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

Báo cáo Seminar
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ –
N
g
hiên cứu đi
ể
nhìnhở
Đ
an M
ạ
ch & Thái Lan
g
ạ
Ngày 2 tháng 12 năm 2013,
Đỗ Thị Mỹ Phượng
GIỚI THI
Ệ
U
Có thể sảnxuấtnăng lượng sinh họctừ chấtthải nông nghiệpnhư:
&
Phế
phẩm
nông
nghiệp
Ệ
&
Phế
phẩm
nông
nghiệp
-Rơmrạ

T ấ
-
T
r
ấ
u
& Phân & chấtthảigiasúc
ẩ
ẩ
:& Phụ ph
ẩ
msản sinh trong quá trình x
ử
lý các sảnph
ẩ
m nông nghiệp:
-Bãmía(sxđường);
-Chấtthải(Chế biếnthựcphẩm)
Đặc điểm khác biệt chính giữacácloạichấtthải này là:
-Loạikhô(rơmrạ) t Xử lý nhiệt – hóa học
Loại
ướt
(
chất
thải
gia
súc
)
t
Xử

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

t
Xử
lý
sinh
học
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
Chấtthải nông nghiệp–Nguồnnăng lượng sinh học
-Hiện nay các nước trên thế giớithảirakhoảng 5.1 tỷ tấnchấtthải
nông nghiệp (IEA, 2010)
- Con số này tương đương khoảng 75 EJ hay 15% nhu cầunăng lượng
chính củathế giới (500EJ)
Picture source: Ecopanel Systems Ltd.
Ướ
tí h
tù
kh
à

25
50%
l
hất
thải
ô
hiệ
đ
ử
d
để
ả
ất
ă
l
ih
-
Ướ
c
tí
n
h
,
tù
y
kh
uvựcm
à
25

–
50%

l
ượng c
hất
thải
n
ô
ng ng
hiệ
p
đ
ượcs
ử
d
ụng
để
s
ả
nxu
ất
n
ă
ng
l
ượng s
i
n
h

họcbềnvững.
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
Vai trò củasinhkhối trong nềnkinhtế năng lượng tái tạo
Sinh khốicóthể cung cấpnăng lượng đáng kể cho tương lai !!!
(I) Chấtthải nông, lâm nghiệp – 100 EJ
(II) Vậtliệudư thừa khi quảnlýrừng~ 80EJ,
(III) Cây trồng năng lượng ~ 120 EJ
(IV) Cây trồng năng lượng bổ sung
(tạicáckhuvực đất suy thoái & an ninh nước TB) ~ 70 EJ
(V)
Các
nguồn
tiềm
năng
khác
khi
năng
suất
nông
nghiệp
tăng
nhanh
hơn
,
(V)

Các
nguồn
tiềm
năng

khác
khi
năng
suất
nông
nghiệp
tăng
nhanh
hơn
,

do đósảnxuất ra nhiềuthựcphẩmhơn nhu cầu ~ 140 EJ
Nguồn
:
Báo
cáo
chính
“
Năng
lượng
sinh
học
Nguồn
năng
lượng
bền
vững
&
đáng
tin

cậy
Nguồn
:

Báo
cáo
chính
Năng
lượng
sinh
học
–
Nguồn
năng
lượng
bền
vững
&

đáng
tin

cậy
.
Đánh giá hiệntrạng & triểnvọng” của IEA, 2009.
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
Chấtthải nông nghiệp–Nguồnnăng lượng sinh học
Với lợi thế một quốc gia nông nghiệp, Việt Nam có
ồ ố ấ
Nguồn www.fao.org Năng lượng sinh khốicủa các quốc gia thành viên hiệphội các QG Đông Nam Á.

ngu
ồ
n sinh kh
ố
i lớn và đa dạng từ gỗ củi, tr
ấ
u, bã
cà phê, rơm rạ và bã mía.
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
Chấtthải nông nghiệp–Nguồnnăng lượng sinh học
Thuậnlơi:
& Mối quan hệ thựcphẩm & nhiên liệu t Tái chế chấtthải nông nghiệp không gây ảnh hưởng đốivớithựcphẩm;
ố
ấ
& Không đòi hỏib
ố
tr
í
thêm đ
ấ
t;
& Có thể giảmtácđộng đếnmôitrường (Giảmlượng khí thải độchại phát sinh khi đốt& giảmtiêuthụ nhiên liệu hóa
thạch t Giảmhiệu ứng nhà kính).
&
Khi
thực
hiện
ở
các
địa

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

các
địa
phương
thì
biện
pháp
này
giúp
:
-Tạo thu nhập,
Hệ thống năng lượng
dựavàocộng đồng
- Phát triển nông thôn
ể
Nhược đi
ể
m:

