Năng lượng tái tạo Năng lượng sinh khối

Môn năng lượng tái tạo, trường đại học Sư Phạm Kĩ Thuật Năng lượng tái tạo là loại năng lượng được tạo ra từ các nguồn tự nhiên có thể tái tạo trong một chu kỳ tương đối ngắn so với thời gian tồn tại của con người. Các nguồn năng lượng tái tạo bao gồm: Năng lượng mặt trời: Sử dụng ánh sáng mặt trời để tạo ra điện năng thông qua các tấm pin mặt trời hoặc các hệ thống năng lượng mặt trời. Năng lượng gió: Sử dụng sức gió để quay các cánh quạt của các tuabin gió, tạo ra điện năng thông qua các generator. Năng lượng nước: Sử dụng sức nước chảy hoặc nước lưu thông để vận động các turbine, tạo ra điện năng trong các nhà máy thủy điện. Năng lượng sinh học: Sử dụng các vật liệu hữu cơ như gỗ, rơm, hoặc chất hữu cơ khác để sản xuất năng lượng sinh học thông qua quá trình đốt cháy hoặc quá trình sinh học khác. Năng lượng địa nhiệt: Sử dụng nhiệt độ từ lòng đất để tạo ra điện năng thông qua các hệ thống như nhà máy nhiệt điện địa nhiệt.

Trang 2

Tóm tắt nội dung

1 Định nghĩa năng lượng sinh khối

2 Phân loại năng lượng sinh khối

3 Chuyển hóa năng lượng trong sinh khối

4 Ưu nhược điểm của năng lượng sinh khối

5 Thuận lợi và khó khăn trong việc sản xuất nhiên liệu sinh khối

6 Tình hình triển khai ứng dụng trên thế giới và Việt Nam

1

Trang 3

Định nghĩa năng lượng

trong sinh khối

2

Trang 4

Định nghĩa năng lượng trong sinh khối

Năng lượng lượng sinh khối

là năng lượng sinh ra từcác nguồn sinh khối

Năng lượng sinh khối đượcxem là năng lượng tái tạo

Cây trồng/phụ phẩm nông nghiệp

Hình 1:Các nguồn sinh khối

Trang 5

Phân loại năng lượng

sinh khối

4

Trang 6

Phân loại năng lượng sinh khối

5

Gồm có 3 loại chính

Trang 8

Nhiên liệu lỏng

7

Sinh khối lỏng được gọi là “nhiên liệu sinh học”

Được sản xuất thông qua quá trình chưng cất

hoặc phân hủy sinh học của các loại chất béo, dầu

thực vật, hoặc các chất bột khác

Trang 9

• Dầu thực vật chiết xuất từ hạt hướng dương

Nhiên liệu lỏng

8

Lên men

• Nhiên liệu Methanol, Ethanol và cồn được lên men từ ngô, ngũ cốc

Trang 10

• Là một loại nhiên liệu thay thế cho dầu diesel

• Sử dụng trong động cơ diesel mà không cần thay đổi hoàn toàn hệ thống động cơ

Trang 11

Khí sinh học (Biogas)

Biogas là một loại khí sinh học sản xuất

từ các chất hữu cơ bằng quá trình phân

hủy sinh học.Thành phần chính là methane (CH4) vàcarbon dioxide (CO2), cùng với một số

hợp chất khác như hydrogen sulfide

(H2S), ammoniac (NH3) và nước

10

Hình 3: Quá trình tạo ra khí sinh học (Biogas)

Trang 12

Các loại khí có trong biogas

11

Hình 5: Bình đựng khí CH4 Hình 4: Bình đựng khí NH3

Trang 13

• Sinh khối rắn còn được gọi là “nguyên liệu”.

• Sinh khối rắn chính là các chất hữu cơ ở dạng rắn

hoặc là được nén ở dạng bột viên và được giải phóng năng lượng mà chúng đã lưu trữ thông qua quá trình đốt cháy.

Nhiên liệu sinh khối rắn

12

Trang 14

• Được sản xuất bằng cách nén các chất thải hữu cơ và thảo dược trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.

• Pellets có hình dạng đều và kích thước nhỏ , dễ dàng

Trang 15

Chuyển hóa năng lượng

trong sinh khối

14

Trang 16

Chuyển hóa năng lượng

1

2

3 Trong chất bã nông nghiệp Trong khí ở bãi chôn lấp

Trong khí sinh học

15

Trang 17

Sử dụng nhiệt hoặc hơi nước được tạo ra bằng

cách đốt nguyên liệu để tạo ra năng lượng điện.

