Đánh giá khả năng sử dụng năng lượng sinh khối để phát điện ở việt nam

MỤC LỤC

Nộ i dung
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 7
CHƯƠNG 1...................................................................................................... 9
TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI.......... 9
1.1. Khái niệm về năng lượng sinh khối ..............................................................9
1.1.1.Định nghĩa sinh khối, năng lượng sinh khối ............................................9
1.1.2. Quá trình chuyển đổi sinh khối thành năng lượng .................................11
1.2. Những ưu điểm và hạn chế của năng lượng sinh khối .............................15
1.2.1. Ưu điểm của năng lượng sinh khối ........................................................15
1.2.2. Hạn chế ...................................................................................................16

CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG CỦA CÁC DẠNG SINH KHỐI
ĐỂ PHÁT ĐIỆN Ở VIỆT NAM................................................................... 17
2.1. Thực trạng sử dụng năng lượng sinh khối ở việt nam .............................17
2.1.1. Các dạng sinh khối phổ biến ở Việt Nam .............................................17
2.1.2.

Hiện trạng sử dụng năng lượng sinh khối ở Việt Nam......................33

2.2. Thuận lợi và khó khăn đối với việc phát triển nguồn NLSK ở Việt Nam ..
..................................................................................................................43
2.2.1. Thuận lợi của việc phát triển nguồn NLSK ở nước ta............................43
2.1.2. Những rào cản đối với việc phát triển nguồn NLSK ở nước ta ..............45
2.3. Công nghệ sản xuất điện từ sinh khối ........................................................46
2.3.1.

Đốt trực tiếp ......................................................................................47

2.3.2.

Đồng đốt ............................................................................................48

2.3.3.

Nhiệt phân .........................................................................................48

2.3.4.

Khí hóa sinh khối ...............................................................................49

2.4. Đánh giá tiềm năng sử dụng sinh khối để phát điện ở Việt Nam ............54

Chương 3: ĐÁNH GIÁ MỘT DỰ ÁN NHÀ MÁY ĐIỆN DÙNG SINH
KHỐI BẰNG PHẦN MỀM RESTCREEN ................................................ 59
3.1. Tổng quan về phần mềm RETScreen ........................................................59

1


3.1.1. Giới thiệu phần mềm RETScreen ...........................................................59
3.1.2. Cơ sở dữ liệu của phần mềm RETScreen ...............................................61
3.1.3. Các ứng dụng của phần mềm RETScreen ..............................................62
3.1.4. Cơ sở lý luận để đánh giá dự án của phần mềm RETScreen .................64
3.2. Đánh giá 1 dự án nhà máy điện dùng nguyên liệu bã mía bằng phần
mềm RETScreen .................................................................................................69
3.2.1. Tiềm năng sinh khối bã mía tại công ty mía đường Lam Sơn ................69
3.2.2. Sử dụng phần mềm RETScreen để đánh giá tiềm năng sử dụng bã mía
để phát điện tại Công ty Mía đường Lam Sơn .................................................70
3.3. Sử dụng phần mềm RETScreen phân tích các chỉ tiêu của nhà máy điện

diesel 87
3.3.1. Tổng quát ................................................................................................87
3.3.2. Phân tích phát thải .................................................................................89
3.3.3 Phân tích tài chính...................................................................................89
3.4. So sánh về mặt kinh tế, kỹ thuật và xã hội của 2 dự án phát điện từ bã
mía và máy phát diesel .......................................................................................91
3.4.1. So sánh hai dự án phát điện từ bã mía và máy phát diesel ....................91
3.4.2. Nhận xét ..................................................................................................92
3.5. Nghiên cứu phương án lai ghép phát điện từ bã mía – diesel..................93
3.5.1 Phân tích, đánh giá dự án lai ghép điện từ bã mía – diesel bằng phần
mềm RETScreen ................................................................................................93
3.5.2 Đánh giá dự án lai ghép phát điện từ bã mía – diesel ............................99

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................... 100
4.1.

Kết luận .................................................................................................100

4.2.

Khuyến nghị ..........................................................................................102

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................... 104

2


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, cô giáo viện sau 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 Thạc sĩ kỹ thuật đúng thời gian quy định.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu trường Trung cấp nghề Nghi
Sơn, các thầy cô trong trường TCN Nghi Sơn đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn
thành luận văn này.
Tác giả hy vọng những kiến thức đã học tập và nghiên cứu sẽ giúp công tác
và cuộc sống của tác giả được tốt hơn.
Mặc dù rất cố gắng nhưng với năng lực còn nhiều hạn chế nên khó tránh
khỏi những sai sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy giáo,
cô giáo và các bạn đồng nghiệp.
Tác giả xin chân thành cảm ơn./.
Tác giả