§Nằmrảiráct Không phù hợp để vận chuyểnnhiênliệu đường dài
§ Mang tính mùa vụ
§
Chấtthảinôn
g
n
g
hi
ệp
còn đư
ợ
csử d
ụ
n
g
vào các m
ụ
c đích khác như làm thức ăncho
g
ia súc ho
ặ
clàm
p
hân bón đất.
§
g
g ệp
ợ
ụ g
ụ

g
ặ
p
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
Các dạng chuyển đổi
Agricultural residues
Chấtthải ướt
Chấtthải khô,
Vd: Rơmrạ
Pre-conversion logistics
Harvesting / collecting - Transportation - Preparation - Storage
Vd: Chấtthải
gia súc
Thermo-chemical conversion Bio-chemical conversion
Alcohol
Physico-chemical conversion
Bi
Combustion Gasification Pyrolysis
Alcohol
fermentaiton
Compacting
Solid / liquid / Gaseous fuels
Bi
ogas
Fermentation
Electric energy Thermal energy Combustion
Dạng chuyển đổiphổ biếnnhấtkhisảnxuất nhiệt& điệntừ CTNN khô là:
1. Đốt nhiệttrựctiếprơmrạ & kếthợpvớilòhơitruyềnthống.
2. Nhiệt phân / Khí hóa rơmrạđểtạoradầu nhiệt phân hoặc khí sinh học dùng trong tuốcbin chạybằng ga.
C

(GCC
Gf C C )
3.
C
ông nghệ kh
í
hóa than
(
BI
GCC

–
Biomass Integrated
G
asi
f
ication
C
ombined
C
ycle
)
Dạng chuyển đổiphổ biến nhât khi sảnxuất nhiệt& điệntừ CTNN ướt là:
-Hệ thống Biogas.
SƠ ĐỒ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
RƠM – Nguồnnăng lượng
-Rơmlàmột trong những chấtthải nông nghiệpdồi dào nhất&
phù hợp để sảnxuấtnăng lượng

- Ước tính mỗinăm, các nướctrênTG thảirakhoảng 2.5 – 3 tỷ
tấnrơm (khô)
-Chỉ mộtlượng nhỏ trong số này đượcsử dụng trong các hoạt
động SXNN hoặc SXNL
-Lượng rơmcóthể dùng để SXNL phụ thuộcvàođiềukiện địa
phương & rất khác nhau (0 – 60% lượng rơmthảira).
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
RƠM – Nguồnnăng lượng
Sảnlượng gạo
(Triệutấn/năm)
Trung
Quốc
184 1
138 1
Tổng lượng rơmrạ thảira
(Triệutấn/năm)
Quốcgia
Trung
Quốc
184
,
1
138
,
1
Ấn Độ
139,1 104,4
Việt Nam 35,8 26,9
Cam-pu-chia 6,3 4,7
Lào 2,7 2,0

Thái Lan 29,3 22,0
Myanmar 30,6 23,0
Malaysia 2,2 1,6
Indonesia
54 5
40 8
Indonesia
54
,
5
40
,
8
Phi-lip-pin 15,3 11,5
Các QuốcgiaĐông Nam Á 176,6 132,4
499 8
374 9
Tổng
499
,
8
374
,
9
Nguồn: Tổng hợp
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
RƠM – Nguồnnăng lượng
Sinh khốirơmrạ có thể sảnxuất ra nhiềuloạinăng lượng khác nhau như nhiệt, điện, xăng dầuvậntải
Năn
g

lư
ợ
n
g
hóa h
ọ
ctíchlũ
y
g
ợ g
ọ
y
Sinh khối
rơm
rạ
Đốttrựctiếp
Nhiệt
rơm
rạ
Liên kết nhiệt–Năng lượng
Chuyển đổi thành
nhiên liệulỏng
(kh
í
hóa)
Nhiệt
Điện
C
ă
Độn

g
cơđốttron
g
xe ô tô
Cơ
n
ă
ng,
Động năng
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
RƠM – Nguồnnăng lượng
Thuậnlợicủa công nghệđốttrựctiếprơmrạ:
- Nhà máy nhiệt điệnsử dụng nhiên liệurắncóhiệuquả cao;
- Công nghệđã đượcchứng minh & đang phát triển nhanh
chóng;
-Hệ thốn
g
đốtrơmrạđã đượcthựchiện ở nhiềunướctrênthế
g
giớitừ hơn 20 năm qua (vd ở Đan Mạch);
STRAW – FIRED CHP PLANT AT FYN POWER STATION
Quá trình đốt cháy của rơm trong nồi hơi tạo ra hơi nước ở áp suất 112 bar và nhiệt độ 540°C.
Hơinướctừ lò hơi
qua
tua bin để tạorađiện và nhiệt Tuabin
c
óthể tạora38MWđiệnvà71MJ/snhiệt
Hơi

nước

từ

lò

hơi

qua
tua

bin

để

tạo

ra

điện

và

nhiệt
.
Tuabin

c
ó

thể

tạo

ra

38

MW

điện

và

71

MJ/s

nhiệt
.
Ngoài ra, một hệ thống khí ngưng tụ được cài đặt để tăng kn sinh nhiệt lên 86,7 MJ /s & hấp thụ khí acid
sulfuric và hydrochloric sản xuất trong quá trình đốt.
HT
xử
lý
170 000 tấn
rơmhàngnăm
Lượng
rơm
này
đã

