng nhiên liệu gỗđược tóm tắt như sau:

 Từ rừng tự nhiên: khoảng 41 triệu tấn/năm

 Từ rừng phân tán, cây bụi v.v…: khoảng 35 triệu tấn/năm

 Từ rừng trồng: khoảng 1-2 triệu tấn/năm

 Từ những cây rải rác: khoảng 8-10 triệu tấn/năm

Lượng nhiên liệu gố tổng cộng khoảng 75-80 triệu tấn/năm, tương đương với

26-28 triệu tấn dầu/năm Năng lượng sinh khối từ rơm rạ, trấu, cỏ, lá, mùn cưa và các chấtthải nông nghiệp khác khoảng 30 triệu tấn/năm tương đương với 10 triệu tấn dầu/năm.Thêm vào đó, năng lượng sinh khối có nguồn gốc từ chất thải rắn hộ gia đình khoảng0,103 triệu tấn/năm

Tiềm năng lý thuyết của năng lượng sinh khối khoảng 3 triệu tấn/năm Nguồnnhiên liệu gỗ chính là rừng tự nhiên và rừng trồng, cây rải rác, cây thường niên và phầnvụn thừa từ lâm nghiệp, công nghiệp khai thác gỗ

 Dùng năng lượng sinh khối phát điện

Có nhiều dạng sinh khối từ quá trình chế biến nông phẩm có thể được dùng nhưnguồn nhiên liệu đầu vào cho phát điện Tiềm năng của nó khá cao và phần lớn gồm cácloại trấu, bã mía, rơm rạ và chất thải từ các hộ gia đình

Viện nghiên cứu năng lượng (dưới quyền của bộ Công Thương) đã tiến hành một

dự án về “Công nghệ sinh khối than bánh” do tổ chức SIDA của Thụy Điển và viện CôngNghệ Á Châu AIT đồng tài trợ Mục tiêu của dự án nhằm cải thiện công nghệ than bánh

và tối đa hóa hiệu suất sử dụng năng lượng trong các lò nấu hiện tại

Trong lúc đó, có 3 nhà máy phát điện dùng bã mía Điện năng tạo ra từ những nhàmáy này sẽ được tích hợp vào lưới điện quốc gia để bán cho Tổng Công ty Điện Lực ViệtNam (EVN)

Một trạm phát điểm thí điểm vừa phát điện vừa tạo nhiệt năng (cogeneration) vớicông suất 50 kW, sử dụng vỏ trấu làm nhiên liệu chính đầu vào

Cho đến năm 1996, đã có khoảng 15.000 bếp lò cố định và di dộng được cung cấpcho người dân ở nông thôn và những vùng xa xôi hẻo lánh

 Biogas (khí sinh học) tại Việt Nam

Nghiên cứu quá trình hình thành biogas từ nguyên liệu hữu cơ trong phòng thínghiệm và ứng dụng thực tế

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo những thiết bị ứng dụng dùng khí sinh học như bếp

lò, đèn thắp sáng và máy phát điện được hiệu chỉnh dùng khí sinh học làm nhiên liệu

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo các hầm biogas với nắp di động và cố định

Thiết kế và lắp đặt khoảng 150 hầm biogas nhỏ ở các tỉnh Hà Bắc, Hà Tây, Nam

Hà, Vĩnh Phú, Quảng Nam, Đà Nẵng, Nghĩa Bình, Lai Châu

Chuyển giao công nghệ biogas cho các tỉnh Hải Hưng, Hải Phòng và Lai Châu đểngười dân ở đó biết được và thực thi những ứng dụng của nó

Một dự án các nhà máy khí sinh học ở miền Nam Việt Nam đã được đại học CầnThơ tiến hành với sự hỗ trợ tài chính của Đức và giúp đỡ về mặt kĩ thuật của đại họcChiềng Mai (Thái Lan)

c) Những trở ngại cần vượt qua

Tiềm năng của việc ứng dụng công nghệ sinh khối ở Việt Nam là khá lớn bởi vìViệt Nam có đến gần 80% dân số đang sống ở nông thôn, nơi mà nguồn năng lượng sinhkhối rất dồi dào Ngoài ra, Việt Nam còn là một nước nông nghiệp nên nguồn nhiên liệu

gỗ và chất thải nông nghiệp dư thừa rất phong phú

Tuy nhiên, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh khối vẫn còn hạn chế ởquy mô thí điểm Cho đến nay, vẫn chưa có một quy hoạch tổng thể nào cho việc thực thi

và thương mại hóa công nghệ sinh khối Những khó khăn trở ngại chủ yếu là:

Thiếu quy hoạch chiến lược cho việc phát triển nguồn sinh khối

Thiếu sự phối hợp hài hòa giữa các bộ ngành và các tổ chức nhằm phác thảo chínhsách quốc gia cho vấn đề công nghệ sinh khối và năng lượng tái tạo