Trịnh Xuân Thắng

3


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

Trịnh Xuân Thắng

4

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
SK

Sinh khối

NLSK

Năng lượng sinh khối

NLTT

Năng lượng tái tạo

NLSH

Năng lượng sinh học

ĐBSH

Đồng Bằng sông Hồng

ĐBSCL

Đồng Bằng sông Cửu Long

WHO

Tổ chức y tế thế giới

WB

Ngân hàng thế giới

GEF

Viện Nghiên Cứu Môi Trường Toàn Cầu

REEEP

Hội Hợp Tác Hiệu Quả Năng Lượng và Năng Lượng Có Thể Tái Tạo

UNEP

Chương Trình Môi Trường Liên Hợp Quốc

CFB

Công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn

VSSA

Hiệp hội mía đường Việt Nam

5


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU

Hình 1: Cây lúa
Hình 2: Cánh đồng lúa đang thu hoạch[2] ...................... 17
Hình 3: Trấu, củi trấu ..................................................................................... 18
Hình 4 Thu hoạch rơm rạ sau vụ mùa ............................................................ 18
Hình 5: Cánh đồng mía ................................................................................... 19
Hình 6: Bã mía tại nhà máy đường ................................................................. 19
Hình 7 Cánh đồng ngô .................................................................................... 20
Hình 8: Lõi ngô ............................................................................................... 20
Hình 9: Sắn tại nhà máy .................................................................................. 21
Hình 10: Cây Cà phê ....................................................................................... 22
Hình 11: Cấu tạo sinh thái quả cà phê ............................................................ 23
Hình 12: Quả dừa ............................................................................................ 25
Hình 13: Vỏ dừa .............................................................................................. 26
Hình 14: Chế biến cá xuất khẩu ...................................................................... 28
Hình 15: Trang trại chăn nuôi lợn.................................................................. 28
Hình 16 Rừng trồng lấy gỗ.............................................................................. 30
Hình 17: Sản xuất sản phẩm từ gỗ .................................................................. 32
Hình 18Mùn cưa và mùn cưa đóng bánh ........................................................ 33
Hình 19 Nhiệt phân khí hóa trong quá trình cháy ........................................... 46
Hình 20 Lò hơi đốt sinh khối đang hoạt động ................................................ 47
Hình 21 Khí hóa sinh khối updraft Hình 22 Khí hóa sinh khối downdraft . 50
Hình 23 Nguyên lý lò hơi tầng sôi .................................................................. 51
Hình 24 xử lý khói thải của lò hơi tầng sôi ..................................................... 53
Hình 25 Sơ đồ quá trình thực hiện dự án đầu tư ............................................. 60
Hình 26 Biểu diễn chi phí và mức độ không chắc chắn của dự án theo thời
gian .................................................................................................................. 61
Hình 27 Tua bin hơi nước SHINKO DNG40 ................................................. 70

Bảng 1: Sản lượng một số nông sản trọng yếu[1] .......................................... 17
Bảng 2: Tổng tiêu thu NLSK qua các năm ..................................................... 34

Bảng 3: Các lĩnh vực sử dụng NLSK .............................................................. 34
Bảng 4: Sử dụng SK theo năng lượng cuối cùng ............................................ 35
Bảng 5: Tiềm năng của một số dạng SK......................................................... 55

6


MỞ ĐẦU
Việt Nam đang trong giai đoạn vươn mình phát triển mạnh mẽ, đặc biệt chú
trọng vào quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Điều này đòi hỏi cần một nguồn
năng lượng điện năng rất lớn. Nhu cầu năng lượng phục vụ cho sản xuất,sinh hoạt
đời sống cũng không ngừng tăng theo hàng năm. 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 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. Điều này cho thấy đảm bảo an ninh năng lượng là vấn đề sống còn của
mỗi quốc gia.
Trước những đòi hỏi đó đặt ra cho các nước trên thế giới phải quan tâm đến
việc sản xuất và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (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. Do
đó, việc nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng năng lượng sinh khối để phát điện ở
Việt Nam là rất cần thiết, không chỉ góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và còn
góp phần giảm thiểu ảnh hưởng tới môi trường, tận dụng được nguồn năng lượng
sẵn có.

7


Xuất phát từ thực tế trên tác giả chọn đề tài: “Đánh giá khả năng sử dụng
năng lượng sinh khối để phát điện ở Việt Nam” Với mục tiêu: Nghiên cứu về
năng lượng sinh khối. Tìm hiểu các dạng năng lượng sinh khối sẵn có tại Việt Nam.
Đánh giá khả năng, tìm hiểu thực trạng sử dụng năng lượng sinh khối để phát điện ở
Việt Nam. Sử dụng phần mềm RETScreen để đánh giá 1 dự án nhà máy điện sử
dụng năng lượng sinh khối. Từ đó tác giả đưa ra một số khuyến nghị nhằm nâng cao
khả năng ứng dụng rộng rãi vấn đề sử dụng năng lượng sinh khối để phát điện ở
nước ta trong giai đoạn hiện nay.
Nội dung chính của luận văn bao gồm:
1. Tổng quan về việc sử dụng năng lượng sinh khối hiện nay ở nước ta.
2. Đánh giá tiềm năng của các dạng sinh khối để phát điện ở Việt Nam
3. Đánh giá một dự án nhà máy điện dùng nguyên liệu bã mía chạy bằng
phần mềm RETScreen.

8


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI
1.1. Khái niệm về năng lượng sinh khối
1.1.1.Định nghĩa sinh khối, năng lượng sinh khối

Sinh khối (biomass) là một thuật ngữ bao hàm rất rộng dùng để mô tả các vật
chất có nguồn gốc sinh học vốn có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng
hoặc do các thành phần hoá học của nó. Sinh khối (SK) chứa năng lượng hoá học,
nguồn năng lượng từ mặt trời tích luỹ trong thực vật qua quá trình quang hợp. Sinh
khối là các phế phẩm từ nông nghiệp ( rơm rạ, bã mía, vỏ dừa, sơ bắp v.v…), từ phế
phẩm lâm nghiệp ( lá khô, vụn gỗ, v.v…), giấy vụn, mêtan từ các bãi chôn lấp, trạm
xử lý nước thải, chất thải từ các trại chăn nuôi gia súc gia cầm.
Năng lượng sinh khối (NLSK) là năng lượng được sản sinh từ nguồn SK.
Bản chất của NLSK là năng lượng Mặt trời được lưu giữ trong SK thông qua quá
trình quang hợp của cây cối để biến đổi CO2 thành hiđratcacbon (đường, tinh bột,
xenlulô) là những hợp chất cấu tạo nên SK. Khi sử dụng các SK này xảy ra quá
trình giải phóng năng lượng tích trữ trong các hiđratcacbon và phát thải CO2 vào
khí quyển. Năng lượng sinh khối được xem là năng lượng tái tạo vì nó được bổ
sung nhanh hơn rất nhiều so với tốc độ bổ sung của năng lượng hoá thạch.
Sự khác nhau quan trọng nhất giữa năng lượng sinh khối và nhiên liệu hóa
thạch là thời gian hình thành của chúng. Sinh chất lấy cacbon ra khỏi không khí khi
chúng phát triển và trả lại không khí khi nó bị đốt cháy. Nếu được kiểm soát trong
sự bền vững cơ bản, sinh chất sẽ được thu hoạch như 1 phần của vụ mùa bổ sung
liên tiếp. Sinh chất đến từ quá trình trồng rừng, quá trình quản lý cây, vùng trồng
cây, hoặc từ 1 giai đọan của quá trình trồng lại cây liên tục. Cây phát triển lấy khí

CO2 từ không khí ngay khi khí được thải ra qua quá trình đốt cháy của vụ mùa
trước. Chu trình này giữ lại sự tuần hoàn khép kín của cacbon mà không làm tăng
mật độ CO 2 trong không khí.

