Luận văn thạc sĩ Quản lý môi trường: Nghiên cứu cơ hội ứng dụng CERs nhằm thúc đẩy dự án điện trấu quy mô vừa và nhỏ tại An Giang

Phát triển điện từ sinh khối là một trong số 15 phương án giảm thiểu phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực năng lượng được đề cập thích hợp với điều kiện kinh tế xã hội và đáp ứng nhu cầ

-

NGUYỄN KIM MAI

NGHIÊN CỨU CƠ HỘI ỨNG DỤNG CERs NHẰM THÚC ĐẨY DỰ ÁN ĐIỆN TRẤU QUY MÔ VỪA

i

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1 GS.TS Lâm Minh Triết

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KHOA MÔI

TRƯỜNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Kim Mai MSHV:10260574

Ngày tháng năm sinh: 15 tháng 5 năm 1985 Nơi sinh:Tp.Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Quản lý môi trường Mã số: 608510

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu cơ hội ứng dụng CERs nhằm thúc đẩy phát triển dự án điện trấu quy mô vừa và nhỏ tại An Giang

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

1 Điều tra và đánh giá về hoạt động của nhà máy xay xát, lượng trấu phát sinh tại An Giang

2 Tìm hiểu về chứng chỉ CERs, thị trường buôn bán chứng chỉ CERs

3 Tìm hiểu nhu cầu và quy hoạch phát triển điện và điện trấu ở An Giang

4 Tính toán khả năng giảm phát thải carbon của dự án điện trấu quy mô vừa và nhỏ đối với công nghệ đốt và khí hóa

5 Đề xuất các chính sách và công cụ hỗ trợ phát triển ứng dụng CERs và phát triển điện trấu tại An Giang

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ghi theo trong QĐ giao đề tài): tháng 7/2011 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ (Ghi theo trong QĐ giao đề tài): tháng

CHỦ NGHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG

iii

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến quý Thầy Cô trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, những người đã tận tình truyền đạt cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian em học tập tại trường

Em xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thị Vân Hà đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt luận văn

Em xin cảm ơn Cô Phạm Thị Mai Thảo đã có những lời khuyên, hướng dẫn em trong quá trình thực hiện luận văn

Em cũng gửi lời cảm ơn đến các anh chị tại Chi cục Bảo vệ môi trường tỉnh An Giang đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình khảo sát thực tế tại địa phương

Và cuối cùng, xin dành lời cảm ơn cho gia đình và những người thân của em, những người luôn khuyến khích và tạo mọi điều kiện cho em trong quá trình học tập

iv

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài “ Nghiên cứu cơ hội ứng dụng CERs nhằm thúc đẩy phát triển điện

trấu quy mô vừa và nhỏ tại An Giang” dựa trên tài liệu hướng dẫn của IPCC về tính

toán giảm phát thải của dự án nhà máy điện trấu trên cơ sở phát thải đường cơ sở và phát thải dự án Phát thải đường cơ sở bao gồm phát thải từ mạng lưới điện và phát thải từ quá trình đốt trấu ngoài môi trường trong trường hợp không có dự án Phát thải dự án bao gồm phát thải từ quá trình đốt trấu, quá trình vận chuyển trấu đến nhà máy và quá trình sử dụng dầu cho việc vận hành hoạt động nhà máy Các khí phát thải bao gồm CH4, CO2, N2O và trong trường hợp bán kính vận chuyển 25km Công suất tính toán cho nhà máy điện trấu là 1MW, 3MW, 5MW, 10MW đối với công nghệ đốt và 1MW, 3MW, 5MW đối với công nghệ khí hóa Đề tài đã chỉ ra rằng, nhà máy điện trấu với công nghệ khí hóa giảm phát thải carbon nhiều hơn nhà máy điện trấu với công nghệ đốt

Bên cạnh đó, dựa trên hiện trạng phát sinh trấu, quy hoạch về phát triển năng lượng điện trấu tại An Giang và kết quả tính toán, đề tài đã đề xuất các hướng quy hoạch bố trí nhà máy điện trấu với 02 trường hợp có tổng công suất là 30MW, 02 trường hợp với tổng công suất 35MW

Ngoài ra phân tích các thuận lợi và rào cản khi phát triển điện trấu và ứng dụng CERs trong ngành điện trấu tại An Giang từ đó tác giả đã đề xuất các giải pháp về để thúc đẩy phát triển điện trấu tại An Giang bao gồm giải pháp về pháp lý, cơ chế hoạt động, kỹ thuật công nghệ, kinh tế, giáo dục và phát triển nguồn nhân lực

v

ABSTRACT

Project "Research opportunities to promote applications CERs power development small and medium scale rice husk in An Giang" based on the IPCC guidelines for calculating emissions of rice husk power plant project on the basis baseline emissions and project emissions Baseline emissions include emissions from the grid electricity generationg and emissions from open air burning for rice husk in the absence of the project Project emissions include emissions from combustion of rice husk, transportation fo rice husk for project and fuel oil used for start – up project

The emissions include CH4, CO2, N2O and in case of transportation radius is 25km Calculation’s capacity for rice husk power plant is 1MW, 3MW, 5MW, 10MW for combustion technologies and 1MW, 3MW, 5MW for gasification technology Project has shown that rice husk power plant with gasification technology reduces carbon emissions than burning technology

Besides, based on the current situation arising ricehusk, planning of electric power development in An Giang husk and calculated results, the subject of the proposed rice husk power plant layout with 02 cases total capacity of 30MW, 02 cases with a total capacity of 35MW

Besides analyzing the advantages and barriers to development and application of CERs in rice husk power plant in An Giang, the authors have proposed solutions to promote energy development in An Giang husk include explanations legal measures, mechanisms and activities, technology, economics, education and human resource development

vi

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Nội dung nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

4.1 Phương pháp tổng quan tài liệu 4

4.2 Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập thông tin 4

4.3 Phương pháp đánh giá nhanh 4

4.4 Phương pháp thống kê và xử lý số liệu 5

4.5 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia 5

4.6 Phương pháp phân tích chi phí vòng đời dự án 6

5 Đối tượng nghiên cứu 7

6 Phạm vi nghiên cứu 7

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 8

7.1 Ý nghĩa khoa học 8

7.2 Ý nghĩa thực tiễn 8

8 Tính mới của đề tài 8

CHƯƠNG 1 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CDM TRONG NĂNG LƯỢNG SINH HỌC 9

1.1 Năng lượng sinh học 9

1.2 Công nghệ sản xuất năng lượng từ sinh khối 11

vii

1.3.4 Tiềm năng CDM 35

1.3.5 Khó khăn khi thực hiện dự án CDM 37

1.3.6 Các nghiên cứu trong và ngoài nước 41

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 49

2.1 Điều kiện tự nhiên của tỉnh An Giang 49

2.1.1 Vị trí địa 49

2.1.2 Điều kiện khí tượng thủy văn 50

2.1.3 Địa hình 53

2.2 Điều kiện kinh tế xã hội tỉnh An Giang 54

2.1.1 Điều kiện kinh tế 54

2.1.2 Dân số - tôn giáo 55

2.3 Hiện trạng hoạt động sản xuất lúa của tỉnh An Giang 56

2.4 Trấu và hiện trạng sử dụng trấu 58

2.5 Hoạt động của các nhà máy xay xát lúa tại An Giang 60

2.6 Quy hoạch phát triển nông nghiệp trong tương lai 61

2.7 Nhu cầu sử dụng điện và định hướng quy hoạch phát triển điện và điện trấu tại An Giang 62

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 67

3.1 Phương pháp luận 67

3.2 Các loại khí sử dụng trong tính toán và các nguồn phát thải 68

3.3 Phương pháp tính 69

3.3.1 Phát thải CO2 của lưới điện 69

3.3.2 Phát thải CO2 do quá trình đốt trấu (trường hợp không có dự án điện trấu) 71

3.3.3 Phát thải từ mạng lưới điện (nếu không có dự án) 71

3.3.4 Phát thải từ quá trình vận chuyển trấu 71

3.3.5 Phát thải CO2 do sản xuất điện trấu 72

3.3.6 Phân tích vòng đời dự án 77

viii

3.4 Giới hạn của phương pháp tính 78

3.5 Dữ liệu đầu vào 78

CHƯƠNG 4 TIỀM NĂNG GIẢM PHÁT THẢI CARBON CỦA DỰ ÁN ĐIỆN TRẤU QUI MÔ VỪA VÀ NHỎ 80

4.1 Tính toán phát thải cơ sở 80

4.2 Kết quả phát thải carbon trong sản xuất điện trấu 81

4.2.1 Phát thải CO2 từ công nghệ đốt lò hơi (combustion) 81

4.2.2 Tính toán phát thải dựa trên công nghệ khí hóa (gasification technology) 84

4.3 Chi phí vòng đời của nhà máy sản xuất năng lượng 86

4.4 Đánh giá tiềm năng và cơ hội ứng dụng CERs trong ngành điện trấu qui mô vừa và nhỏ tại An Giang 88

