Năng lượng sinh khối Biomass biogas - Briquet

Năng lượng sinh khối Biomass biogas - Briquet

BIOMASS BIOGAS-BRIQUET

Năng lượng đang sử dụng trên thế giới hiện nay nếu quy ra dầu là gần 8,5

tỷ tấn, trong đó 40% là dầu, than khoảng 26% và khí thiên nhiên khoảng 24%

•Dầu mỏ: Còn khoảng 40 năm

•Khí tự nhiên: Còn khoảng 60 năm

•Than: Còn khoảng 230 năm

Cần nguồn năng lượng thay thế

Tài nguyên cạn kiệt

Ô nhiễm môi trường

Trái đất nóng lên HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆN NAY

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG THAY THẾ ĐÁNG QUAN TÂM

NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI (BIOMASS)

Năng lượng sinh khối (Biomass) là năng lượng được tạo ra từ vật liệu sinh học được lấy từ cơ thể sinh vật, hay vừa mới tồn tại trong cơ thể sinh vật.

NGUYÊN LIỆU SINH KHỐI

VậtVật liệuliệu đượcđượccung

cung cấpcấp từtừ

““VụVụ mùamùa năngnăngllượngượng” ”

ChấtChất thảithảinông

nông nghiệpnghiệp

RácRác thảithải sinhsinh

hoạt

ChấtChất thảithảicông

công nghiệpnghiệp

5

5 nguyên nguyên liệu liệu sinh sinh khối khối

Gỗ

PHÂN LOẠI NHIÊN LIỆU SINH KHỐI

BIOGAS: là sản phẩm của quá trình phân giải yếm khí của các chất hữu cơ

BRIQUET: là nhiên liệu rắn được tạo ra từ nguyên liệu sinh khối

BIOFUEL: là những nhiên liệu lỏng lấy từ sinh khối

BIOGAS

BIOGAS LÀ GÌ?

 Biogas là sản phẩm khí của quá trình lên men kị khí phân giải các hợpchất hữu cơ phức tạp thành những hợp chất hữu cơ đơn giản trong đó cóthành phần chính là khí metan

 Thành phần chính của Biogas là CH4 (50¸60%) và CO2 (30%) còn lại

là các chất khác như hơi nước N2, O2, H2S, CO …

Các nguồn nguyên liệu chính dùng để sản xuất biogas:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

QUÁ TRÌNH LÊN MEN METAN

Giai đoạn 1: Biến đổi các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn

Vi khuẩn

Closdium Bipiclobacterium Bacillus gram âm không sinh bào tử

Staphyloccus

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

QUÁ TRÌNH LÊN MEN METAN

Giai đoạn 2: Hình thành Acid

Nhờ vào vi khuẩn Acetogenic Bacteria (vk tổng hợp acetat), các hydrates cacbon biến đổi thành các acid có phân tử lượng thấp

(C2H5COOH, C3H7COOH, CH3COOH) và pH môi trường dưới 5 nên gây thối

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

QUÁ TRÌNH LÊN MEN METAN

Giai đoạn 2: Hình thành Acid

Bacillus cereus Acetic, Lactic

Bacillus knolkampi Acetic, Lactic

Bacillus megaterium Acetic, Lactic

Bacterodies succigenes Acetic, Sucinic

Clostridium carbefectium Acetic, Fomic

Clostridium cellobinharus Lactic, Etanol, CO 2

Clostridium dissolves Acetic, Fomic

Clostridium thermocellaceum Lactic, Sucinic, Etanol

Pseudomonas Acetic, Fomic, Lactic, Sucinic, Etanol Ruminococcus sp Acetic, Fomic,Sucinic, CO 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

QUÁ TRÌNH LÊN MEN METAN

Giai đoạn 3 : Hình thành khí Metan

Sản phẩm của acid là nguyên liệu để phân hủy giai đoạn này, tạo ra hỗn hợp khí CH4, CO2, H2S, N2, H2 và pH

( môi trường chuyển sang kiềm)

Các phản ứng hóa học:

Cao phân tử  CO2 + H2 + CH3COO-+ C2H5COOH + C3H8COOH

CH3COO-+ H2O  CH4 + HCO3-+ Q

4H2 + HCO3- + H2O  CH4 + H2O + Q

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

QUÁ TRÌNH LÊN MEN METAN

Giai đoạn 3: Hình thành khí Metan

Các phản ứng sinh hóa xảy ra chủ yếu:

4H2 + H+ + HCO3-  CH 4 + 3H2O

acid Formic: 4HCOOH  CH 4 + 3HCO3- + 3H+

HCOOH  H 2 + CO2acid Acetic: CH3COO- + H2  CH 4 + 3HCO3-

acid Propionic: C2H5COO- + 2H2O  CH­3COO- + 3H 2 + 3CO2Metanol: 4CH3OH + H2O  CH3COO- + 3H+ + H2O

Etanol: C2H5OH + H2O  3/2CH 4 + 1/2CO2 + H2O

Propanol: C3H7OH + 3H2O  9/4CH 4 + 3/4CO2 + 5/2H2O

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

QUÁ TRÌNH LÊN MEN METAN

Giai đoạn 3: Hình thành khí Metan

Methanobacterium omelianskii CO 2 , H 2 , rượu bậc I, II

Methanopropionicum acid Propionic

Methanoformicium acid Formic

Methanosochngenii acid Acetic

Methanosuboxydans acid Btyric, Valeric, Capropionic Methanosarcina barkerli CO 2 , H 2 , acid Acetic, Metanol Methanococcus vanirielli H 2 , acid Formic

Methanorumin anticum H 2 , acid Formic

Methanococcus mazei acid Acetic, acid Butyric

Methansarcina methanica acid Acetic, acid Butyric

TIỀM NĂNG NGUYÊN LIỆU

STT Vật liệu

Khả năng khai thác

biogas (l/kg vc khô)

Năng lượng hàm chứa (kWh/kg vc khô)

3 Thân cây khoai tây 280 – 490 1,67 – 2,93

QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIOGAS

CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU

Chọn lọc và xử lý nguyên liệu phù hợp với yêu cầu giàu xenlulozo ítlignin, tỷ lệ C/N từ 20-30

QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIOGAS

QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIOGAS

Lối vào của biogaz

Lối ra của biogas

Lối vào của nước

Lối ra của nước

QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIOGAS

Loại trừ bùn trong bể phân huỷ

CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠP NGUYÊN LIỆU

 Nạp liên tục: Nguyên liệu được nạp đầy lúc mới đưa thiết bị vào hoạt

động Sau đó nguyên liệu được bổ sung thường xuyên, khi có một phầnnguyên liệu đã phân hủy sẽ được lấy đi nhường chỗ cho phần nguyênliệu mới nạp vào Phương pháp này phù hợp với điều kiện nguyên liệukhông có sẵn ngay một lúc mà phải thu góp hằng ngày như phân người, phân súc vật

 Nạp từng mẻ: Toàn bộ nguyên liệu được nạp vào thiết bị một lần Mẻ

nguyên liệu này được phân hủy dần dần và cho khí sử dụng Sau mộtthời gian đủ để cho nguyên liệu phân hủy gần hết thì toàn bộ mẻ

nguyên liệu được lấy đi và thay thế vào đó là một mẻ nguyên liệu mới Thông thường phương pháp này được áp dụng cho các nguyên liệu làthực vật vì chúng phân hủy trong thời gian dài (thường từ 3 – 6 tháng)

HẦM BIOGAS NẮP CỐ ĐỊNH

ĐÁNH GIÁ

Ưu điểm

+ Kết cấu dưới mặt đất, nhiệt độ ổn định, tiết kiệm diện tích

+ Đảm bảo áp suất khí cao

+ Xây dựng với vật liệu dễ kiếm ngay tại địa phương

+ Bền, các bộ phận cố định, đòi hỏi ít bảo dưỡng

Nhược điểm:

+ Phần chứa khí rất khó xây dựng, đòi hỏi kỹ thuật cao

+ Áp suất khí lớn tác động lên thành bể gây nứt

+ Nước ở đầu vào dềnh lên gây khó khăn khi nạp nguyên liệu+ Giá thành cao 1,2 đến 1,5 triệu đồng /m2