9


Tuy nhiên có một lượng lớn từ chất phế phẩm và rác thải được sử dụng với
số lượng lớn với 1 giá tương đối rẻ, hoặc thậm chí giảm được chi phí ở những nơi

hiện tại đang có yêu cầu trả tiền cho rác thải. Có các loại vật liệu cơ bản như:
- Gỗ mới, lấy từ rừng, các hoạt động trồng rừng hoặc từ các quá trìnhsản xuất gỗ.
- Chất thải nông nghiệp: chất thải sinh ra từ quá trình thu hoạch hoặc xử lý nông
nghiệp.
- Thức ăn thừa: từ các họat động sản xuất, chuẩn bị và xử lý thức và rác thải.
- Chất thải công nghiệp và phế phẩm: từ quá trình sản xuất và các quy trình công
nghiệp. Vì sự đa dạng trong tính chất và đặc tính của nhiều loại vật liệu và các
phân nhóm khác nhau của chúng, hiện tại có rất nhiều kĩ thuật chuyển hóa để có
thể sử dụng những vật liệu đó một cách tối ưu, bao gồm cả kỹ thuật chuyển hóa
nhiệt và hóa chất.
Sinh khối còn có thể được phân chia nhỏ ra thành các thuật ngữ cụ thể hơn,
tùy thuộc vào mục đích sử dụng: tạo nhiệt, sản xuất điện năng hoặc làm nhiên liệu
cho giao thông vận tải, vận tải hàng không và vận tải hạng nặng mà hiện tại các
loại pin điện chưa thể đáp ứng được.
Các nguồn sinh khối được chuyển thành các dạng năng lượng khác như điện
năng, nhiệt năng, hơi nước và nhiên liệu qua các phương pháp chuyển hóa như đốt
trực tiếp và turbin hơi, phân hủy yếm khí (anaerobic digestion), đốt kết hợp (cofiring) khí hóa (gasification) và nhiệt phân (pyrolysis).
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. Củi là nguồn năng
lượng chính cho tới đầu thế kỷ 20 khi nhiên liệu hoá thạch thay thế nó. Trong
những năm gần đây sự chú ý tới các công nghệ NLSK hiện đại nói riêng và năng
lượng tái tạo nói chung đã tăng mạnh trên toàn cầu để thay thế các nguồn năng
lượng hoá thạch vì hai lý do:

10


Một là do các nguồn năng lượng hoá thạch đang ngày càng cạn kiệt dần (dự
trữ dầu như được đánh giá cuối năm 2002 vào khoảng 40 năm tiêu thụ với mức độ
tiêu thụ như hiện nay)

Hai là các nguồn này gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Khác với các
công nghệ năng lượng tái tạo khác, công nghệ năng lượng sinh khối không chỉ thay
thế năng lượng hoá thạch mà nhiều khi còn góp phần xử lý chất thải vì chúng tận
dụng các nguồn chất thải để sản xuất năng lượng.
1.1.2. Quá trình chuyển đổi sinh khối thành năng lượng
Nhiên liệu sinh khối có thể ở dạng rắn, lỏng, khí được đốt để giải phóng
năng lượng . Sinh khối, đặc biệt là gỗ, than gỗ cung cấp phần năng lượng đáng kể
cho thế giới. Một phần không nhỏ dân số trên thế giới dựa trên nguồn năng lượng
chính từ sinh khối. Con người đã sử dụng năng lượng sinh khối để sưởi ấm và nấu
ăn từ hàng ngàn năm trước. Hiện nay, gỗ vẫn là nguồn nhiên liệu được sử dụng phổ
biến ở các nước đang phát triển. Những nghiên cứu của các nhà khoa học gần đây
đã chỉ ra rằng việc chuyển đổi sinh khối thành dạng năng lượng điện năng sẽ có lợi
và mang lại hiệu quả hơn nhiều khi chyển sang các dạng nhiên liệu khác.
Sinh khối cũng có thể chuyển thành dạng nhiên liệu lỏng như Metanol,
êtanol dùng trong các động cơ đốt trong hay thành dạng khí sinh học (biogas) ứng
dụng cho nhu cầu năng lượng ở quy mô gia đình.
Quá trình biến đổi SK thành năng lượng có thể được biểu diễn theo sơ đồ
sau:

11


SINH
KHỐI

§èt ch¸y trùc tiÕp

Động cơ nhiệt

NHIỆT

Động điện, máy phát điện

Đốt cháy

Biến đổi

NHIÊN
LIỆU

CÔNG
CƠ
HỌC

Pin nhiªn liÖu

ĐIỆN

Nguồn sinh khối rất đa dạng vì vậy quá trình biến đổi SK thành năng lượng
hữu ích cũng đa dạng. Quá trình chuyển đổi SK thành năng lượng có thể được chia
làm 2 loại cơ bản sau:
-