4.5 Phân tích lợi ích đạt được khi thực hiện dự án điện trấu 90

4.7 Đề xuất quy hoạch phát triển dự án điện trấu tại An Giang 93

4.8 Đề xuất giải pháp, chính sách hỗ trợ ứng dụng CERs trong ngành sản xuất điện trấu quy mô vừa và nhỏ tại An Giang 100

4.8.1 Giải pháp về quy hoạch kết hợp nhà máy điện trấu với nhà máy xay xát 100

4.8.2 Giải pháp pháp lý 103

4.8.3 Giải pháp xây dựng cơ chế hoạt động 107

4.8.4 Giải pháp kỹ thuật và công nghệ 109

4.8.5 Giải pháp kinh tế 109

4.8.6 Giải pháp về giáo dục và phát triển nguồn nhân lực 110

4.8.7 Đăng ký PIN cho dự án điện trấu 111

x

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ buồng đốt tầng sôi 11

Hình 1.2: Mô hình hệ thống khí hóa phát điện sử dụng trấu 17

Hình 1.3: Khái quát chung về các hoạt động của CDM 19

Hình 1.4: Sơ đồ tóm tắt quy trình CDM 21

Hình 1.5: Chu trình đăng ký và phê duyệt dự án CDM tại Việt Nam 23

Hình 1.6: Sơ đồ cấu trúc thị trường carbon 26

Hình 1.7: Nhu cầu toàn cầu so với cung cấp toàn cầu về chứng chỉ carbon 27

Hình 1.8: Sự thay đổi giá của CERs trong năm 2010 28

Hình 2.1: Bản đồ hành chính tỉnh An Giang 49

Hình 2.2: Biểu đồ biểu diễn sản lượng lúa tại các khu vực của An Giang 57

Hình 2.3: Trấu sử dụng làm chất đốt tại lò gạch 59

Hình 2.4: Trấu sử dụng làm chất đốt tại hộ gia đình 59

Hình 2.5: Trấu lưu chứa tại khu vực nhà máy xay xát 61

Hình 3.1: Sơ đồ phát thải cơ sở 67

xi

Hình 4.4: Bố trí quy hoạch dự án nhà máy điện trấu tại An Giang theo trường hợp 3 98 Hình 4.5: Bố trí quy hoạch dự án nhà máy điện trấu tại An Giang theo trường hợp 4 99

xii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Quy đổi phát thải CO2eq của các loại khí thải GHG 5

Bảng 2.1 Vài đặc trưng của chế độ nhiệt của tỉnh An Giang 50

Bảng 2.2 Đặc trưng độ ẩm 51

Bảng 2.3: Diện tích các loại đất sử dụng tại tỉnh An Giang 54

Bảng 2.4: Số liệu dân số tỉnh An Giang qua các năm 56

Bảng 2.5: Sản lượng lúa tại An Giang từ năm 2005 đến năm 2010 56

Bảng 2.6: Sản lượng lúa tại An Giang tại các huyện trên địa bàn An Giang nằm 2010 57

Bảng 2.7: Các thành phần của trấu 58

Bảng 2.8: Kết quả phát thải trấu từ lúa tại An Giang 59

Bảng 2.9: Thống kê số lượng các nhà máy xay xát tại An Giang 60

Bảng 2.10: Tiêu thụ điện trên địa bàn tỉnh An Giang đến năm 2020 63

Bảng 2.11: Nhu cầu điện trên địa bàn tỉnh An Giang đến năm 2020 65

Bảng 3.1: Nguồn phát sinh và các loại khí thải 68

Bảng 3.2: Các thông số cần tính toán hệ số phát thải CO2 của lưới điện 69

Bảng 3.3: Phương pháp tính toán giảm phát thải CO2 cho dự án điện trấu sử dụng phương pháp đốt 73

Bảng 3.4: Tóm tắt tính toán phát thải lưới điện 74

Bảng 3.5: Chú thích các thông số theo phương pháp tính phát thải hướng dẫn đối với dự án CDM 74

Bảng 3.6: Phương pháp tính toán giảm phát thải CO2 từ dự án điện trấu sử dụng công nghệ khí hóa 77

Bảng 3.7: Kết quả hệ số phát thải EF (Biên kết hợp – CM) năm 2008 78

Bảng 3.8: Các thông số tình toán sử dụng cho quá trình đốt lò 78

xiii

Bảng 3.9: Các thông số cơ bản của quá trình mồi lửa 78

Bảng 3.10: Tổng hợp các thông số cho quá trình tính toán phát thải dựa vào công nghệ đốt 78

Bảng 3.11: Tổng hợp các thông số tính toán cho dự án điện trấu công nghệ khí hóa 79

Bảng 3.12: Chi phí đầu tư của dự án điện trấu qui mô vừa và nhỏ với công nghệ đốt trực tiếp và công nghệ khí hóa 79

Bảng 4.1: Kết quả hệ số phát thải theo OM cho năm 2008 80

Bảng 4.2: Kết quả hệ số phát thải theo BM cho năm 2008 80

Bảng 4.3: Kết quả hệ số phát thải EF (Biên kết hợp – CM) năm 2008 80

Bảng 4.4: Kết quả giảm phát thải của dự án điện trấu công suất 10MW theo phương pháp 1 81

Bảng 4.5: Kết quả giảm phát thải CO2eq của các dự án điện trấu qui mô vừa và nhỏ theo phương pháp 1 82

Bảng 4.6: Kết quả phát thải CO2 của dự án điện trấu qui mô vừa và nhỏ theo phương pháp 2 84

Bảng 4.7: So sánh giảm phát thải CO2 của 02 phương pháp 84

Bảng 4.8: Kết quả giảm phát thải CO2 đối với dự án điện trấu sử dụng công nghệ khí hóa 85

Bảng 4.9: Kết quả giảm phát thải CO2 đối với dự án điện trấu sử dụng công nghệ khí hóa 85

Bảng 4.10: So sánh phát thải CO2 giữa các dự án điện trấu công nghệ đốt trực tiếp và khí hóa 85

Bảng 4.11: Chi phí vận hành của dự án điện trấu qui mô vừa và nhỏ với công nghệ đốt trực tiếp và công nghệ khí hóa 87

Bảng 4.12: Chi phí nguồn nhiên liệu trấu và lợi nhuận thu được 87

do bán tro 87

xiv

Bảng 4.13: Hệ số LCC của dự án 88 Bảng 4.14: Tổng hợp giảm phát thải carbon và chí phí đầu tư của dự án 89 Bảng 4.15: Sản lượng trấu tại An Giang tại các huyện trên địa bàn An Giang năm 2010 93 Bảng 4.16: Đề xuất quy hoạch nhà máy điện trấu tại An Giang theo hướng quy hoạch với công suất 30MW 94 Bảng 4.17: Đề xuất quy hoạch nhà máy điện trấu tại An Giang theo hướng quy hoạch với công suất 35MW 97 Bảng 4.18: Kết quả điều tra hoạt động của các nhà máy xay xát tại huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang 100 Bảng 4.19: Nhu cầu tiêu thụ điện và lượng trấu phát sinh tại nhà máy xay xát 102 Bảng 4.20: Số lượng các nhà máy cung cấp trấu và tiêu thụ điện của nhà máy điện trấu 3MW 102 Bảng 4.21: Tổng hợp hệ thống văn bản pháp luật về năng lượng 104