HẦM BIOGAS NẮP CỐ ĐỊNH

úp trực tiếp vào dịch phânhủy

+ Bị ảnh hưởng nhiều bởi các nhân tố môi trường như nhiệt độ

+ Nắp hầm dễ bị ăn mòn (làm bằng sắt), dễ bị lão hóa (làm bằng chất dẻo) + Áp suất gas thấp gây bất tiện cho việc đun nấu, thắp sáng

(khắc phục: treo thêm quả nặng vào nắp hầm)

HẦM BIOGAS DẠNG TÚI NILON

HẦM BIOGAS DẠNG TÚI NILON

nên cần biện pháp bảo vệ trước vật

nuôi, chuột, trẻ em…

+ Chiếm diện tích lớn

HẦM BIOGAS DẠNG TÚI NILON

Hầm Biogas Composite

MỘT SỐ LOẠI HẦM BIOGAS KHÁC

Dạng hầm VACVINA cải tiến

KÍCH THƯỚC HẦM BIOGAS

Kích thước hầm biogas được tính bằng tích số của các thông số sau:

Phân tươi/ngày (kg)

 Số gia súc

 Với bò x2, với heo x3

 Thời gian lưu trữ 60 ngày

VD:Trang trại có 100 con bò, mỗi con sản xuất 2kg phân tươi/ngày

Ta có tích số: 100x2x2x60=24000 kg

Vậy hầm nên có kích thước 24m3

BIOGAS KẾT HỢP CÔNG-NÔNG NGHIỆP

SỬ DỤNG BIOGAS

 “Nếu áp dụng công nghệnày mỗi năm nước ta cóđược 4 tỷ kWh điện từ

biogas, bằng 10% nănglượng điện bằng nhiên liệuthay thế, tiết kiệm 1,6 tỷ lítdầu

LỢI ÍCH CỦA BIOGAS

Về môi trường

 Tạo môi trường nông thôn sạch đẹp

 Xử lí được lượng chất thải lớn

 Thanh toán môi trường di trú mầm bệnh cho người và gia súc, gia cầm

 Hạn chế nạn phá rừng làm chất đốt

Về kinh tế

Thu được khí đốt dạng nhiên liệu sạch thay thế các chất đốt thương mại khác

Thu được nguồn phân sạch phục vụ trồng trọt

Phát triển chăn nuôi theo hướng công nghiệp bền vững

Sử dụng sưởi ấm, thắp sáng chuồng trại và một số lợi ích khác

Về xã hội

Tạo không gian chuồng trại, môi trường nông thôn sạch đẹp

Xoá bỏ tập quán sử dụng phân tươi trong trồng trọt

TIỀM NĂNG BIOGAS Ở VIỆT NAM

Biogas: Tổng tiềm năng lý thuyết từ nguồn nguyên liệu chính là phụ

phẩm nông nghiệp được cho ở bảng dưới (tính theo sl NGTK2003)

Nguồn nguyên liệu Tiềm năng

(triệu m3)

Quy dầu tương đương (triệu toe)

Tỷ lệ (%)

BRIQUET

NGUỒN GỐC

Sản phẩm phụ của nông nghiệp như: rơm rạ, bã mía, trấu và thân cây

khác

Sản phẩm phụ của ngành sản xuất đồ gỗ như: mùn cưa, gỗvụn, tre, nứa…

Sản phẩm phụ của các ngành công nghiệp thực phẩm: vỏ chuối, vỏ

dừa, lá, thân cây chuối

Đánh giá về một số loại sinh khối:

Trấu: có số lượng lớn, chứa nhiều hợp chất của Kali, có độ ẩm

thấp, lượng tro lớn, giá thành rẻ

 Vỏ lạc: lượng tro thấp, độ ẩm dưới 10%, là một nguyên liệu rất tốt

 Bã mía: có độ ẩm cao sau khi xay, cần nhiều năng lượng khi làm khô,

có lượng tro thấp, có giá trị nhiệt tương ứng cao: 4.400Kcal/kg

 Vỏ cà phê: có lượng tro thấp độ ẩm 10%, là một nguyên liệu tốt

 Mùn cưa: Củi ép từ mùn cưa lượng tro rất ít và tự rơi xuống dưới ghi

MÔ HÌNH QUÁ TRÌNH ĐÓNG BÁNH SINH KHỐI

CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG

Công nghệ nén piston: sinh khối được đưa vào khuôn nhờ một piston

chuyển động qua lại,với áp suất cao

CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG

Công nghệ nén trục vít: sinh khối được đùn liên tục tới khuôn, bên

ngoài có nước nóng để giảm ma sát

SO SÁNH HAI CÔNG NGHỆ

TIỀM NĂNG SINH KHỐI Ở VIỆT NAM

Sinh khối: chủ yếu gồm gỗ và phụ phẩm cây trồng

(triệu tấn)

Quy dầu tương đương (triệu toe)

Tỷ lệ (%)

TIỀM NĂNG SINH KHỐI Ở VIỆT NAM

Nguồn cung

cấp

Tiềm năng (triệu tấn)

Quy dầu tương đương (triệu toe)

Tỷ lệ (%)

PHÁT TRIỂN BIOMASS Ở VIỆT NAM

Tình hình phát triển:

Công nghệ sản xuất xuất hiện ở Việt

Nam từ lâu, đến năm 2007 cả nước có

khoảng 73.000 hầm biogas từ 3 đến 10 m3

Đã có 33/43 nhà máy mía sử dụng phát

điện nhiệt từ bã mía công suất: 130MW

Ngày 14/3/2009 khởi công xây dựng 2

nhà máy sx điện từ khí thải bãi rác tại

TPHCM

• vốn đầu tư 30tr usd

• công suất 42tr kwh mỗi năm

• cung cấp năng lượng cho gần

20.000 hộ gia đình

PHÁT TRIỂN BIOMASS Ở VIỆT NAM

Đã sản xuất thành công củi trấu và dùng

thay thế cho than đá, dầu và củi gỗ thông

thường

Đã có dự án xây dựng nhà máy điện khí

hóa trấu 200KW-2MW

Tuy nhiên, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh khối vẫn còn hạn chế ở quy 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 chính sách 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 nghệ sinh khối

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

trường tiềm năng

+Ý thức người dân còn kém trong việc sử dụng năng lượng sinh khối cũng như công nghệ của nó

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

PHÁT TRIỂN BIOMASS Ở VIỆT NAM

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

Kết luận

 Xã hội nhận thức được sự đóng góp của việc khai thác năng lượng sinh khối vào tiến trình bảo vệ sự cân bằng môi trường sống và vai trò của nó trong việc điều 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 triển trong các

kỹ thuật khai thác chuyển đổi năng lượng sinh khối cũng như các dạng năng lượng tái tạo khác

Kết luận

Ngoài những điểm kể trên, sự phát triển năng lượng sinh khối còn đang được khuyến 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 tăng

cường 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 quan trọng của năng lượng sinh khối

 Sự gia tăng về nhu cầu năng lượng và sự tăng trưởng nhanh của thị trường năng

lượng tái tạo

 Con số các quốc gia bắt đầu vạch thảo và áp dụng các chính sách hỗ trợ phát triển năng lượng mới ngày càng tăng, với năng lượng sinh khối đóng vai trò trọng tâm

 Các áp lực về môi trường, cộng với sự cạn kiệt về nguồn tài nguyên dẫn tới việc tăng giá nhiên liệu hóa thạch, chưa kể tới các chi phí "phụ trợ" khác đang khiến giá năng lượng ngày càng tăng cao Điều này sẽ rút giảm dần khoảng cách 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 hóa

năng 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

Kết luận

Tài liệu tham khảo.

Cơ sở năng lượng mới và tái tạo: Đăng Đình Thống – Lê Danh Liên

http://kientrucxd.blogspot.com/2011/10/nang-luong-sinh-khoibiomass.html

http://www.vids.org.vn/vn/Attach/2006815203351_Nhung%20van%20de%20Phat%20trien%20NL%20sinh%20khoi%20o%20VN.pdf

http://nangluong.blogspot.com/2005/02/4nng-lng-sinh-khi-biomass-energy.html

http://www.biomassbriquetteplant.com/projectproducts.htm

Thank you for

ĐẶNG THÁI ĐƯƠNG