Quá trình biến đổi trực tiếp SK thành năng lượng hữu ích như việc đốt

cháy SK để phục vụ sinh hoạt (đun, nấu…) và sản xuất (đốt lò vôi, lò gốm…)
-

Quá trình trong đó SK được biến đổi thành các nhiên liệu thứ cấp

khác như: đóng bánh SK, sản xuất than gỗ, khí hoá...Sau đó mới biến đổi thành
năng lượng hữu ích. Đây là phương pháp làm tăng hiệu suất sử dụng của SK, dề vận
chuyển, lưu trữ, sử dụng. Ngày nay khoa học công nghệ phát triển mạnh mẽ con
người đã nghiên cứu ra rất nhiều công nghệ để biến đổi SK thành năng lượng hiệu
quá hơn.
Các nhà khoa học hiện nay đang tiến hành để tìm thêm các loại sinh khối có
thể được sử dụng để tạo ra nhiên liệu và cách thức hiệu quả hơn để chuyển đổi nó
thành nhiên liệu phục vụ cho các nhà máy sản xuất ô tô, các nhà máy điện, và các
ngành công nghiệp khác sẽ bắt đầu thay đổi hệ thống năng lượng của họ nhiều hơn
để một tỷ lệ phần trăm cao hơn năng lượng sản xuất đến từ sinh khối.

12


Các quá trình
Nhiệt hoá

Các quá trình
Vật lý

Các công nghệ biến đổi SK thành nhiên liệu được thực hiện thông qua 3 quá trình

Các quá
trình
Sinh học

Sinh khối

Nén chặt, sấy

Viên,bó, bánh

Giảm kích cỡ

Gỗ vụn, mùn cưa
trấu,…
Dầu thực vật

Ép

Đốt
Khí hoá

Khí tổng hợp

Nhiệt phân

Khí, dầu, cốc

Lên men rượu

Etanol

Phân giải kỵ khí

Khí sinh học

Sử dụng
năng
lượng

cuối cùng

là; vật lý, nhiệt hóa và sinh học.
 Quá trình vật lý:
-

Thường sử dụng chất thải SK ở dạng gốc (vỏ dừa, chất hữu cơ phơi khô:

mùn cưa, vỏ trấu…) đóng bánh với đường kính viên ép là 55 ÷ 65 mm, trọng lượng
mỗi bánh từ 5 ÷ 50 kg. Chất lượng cháy, hiệu suất thu hồi nhiệt cao hơn khi đốt củi
hoặc đốt than hầm.
-

Về phương diện kinh tế giá thành vẫn còn cao so với đốt vật liệu trước khi

ép. Tuy nhiên, quá trình này tạo thuận lợi cho việc vận chuyển vì thể tích chất phế
thải được thu nhỏ.
* Quá trình nhiệt hoá:
- Đốt cháy: Đốt là quá trình xử lý biến đổi SK hoặc chất thải thành nhiệt và
hơi nước. Năng lượng được sản xuất ra thường chỉ là một sản phẩm thứ cấp bên
cạnh quá trình này. Mặt khác nhiệt và hơi nước sản xuất ra có thể biến đổi sang điện

13


hoặc được trực tiếp sử dụng như nguồn năng lượng. Các hệ thống đốt SK chủ yếu
được thiết kế cho gỗ và phụ phẩm nông nghiệp. Trong nhiều nước công nghiệp phát
triển, chất thải rắn cũng được đốt để giảm lượng chất thải và sử dụng năng lượng
được tạo ra. Đây là công nghệ hiện đại vì vậy chi phí đầu tư cao.
- Khí hoá: Nhiệt độ trong quá trình khí hoá tương đối cao. Lượng không khí

cung cấp vào quá trình này hạn chế (oxy hoá một phần) sẽ biến SK thành nhiên liệu
khí (50% là N, 20% là CO và 15% H2). Khí tạo ra với nhiệt trị thấp, được sử dụng
trong làm khô, kéo tuốcbin khí hoặc làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong;
- Nhiệt phân: Là quá trình biến đổi SK thành 3 phần: nhiên liệu lỏng, hỗn
hợp khí gọi là “khí phát sinh” và các chất thải rắn. Quá trình nhiệt phân SK với
nhiệt độ cao, mức độ oxy hoá thấp, không được cháy hoàn toàn do nhiệt phân nhanh
và phát sáng.
* Quá trình sinh học:
- Lên men rượu: Đường, cặn và các chất hữu cơ xenlulô được biến đổi nhờ vi
khuẩn và chuyển sang các sản phẩm có gốc rượu cồn. Sản phẩm êtanol tương đối
tinh khiết sau khi được chưng cất. Công nghệ này phát triển rộng vì rượu được
dùng phổ biến . Do đòi hỏi vốn đầu tư lớn và cần nhiều nguyên liệu đầu vào nên
công nghệ lên men chưa có hiệu quả cao.
- Phân giải yếm khí: Ủ chất thải trong hầm là một quá trình vi sinh tự nhiên
làm phân huỷ chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí (thiếu oxy). Điều này xảy ra ở
các hệ thống không được kiểm soát như trong các đống phế thải, các bãi rác hoặc
trong điều kiện có kiểm soát (như các lò khí sinh học, các bãi rác có kiểm soát
v.v…). Mục đích chính của công nghệ yếm khí là tạo ra khí năng lượng cao (chứa
đến 70% khí CH4); tạo ra phân và làm giảm ô nhiễm môi trường. Quá trình yếm khí
được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải công nghiệp và các chất thải dạng bùn sệt,
phân dùng trong nông nghiệp. Việc xử lý chất thải rắn (các chất hữu cơ đã được

14


phân tách ra) là ứng dụng tương đối mới, nhưng được phổ cập nhanh vì có ưu điểm
là tạo ra năng lượng.
1.2. Những ưu điểm và hạn chế của năng lượng sinh khối
1.2.1. Ưu điểm của năng lượng sinh khối
a. Về kinh tế