Trong chất bả nông nghiệp

16

Gỗ

Trộn

Hơi nước

Đun sôi Máy phát điện

Hình 9 :Nhà máy đốt sinh khối

Trang 18

17

Hình 10 :Đưa nguyên liệu vào lò đốt

• Đầu tiên người ta vận chuyển nguyên

liệu tới nhà máy

Trang 19

18

Hình 11: Quá trình đốt cháy

• Sau đó hỗn hợp nguyên liệu sẽ được đưa vào lò đốt

• Giải phóng nhiệt, làm nóng nước trong các ống nối

với nồi hơi

• Nước nóng được đưa tới bể chứa, tại đó biến thành

hơi nước

Trang 20

20

Hình 12 :Hơi nước làm quay tubin

• Hơi nước làm quay tua bin khiến cho trục của

máy phát điện quay theo

• Trong máy phát điện, có sự tương tác giữa nam

châm điện của roto chuyển động và cuộn dây

đồng của stato đứng yên tạo ra dòng điện

Trang 21

Trang 22

24

Hình 14 : Hệ thống ống dẫn hơi

Trang 23

25

Video 1: Quy trình hoạt động của nhà máy

Trang 24

26

Ưu điểm

• Buồng đốt và vòi phun lửa đúc bằng thép hợp kim chịu nhiệt độ cao

1200℃, không bị oxi hóa, không biến dạng

• Chức năng khống chế nạp liệu thông minh, điều chỉnh mức lửa

• Thiết bị được điều khiển PLC, thao tác đơn giản, dễ dàng

• Đa dạng nguồn cung cấp

• Thiết kế chống tắc liệu, vận hành an toàn và ổn định

• Ít tro, vệ sinh

• Ít hư hại, hiệu suất cao, giúp giảm bớt hao tổn, tiết kiệm năng lượng

Trang 25

26

Nhược điểm

• Đòi hỏi diện tích lớn

• Cần đối tượng người vận hành có kỹ năng

• Không phù hợp với quy mô nhỏ: Lò đốt biomass không phù hợp với

quy mô nhỏ, do đó không thể sử dụng cho các hộ gia đình hoặc các doanh nghiệp nhỏ

Trang 26

Trong khí ở bãi chôn lấp

Hình 14 : Bãi chôn lấp

• Các vi sinh vật phân hủy sinh học sẽ tiêu thụ

các chất hữu cơ có trong rác thải và phát ra khí

methane (CH4), CO2 và các khí hữu cơ khác

• Là phương pháp tuyệt vời cho việc quản lí

chất thải rắn

27

Trang 27

30

• Rác được chôn và phân tán để giúp cho vi khuẩn phân hủy chúng dễ

dàng hơn

• Giai đoạn tiếp theo, các chất hữu cơ được tiêu hao bởi vi khuẩn, tạo

ra khí metan và CO2

Trang 28

• Đào sâu: 3-5m

• Rộng: Hàng trăm đến hàng nghìn m2

• Nhiệt độ: 20-40 độ C

Trang 29

Rác

Ống gom khí

Trang 30

32

• Khí metan và CO2 được sản xuất trong quá trình phân hủy này

• Các khí này được thu thập bằng các hệ thống thu khí, bao gồm các

ống dẫn khí và hệ thống thu khí

• Khí metan được xử lý để loại bỏ các tạp chất như H2S và độ ẩm, sau

đó được thu gom và sử dụng để tạo ra năng lượng

• Các chất thải còn lại được giữ trong bãi chôn lấp vẫn có thể giúp cho

quá trình phân hủy tiếp tục tiến triển và tạo ra khí metan trong một

thời gian dài

Trang 31

Trang 32

33

Video 2: Quy trình hoạt động của bãi chôn lấp

Trang 33

34

• Giúp thành phố giải quyết rác thải, vệ sinh.

• Phòng chống , hạn chế dịch bệnh, bảo vệ sức khỏe cho con người.

• Yêu cầu chi phí vận hành không cao

Ưu điểm

Trang 34

35

Trong khí ở bãi chôn lấp

• Cần diện tích lớn

• Tăng mức độ ô nhiễm các nguồn nước , ô nhiễm nguồn đất.