DNTNVN: Doanh nghiệp tư nhân vừa và nhỏ

ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long EU: Liên minh Châu Âu

ERUs: đơn vị giảm phát thải IPCC: Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu

IET: mua bán quyền phát thải quốc tế

JI: Cơ chế đồng thực hiện KNK: Khí nhà kính

Trong những năm gần đây, do sự cạn kiệt các nguồn năng lượng hóa thạch và sự ô nhiễm môi trường nghiêm trọng đã thúc đẩy toàn thế giới chú ý đến năng lượng sinh khối và năng lượng tái tạo thay cho nguồn năng lượng hóa thạch Ưu thế của công nghệ năng lượng sinh khối không chỉ giải quyết được bài toán thiếu hụt năng lượng mà còn giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do các loại chất thải từ sinh khối không được xử lý đúng quy định Hiện nay trên quy mô toàn cầu, sinh khối là nguồn năng lượng lớn thứ 4, chiếm 14-15% tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới Ở các nước đang phát triển, sinh khối thường là nguồn năng lượng lớn nhất, trung bình đóng góp khoảng 35% trong tổng cung cấp năng lượng (Nguyễn Quang Khải, 2000) Vì vậy năng lượng sinh khối giữ một vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới

Trong số các loại chất thải sinh khối, chất thải từ quá trình sản xuất nông nghiệp: trấu, rơm rạ… đem lại một giá trị tiềm năng dồi dào cho ngành năng lượng trong tương lai Hiện nay, trên thế giới đã có một số nước nghiên cứu và triển khai áp dụng loại hình sản xuất năng lượng từ sinh khối từ thập niên 90, có thể kể đến như: Ấn Độ, Thái Lan, Brazil, Malaysia những quốc gia có nền nông nghiệp phát triển và khối lượng chất thải dồi dào

Việt Nam đứng thứ hai trên thế giới trong lĩnh vực xuất khẩu gạo với trữ lượng lớn tập trung tại đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long Hằng năm, sản lượng lúa của cả nước đạt khoảng 39 triệu tấn với 3 vụ lúa/năm trong đó riêng tỉnh An Giang sản lượng lúa hằng năm đạt khoảng 3,7 triệu tấn (Cục thống kê tỉnh An Giang, 2010) chiếm 9,45% của cả nước và chiếm khoảng 17% sản lượng lúa khu vực đồng bằng sông Cửu Long Theo kết quả phỏng vấn trực tiếp các chủ

Trang 2 nhà máy xay xát lúa tại huyện Chợ Mới tỉnh An Giang: cứ 1 tấn lúa tạo ra 200kg vỏ trấu Như vậy với lượng lúa của toàn tỉnh An Giang sẽ tạo ra khoảng 731.816tấn vỏ trấu Trung bình từ 1,6kg đến 1,8kg trấu sẽ sản xuất được 1Kwh điện(Enerteam, 2004)

Với lượng trấu tại tỉnh An Giang là 731.816 tấn sẽ tạo ra trung bình 457.385 MWh điện sẽ giải quyết được bài toán thiếu hụt năng lượng điện trước mắt cho khu vực tỉnh An Giang nói riêng và cả đồng bằng sông Cửu Long nói chung Phát triển điện từ sinh khối là một trong số 15 phương án giảm thiểu phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực năng lượng được đề cập thích hợp với điều kiện kinh tế xã hội và đáp ứng nhu cầu năng lượng cho Việt Nam (Nguyễn Đức Minh và các cộng sự, 2004)

Bên cạnh đó, việc sử dụng chất thải làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất ra năng lượng sẽ góp phần giảm thiểu một số tác động môi trường như: giảm việc phát thải CH4 do quá trình phân hủy chất thải ngoài môi trường, sử dụng công nghệ hiện đại sẽ giúp giảm phát thải carbon tới mức thấp nhất góp phần giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính Mặt khác, hoạt động này còn mang lại giá trị kinh tế từ việc bán chứng chỉ giảm thiểu phát thải

Hiện tại ở Việt Nam, các dự án sản xuất điện trấu chưa được triển khai vào thực tế do chi phí đầu tư cao, thời gian thu hồi vốn dài Ngoài ra để sản xuất điện với qui mô lớn cần phải tập trung lượng trấu lớn Tuy nhiên đặc thù ở Việt Nam nói chung và đồng bằng sông Cửu Long nói riêng, điều này rất khó thực hiện vì đa số các nhà máy xay xát lúa phân bố rải rác kéo theo chi phí vận chuyển trấu khá lớn Kết quả dẫn đến giá bán điện từ trấu không cạnh tranh được với nhiệt điện, thủy điện Mặt khác, chính phủ không có nguồn vốn để đầu tư cho các dự án này Tại các nước lân cận như Thái Lan và Ấn Độ, hầu hết các dự án được hỗ trợ từ các nước phát triển liên quan đến dự án CDM tham gia vào thị trường buôn bán chứng chỉ carbon với quy mô sản xuất lớn (từ 30MW trở lên) Tuy nhiên chúng ta cũng có thể kết hợp các dự án sản xuất điện trấu vừa và nhỏ để tập hợp thành một lượng lớn chứng chỉ carbon cung cấp cho thị trường buôn bán carbon, tạo tiềm năng lớn trong sản xuất điện trấu tại Việt Nam

Trang 3

Với những lý do trên, tác giả chọn hướng nghiên cứu với đề tài: “Nghiên cứu

cơ hội ứng dụng CERs (Certified emission reductions) nhằm thúc đẩy phát triển dự án điện trấu quy mô vừa và nhỏ tại An Giang” Đây là hướng nghiên cứu phù hợp

với thực tế hiện nay và góp phần giải quyết bài toán thiếu hụt về năng lượng, xử lý vấn đề ô nhiễm môi trường từ chất thải nông nghiệp và giảm thiểu phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính hướng tới mục tiêu phát triển bền vững quốc gia

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu và đánh giá tiềm năng, cơ hội của việc ứng dụng CERs trong lĩnh vực sản xuất năng lượng điện từ trấu quy mô vừa và nhỏ tại tỉnh An Giang

3 Nội dung nghiên cứu

Điều tra và đánh giá về hoạt động của nhà máy xay xát lúa, lượng trấu phát sinh tại An Giang

Tìm hiều về chứng chỉ CERs, thị trường buôn bán chứng chỉ CERs Tìm hiểu các công nghệ sản xuất điện trấu qui mô vừa và nhỏ hiện nay Tìm hiểu nhu cầu và quy hoạch phát triển điện và điện trấu ở An Giang Tính toán khả năng giảm phát thải carbon của dự án điện trấu quy mô vừa và nhỏ đối với công nghệ đốt và khí hóa

Đánh giá tiềm năng phát triển điện trấu kết hợp nhà máy xay xát tại An Giang

Đề xuất các chính sách và công cụ hỗ trợ phát triển ứng dụng CERs và phát triển điện trấu tại An Giang

4 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nội dung nghiên cứu trên, các phương pháp nghiên cứu sau đây sẽ được sử dụng trong đề tài:

4.1 Phương pháp tổng quan tài liệu

Phương pháp này sẽ kế thừa các thông tin từ các tài liệu, kết quả điều tra hoặc các kết quả nghiên cứu có liên quan trước đây để phân tích và tổng hợp các thông tin cần thiết phục vụ đề tài

Trang 4

4.2 Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập thông tin

Phương pháp này được áp dụng để thu thập các thông tin cần thiết cho nội dung nghiên cứu Các nội dung bao gồm:

Hiện trạng hoạt động sản xuất lúa tại An Giang; Hoạt động của các nhà máy xay xát lúa và khối lượng trấu phát sinh tại tỉnh An Giang;

Biện pháp quản lý chất thải trấu tại An Giang: lập phiếu điều tra đối với các chủ nhà máy xay xát lúa tại khu vực về biện pháp xử lý trấu phát sinh từ quá trình xay xát lúa

Phương pháp điều tra khảo sát thu thập thông tin được thực hiện như sau: Xác định những nội dung cần khảo sát, lấy ý kiến và lập phiếu khảo sát thông tin;

Xác định khu vực cần khảo sát: khu vực tập trung nhiều nhà máy xay xát và lượng phát sinh lớn;