- Do có thể tận dụng được các phế phẩm, chất thải của nông, lâm nghiệp nên
giá đầu vào thấp, nguồn cung cấp dồi dào, phong phú. Ngoài ra phát triển năng
lượng sinh khối đang được các nước khuyến khích ưu tiên. Đây chính là lợi thế cho
năng lượng sinh khối phát triển.
- Phát triển năng lượng sinh khối chính là phát triển nông thôn, tạo thêm
việc làm cho người lao động. Tận dụng được nguồn lao động lớn ở nông thôn có giá
nhân công rẻ.
- Phát triển năng lượng sinh khối còn góp phần thúc đẩy sự phát triển của
các ngành công nghiệp năng lượng, khoa học kỹ thuật. Tạo ra một ngành năng
lượng không phải là mới nhưng hiệu quả, tiên tiến hơn, giảm sự phụ thuộc vào dầu
mỏ, than đá. Người tiêu dùng cho nhiều lựa chọn hơn với nguồn cung cấp năng
lượng mới này.
b. Về môi trường
- Năng lượng sinh khối tận dụng chất thải làm nhiên liệu. Do đó vừa làm
giảm lượng rác thải vừa biến chất thải thành sản phẩm có ích. Đốt sinh khối cũng
thải ra CO2 nhưng mức S và tro thấp hơn đáng kể so với việc đốt than bitum .
Chúng ta có thể cân bằng CO2 thải vào không khí nhờ trồng cây xanh hấp thụ CO2.
Vì vậy, sinh khối lại được tái tạo thay thế sinh khối đã sử dụng nên xét tổng thể sử
dụng năng lượng sinh khối không làm tăng CO2 trong khí quyển.
Ngoài ra, việc sử dụng sinh khối để tạo năng lượng có tác động tích cực đến
môi trường. Hiển nhiên việc đốt sinh khối không thể giải quyết ngay vấn đề mất cân
bằng vể tỷ lệ CO2 hiện nay. Tuy nhiên, vai trò đóng góp của sinh khối trong việc

15


sản xuất năng lượng vẫn rất đáng kể trong việc bảo vệ cân bằng môi trường, vì nó
tạo ra ít CO2 hơn năng lượng hóa thạch. Một cách khái quát, CO2 tạo ra bởi việc đốt
sinh khối sẽ được "cô lập" tạm thời (sequestered) trong cây cối được trồng mới để
thay thế nhiên liệu. Nói một cách khác, đó là một chu kỳ tuần hoàn kín với tác động

hết sức nhỏ lên môi trường.
Tuy nhiên, chúng ta cần lưu ý nếu tăng cường sử dụng gỗ như một nguồn
nhiên liệu sinh khối thì sẽ gây ra nhưng tác động tiêu cực đến môi trường. Khai thác
gỗ dẫn đến phá rừng, xói mòn đất, sa mạc hoá và những hệ luỵ khó lường khác.
Năng lượng sinh khối có nhiều dạng và nhưng lợi ích có được khi tập trung vào
những dạng sinh khối mang tính tái sinh, tận dụng từ phế thải nông lâm nghiệp.
1.2.2. Hạn chế
- Hiệu suất sinh năng lượng thấp (7 ÷ 11%) do công nghệ sản xuất cũng như
bản thân khả năng sinh năng lượng của các phụ phẩm SK.
- Phụ thuộc vào mùa vụ, thời tiết, khí hậu.
- Việc thu gom tập trung và lưu trữ gặp khó khăn.
- Quá trình chuyển đổi năng lượng phức tạp.
- Chịu sức ép từ các nhu cầu sử dụng SK khác.
Tóm lại tìm hiểu về vấn đề năng lượng sinh khối để phát điện đang trở thành
một chủ đề nóng trong những năm gần đây. Bởi các nguồn nhiên liệu hóa thạch
được sử dụng để cung cấp năng lượng hiện nay là nguồn cung hạn chế và cuối cùng
sẽ bị cạn kiệt. Ngoài ra, các khí nhà kính sinh ra bởi khi đốt nhiên liệu hóa thạch
đang làm trầm trọng quá trình nóng lên toàn cầu. Sinh khối đang được xem xét
nghiêm túc như là một nguồn nhiên liệu thay thế. Trong đó năng lượng sinh học là
năng lượng sinh ra khi đốt sinh khối hoặc sinh khối nhiên liệu. Đây còn là một trong
những bước tiến tới giải quyết nhiều vấn đề năng lượng của thế giới. Chúng ta cần
có cái nhìn tổng quan về năng lượng sinh khối bởi những lý do như vậy.

16


Chương 2:
ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG CỦA CÁC DẠNG SINH KHỐI
ĐỂ PHÁT ĐIỆN Ở VIỆT NAM
2.1. Thực trạng sử dụng năng lượng sinh khối ở việt nam

2.1.1. Các dạng sinh khối phổ biến ở Việt Nam
Việt Nam là nước đang phát triển từ một nước nông nghiệp, có điều kiện tự
nhiên thuận lợi nên các loại sinh khối rất đa dạng và phong phú. Có thể tận dụng
được các phụ phẩm trong nông nghiệp cũng như chế biến và sản xuất công nghiệp.
2.1.1.1. Phụ phẩm từ nông nghiệp
Danh sách sản lượng các mặt hàng chủ yếu trong nông nghiệp năm 2013

Loại

Lúa

Mía

Ngô

Lạc

Sản lượng (nghìn tấn)

44.076,1

20.016,2

5.193,5

492,6

Đậu
tương
168,3

Bảng 1: Sản lượng một số nông sản trọng yếu[1]

1. Lúa gạo
Việt Nam đứng thứ hai thế giới về xuất khẩu gạo và có truyền thống trồng
lúa nước hàng ngàn năm. Sản lượng lúa gạo tăng trưởng từng năm đạt khoảng 44
triệu tấn năm 2013 [1]. Căn cứ vào tỉ lệ sản phẩm phế thải (RPR), ước tính mỗi năm
sản xuất khoảng 25 triệu tấn rơm rạ và gần 9 triệu tấn trấu.