• Việc thu gom , vận chuyển không triệt để chất rắn dẫn đến tình trạng mất

mỹ quan đô thị.

Nhược điểm

Trang 36

Trang 37

39

Trong khí sinh học

• Hỗn hợp nước và bùn được đưa vào bể trộn thông qua khoang đầu

vào

• Tại bể phân hủy quy trình thực tế diễn ra 2 bước:

1 Vi sinh vật tác động lên chất hữu cơ tạo ra axit hữu cơ

2 Quá trình sinh metan tác động lên axit hữu cơ tạo ra khí sinh học

Trang 38

Ống khí

Hình 19:Hầm chứa phân

37

Trang 39

40

Hình 21 : Quá trình phân hủy

• Giai đoạn thủy phân

• Giai đoạn axit hóa (lên men kỵ khí)

• Quá trình axetat hóa

• Giai đoạn metan hóa

Trang 40

Trang 41

42

2 Giai đoạn axit hóa (lên men kỵ khí): Axit hữu cơ được chuyển đổi thành khí

mê-tan thông qua quá trình lên men kỵ khí Các vi khuẩn lên men kỵ khí sẽ

tiêu thụ các axit hữu cơ để sản xuất khí mê-tan , CO2 và nước

Ví dụ:

CH3COOH (Axit axetic) → CH4 (khí mê-tan) + CO2

Trang 42

43

• Kỵ khí là sử dụng vi sinh vật kỵ khí để phân hủy trong điều kiện

không có oxy tạo ra khí Co2 và CH4

• Các vi sinh vật tham gia là ( Bacillus, Clostridium, Pseudomonas,

Micrococcus )

• Quá trình sinh học kỵ khí hầu hết tồn tại trong chất thải hữu cơ.

Trang 43

Trang 44

45

4.Giai đoạn metan hóa: Các vi khuẩn metanogen chuyển đổi khí CO2 và

muối axetat thành khí mê-tan trong giai đoạn metan hóa.

Ví dụ:

CH3COO- (muối axetat) + H+ → CH4 (khí mê-tan) + CO2 + H2O

Trang 45

Trang 46

45

Ưu điểm

•Hầm ủ biogas giúp tiết kiệm chi phí sử dụng nhiên liệu đốt

•Giải quyết được vấn đề chất thải của động vật

•Giúp hạn chế các bệnh lý nơi người và gia súc

•Chất thải rắn và chất thải lỏng từ bã thải có thể làm nguồn phân bón tuyệt vời cho cây trồng

và các loại rau

Trang 47

45

•Hầm ủ bằng gạch có thể bị lún, nứt sau một thời gian sử dụng

•Khả năng rò rỉ khí gas cao

•Sau vài năm sử dụng, những liên kết giữa gạch và xi măng có thể bị ăn mòn khiến bề mặt bê tông bị bong tróc, xuống cấp

Trang 48

Ưu nhược điểm của

năng lượng sinh khối

47

Trang 49

Ưu điểm

•Giảm lượng khí thải •Khả năng địa phương hóa

•Tiềm năng phát triển cao

48

Trang 50

Ưu điểm

49

Tài nguyên tái tạo, đa dạng:

• Sinh khối được sản xuất từ các nguồn tài nguyên tái tạo như rừng ,

cây trồng , phế thải nông nghiệp, bãi rác,cỏ khô,… Do đó, năng

lượng sinh khối là một nguồn năng lượng tái tạo và bền vững.

Trang 51

Ưu điểm

50

Tài nguyên tái tạo, đa dạng:

Số tấn bã mía cần sử dụng = (Sản lượng điện sinh ra trong năm x 10^6) / (năng lượng

tiêu thụ trung bình của một tấn bã mía x 8760)

Trang 52

Ưu điểm

Giảm lượng khí thải

51

• Tỷ lệ giảm khí thải CO2 từ sản xuất năng lượng sinh khối so

với các nguồn năng lượng hóa thạch có thể dao động từ

khoảng 60-90%.

Trang 53

Ưu điểm

52

Khả năng địa phương hóa:

• Nguồn nguyên liệu để sản xuất năng lượng sinh khối thường có sẵn tại địa phương

như rơm, bã mía, mùn cưa, rác thải hữu cơ,…

• Giảm chi phí vận chuyển

• Tạo công việc cho người dân địa phương

Trang 54

Ưu điểm

53

Tiềm năng phát triển cao:

• Tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai

• Các công nghệ sản xuất ngày càng được cải tiến , đưa ra những giải

pháp tối ưu cho các vấn đề môi trường và kinh tế.