Lựa chọn nhà máy xay xát để khảo sát với công suất từ nhỏ đến lớn

4.3 Phương pháp đánh giá nhanh

Phương pháp này dùng để xác định nhanh phát thải các khí gây hiệu ứng nhà kính tại khu vực chưa có dự án và khi dự án đi vào hoạt động, bao gồm các nội dung sau:

Tính toán lượng khí hiệu ứng nhà kính phát thải tại khu vực khi chưa có hoạt động của dự án:

 Phát thải CH4 từ quá trình đốt trấu ngoài không khí để xử lý sinh khối trấu hay để trấu phân hủy ngoài môi trường không khí

Tính toán phát thải khí hiệu ứng nhà kính phát thải khi có hoạt động của dự án:

 Phát điện từ quá trình đốt sinh khối  Phát thải từ quá trình vận chuyển sinh khối  Phát thải từ việc sử dụng nhiên liệu bổ trợ cho quá trình vận hành dự án

Trang 5 Tiến hành quy đổi các khối lượng phát thải của các khí gây hiệu ứng nhà kính chung cho CO2eq Theo quy ước của IPCC, các khí thải làm gia tăng khí hiệu ứng nhà kính như: CH4, N2O, CO2 đều quy đổi thành CO2eq theo các công thức sau:

Bảng 1: Quy đổi phát thải CO2eq của các loại khí thải GHG

Khí phát thải

Giá trị nhiệt của

trấu (A)

Hệ số phát thải

(tấn/TJ) (B)

GWP (Global warning potential)

(C)

phát thải carbon

(tCO2) = A x B x C

Kcal/kg =14MJ/kg

(Enerteam,

2004)

IPCC, 2006

8,82

Quy đổi các loại khí phát thải nhà kínhthành CO2eq:

Phát thải từng loại khí nhà kính (tCO2eq/năm) = Giá trị nhiệt của trấu (TJ/năm) x Hệ số phát thải từng loại khí nhà kính từ quá trình đốt trấu (tGHGs/TJ) x

GWP của từng loại khí nhà kính (tCO2/tGHGs)

Dựa trên phương pháp tính toán trên, sẽ tính toán được lượng giảm phát thải khí hiệu ứng nhà kính theo công thức sau:

Giảm phát thải carbon = phát thải cơ sở - phát thải dự án

Chứng chỉ CERs chính là lượng khí CO2 phát thải tính toán với phương pháp quy đổi: 1 tấn CO2 = 1CERs

4.4 Phương pháp thống kê và xử lý số liệu

Phương pháp này giúp trình bày, xử lý những số liệu sau khi thu thập được để khai thác có hiệu quả những số liệu thực tế đó, rút ra các nhận xét kết luận khoa học, khách quan đối với những vấn đề cần nghiên cứu, khảo sát

4.5 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia

Thu thập ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực sản xuất năng lượng từ sinh khối cũng như chuyên gia về dự án CDM tại Việt Nam trên cơ sở đó đề xuất những giải pháp khả thi để phát triển các dự án sản xuất điện trấu quy mô vừa và

Trang 6 nhỏ, ứng dụng chứng chỉ CERs đối với ngành sản xuất điện trấu quy mô vừa và nhỏ tại An Giang

4.6 Phương pháp phân tích chi phí vòng đời dự án

Phân tích chi phí vòng đời (Life Cycle Cost Analysis – LCCA):

Phân tích vòng đời (LCCA) là phương pháp kinh tế đánh giá dự án, trong đó tất cả các chi phí phát sinh từ sở hữu, vận hành, bảo trì và phế thải (nếu có) của dự án trong suốt thời gian đánh giá (thường trùng tuổi thọ dự án) đều được xem xét để đưa ra quyết định LCCA rất thích hợp cho việc đánh giá kinh tế các phương án đáp ứng đầy đủ chỉ tiêu kỹ thuật của một dự án nhưng có thể có những chi phí đầu tư ban đầu lớn nhưng được bù lại, các chi phí tương lai ít

Chi phí vòng đời của dự án là tổng giá trị hiện tại của các loại chi phí trừ đi giá trị hiện tại còn lại (nếu có) của dự án tức là:

LCC = giá trị hiện tại của (chi phí đầu tư + chi phí bảo trì + chi phí năng lượng + chi phí thay thế - giá trị còn lại (nếu có))

Việc điều chỉnh giá trị đồng tiền (chi phí & lợi nhuận) xảy ra trong tương lai của dự án về giá trị hiện tại (present value - PV) tương đương là cần thiết bởi vì một đồng (hoặc một dollar) ngày hôm nay không có giá trị tương đương một đồng trong tương lai Có hai lý do về sự không tương đương này Thứ nhất, đồng tiền có tiềm năng sinh lời trong tương lai thông qua các cơ hội đầu tư và thứ hai, trong một nền kinh tế lạm phát, sức mua của đồng tiền suy giảm theo thời gian tức là sẽ cần nhiều hơn một đồng trong một tương lai nào đó để nhận được sức mua tương đương một đồng có trong tay ngày hôm nay

Để đơn giản, trong các ví dụ sau đây đơn vị tiền là $ (dollar) Công thức chuyển đổi dòng tiền lợi nhuận & chi phí từng thời gian trong tương lai Ft về một

giá trị hiện tại PV tương đương:

(1)

Trang 7 Trong đó d là suất chiết khấu (discount rate) là một dạng đặc biệt của lãi suất Với d, nhà đầu tư không cần quan tâm giữa các dòng tiền nhận được ở thời điểm khác nhau trong tương lai miễn là nó được tính đổi về cùng một thời gian gốc (base date) Tương tự biểu thức (1), giá trị hiện tại chi phí vòng đời LCC của một dự án là

(2)

Trong đó: LCC giá trị hiện tại chi phí vòng đời của dự án quy về thời gian gốc (base date), thường là năm bắt đầu của dự án

Suất chiết khấu (discount rate) để quy đổi dòng tiền về giá trị hiện tại It: là chi phí đầu tư kể cả lãi suất vay vốn (nếu có) tại năm thứ t Ct: chi phí liên quan đến vận hành, bảo trì, tiêu thụ năng lượng… tại năm thứ t

RN: giá trị còn lại của dự án vào năm thứ N, năm cuối cùng của dự án N: số năm khảo sát dự án (thường lấy bằng tuổi thọ dự án thông thường 20 -30 năm)

Ý nghĩa của LCC:

Dự án nào có LCC thấp hơn thì sẽ chọn dự án đó, dự án có giá trị đầu tư hơn

5 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động của các nhà máy xay xát lúa; Chất thải trấu phát sinh từ hoạt động sản xuất lúa; Dự án sản xuất điện trấu qui mô vừa và nhỏ tại An Giang

6 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu sẽ được tiến hành đối các dự án sản xuất điện trấu qui mô vừa và nhỏ tại An Giang; nghiên cứu tiềm năng và cơ hội ứng dụng chứng chỉ CERs đối với ngành sản xuất điện trấu tại khu vực

8 Tính mới của đề tài Hiện tại các dự án sản xuất điện trấu theo cơ chế phát triển sạch (CDM)

được triển khai với quy mô lớn trên 30MW, tuy nhiên cần một nguồn vốn đầu tư lớn Hướng nghiên cứu của đề tài tập trung đối với dự án điện trấu quy mô vừa và nhỏ để tổng hợp lượng phát thải carbon được giảm thiểu quy đổi chứng chỉ CERs cung cấp cho các nước phát triển góp phần giải quyết vấn đề khó khăn về kinh phí đầu tư ban đầu và cũng mang lại giá trị kinh tế cho khu vực cũng như giải quyết bài toán về môi trường gây ra do trấu phát sinh từ hoạt động xay xát lúa tại An Giang

Trang 9

CHƯƠNG 1 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CDM TRONG NĂNG LƯỢNG