Hình 1: Cây lúa

Hình 2: Cánh đồng lúa đang thu hoạch[2]

17


Hình 3: Trấu, củi trấu
Trấu hiện nay được sử dụng theo nhiều cách khác nhau như được sử dụng
làm nhiên liệu đun nấu, các lò nung gốm/gạch hoặc làm phân bón cho cây trồng.
Hiện nay trấu có thể được khí hóa trước khi sử dụng như dạng nhiên liêu, hoặc sản
xuất củitrấu cung cấp nhiên liệu có giá trị cho nồi hơi công nghiệp. Trấu còn được
sử dụng làm nhiên liều cho hệ thống xấy thóc.

Hình 4 Thu hoạch rơm rạ sau vụ mùa
Không giống như trấu, rơm rạkhông được sử dụng với mức độ như vậy.
Trước đây, rơm rạ được sử dụng để đun nấu tại địa phương, nhưng ngày nay điều
kiện sống được cải thiện nên bà con đã không sử dụng nữa. Ngày nay, rơm rạ được
sử dụng để trồng khoai tây, làm thức ăn, lót ổ cho gia súc, trồng nấm và vùi trực
tiếp vào đất. 23% tổng số rơm rạ được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi[3].
Theo khảo sát gần đây của SNV tại khu vực miền Trung Việt Nam ở tỉnh

Quảng Bình (tháng 12 năm 2011), có khoảng 25% rơm rạ được sử dụng, 25% khác
được đốt trên các cánh đồng và 50% được trộn với đất làm phân bón cho đất. Tại
khu vực ĐBSCL, SNV cũng tiến hành một cuộc khảo sát ở tỉnh Cần Thơ (2011) và
kết quả cho thấy 60% rơm rạ được đốt cháy trong khi đó 40% được vùi xuống đất.

18


Ở khu vực đồng bằng sông Hồng, trong năm 2011, Hải Dương là tỉnh đầu tiên thúc
đẩy sản xuất phân bón sinh học từ rơm rạ với quy mô lớn. 2.507 tấn rơm rạ (chiếm
26% tổng sản lượng rơm của toàn tỉnh) đã được sử dụng làm phân bón sinh học (Sở
Khoa học và Công nghệ tỉnh Hải Dương).
2. Mía đường
Sản xuất mía đường tại Việt Nam
đã liên tục giảm trong 10 năm qua với
diện tích trồng giảm từ 344.000 ha năm
1999 xuống còn 266.000 ha trong năm
2010.Trong năm 2010, Việt Nam chế biến
khoảng 16 triệu tấn mía (Tổng cục Thống
kê, 2010). Tại cùng thời điểm, nhu cầu về
đường tăng 30% trong năm 2010 so với

Hình 5: Cánh đồng mía

nguồn cung cấp địa phương[4].
Sử dụng bã mía làm nhiên liệu cho
quá trình phát nhiệt và hoặc phát điện là
công nghệ tiên tiến trong ngành sản xuất
đường. Hiện nay bã mía được sử dụng
100% tại Việt Nam, chủ yếu là để sản xuất

năng lượng tại các nhà máy sản xuất

Hình 6: Bã mía tại nhà máy đường

đường và một số lượng nhỏ làm thức ăn
gia súc.
Tuy nhiên, hầu hết các nhà máy chế biến có công nghệ (đồng) đốt cháy hiệu
quả thấp. Vì vậy, đấy chính là cơ hội để tối ưu hóa các công nghệ (đồng) đốt này.
Ước tính hàng năm có khoảng 2 triệu tấn bã mía được các nhà máy sản xuất đường
sử dụng để đốt trong nồi hơi tạo ra ít nhất 4 triệu tấn hơi nước và 560 triệu kWh
điện[5].
3. Ngô

19


Trong 10 năm qua, sản lượng ngô
Việt Nam đã từng bước tăng đáng kể chủ
yếu là do tăng nhu cầu về thức ăn gia súc.
Tại Việt Nam, sản lượng ngô trong năm
2013 đạt gần 5,2 triệu tấn so với 2 triệu
tấn năm 2000. Số liệu này phản ánh sự
gia tăng từ 730.000 ha lên đến 1.125.000
ha so với cùng kỳ[1].
Các khu vực sản xuất ngô chính ở

Hình 7 Cánh đồng ngô

Việt Nam nằm ở khu vực đông bắc (50%)
và đông nam (10%), phần còn lại nằm rải rác trên cả nước. Mùa sản xuất chính là

mùa Đông Xuân (từ tháng 12 - tháng 4) và Hè Thu (từ tháng 4 -tháng 8).
Trong kế hoạch sản xuất ngô giai đoạn 2011-2015, Bộ NN & PTNT duy trì
diện tích sản xuất 1,2 triệu ha với trọng tâm chính tăng năng suất cây trồng. Hiện
nay, sản lượng ngô ở Việt Nam là 51,6 tấn/
ha, so với 55,5 tấn/ ha ở Trung Quốc và 96,5
tấn/ ha ở Mỹ. Tỉ lệ chất thải trung bình của
ngô là 2.5 tấn[5]
Chất thải ngô được sử dụng chủ yếu
làm thức ăn chăn nuôi và nhiên liệu tại địa
phương. 18% thân ngô, lá xanh và một phần
lõi ngô sử dụng làm thức ăn chăn nuôi. Lõi

Hình 8: Lõi ngô

ngô được bà con thôn bản sử dụng làm nhiên liệu đun nấu, tuy nhiên, tại khu vực
trồng ngô chính trên cả nước, tình trạng chất đống lõi ngô sau khi thu hoạch vẫn còn
phổ biến và có thể ảnh hưởng đến môi trường.
4. Sắn
Sản xuất sắn đã phát triển nhanh chóng tại Việt Nam, từ 1,99 triệu tấn năm
2000 lên 9.45 triệu tấn năm 2009. Đó là kết quả của việc mở rộng canh tác từ
237.600 ha đến 560.400 ha và năng suất tăng từ 8,36 tấn/ ha năm 2000 lên đến

