đề tài năng lượng sinh khối

GVHD: Th.S Hoàng Trí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

NĂNG LƯỢNG VÀ QUẢN LÝ
NĂNG LƯỢNG
Đề tài:

“ NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI”

Giảng viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

ThS. HOÀNG TRÍ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2014

SVTH: NGUYỄN VĂN LỘC

Page 1


GVHD: Th.S Hoàng Trí

LỜI CẢM ƠN

Thông qua môn học “Năng lượng và quản lý năng lượng” đã giúp em có thêm

nhiều kiến thức về các nguồn năng lượng trong tự nhiên, các mô hình khai thác tân dụng
được nguồn năng lượng cụ thể là năng lượng sinh khối.
Để thực hiện được đề tài nghiên cứu “năng lượng sinh khối” có
kết quả tốt, ngoài nỗ lực cố gắng nghiên cứu tìm tòi thì còn có sự giúp đỡ của thầy Th.S
Hoàng Trí. Cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy trong quá trình hướng dẫn nghiên cứu đề
tài cũng như giảng dạy trên lớp.
Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện sẽ có những khuyết điểm. Mong thầy đóng
góp ý kiến giúp đỡ để em hoàn thiện bài báo cáo tốt hơn. Một lần nữa cảm ơn thầy Th.S
Hoàng Trí.

Page 2


GVHD: Th.S Hoàng Trí

TÓM TẮT TIỂU LUẬN
“NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI”
Năng lượng sinh khối là nguồn năng lượng được sử dụng từ lâu đời và rất phổ biến trong
cuộc sống ,năng lượng sinh khối có nguồn gốc từ sinh học,nguồn cung cấp rất đa dạng:
chất thải nông nghiệp như chăn nuôi, thực vật…
Năng lượng sinh khối ngày càng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống, đây là nguồn
năng lượng dễ sử dụng , thân thiện với môi trường …

Page 3


GVHD: Th.S Hoàng Trí

MỤC LỤC
Trang

LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................................. II
TÓM TẮT ĐỒ ÁN .................................................................................................................... III
MỤC LỤC ................................................................................................................................. IV
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ........................................................................................................ V
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ............................................................. VI
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................................VIII
CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP

XI

KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ .......................................................................................................... XII
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ XII

Page 4


GVHD: Th.S Hoàng Trí

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Cùng với sự phát triển nhanh và mạnh về kinh tế, xã hội; đòi hỏi cần một
nguồn năng lượng ngày càng lớn. Tuy vậy, nguồn cung chủ yếu của năng lượng
hiện nay còn phụ thuộc nhiều vào hóa thạch – là những dạng năng lượng không tái
tạo được. Do đó, những phát kiến về sản xuất, ứng dụng năng lượng hiệu quả luôn
được tìm tòi và sử dụng. Bên cạnh những dạng năng lượng mới được tạo ra thì sinh
khối là một dạng năng lượng đã được con người sử dụng từ rất lâu, dưới những
hình thức này hay hình thức khác. Tuy vậy, trong xã hội hiện nay, cũng là sử dụng
năng lượng sinh khối nhưng sử dụng như thế nào cho hợp lý là một câu hỏi luôn
cần phải được nghiên cứu kỹ.

Page 5


GVHD: Th.S Hoàng Trí

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
I.Năng lượng sinh khối
Trong việc tìm kiếm và phát triển sử dụng các nguồn năng lượng mới, đáp ứng nhu
cầu năng lượng cho con người trong tương lai thì năng lượng sinh khối đóng vai trò rất
quan trọng
•
•

•
•
•

Trước nhất, đây là một nguồn năng lượng tái tạo, nếu chúng ta có thể bảo
đảm được tốc độ trồng cây thay thế.
Sinh khối được phân bố đồng đều hơn trên bề mặt Trái Đất hơn các nguồn
năng lượng nhất định khác (nhiên liệu hóa thạch...), và có thể được khai thác
mà không cần đòi hỏi đến các kỹ thuật hiện đại phức tạp và tốn kém.
Nó tạo ra cơ hội cho các địa phương, các khu vực và các quốc gia trên toàn
thế giới tự bảo đảm cho mình nguồn cung cấp năng lượng một cách độc lập.
Đây là một giải pháp thay thế cho năng lượng hóa thạch, giúp cải thiện tình
hình thay đổi khí hậu đang đe dọa Trái Đất.
Nó có thể giúp nông dân địa phương trong lúc gặp khó khăn về vụ mùa thu
hoạch và tạo việc làm tại các vùng nông thô

.