SINH HỌC

1.4 Năng lượng sinh học

“Tổng quan về hiện trạng và xu hướng của thị trường năng lượng tái tạo tại

Việt Nam” của tác giả Nguyễn Đức Cường – Trung tâm năng lượng tái tạo & CDM,

Viện Năng lượng tái tạo được trình bày tại Hội nghị Enerexpo Việt Nam 2012 với các nội dung phân tích hiện trạng nhu cầu năng lượng hiện tại và nhu cầu năng lượng đến năm 2030 bao gồm các nguồn năng lượng như: thủy điện, năng lượng sinh khối, khí sinh học, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, địa nhiệt, năng lượng biển Phân tích các thách thức và cơ hội đầu tư phát triển năng lượng tái tạo Trong báo cáo, tác giả đã chỉ ra đến năm 2030: nhu cầu điện năng tại Việt Nam tăng khoảng 7 lần so với năm 2010; sau năm 2015 Việt Nam phải nhập khẩu than cho sản xuất điện; thủy điện lớn sẽ khai thác hết trong thập kỷ này Những vấn đề nêu trên đưa ra thách thức an ninh năng lượng và mục tiêu phát triển năng lượng cũng như những cơ hội trong lĩnh vực đầu tư phát triển năng lượng tái tạo

Nguyễn Quang Khải (Giám đốc Trung tâm năng lượng và môi trường) với

bài viết “Những vấn đề phát triển năng lượng sinh khối tại Việt Nam” được báo cáo

tại Hội thảo Phát triển năng lượng bền vững ở Việt Nam Bài viết đánh giá tiềm năng năng lượng sinh khối cùng với phân tích những cơ hội và thách thức đối với việc phát triển năng lượng sinh khối tại Việt Nam Về tiềm năng của năng lượng sinh khối bao gồm rơm rạ, trấu, bã mía và các loại khác như sau: rơm rạ với khối lượng 32,52 triệu tấn quy dầu tương đương 7,3 triệu TOE; trấu với khối lượng 6,5 triệu tấn quy dầu 2,16 triệu TOE; bã mía với khối lượng 4,45 triệu tấn quy dầu 0,82 triệu TOE; các loại khác 9 triệu tấn quy dầu 1,8 triệu TOE

Những cơ hội và thách thức đối với việc phát triển năng lượng sinh khối của Việt Nam:

Cơ hội: tiềm năng lớn chưa được khai thác; nhu cầu ngày càng phát triển; các chính sách và thể chế đang từng bước hình thành tạo thuận lợi cho phát triển năng

Trang 10 lượng tái tạo nói chung và năng lượng sinh khối nói riêng; môi trường quốc tế thuận lợi

Thách thức: sự cạnh tranh về nhu cầu nguyên liệu sinh khối; sự cạnh tranh về chi phí của các công nghệ; trở ngại về môi trường; thiếu nhận thức của xã hội về năng lượng sinh khối; thiếu các chính sách và thể chế cụ thể của chính phủ

Đỗ Văn Chương và Nguyễn Thị Hồng Anh với bài viết tổng hợp Năng

lượng sinh khối, Chuyên đề năng lượng, VNGG: giới thiệu các phương pháp sản

xuất điện từ năng lượng sinh khối bao gồm đốt trực tiếp hoặc tạo hơi nước thông thường (direct-fired or conventional steam approach), nhiệt phân (pyrolysis), đốt kết hợp (co-firing), khí hóa (biomass gasification), tiêu yếm khí (anaerobic digestion), sản xuất điện từ khí thải bãi chôn lấp rác

Nguyễn Thanh Nhân và Dương Minh Hà với bài viết “Nghiên cứu tiềm

năng của nguồn năng lượng tái tạo đối với ngành điện tại Việt Nam” Trong bài

viết tập trung nội dung nghiên cứu tiềm năng của tất cả các nguồn năng lượng tái tạo lại với nhau để phát điện tại Việt Nam, sử dụng mô hình IRP phân tích sự tích hợp tối ưu của một mảng lớn của lưới điện kết nối công nghệ năng lượng tái tạo (thủy điện, địa nhiệt, sinh khối, gió, mặt trời, ) trong hệ thống phát điện của nhà máy điện để đáp ứng thách thức nhu cầu điện tăng cao, vấn đề môi trường ngày càng tăng, đỉnh điểm giá cả năng lượng, và an ninh năng lượng trong giai đoạn 2010-2030 Những nguồn sinh khối có thể được sử dụng để phát điện bao gồm trấu, rơm rạ, bã mía (mía đường, vỏ cà phê và vỏ dừa), gỗ và chất thải thực vật với tiềm năng 1000 – 1600 MW

Nguyễn Trung Thắng (Viện chiến lược, chính sách tài nguyên và môi

trường) với bài viết “Năng lượng sinh học và cuộc cách mạng xanh của thế kỷ 21”

(Tổng hợp từ Hội thảo về Năng lượng sinh học khu vực APEC, Seoul, Hàn Quốc,

tháng 9/2009) phân tích hiện trạng phát triển năng lượng sinh học tại một số nước

trên thế giới (Hàn Quốc, Nhật, Đức, Phillipin, Trung Quốc, Canada, Thái Lan, Malaysia, Inđonexia) cũng như phân tích hiện trạng phát triển năng lượng sinh học

Trang 11 tại Việt Nam cụ thể: thử nghiệm và sản xuất xăng ethanol tại Việt Nam và chính sách phát triển của Chính phủ về vấn đề này

1.5 Công nghệ sản xuất năng lượng từ sinh khối

Cho đến ngày nay, có khá nhiều kỹ thuật chuyển sinh khối thành điện năng Các công nghệ phổ biến nhất bao gồm: đốt trực tiếp hoặc tạo hơi nước thông thường (direct-fired or conventional steam approach), nhiệt phân (pyrolysis), đốt kết hợp co-firing, khí hóa (biomass gasification), tiêu yếm khí (anaerobic digestion),

sản xuất điện từ khí thải bãi chôn lấp rác Đề tại tập trung giới thiệu 02 loại hình

công nghệ đó là: lò đốt trực tiếp và khí hóa sinh khối, cụ thể như sau:

1.2.1 Lò đốt tầng sôi

Trong xu hướng phát triển hiện nay, công nghệ đốt tầng sôi tuần hoàn (CFB) được sử dụng rộng rãi cho đốt nhiên liệu rắn như than, biomass và đặc biệt là nhiên liệu trấu Công nghệ tầng sôi trong các thiết bị năng lượng (công suất nhiệt từ 50 MW trở lên) bắt đầu được áp dụng rộng rãi từ giữa những năm 1970 dưới sức ép của các tiêu chuẩn khắt khe về phát thải độc hại Hiện nay trên thế giới đang vận hành trên 1.000 lò hơi tầng sôi

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ buồng đốt tầng sôi

Nguồn: Báo cáo đầu tư nhà máy điện trấu Hậu Giang (4/2011)

Buồng đốt tầng sôi cũng tương tự như các buồng đốt truyền thống khác, nhưng ở đây quá trình cháy nhiên liệu luôn được duy trì ở trạng thái lơ lửng hoặc

Trang 12 tầng sôi bằng các dòng không khí thổi từ dưới lên Nhiệt độ cháy trong buồng lửa tầng sôi thấp hơn buồng lửa ghi, nên cấu trúc tro xỉ sinh ra chiếm tỷ lệ nhỏ là tro xỉ có cấu trúc tinh thể định hình Việc đốt nhiên liệu trấu trong vòi đốt tầng sôi đã được kiểm soát nhiệt độ cháy trong buồng đốt thông qua lưu lượng nhiên liệu cấp vào, lưu lượng không khí cung cấp vào buồng lửa và vận tốc không khí vào buồng lửa Theo nghiên cứu, nhiệt độ cháy trong buồng lửa tầng sôi tối ưu khoảng 750°C, qua đó hiệu suất lò hơi và chất lượng tro xỉ đạt tốt nhất

Ưu điểm chính của công nghệ này là cho hiệu suất buồng lửa cao hơn và chất lượng tro xỉ tốt hơn

1.2.2 Công nghệ khí hóa

+ Lý thuyết của khí hóa Sản phẩm của quá trình tạo ra khí (sản xuất khí) được gọi là sự khí hóa, là quá trình đốt nhiên liệu rắn (sinh khối) và diễn ra ở nhiệt độ khoảng 10000

C Phản ứng đó gọi là khí hóa

Quá trình đốt hoàn toàn sinh khối sinh ra khí bao gồm nito, hơi nước, CO2 và O2 Tuy nhiên trong quá trình khí hóa có bổ sung thêm nhiên liệu rắn (đốt không hoàn toàn), sản phẩm của quá trình đốt là những khí đốt như CO, H2, hắc ín và bụi