20


16,90 tấn/ ha năm 2009. Việt
Nam đã đạt được những tiến bộ
kỹ thuật vượt bậc ở châu Á
trong việc lựa chọn và nhân
giống sắn. Có một nhu cầu lớn

về sắn lát và tinh bột sắn. Sự kết
hợp giữa phát triển và sản xuất
sắn chế biến tinh bột, thức ăn
chăn nuôi và ethanol sinh học đã
Hình 9: Sắn tại nhà máy

tạo ra nhiều việc làm, tăng xuất

khẩu, thu hút đầu tư nước ngoài và góp phần vào công nghiệp hóa, hiện đại hóa một
số khu vực nông thôn.
Sắn là cây trồng hàng năm, mùa thu hoạch sắn khác nhau ở từng vùng của
Việt Nam. Do đó, nguồn chất thải sắn đề cập ở trên có thể được thu thập trong suốt
cả năm. Mặc dù khối lượng chất thải sắn là thân cây sắn khá lớn nhưng tỉ lệ thu
gom thực tế hiện nay là không có. Tại các khu vực mà người nông dân được tổ chức
thành nhóm hoặc hợp tác xã, thì việc thu thập thân cây sắn khả thi hơn.
Chất thải xơ trong ngành chế biến tinh bột sắn được bán làm nguyên liệu thô
sản xuất thức ăn gia súc hoặc sử dụng làm phân hữu cơ. Nước thải từ chế biến tinh
bột sắn và ngành công nghiệp sản xuất ethanol có thể được sử dụng để sản xuất khí
sinh học tại hơn 70 nhà máy chế biến tinh bột sắn và 5 nhà máy sản xuất ethanol ở
Việt Nam (từ 50 - 100 triệu lít/ năm/ nhà máy). Chưa có số liệu về sản xuất khí
sinh học, nhưng công nghệ hồ phủ bạt đã được áp dụng (trong một số trường hợp,
cơ chế phát triển sạch (CDM) được áp dụng, xem dưới đây). Nhà máy sản xuất tinh
bột sắn quy mô vừa với công suất khoảng 22.000 tấn mỗi năm cần khoảng 1.400 tấn
than (70 kg than/ tấn tinh bột sắn sấy khô). Với mức giá than khoảng 3.000 đồng/
kg, chi phí năng lượng rơi vào khoảng 4,2 tỷ đồng mỗi năm, tương đương với
210.000 USD.

21

Ngành công nghiệp sản xuất ethanol tại Việt Nam hiện nay chiếm 50% sản
lượng sắn hiện tại. Sự gia tăng nhu cầu sắn để sản xuất hàng hóa sơ cấp đang đối
mặt với vấn đề canh tác lương thực. Chính phủ đã tăng cường thúc đẩy trồng sắn,
tuy nhiên, không có kế hoạch tổng thể nào tích hợp cả quy hoạch sử dụng đất và
biện pháp canh tác bền vững.
5. Cà phê
Cà phê là hàng hóa xuất khẩu
quan trọng thứ 2 tại Việt Nam về giá trị
và số lượng[6]. Ngày nay, Việt Nam là
nước sản xuất cà phê lớn thứ 2 thế giới.
Sau khi bùng nổ số lượng các đồn điền
cà phê cuối những năm 1990 và đầu
năm 2000, sự tập trung chuyển dịch
theo hướng cải tiến công nghệ chế

Hình 10: Cây Cà phê

biến để có được một sản phẩm cuối
cùng có chất lượng cao hơn, nhằm phát triển thị trường xuất khẩu. Có 500.000 ha
rừng trồng cà phê tại Việt Nam. Trong đó 93% Robusta trồng tập trung ở vùng Tây
Nguyên và 7% Arabica được trồng ở khu vực phía Bắc. Phần lớn cà phê Việt Nam
được thu hoạch giữa tháng Mười và tháng Giêng. 85% sản lượng cà phê được trồng
bởi các hộ gia đình nhỏ (thường có hạn điền dưới 2 ha) và 15% là doanh nghiệp nhà
nước (các trang trại lớn hơn).
Việt Nam áp dụng các công nghệ chế biến khác nhau, chế biến ướt cho cà
phê Arabica, chế biến bán ướt hoặc chế biến khô cho cà phê Robusta. Mục tiêu của
mỗi quy trình là để loại bỏ vỏ và thịt từ quả cà phê khô, cuối cùng thu được hạt cà
phê. Công nghệ chế biến khác nhau sản xuất ra các phế thải có đặc điểm khác nhau
liên quan đến độ ẩm và thành phần. Chất thải cà phê chiếm 15% trọng lượng quả cà
phê khi sấy khô. Năng suất cà phê trung bình trên mỗi ha là 1,8 tấn, do đó có 270 kg

chất thải cho mỗi ha, mang lại tổng số 135.000 tấn cà phê tại Việt Nam. Đây thực
sự là nguồn nguyên liệu sinh khối hữu ích cho các hộ gia đình hay các khu công

22


nghiệp chế xuất dùng phơi sấy sản phẩm cà phê tại chỗ giảm được giá thành mua
nguyên liệu than đá hay dầu đốt giảm giá thành mua các nguyên liệu chất đốt khác.