Page 6


GVHD: Th.S Hoàng Trí

II. Đặc điểm của năng lượng sinh khối
1.Ưu điểm:
-Cấu tạo đơn giản, dễ làm. Chi phí rẻ, có thể làm bất cứ nơi đâu.
-nguồn nguyên liệu phong phú ,có nhiều trong tự nhiên
-Bảo vệ môi trường, không gây ô nhiễm.

2.Nhược điểm:
-Tình trạng thoát khí kém và việc sử dụng các lò đốt (lò nấu) có hiệu suất kém

làm tăng độ ô nhiễm không khí trong nhà ở (indoor air pollution – IAP)và gây ra
hiểm họa về sức khỏe rất lớn đối với người dân sống trong các khu vực nông thôn,
kém phát triển[

Page 7


GVHD: Th.S Hoàng Trí

CHƯƠNG 3 :CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I.Đặt vấn đề:
 Nguồn năng lượng hóa thạch trên trái đất ngày càng cạn kiệt
 Nhu cầu về năng lượng của con người ngày càng tăng
 Ô nhiễm môi trường đang đe dọa sức khỏe và sự tồn vong con người

II.Mục tiêu đặt ra
•
•

Sử dụng nguồn năng lượng sinh khối một cách hiệu quả nhất
Đảm bảo an toàn cho người sử dụng

III. lý thuyết:
1. Sinh khối là gì: Sinh khối là một thuật ngữ có ý nghĩa 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 hóa học của nó.
2. Nguồn gốc: Sinh khối là vật chất hữu cơ, đặc biệt là các chất cellulose hay
ligno-cellulosic. Sinh khối là các vật chất tái tạo, bao gồm cây cối, chất xơ
gỗ, chất thải gia súc, chất thải nông nghiệp, và thành phần giấy của các chất
thải rắn đô thị.
Cây dự trữ năng lượng mặt trời trong các tế bào cellulose và lignin (chất gỗ)
thông qua quá trình quang hợp. Cellulose là một chuỗi polymer của các phân
tử đường 6-carbon. Lignin là chất hồ kết dính các chuỗi cellulose với nhau.
Khi đốt, các liên kết giữa các phân tử đường này vỡ ra và phóng thích năng
lượng dưới dạng nhiệt, đồng thời thải ra khí CO2 và hơi nước. Các sản phẩm
phụ của phản ứng này có thể được thu thập và sử dụng để sản xuất điện
năng. Các chất này thường đươc gọi là năng lượng sinh học hoặc nhiên liệu
sinh học.

Page 8


GVHD: Th.S Hoàng Trí

2.1 Chất bã của sinh khối đã qua xử lý
Các quá trình xử lý sinh khối đều sinh ra các sản phẩm phụ và các dòng chất
thải gọi là chất bã
2.2 Bột giấy và các chất bã trong quá trình sản xuất giấy
Cây cối có các thành phần như lignin, hemicellulose, và sợi cellulose. Do
các tính chất hóa học và vật lý, lignin dễ dàng chia nhỏ hơn cellulose.
2.3 Bã cây rừng
Các chất thải từ rừng bao gồm củi gỗ từ các quá trình làm thưa rừng nhằm
giảm nguy cơ cháy rừng, sinh khối không được thu hoạch hoặc di dời ở nơi
đốn gỗ cứng và mềm thương mại và các vật liệu dư thừa trong quá trình
quản lý rừng như phát rừng và di dời các cây đã chết
2.4 Bã nông nghiệp
Chất thải nông nghiệp là các chất dư thừa sau các vụ thu hoạch
2.5 Chất thải từ gia súc
Chất thải gia súc, như phân trâu, bò, heo và gà, có thể được chuyển thành
gas hoặc đốt trực tiếp nhằm cung cấp nhiệt và sản xuất năng lượng.