thay thế khoảng 100 000 tấn than và giảmlượng
HT

xử
lý
170
.
000

tấn
rơm

hàng

năm
.
Lượng
rơm
này
đã
thay

thế

khoảng

100
.
000

tấn

than

và

giảm

lượng

khí thải CO2 từ nhà máy điện Fyn khoảng 245.000 tấn một năm.
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
RƠM – Nguồnnăng lượng
Các đơnvị bán công nghệ của Đứcnhư ERK đangchàobánnồihơi& hệ thống đốt
Nhà máy điệnsinhkhối công suất 10 MW ở
Banbueng (Thái Lan)
Áp dụng công nghệ nồihơicủaERK
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
Nghiên cứu điển hình: Xây dựng nhà máy sảnxuất điệntừđốtrơmrạ,
công
suất
10MW ở
Thái
Lan
Nhu cầu nhiên liệucủanhàmá
y
điệncôn
g
suất 10MW
công

suất
10MW

ở

Thái
Lan
y
g
Yêu cầu
Công
suất
danh
nghĩa
của
nhà
máy
10
MW
Công
suất
danh
nghĩa
của
nhà
máy
10

MW
e

Số giờ hoạt động trong năm 6000 giờ
Hiệuquả chung củadự án, đánh giá theo nhiệttrị thấp 23%
Nhiệt
t ị
thấ
ủ
12 39 MJ/k
Nhiệt
t
r
ị
thấ
pc
ủ
arơm
12
.
39

MJ/k
g
Nhu cầurơm khô hàng năm (db)
11%
75.798 tấn db/năm
ấ
Độ ẩm(%)
Nh
ầ
ớt
hà

ă
(
b
)
84.135 t
ấ
nwb
/
năm
Tỷ lệ thất thoát rơm trong quá trình vận chuyển, tồntrữ 10%
Nhu cầurơmthựctế hàng nămcủa nhà máy 92.549 tấn/năm
Nh
uc
ầ
urơm ư
ớt
hà
ng n
ă
m
(
w
b
)
Nguồn: M.K.Delivand; “Đánh giá tính khả thi hệ thống xử lý rơm lúa phụcvụ sảnxuấtnăng lượng ở Thái Lan”. Luậnán
tốt nghiệpvề NL & MT, trường Công nghệ Thonburi.
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
Nghiên cứu điển hình: Xây dựng nhà máy sảnxuất điệntừđốtrơmrạ,
công
suất

10MW ở
Thái
Lan
90
80
công
suất
10MW

ở

Thái
Lan
80
70
60
50
40
% tổng vốn đầutư cơ bản
30
51020
Các hợpphần chính
5 MW
e 10 MWe 20 MWe
Capacity MWe
Nồihơi, bao gồmhệ thống cấp nhiên
liệu, quạtvàbơm
38,17 36,39 36,18
Tuốcbin hơivàbìnhngưng 15,27 14,05 17,63
ả

Bộ t
ả
n nhiệt 3,31 3,31 3,25
Công trình, nhà xưởng 10,69 9,92 9,28
Truyểntải điện 8,91 9,09 8,35
Xử
lý
khói
382
579
603
Xử
lý
khói
3
,
82
5
,
79
6
,
03
Thiếtbị khác 19,85 21,49 19,29
Tổng 100 100 100
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
Nghiên cứu điển hình: Xây dựng nhà máy sảnxuất điệntừđốtrơmrạ,
công
suất
10MW ở

Thái
Lan
Kếtquả
công
suất
10MW

ở

Thái
Lan
Các chỉ số kinh tế củaphương án đầutư: 30% vốnchủ sở hữu, 70% vốnvay
Thông số Công suất Công suất Công suất
5
Mw
e
10
MW
e
20
MW
e
5

Mw
e
10

MW
e

20

MW
e
Giá trị hiệntạithuần (triệu 18 255 733
Bath)
Tỷ suất hoàn vốnnộibộ IRR 9 22 31
(%)
(%)
Thời gian hoàn vốnPB (năm) 8 4 3,2
Năng lượng từ sinh khối nông nghiệpRơmrạ
KẾT LUẬN
Xét về mặtkinhtế, việcsử dụng rơm để sx năng lượng rấthứahẹn.
Tuy nhiên vẫncòncómộtsố vấn đề cầnphảigiải quyếtnhư:
-Mất nhiều công sức để thu gom & lưugiữ rơm;
- Chi phí đầutư và chi phí trang thiếtbị tốnkémhơnso với nhà máy SXNL chỉ dùng sinh khốigỗ;
-Thiếu kinh nghiệmvàkiếnthứckỹ thuậtvề công nghệ này;
-
B
Các
trường
đại
học
đơn
vị
sản
xuất
&
nhà
đầu

tư
có
thể
giải
quyết
các
vấn
đề
này
khi
hợp
tác
B
Các
trường
đại
học
,
đơn
vị
sản
xuất
&

nhà
đầu
tư
có
thể
giải

quyết
các
vấn
đề
này
khi
hợp
tác
với nhau.