+ Nguyên lý công nghệ hóa khí

 Nguyên lý quá trình hóa khí Công nghệ hóa khí là quá trình chuyển đổi các nhiên liệu giàu carbon (than, dầu, biomass, …) sang nhiên liệu ở thể khí (ví dụ như H2, CO, CO2, CH4) Nói chung, quá trình hóa khí liên quan đến các phản ứng của carbon với oxy, hơi nước, khí CO2 hoặc hỗn hợp khí ở nhiệt độ cao khoảng 700°C hoặc cao hơn để sinh ra sản phẩm khí có thể dùng làm nhiên liệu trong sản xuất điện hoặc trong các ngành công nghiệp khác Không giống như quá trình cháy trong buồng lửa dưới điều kiện không khí cấp vào buồng lửa lớn hơn lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy hết 1kg nhiên liệu (Hệ số không khí α>1), còn quá trình hóa khí xảy ra trong điều kiện thiếu oxy (khoảng ≤ 35% lượng oxy lý thuyết cần để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu) Trong một số trường hợp hóa khí cũng có thể áp dụng phương pháp gia nhiệt gián

Trang 13 tiếp nhằm tránh khả năng đốt cháy trực tiếp nhiên liệu sơ cấp trong thiết bị hóa khí và tăng chất lượng của sản phẩm khí sau quá trình hóa khí

Khi nhiên liệu sơ cấp (than, củi, biomass, …) được gia nhiệt dưới điều kiện hóa khí, trước tiên quá trình sấy nhiên liệu xảy ra, lượng nước trong nhiên liệu được tách ra tạo thành hơi nước; sau đó nhiên liệu bị nhiệt phân Trong quá trình nhiệt phân, các hydrocarbon nhẹ được sinh ra, và hắc ín, phenol, các khí hydrocarbon được giải phóng Trong suốt quá trình nhiệt phân, nhiên liệu sơ cấp phân hủy nhiệt tạo thành carbon rắn và các sản phẩm khí có hàm lượng hydro cao hơn nhiên liệu sơ cấp đầu vào

Cần chú ý rằng trong quá trình hóa khí, nhiên liệu sơ cấp đầu vào bị hydro hóa, điều này có nghĩa hydro được bổ sung vào hệ thống một cách trực tiếp hoặc gián tiếp; hoặc nhiên liệu sơ cấp được nhiệt phân để tách carbon ra khỏi sản phẩm, và sản phẩm khí có tỉ lệ hydro-carbon cao hơn nhiên liệu sơ cấp đầu vào Các quá trình này có thể được tiến hành độc lập hoặc đồng thời Trong quá trình hydro hóa gián tiếp, hơi nước được sử dụng như là một nguồn hydro, và hydro được sinh ra

bên trong thiết bị hóa khí Một quá trình hydro hóa gián tiếp cũng là quá trình hóa

khí có xúc tác Trong quá trình này, chất xúc tác làm các phản ứng hóa khí tiến hành

nhanh hơn, kết quả là khí hydro và CO hình thành dưới nhiệt độ tương đối thấp Quá trình này chất xúc tác cũng đẩy nhanh sự hình thành khí metan (CH4) ở nhiệt độ thấp tương tự trong cùng một thiết bị hóa khí Khả năng hoạt tính và chi phí của chất xúc tác là nguyên nhân chính làm giảm tính cạnh tranh và thương mại hóa của quá trình này Trong quá trình hydro hóa trực tiếp, nhiên liệu sơ cấp được hydro hóa ở áp suất cao để sinh ra sản phẩm khí có hàm lượng mêtan (CH4) cao hơn so với các quá trình hydro hóa gián tiếp Nếu các quá trình hóa khí gián tiếp được cung cấp nhiệt một cách gián tiếp và không sử dụng không khí hoặc oxy để đốt cháy nhiên liệu sơ cấp trong thiết bị hóa khí Khi nhiệt độ trong thiết bị hóa khí tăng cao lên đến nhiệt độ phản ứng hóa khí mong muốn, và khi đó hình thành hơi nước Do đó,

quá trình hydro hóa gián tiếp cũng được gọi là quá trình hydro-hóa khí Phụ thuộc

vào các quá trình hóa khí khác nhau, các phản ứng xảy ra trong thiết bị hóa khí như

Trang 14 sau:

(1) C + O2 → CO2(2) 2C + O2 → 2CO (3) 2H2 + O2 → 2H2O (4) C + H2O → CO + H2 113 [MJ/kmol] (5) C + 2H2O → CO2 + 2H2

(6) C + CO2 → 2CO 160 [MJ/kmol] (7) C + 2H2 → CH4 -75 [MJ/kmol] (8) CO + H2O → H2 + CO2

(9) CO + 3H2 → CH4 + H2O (10) 2C + 2H2O → CH4 + CO2Hầu hết oxy đưa vào thiết bị hóa khí được tiêu thụ trong phản ứng (1) đến phản ứng (3) để cung cấp nhiệt cần thiết cho quá trình sấy nhiên liệu, phá vỡ các liên kết hóa học và nâng nhiệt độ trong thiết bị hóa khí để thực hiện các phản ứng hóa khí từ phản ứng (4) đến phản ứng (9)

Phản ứng (4) và (5) còn gọi là phản ứng water-gas, là các phản ứng chủ yếu

của quá trình hóa khí, là các phản ứng nhận nhiệt, ở nhiệt độ cao, và áp suất thấp

Phản ứng (6) còn gọi là phản ứng boudourd, là phản ứng nhận nhiệt và xảy

ra chậm hơn so với phản ứng cháy (1) trong điều kiện không có chất xúc tác

Phản ứng (7) chính là quá trình hydro-hóa khí, phản ứng này xảy ra rất chậm trừ khi ở áp suất cao

Phản ứng (8) còn gọi là phản ứng water-gas shift, đây là phản ứng quan

trọng nếu mong muốn hàm lượng hydro lớn trong sản phẩm khí

Phản ứng (9) là phản ứng tạo mêtan, quá trình phản ứng xảy ra rất chậm ở nhiệt độ thấp dưới điều kiện không có chất xúc tác

Phản ứng (10) hầu như rất khó xảy ra, vì khi quá trình hóa khí xảy ra trong điều kiện lượng nhiệt cấp vào là tương đối ít, và sự hình thành mêtan rất chậm so với tốc độ phản ứng (4) và (5)

Vì thế các chất tham gia phản ứng hóa khí, nhiệt độ và áp suất vận hành thiết

Trang 15 bị hóa khí, và các yếu tố khác sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến thành phần hóa học, nhiệt trị, và các ứng dụng sau cùng của sản phẩm khí

Phụ thuộc vào cấu hình, đặc điểm của quá trình hóa khí, điều kiện vận hành và các yếu tố khác, bốn (4) loại hỗn hợp sản phẩm khí tạo thành như sau:

Khí nhiệt trị thấp (3.5 đến 10 MJ/m³): Có thể được sử dụng như là nhiên liệu tuabin khí trong Chu Trình Hỗn Hợp (CTHH), là nhiên liệu lò hơi cho quá trình sản xuất hơi nước, và là nhiên liệu trong quá trình luyện kim Tuy nhiên bởi vì hàm lượng nitơ cao và nhiệt trị nhiên liệu thấp, nên việc sử dụng loại khí này còn rất hạn chế

Khí nhiệt trị trung bình (10 đến 20 MJ/m³): Có thể sử dụng như là nhiên liệu tuabin khí trong CTHH, là nhiên liệu lò hơi cho quá trình sản xuất hơi nước, hoặc có thể thay thế cho khí thiên nhiên

Khí nhiệt trị cao (20 đến 35 MJ/m³): Cũng có thể sử dụng như là nhiên liệu turbine khí trong CTHH, là nhiên liệu lò hơi cho quá trình sản xuất hơi nước, hoặc có thể thay thế cho khí thiên nhiên

Khí thay thế cho khí thiên nhiên (trên 35 MJ/m³): Khí này rất dễ sử dụng và có thể thay thế tốt cho khí thiên nhiên, là nhiên liệu chính cho turbine khí trong nhà máy điện CTHH