Page 9


GVHD: Th.S Hoàng Trí
2.6 Các loại bã thải khác
a) Chất thải củi gỗ đô thị

Chất thải củi gỗ là nguồn chất thải lớn nhất ở các công trường. Chất
thải củi gỗ đô thị bao gồm các thân cây, phần thừa cây đã qua cắt tỉa.
Những vật liệu này có thể được thu gom dễ dàng sau các dự án công
trường và cắt tỉa cây, sau đó có thể được chuyển thành phân trộn hay
được dùng để cung cấp nhiên liệu cho các nhà máy năng lượng sinh

học.
b) Chất thải rắn đô thị
Chất thải ở các trung tâm thương mại, cơ quan, trường hoc, nhà dân
có một hàm lượng nhất định của các vật chất hữu cơ có xuất xứ từ
cây
2.7 Cây trồng năng lượng
Các giống cây năng lượng là các giống cây, cây cỏ được xử lý bằng công
nghệ sinh học để trở thành các giống cây tăng trưởng nhanh, được thu
hoạch cho mục đích sản xuất năng lượng. Các giống cây này có thể được
trồng, thu hoạch và thay thế nhanh chóng.
a) Các giống cây cỏ (thảo mộc) năng lượng :
Các giống cây này bao gồm các loại cỏ như cỏ mềm (switchgrass) xuất
xứ từ Bắc Mỹ, cỏ voi miscanthus, cây tre, cây lúa miến ngọt, cỏ đuôi
trâu cao, lúa mì, kochia... Các giống cây này thường được trồng cho
việc sản xuất năng lượng.
b) Các giống cây gỗ năng lượng :
các giống cây gỗ có vòng đời ngắn là các giống cây phát triển nhanh và
có thể thu hoạch sau 5-8 năm gieo trồng…

Page 10


GVHD: Th.S Hoàng Trí
3. Ứng dụng của năng lượng sinh khối

3.1. Sản xuất nhiệt truyền thống
Quá trình khai thác sinh khối để tạo nhiệt có một lịch sử rất lâu dài, và vẫn
tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong xã hội loài người trong thời kỳ
hiện đại. Nhiệt lượng từ việc đốt sinh khối được sử dụng để đốt sửa ấm, để
nấu chín thức ăn, để đun nước tạo hơi ... Thành phần năng lượng trong sinh

khối khô (dry biomass) dao động tự 7.000 Btu/lb (rơm) cho đến 8.500
Btu/lb (gỗ). Xin đưa ra đây một ví dụ so sánh: để nấu một bữa ăn thì
cần khoảng 10.000 Btu, trong khi đó một gallon xăng thì tương đương
124.884 Btu.
3.2. Nhiên liệu sinh khối
Ba dạng nhiên liệu phổ biến sản xuất từ sinh khối (biofuel) là methanol,
ethanol, và biodiesel
Methanol là cồn từ gỗ (wood alcohol). Methanol không có hiệu suất
nhiên liệu cao như xăng nên chỉ được dùng chủ yếu như tác chất chống
đông (antifreeze), hoặc được sử dụng trong quá trình sản xuất một số
hóa chất khác, như formaldehyde.
a) Ethanol (hoặc là cồn ethyl)
Ethanol là nhiên liệu dạng lỏng, không màu, trong suốt, dễ cháy.
Ethanol được dùng như phụ gia cho xăng, với mục đích tăng chỉ số
octane và giảm khí thải hiệu ứng nhà kính. Ethanol tan trong nước và
phân hủy sinh học được. Ethanol được sản xuất từ sinh khối có thành
phần cellulose cao (như bắp), qua quá trình lên men tại lò khô hoặc lò
ướt[x]. Tại cả hai lò này, bã men (hèm) được sản xuất và cung cấp cho
gia súc tại các nông trại.

Page 11


GVHD: Th.S Hoàng Trí

c) Dầu diesel sinh học (biodiesel)
Biodiesel là sản phẩm của quá trình kết hợp cồn (trong đó có ethanol)
với dầu chiết ra từ đậu nành, hạt nho, mỡ động vật, hoặc từ các nguồn
sinh khối khác.