Hình 11: Cấu tạo sinh thái quả cà phê
Các biện pháp xử lý vỏ cà phê hiện nay tương tự như phương pháp loại bỏ vỏ
trấu, đốt ngoài trời hay trải trên các con đường làng ở nông thôn, làm phân bón,
hoặc chất đống bên lề đường. Trong hệ thống chế biến bán ướt, nguồn nước được
tái sử dụng và bùn được sử dụng làm phân bón. Chất thải không được tích hợp vào
chuỗi cung cấp năng lượng có hiệu quả tại Việt Nam do đó, trong quá trình chế biến
ướt và bán ướt, sử dụng bùn để làm khí sinh học và phát điện là một cơ hội đầy hứa
hẹn, đặc biệt là trong quy trình chế biến cà phê Arabica
Chất thải từ hạt cà phê trong quy trình chế biến khô đôi khi được sử dụng
làm nguồn nhiên liệu chính cho các máy sấy cà phê ở một số cơ sở chế biến quy mô
nhỏ. Tuy nhiên, chỉ có khoảng 35% sản lượng hiện đang được chế biến tại các nhà
máy công nghệ cao có nhu cầu về điện và nhiệt.
Sản xuất cà phê cần một lượng năng lượng lớn (thường là diesel) để bơm
nước và có nhu cầu sử dụng phân bón tổng hợp. Chất thải sinh học dạng bùn của
quy trình chế biến ướt và bán ướt có tiềm năng lớn cung cấp năng lượng cho máy
bơm nước và phụ phẩm khí sinh học để làm phân bón.

23


Các bên liên quan bao gồm: Chương trình Người trồng cà phê 4C (được

Nestle giới thiệu tại Việt Nam), Trung tâm giao dịch cà phê Buôn Ma
Thuột(BCEC), công ty DAKMAN, Hợp tác xã sản xuất cà phê bền vững Di Linh,
công ty cổ phần đầu tư và xuất khẩu cà phê Tây Nguyên (thuộc sở hữu nhà nước),
Cục Trồng trọt Bộ NN & PTNT, Cục chế biến - Bộ NN & PTNT, công ty Nam
Nguyệt (công ty tư nhân), Công ty Nestle Việt Nam (rang cà phê), Công ty Thái
Hòa, Trung tâm Nghiên cứu Cà phê Ca cao EaKmat, ViệnKhoa học Kỹ thuật Nông
Lâm nghiệp Tây Nguyên (WASI), Công ty Trung Nguyên, VICOFA, VINACAFE
(Tổng Công ty Cà phê Việt Nam), Công ty Cổ phần VINACAFE Biên Hòa (Chế
biến và rang cà phê), Vinacontrol (Kiểm soát chất lượng và cấp chứng nhận). Hiện
nay, các dự án ODA tài trợ nhằm mục đích thực thi các dự án sản xuất bền vững mà
không xem xét vấn đề sử dụng chất thải, Rainforest Alliance, Hiệp hội 4C, và tiêu
chuẩn Utz Certified và Fairtrade. Chứng nhận theo tiêu chuẩn EUREPGAP cũng
được áp dụng rộng rãi trong ngành.
6. Dừa
Việt Nam có 130.000 ha đồn điền trồng dừa và thu hoạch khoảng 700 triệu
quả dừa mỗi năm. Việt Nam là nước xuất khẩu dừa tươi lớn nhất trên thế giới với
nhu cầu cao từ thị trường Trung Quốc. Sản xuất dầu dừa kém hấp dẫn là do biến
động lớn về giá và thị trường cạnh tranh cao của dầu cọ. Do đó, sản xuất cùi dừa
khô còn thấp và sản phẩm phụ là dầu dừa được nhập khẩu từ Philipin để làm thức
ăn chăn nuôi.
Sản lượng dừa thu hoạch được càng cao thì khả năng tạo ra nhiều sản phẩm
hữu dụng từ dừa càng nhiều. Như vậy phế thải chế biến từ dừa trở thành nguồn
nguyên liệu lớn cho ngành sản xuất tái chế: tạo ra than, bát ăn, khuy áo, khuy quần,
bìa cứng, vỏ cốc làm kem, làm gạch xây cũng rất thãm mỹ từ những quả dừa tươi
được thu gom về và qua xử lý nhiều công đoạn để trở thành những viên gạch tường
rất đẹp cho những công trình nhà nhỏ không dùng máy lạnh.

24

Hình 12: Quả dừa
Trồng dừa được tập trung ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long miền Nam
Việt Nam, mang lại 84% tổng sản lượng quốc gia. Tỉnh Bến Tre có mật độ rừng dừa
cao nhất và sản xuất 30% sản lượng thu hoạch quốc[2]. Cơ sở hạ tầng và môi
trường kinh doanh xuất khẩu ở đồng bằng sông Cửu Long đã tiếp tục cải thiện trong
những năm gần đây dưới sự hỗ trợ của ngành. 31% Chế biến kẹo dừa và dừa nạo
sấy xuất khẩu Vỏ dừa và gáo dừa 30% Chế biến kẹo dừa cho thị trường trong nước
Vỏ dừa và gáo dừa 32% Dừa thô xuất khẩu quốc tế (loại bỏ lớp vỏ ngoài tại địa
phương). Vỏ dừa 7% Dừa thô được bán tại địa phương để tiêu thụ.
Vỏ dừa – khoảng 50% dừa nước có vỏ dừa. Việc sử dụng gạch bằng gáo dừa
sẽ hạn chế những tác động động môi trường của gạch nung truyền thống và rác thải
gáo dừa. Đồng thời đặc tính cách âm cách nhiệt của vật liệu này giúp tiết kiệm năng
lượng điều hòa nhiệt độ cho công trình. Thể loại công trình phù hợp với sử dụng
gáo dừa đó là nhà ở miền qua đồng bằng sông Cửu Long vì ở đó có nhiều dừa và
cùng một cách cắt dừa tươi để lấy nước. Do vật liệu mang tính địa phương, rẻ tiềnvà
dể tìm thấy này sẽ phù hợp với nhà ở các miền quê. Các không gian không dùng
máy lạnh nên các bức tường gáo dừa này sẽ làm mát nhà hữu hiệu.Thể loại công
trình tiếp theo là các khu nghỉ dưỡng giá rẻ Với khu vực thành phố thì có thể ứng
dụng xây quán café. Đây là không gian cần tính nghệ thuật và thư giãn. Do đó
những bức tường thô mộc bằng gạch gáo dừa sẽ đáp ứng được nhu cầu này.

25