 Thiếu hụt ngân sách và hệ thống quản lý để phát triển ứng dụng công nghệsinh khối

 Nhà cung cấp thiết bị công nghệ sinh khối thiếu thông tin về nhu cầu thị trườngtiềm năng

 Thiếu mô hình tin cậy để có thể phổ biến ứng dụng công nghệ sinh khối

 Ý thức người dân còn kém trong việc sử dụng năng lượng sinh khối cũng nhưcông nghệ của nó

Năng lượng sinh khối ngày càng thu hút được sự quan tâm của xã hội, đáng kểnhất là cho đến những năm cuối thế kỷ 20, đầu thế kỷ 21 Đó là nhờ sự kết hợp giữanhững yếu tố như sau:

 Sự thay đổi một cách nhanh chóng thị trường năng lượng toàn cầu, thúc đẩybởi tiến trình tư nhân hóa, deregulation và phân tán (decentralisation)

 Xã hội bắt đầu nhận thức một cách rộng rãi hơn vai trò hiện tại và trong tươnglai của năng lượng sinh khối với vai trò như một phương thức chuyển hóa nănglượng (energy carrier), kết hợp với các dạng nltt khác

 Sự dời dào, dễ khai thác và tính chất bền vững của năng lượng sinh khối

 Xã hội nhận thức được sự đóng góp của việc khai thác năng lượng sinh khốivào tiến trình bảo vệ sự cân bằng môi trường sống và vai trò của nó trong việcđiều tiết khí hậu

 Các cơ hội sẵn có và tiềm năng phát triển thương mại năng lượng sinh khối

 Tiến bộ trong sự hiểu biết về năng lượng sinh khối cũng như sự phát triểntrong các kỹ thuật khai thác chuyển đổi năng lượng sinh khối cũng như cácdạng năng lượng tái tạo khác

Ngoài những điểm kể trên, sự phát triển năng lượng sinh khối còn đang đượckhuyến khích thêm nữa do các yếu tố cụ thể sau:

 Mối lo ngại ngày càng tăng về sự thay đổi khí hậu toàn cầy sẽ dẫn tới việc tăngcường các chính sách mới cứng rắn hơn về việc giảm thiểu ô nhiễn không khí

 Sự nhận thức rộng rãi hơn của các tổ chức chính sách toàn cầu về tầm quantrọng của năng lượng sinh khối

 Sự gia tăng về nhu cầu năng lượng và sự tăng trưởng nhanh của thị trườngnăng lượng tái tạo

 Con số các quốc gia bắt đầu vạch thảo và áp dụng các chính sách hỗ trợ pháttriển năng lượng mới ngày càng tăng, với năng lượng sinh khối đóng vai tròtrọng tâm

 Các áp lực về môi trường, cộng với sự cạn kiệt về nguồn tài nguyên dẫn tớiviệc tăng giá nhiên liệu hóa thạch, chưa kể tới các chi phí "phụ trợ" khác đangkhiến giá năng lượng ngày càng tăng cao Điều này sẽ rút giảm dần khoảngcách về chi phí giữa nl tái tạo và năng lượng truyền thống

Cho dù kỹ thuật hiện nay vẫn chưa đạt được mức thỏa mãn về thương mại hóanăng luợng sinh khối, nhưng với tốc độ phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật,khoảng cách về thời gian sẽ được rút ngắn dần.

1.2 Quy trình và phương pháp nghiên cứu

1.2.1 Quy trình nghiên cứu

Quá trình nghiên cứu, đánh giá của em gồm 5 bước:

Hình 1.13 Quy trình nghiên cứu, đánh giá

Bước 1: Tìm hiểu về nhiên liệu sinh khối.

Bước 2: Thực nghiệm sử dụng bếp đun sinh khối.

 Mục tiêu: Nắm rõ được cách thức sử dụng viên nén và bếp Tìm ra cách sửdụng tối ưu nhất

 Tiến hành: Dùng bình dung tích 1,5 lít để đun nước bằng bếp đun sinh khối.Mỗi lần đun sẽ sử dụng các cách nhóm khác nhau, tính thời gian đun sôi và

so sánh kết quả

B ư ớ c 5 : P h â n tích , đ á n h g iá cá c k ết q u ả th u đ ư ợ c

B ư ớ c 4 : T ổ n g h ợ p số liệ u

B ư ớ c 3 : T iế n h à n h k h ả o sá t th ự c tế

B ư ớ c 2 : T h ự c n g h iệm sử d ụ n g cá c lo ạ i n h iên liệu sin h k h ố i

B ư ớ c 1 : T ìm h iểu v ề n h iên liệu sin h k h ố i