 Nhiệt động của quá trình hóa khí

Khi nghiên cứu các tính chất nhiệt động của quá trình hóa khí cho thấy rằng các quá trình vật lý, hóa lý và nhiệt động sau có thể xảy ra tuần tự hoặc đồng thời phụ thuộc vào các điều kiện vận hành thiết bị hóa khí, đặc điểm nhiên liệu sơ cấp đầu vào

Quá trình sấy: nhiên liệu sơ cấp được gia nhiệt và nhiệt độ của chúng tăng

lên, qua đó hàm lượng nước được tách ra khỏi nhiên liệu

Quá trình nhiệt phân: Nhiên liệu sau khi sấy khô tiếp tục được gia nhiệt và

nhiệt độ tăng lên, quá trình nhiệt phân diễn ra và nhiên liệu được phân hủy thành chất bốc (volatiles) và thành phần cốc (char) Phụ thuộc vào đặc điểm của quá trình nhiệt phân mà chất bốc bao gồm các khí như H2O, H2, N2, O2, CO2, CO, CH4, H2S,

Trang 16 NH3, C2H6 và một số hydrocarbon không ngưng khác Thành phần bốc là những hạt rắn có hàm lượng carbon lớn khoảng 60÷90%

Quá trình hoàn nguyên: Đây là quá trình chính của công nghệ hóa khí, các

tính chất nhiệt động của giai đoạn này ảnh hưởng rất lớn đến thành phần và nhiệt trị của sản phẩm khí Các phản ứng hóa học từ (4) đến (9) giữa thành phần bốc với chất bốc sinh ra sau quá trình nhiệt phân, các phản ứng này tạo thành các khí nhiên liệu chính của sản phẩm khí Các phản ứng này đa số là phản ứng nhận nhiệt

Quá trình oxy hóa: Đây là quá trình cháy một phần nhiên liệu trong thiết bị

phản ứng để sinh ra nhiệt lượng cung cấp cho quá trình hoàn nguyên Thật khó để xác định được các thành phần hóa học cân bằng với các phản ứng xảy ra bên trong thiết bị hóa khí Về lý thuyết, quá trình oxy hóa có thể được thiết kế sao cho lượng nhiệt sinh ra cân bằng với lượng nhiệt yêu cầu trong giai đoạn hoàn nguyên Nhưng trên thực tế các phản ứng hóa học trong giai đoạn hoàn nguyên và oxy hóa xảy ra đồng thời, do đó việc dự đoán chính xác thành phần và nhiệt lượng của sản phẩm khí là rất khó khăn

Các đặc điểm cân bằng của hệ thống hóa khí có thể giúp dự đoán được các thông số nhiệt động trong quá trình hình thành các sản phẩm khí Các thông số cân bằng này cho thấy:

Sự hình thành CH4 gia tăng cùng với việc tăng nhiệt độ hoặc tăng áp suất phản ứng Sự hình thành CO và H2 gia tăng cùng với việc tăng nhiệt độ và giảm áp suất Hàm lượng khí H2 và CO đạt cực đại trong khoảng nhiệt độ 800÷1,000°C ứng với áp suất khí quyển

Sự hình thành CO2 gia tăng khi tăng áp suất và giảm mạnh khi giảm nhiệt độ phản ứng

Việc giảm tỉ lệ oxy – hơi nước của các chất tham gia phản ứng sẽ làm tăng sự hình thành khí H2 và CH4, trong khi đó việc giảm tỉ lệ này sẽ làm gia tăng sự hình thành khí CO và CO2 Vì thế, áp suất và nhiệt độ vận hành thiết bị hóa khí là những thông số quan trọng của quá trình hóa khí, việc kiểm soát được những thông số này sẽ cho sản phẩm khí có chất lượng mong muốn cả về thành phần khí và nhiệt

Trang 17 trị Tuy nhiên, để xác định được các điều kiện vận hành tối ưu, các đặc điểm khác của công nghệ hóa khí như động học của quá trình, ảnh hưởng của chất xúc tác, và cơ chế quá trình cũng cần được nghiên cứu

Công nghệ hóa khí trấu

Ngày nay, trấu được xem là nguồn nhiên liệu tái tạo, việc sử dụng các sinh khối loại này đang được nhiều quốc gia trên thế giới khuyến khích Các kỹ thuật đã được cải tiến và phát triển, đáp ứng được các yêu cầu khắt khe về môi trường với hiệu quả kinh tế cao Các nhà máy sản xuất điện sử dụng công nghệ này đã được xây dựng và vận hành thành công ở nhiều nước lân cận như Thái Lan, Malaysia

Hình sau đây mô tả mô hình công nghệ khí hóa trấu trong một nhà máy để sản xuất điện

Hình 1.2: Mô hình hệ thống khí hóa phát điện sử dụng trấu

Nguồn: Enerteam, 2004

1- Xyclo tiếp nguyên liệu trấu; 2- Vít tải nguyên liệu đầu vào; 3- Hệ thống khí hóa; 4- Quat;5- Hệ thống xoáy lốc bụi; 6- Hệ thống chứa tro; 7- Vít xoắn tải tro; 8- Hệ thống xoáy lốc bụi 2; 9- Hệ thống chứa tro 2; 10- Tro đưa ra bãi 11- Hệ thống lọc bụi 1; 12- Hệ thống lọc bụi 2; 13- Tháp phun 1; 14- Tháp phun 2; 15- Tháp ngưng; 16- Ống khuếch tán; 17- Bồn thu khí; 18- Hệ thống tách Hydroxyclon; 19-

Trang 18 Bồn thu Hydroxygen; 20- Quạt;21- Bể chứa hắc ín, muội than; 22- Bồn chứa khí tổng hợp; 23- Bể lọc nước; 24- Hệ thống lọc bụi tĩnh điện; 25- Máy phát điện khí trấu; 26- Máy phát điện khí trấu; 27- Hệ thống điều khiển; 28- Máy biến thế

Về nguyên tắc, khí hóa trấu là quá trình chuyển đổi nhiên liệu trấu thành khí carbon monoxide (CO), do nhiệt phản ứng hóa học của oxy trong không khí với carbon hiện có trong vật liệu trấu, qua quá trình xảy ra sự cháy Nói đơn giản, từ nhiên liệu trấu ban đầu, trải qua một số phản ứng hóa học sẽ sinh ra các loại khí có thành phần tương tự như khí gas (tức là đốt bằng trấu nhưng lửa cháy bằng gas)

Công nghệ hóa khí sinh khối nói chung và hóa khí trấu nói riêng được thực hiện theo nhiều phương pháp và công nghệ khác nhau Với công nghệ hóa khí ngày càng phát triển và hoàn thiện cho chất lượng sản phẩm khí cao hơn

1.6 Cơ chế CDM, chứng chỉ CERs và thị trường buôn bán chứng chỉ CERs

1.6.1 Cơ chế phát triển sạch CDM - Định nghĩa cơ chế phát triển sạch

CDM được định nghĩa tại Điều 12 của Nghị định thư Kyoto, CDM là giúp các bên không phụ thuộc Phụ lục 1 đạt được sự phát triển bền vững và đóng góp vào mục tiêu cao nhất của Công ước, giúp các Bên phụ lục 1 đạt được sự tuân thủ các chỉ tiêu giảm phát thải Khí nhà kính của nước mình

CDM là một trong ba cơ chế thiết lập bởi Nghị định thư Cơ chế này đóng vai trò rất quan trọng đối với các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam Có 2 phương thức CDM, đó là CDM cho giảm khí nhà kính (CDM thông thường hay CDM năng lượng) và CDM cho hấp thụ khí nhà kính bằng các bể hấp thụ (Trồng rừng/tái tạo rừng theo CDM hay AR-CDM)

- Khái quát chung về các hoạt động CDM

Dưới Nghị định thư Kyoto, các bên trong phụ lục (các quốc gia) có nghĩa vụ thực hiện việc giảm phát thải khí nhà kính (mục tiêu giảm phát thải) trong khi các bên ngoài phụ lục 1 (các quốc gia) không có mục tiêu phát thải Các hệ thống CDM hướng tới thực hiện các hoạt động dự án nhằm giảm phát thải khí nhà kính (hoặc