Trang 55

•Chi phí đầu tư ban đầu cao

•Vấn đề quản lý

54

Trang 56

Chi phí đầu tư ban đầu cao

55

Trang 57

Độ ổn định không cao:

•Yếu tố chính là do nguồn nguyên liệu sử dụng để sản xuất năng

lượng sinh khối

•Nguồn nguyên liệu không ổn định hoặc bị ảnh hưởng bởi các tác

động từ môi trường như thiên tai, thảm họa, thay đổi khí hậu thì

sản lượng năng lượng sinh khối sẽ bị ảnh hưởng và không ổn định

56

Trang 58

Ảnh hưởng tài nguyên nước

•Quá trình sản xuất yêu cầu sử dụng lượng nước lớn để sản xuất hơi

nước làm mát các thiết bị

• Việc sử dụng nước trong quá trình sản xuất này có thể ảnh hưởng đến

nguồn nước sạch và gây ra sự cạnh tranh về tài nguyên nước

57

Trang 59

Vấn đề quản lý:

•Việc quản lý và vận hành nhà máy năng lượng sinh khối cũng đòi

hỏi kỹ năng và kinh nghiệm chuyên môn, nếu không được quản

lý tốt, sẽ dẫn đến các vấn đề về an toàn và môi trường

58

Trang 60

Thuận lợi và khó khăn

trong việc sản xuất

nhiên liệu sinh khối

59

Trang 61

Thuận lợi

và khó khăn

Vấn đề lưu trữGiá thành rẻ, dễ cháy, dễ sử dụng

Nguồn nguyên liệu dồi dào

Điều kiện kỹ thuật

Đa dạng hóa nguồn nhiên liệu

60

Trang 62

Tiềm năng trong việc sản xuất

Nguồn nhiên liệu dồi dào

61

• Như cây trồng , rơm rạ , cỏ, rác thải hữu cơ và các sản phẩm

bỏ đi khác Có sẵn rất nhiều trên khắp thế giới.

• Ngành sản xuất nông nghiệp đang phát triển mạnh mẽ, sản

xuất ra rất nhiều nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh khối như bã cải đường, bã hèm, bã mía, bã lúa mạch và cỏ.Sản

lượng các loại nguyên liệu này rất lớn

Trang 63

Đa dạng hóa nguồn nhiên liệu

62

• Các nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh khối có tính đa

dạng, đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau

• Ví dụ: bã mía có thể được sử dụng để sản xuất etanol , trong

khi rơm rạ và cỏ có thể được sử dụng để sản xuất biogas.

Trang 64

Trang 65

Nguồn cung không ổn định

64

• Như cây trồng , rơm rạ , cỏ, rác thải hữu cơ và các sản phẩm

bỏ đi khác Có sẵn rất nhiều trên khắp thế giới.

• Ngành sản xuất nông nghiệp đang phát triển mạnh mẽ, sản

xuất ra rất nhiều nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh khối như bã cải đường, bã hèm, bã mía, bã lúa mạch và cỏ.Sản

lượng các loại nguyên liệu này rất lớn

Trang 66

Điều kiện kỹ thuật

65

• Quá trình sản xuất như lên men và khử trùng yêu cầu nhiệt

độ và độ ẩm cụ thể đảm bảo hiệu quả và chất lượng

• Đòi hỏi các công nghệ mới và quy trình sản xuất phức tạp ,

đặc biệt là trong việc sản xuất nhiên liệu sinh học Tạo ra rào cản kỹ thuật và chi phí đầu tư ban đầu cao

Trang 67

Thiếu sự hỗ trợ tài chính

66

• Thiếu sự hỗ trợ tài chính từ các chính phủ và các tổ chức tài

trợ

• Việc xây dựng các nhà máy sản xuất và các cơ sở hạ tầng cần

đầu tư một khoản chi phí lớn , đôi khi gặp khó khăn trong việc tìm nguồn tài trợ

Trang 68

Tình hình triển khai

ứng dụng trên

thế giới và Việt Nam

67

Trang 69

Tình hình triển khai ở Việt Nam

9

68

Trang 70

9

Nhà máy nhiệt điện sinh khối An Khê

• Địa điểm : Tại khu công nghiệp An Khê, huyện An Khê, tỉnh Gia Lai.