Page 12


GVHD: Th.S Hoàng Trí
3.3. Sản

xuất điện từ năng lượng sinh khối

a) Công nghệ đốt trực tiếp và lò hơi
Đây là 2 phương pháp tạo điện từ sinh khối rất phổ biến và
được vận dụng ở hầu hết các nhà máy điện năng lượng sinh khối. Cả 2
dạng hệ thống này đều đốt trực tiếp các nguồn nguyên liệu sinh học
(bioenergy-feedstock) để tạo hơi nước dùng quay turbin máy phát
điện. Hai phương pháp này được phân biệt ở cấu trúc bên trong buồng
đốt hoặc lò nung. Tại hệ thống đốt trực tiếp, sinh khối được chuyển
vào từ đáy buồng đốt và không khí được cung cấp tại đáy bệ lò. Trong
khi đó, ở phương pháp lò hơi thông thường, draft được chuyển vào lò
từ phía bên trên nhưng sinh khối vẫn được tải xuống phía dưới đáy lò.
Các hệ thống đốt trực tiếp truyền thống là hệ thống pile (sử dụng lò
đốt song hành - two-chamber combustion chamber) hoặc lò hơi stoker.
Khí nóng sau đó được chuyển qua turbine và quay cánh turbine, vận
hành rotor máy phát điện.

Page 13


GVHD: Th.S Hoàng Trí
b) Phương pháp đốt liên kết

Đốt liên kết, kết hợp sinh khối với than để tạo năng lượng, có lẽ là

phương pháp sử dụng tích hợp tốt nhất sinh khối vào hệ thống năng
lượng dựa trên nhiên liệu hóa thạch.

Trong quá trình đốt liên kết, sinh khối bắt nguồn từ gỗ và cây cỏ (thảo
mộc) như gỗ dương (poplar), liễu (willow), cỏ mềm (switchgrass), có
thể được trộn một phần vào nguyên liệu cho nhà máy than thông
thường. Trong quá trình này, sinh khối có thể chiếm tỷ lệ 1%-15%
tổng năng lượng của nhà máy than. Trong các nhà máy dạng này, sinh
khối cũng được đốt trực tiếp trong lò nung, tương tự như than. Phương
pháp đốt liên kết có một lợi thế kinh tế tương đối rõ ràng, do kinh phí
đầu tư chủ yếu chỉ là để trang bị một lò đốt liên kết mới hoặc nâng cấp
lò đốt hiện tại trong nhà máy nhiệt điện chạy bằng than, tức là có chi
phí thấp hơn nhiều so với xây dựng một nhà máy điện sinh khối

Page 14


GVHD: Th.S Hoàng Trí

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC
BIỆN PHÁP VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

- Việt nam là quốc gia nông nghiệp có thuận lợi rất lớn cho năng lượng sinh khối, và
nhiên liệu sinh học
- Năng lượng khối có những ưu điểm như: Sạch, chi phí nhiên liệu và bảo dưỡng thấp,
an toàn cho người sử dụng… Tuy nhiên các sản phẩm sử dụng năng lượng chỉ tập trung
tại nông thôn, nhà nước cần có 1 chính sách để tạo hướng đi, với những thiết bị đơn
giản, có hỗ trợ hướng dẫn kĩ thuật, phổ biến rộng rãi…. Tận dụng tối đa năng lượng tự
nhiên như năng lượng sinh khối từ nông nghiệp.

Page 15


GVHD: Th.S Hoàng Trí

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Trong tình hình năng lượng thế giới hiện nay thì tìm kiếm nguồn năng lượng xanh là
hết sức cần thiết. Đối với loại nguồn năng lương sinh khối của nước ta thì nguyên liệu rất
dồi dào như các chất thải nông nghiệp như: rơm, vỏ lúa , ngô..hằng năn bỏ đi rất lãng
phí , các chất thải từ khu chăn nuôi: lợn, gà …
đề nghị nhà nước hỗ trợ cho người nông dân về kỹ thuật làm các hầm biogas sinh học để
giúp cho nhân dân tận dụng được nguồn nguyên liệu quí giá đó, hỗ trợ chính sách năng
lượng giúp cho doanh nghiệp phát triển nguyên liệu sinh học , bảo vệ môi trường .

Page 16


GVHD: Th.S Hoàng Trí

TÀI LIỆU THAM KHẢO: Tiếng việt
•
•
•
•

Nguồn google.com

/>1 số trang web có lien quan.

Page 17