Trang 19 loại bỏ khí nhà kính bằng các hoạt động lâm nghiệp) ở các nước ngoài phụ lục 1 Thông qua các hoạt động dự án này, các tín chỉ carbon sẽ được ban hành dựa trên giảm phát thải (hoặc lượng bị loại bỏ nhờ các hoạt động lâm nghiệp) Tín chỉ carbon thu được từ các hoạt động CDM được gọi là Giảm phát thải được chứng nhận (CER), và các giảm phát thải sẽ bổ sung cho bất kỳ sự suy giảm nào có thể xảy ra trong trường hợp không có các hoạt động dự án được chứng nhận Các bên trong Phụ lục 1 có thể sử dụng CER để thực hiện mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính trong khuôn khổ Nghị định thư Kyoto Như vậy lượng giảm phát thải của các bên trong Phụ lục 1 sẽ tăng lên Mặt khác, các bên ngoài phụ lục 1 cũng được hưởng lợi từ việc bán (chuyển) tín chỉ carbon cho các bên trong phụ lục 1 Cơ chế này sẽ đem lại lợi ích cho các bên tham gia

Hình 1.3: Khái quát chung về các hoạt động của CDM

Trang 20 Thị trường carbon tăng từ việc đáp ứng nhu cầu giảm phát thải khí nhà kính Những quốc gia công nghiệp là nhân tố chính phát sinh khí gây hiệu ứng nhà kính ảnh hưởng biến đổi khí hậu toàn cầu Các loại chứng chỉ carbon:

CERs (Certified emission reductions) (CDM projects): chứng chỉ giảm phát thải

VERs (Vertified emission reductions) (Voluntary/offsets): mức giảm phát thải đã thẩm tra

EUAs (European Union Allowance): trợ cấp liên minh Châu Âu AAUs (assigned amount units): số lượng đơn vị được giao

- Các tiêu chí hợp lệ với dự án CDM:

Tham gia tự nguyện được mỗi bên tham gia chấp thuận: trước hết các bên tham gia vào các hoạt động của dự án trên cơ sở tự nguyện Tiếp đến các nước đầu tư và chủ nhà cần phải thuê duyệt dự án CDM theo quy trình phê duyệt chính thức của hai nước

Tính bổ sung: các hoạt động dự án CDM phải đạt được các mức giảm phát thải khí nhà kính thực sự, lâu dài và đo đếm được Các mức phát thải xảy ra khi không có hoạt động dự án CDM được gọi là “phát thải đường cơ sở” Tính bổ sung của việc giảm phát thải có thể tính bằng hiệu số giữa các mức phát thải đường cơ sở với các mức phát thải của dự án

ODA: thỏa thuận Marraket nêu rõ, việc cấp kinh phí nhà nước cho các dự án CDM của các bên thuộc phụ lục 1 không được làm sai lệch mục tiêu viện trợ phát triển chính thức (ODA), phải tính riêng và không được tính gộp vào các nghĩa vụ tài trợ của các Bên thuộc phụ lục 1

Các cơ sở hạt nhân: thỏa thuận Marraket quy định rõ các Bên thuộc phụ lục 1 phải tránh sử dụng các đơn vị CERs tạo ra từ cơ sở hạt nhân để đáp ứng các cam kết của họ

Trang 21

Hình 1.4: Sơ đồ tóm tắt quy trình CDM

Nguồn: Thông tư 10/2006/TT-BTNMT ngày 12 tháng 12 năm 2006

Nước chủ nhà (không thuộc Phụ

lục 1)

Mỗi bên phê duyệt Nước đầu tư

(thuộc Phụ lục 1)

Tham gia tự nguyện

Các mức giảm phát thải có tính bổ sung đối với bất kỳ mức phát thải nào xảy ra khi

không có hoạt động dự án

CDM

Dự án giảm phát thải KNK

Giảm phát thải được xác nhận

(CERs) Các thực thể tác nghiệp

được chỉ định (DOEs)

Ban điều hành EB

Không làm sai lệch ODA Các bên tham gia dự án

ở nước đầu tư (Công ty tư nhân)

Công nghệ và tiền

Nơi dự án Dự án CDM

Các bên tham gia dự án ở nước (Công ty tư nhân)

Tham gia tự nguyện

- Cơ hội có được các đơn vị CER; - Cơ hội tìm được những cơ hội đầu tư mới vào nước chủ nhà; - Cơ hội tạo ra thị trường cho các công nghệ cải tiến hợp lý về mặt môi trường;

Những giá trị mang lại cho các nước chủ nhà - Đạt được phát triển bền vững nhanh ở khu vực dự án hoặc nước chủ nhà - Các lợi ích bổ trợ như kiểm soát ô nhiễm không khí và cải thiện hiệu quả năng lượng từ các dự án giảm KNK

- Tăng đầu tư ngoài - Đẩy mạnh chuyển giao công nghệ và phát triển nguồn nhân lực - Góp phần vào các mục tiêu cao nhất của Công ước biến đổi khí hậu Những giá trị mang lại cho các nước đầu tư

- Cơ hội có được các CER - Cơ hội tăng cường các mối quan hệ hữu nghị song phương bằng cách cung cấp viện trợ để đạt được sự phát triển bền vững ở nước chủ nhà

- Góp phần vào các mục tiêu cao nhất của Công ước biến đổi khí hậu

Giám sát

Kiểm chứng/chứng nhận

Cấp chứng chỉ CER

Trưởng ban đăng ký CDM trực thuộc Ban điều hành, sẽ cấp chứng chỉ CER cho một hoạt động dự

án CDM Văn kiện PDD gồm có đề cương dự án, lập đường

cơ sở, ước tính giảm thải KNK và kế hoạch giám

sát

Giám sát được thực hiện theo Kế hoạch giám sát

ghi trong văn kiện PDD

Các thực thể tác nghiệp được chỉ định định kỳ kiểm chứng mức giảm phát thải đã giám sát Chứng nhận là sự đảm bảo rằng văn bản các mức giảm phát thải

đã được DOEs kiểm chứng Thẩm định giá trị dự án là quá trình đánh giá độc lập văn kiện PDD của các thực thể tác nghiệp được

chỉ định

Trang 24

- Tích hợp những dự án CDM quy mô vừa và nhỏ (bundling CDM)

+ Định nghĩa:

 Dự án CDM quy mô nhỏ Có một số định nghĩa về dự án CDM công suất nhỏ như sau: Là những dự án năng lượng tái tạo với công suất đầu ra tối đa tương đương 15MW;

Là những dự án tăng hiệu quả sử dụng năng lượng với mức giảm năng lượng tiêu thụ về phía cung và cầu năng lượng tối đa 15GW giờ/năm;

Các dự án khác vừa giảm khí phát thải vừa thải ít hơn 15000 tấn CO2/năm

 Dự án quy mô vừa: là những dự án tối đa công suất đầu ra 60GWh hoặc tương đương

 Kết hợp các dự án Theo UNFCC EB21Repan21: “Bundling CDM: kết hợp những dự án CDM quy mô nhỏ với nhau, không làm mất đi những đặc tính riêng biệt của từng dự án, có thể sắp xếp 1 hoặc nhiều hơn “sub – bundles’ với mỗi hoạt động duy trì những đặc điểm riêng biệt (công nghệ/ thiết bị; vị trí; ứng dụng của phương pháp đường cơ sở), những hoạt động dự án với sub – bundle là cùng loại, tổng công suất đầu ra của các hoạt động trong một sub – bundle phải không vượt quá công suất đầu ra tối đa của mỗi loại (năng lượng tái tạo loại 1: tối đa công suất đầu ra 15MW hoặc tương đương, năng lượng tái tạo loại 2: tối đa công suất đầu ra 60GWh hoặc tương đương, năng lượng tái tạo loại 3: giảm phát thải ít hơn hoặc tương đương 60.000tCO2 mỗi năm)

Điều kiện để kết hợp những hoạt động dự án quy mô nhỏ với nhau: các hoạt động của dự án cùng loại, cùng danh mục (category) và khác nhau về công nghệ/thiết bị (measure); hay cùng loại, khác nhau danh mục (category) và công nghệ/thiết bị; hay khác loại hình

+ Những nguyên tắc ứng dụng để kết hợp dự án quy mô nhỏ Cùng đường cơ sở có thể sử dụng dưới vài điều kiện

Một DOE độc lập có thể xác nhận