• Xây dựng : Bởi Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN)

• Hoạt động : 2016

• Công suất : 105 MW, sử dụng 1,2 triệu tấn rơm /năm

• Nhà máy sử dụng tài nguyên sinh khối như gỗ, rơm, bã mía, bã đậu nành,…

69

Trang 71

9

70

Trang 72

9

Nhà máy nhiệt điện sinh khối Dung Quất 1 và 2

• Được đầu tư: Bởi Tập đoàn T&T

• Diện tích : Khoảng 30 ha

• Công suất : 50 MW cho nhà máy Dung Quất 1

: 50 MW cho nhà máy Dung Quất 2

• Sản xuất : 700 triệu kWh/năm

Sử dụng rơm bắp và cây công nghiệp là nguyên liệu để sản xuất điện.

71

Trang 73

9

Nhà máy nhiệt điện sinh khối Dung Quất 1 và 2

• Đem lại nhiều lợi ích kinh tế cho khu vực.

• Trước đó, đất tại nhà máy bị nhiễm độc hóa chất nặng, ảnh

hưởng lớn tới môi trường và sức khỏe cộng đồng.

• Một dự án có tính bền vững cao và đóng góp tích cực cho việc phục hồi

môi trường tại khu vực này.

72

Trang 74

9

Nhà máy nhiệt điện sinh khối khác

➢ Nhà máy nhiệt điện sinh khối Hòa Bình 1:

• Được xây dựng :Huyện Kỳ Sơn, tỉnh Hòa Bình,

• Công suất: 30 MW

➢ Nhà máy nhiệt điện sinh khối Sông Hậu 1:

• Được xây dựng: Xã Phú Hữu A, huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang

• Công suất: 12 MW

73

Trang 75

Mục tiêu của Việt Nam năm 2030

Trang 76

Tình hình triển khai trên thế giới

Hình 26 : Thông tin các nhà máy trên thế giới

Trang 77

Nhà máy biogas Skogn

Vị trí : Khu vực miền trung Na Uy Quy mô : Xử lý khoảng 50.000 tấn rác / năm Sản xuất : 23 triệu kwh điện/ năm , đáp ứng 4.600 hộ gia đình

Na Uy.

Quản lý và vận hành : Skogn AS , một trong những công ty hàng đầu tại châu Âu trong lĩnh vực sản xuất năng lượng bền vững từ rác thải hữu cơ.

Hình 27 : Nhà máy Skogn

Trang 78

9

➢ Châu Âu: Châu Âu đi đầu trong việc sử dụng năng lượng sinh khối Thống kê của Hiệp hội Năng lượng sinh khối Châu Âu (Bioenergy Europe), năm 2020 , năng

lượng sinh khối đã đóng góp khoảng 13% vào sản lượng điện của Châu Âu Châu

Âu cũng có một mục tiêu tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo lên tới 32% vào năm 2030 , trong đó năng lượng sinh khối sẽ đóng vai trò quan trọng.

➢ Bắc Mỹ: Tại Bắc Mỹ, năng lượng sinh khối cũng đang được triển khai rộng rãi ở các quốc gia như Mỹ và Canada Hiện nay, Mỹ là quốc gia sử dụng năng lượng sinh khối lớn nhất thế giới , với sản lượng đạt 69 triệu tấn năm 2020.

77

Trang 79

9

➢ Trung Quốc: Trung Quốc đang đẩy mạnh phát triển năng lượng tái tạo sử dụng

năng lượng sinh khối Năm 2020 , Trung Quốc đã sản xuất khoảng 34 triệu tấn

nhiên liệu sinh học, gấp đôi số liệu năm 2015

➢ Châu Phi: Tại Châu Phi, năng lượng sinh khối cũng đang được sử dụng để giải

quyết vấn đề năng lượng và môi trường Đặc biệt là ở khu vực Đông Phi, nơi mà nguồn năng lượng sinh khối phong phú.

78

Trang 80

Cảm ơn mọi người đã

lắng nghe !

Trang 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO

9

https://microbelift.vn/qua-trinh-sinh-hoc-ky- _1f-qPwxp6iGkBZHI

Trang 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiêu đề	Năng Lượng Sinh Khối
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

Định dạng
Số trang	82
Dung lượng	5,87 MB