Đề tài: Nghiên cứu đánh giá tiềm năng về sản lượng Biogas và thực trạng sử dụng năng lượng biogas tại khu vực Đan – Hoài – Hà Nội docx

Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài  Đề Tài Nghiên cứu đánh giá tiềm năng về sản lượng Biogas và thực trạng sử dụng năng lượng biogas tại khu vực Đan – Hoài – Hà Nội Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 1 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài MỞ ĐẦU Năng lượng đóng vai trò rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế của mỗi quốc gia, một quốc gia có thể phát triển được hay không là xem có thể đảm bảo được an ninh năng lượng hay không. Năng lượng hiện nay đang là vấn đề toàn cầu thu hút sự quan tâm của mọi quốc gia trên thế giới không chỉ bởi những hiệu quả lớn lao nó mang lại mà còn bởi những hậu quả nguy hại đối với trái đất. Vấn đề này đặc biệt cấp bách đối với Việt Nam khi Việt Nam là một trong năm nước trên thế giới chịu tổn thương nặng nề do biến đổi khí hậu theo đánh giá của Liên Hợp Quốc. Vậy làm thế nào có thể cân bằng giữa sự phát triển kinh tế với vấn đề năng lượng cũng như môi trường? Đó là phải tìm ra các nguồn năng lượng thay thế như năng lượng tái tạo bao gồm: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sinh khối, địa nhiệt hay cả sóng biển đã và đang được triển khai mạnh mẽ trên thế giới. Việt Nam trong những năm gần đây năng lượng tái tạo đã được quan tâm thích đáng trong các chương trình phát triển năng lượng quốc gia, trong đó năng lượng sinh khối và khí sinh học được chúng ta tập trung phát triển nhiều hơn cả. Với mong muốn tìm hiểu sâu hơn về công nghệ Khí sinh học, đặc biệt là tiềm năng lý thuyết về sản lượng Khí sinh học cũng như khả năng phát triển Khí sinh học định hướng thị trường ở Việt Nam, em đã tiếp cận và tìm hiểu vấn đề này trong quá trình thực tập tại Trung tâm Công nghệ năng lượng và vật liệu mới – Viện Khoa học nămg lượng. Ở đây, em được tiếp xúc với các dự án về tiết kiệm năng lượng cũng như các dự án về năng lượng mới và tái tạo. Qua đó, em đánh giá được những giá trị kinh tế mà các dự án này đem lại, đồng thời các giá trị khác về lợi ích xã hội cũng được xem xét như xóa đói giảm nghèo, giảm ô nhiễm môi trường. Bên cạnh đó, em cũng đã tham khảo các tài liệu từ Viện khoa học năng lượng, Trung tâm Công nghệ năng lượng và vật liệu mới và một số nguồn thông tin khác. Do vậy em chọn đề tài nghiên cứu trong đồ án này là : “Nghiên cứu đánh giá tiềm năng về sản lượng Biogas và thực trạng sử dụng năng lượng biogas tại khu vực Đan – Hoài – Hà Nội” Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 2 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài ĐỒ ÁN GỒM NHỮNG CHƯƠNG CHÍNH SAU: Chương 1: Tình hình sử dụng năng lượng tái tạo & công nghệ sản xuất năng lượng biogas. Chương 2 : Đánh giá tiềm năng & hiện trạng sử dụng năng lượng biogas tại hai huyện Đan – Hoài – Hà Nội. (Đan Phượng – Hoài Đức) Chương 3: Đánh giá hiệu quả sử dụng NL biogas tại hộ gia đình thuộc khu vực Đan – Hoài – Hà Nội & đề suất giải pháp sử dụng năng lượng biogas hiệu quả. Sinh viên thực hiện. Ngô Thị Hoàng Mai Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 3 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài CHƯƠNG I: TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO & CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG BIOGAS 1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1. Khái niệm Năng lượng tái tạo Năng lượng tái tạo là năng lượng thu được từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn. Hầu hết các nguồn năng lượng tái tạo đều được bắt nguồn từ Mặt trời. Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượng tái tạo là tách một phần năng lượng từ các quá trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào sử dụng trong kĩ thuật. 1.2. Phân loại năng lượng tái tạo Phân loại năng lượng tái tạo theo nguồn gốc hình thành : - Nguồn gốc từ bức xạ mặt trời : Năng lượng mặt trời, gió, thủy điện, sóng… - Nguồn gốc từ nhiệt năng trái đất : Địa nhiệt - Nguồn gốc từ hệ động năng Trái đất – Mặt trăng : Thủy triều - Các nguồn năng lượng tái tạo : Năng lượng Biogas, Biodiesel… 1.3 Năng lượng tái tạo trên thế giới Việc ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang được các nhà chức trách quan tâm bởi thị trường năng lượng thế giới hiện nay có nhiều biến động: - Năng lượng truyền thống như than, dầu… đang ngày càng cạn kiệt. - Nguồn cung cấp năng lượng biến động về giá cả. - Phát thải hiệu ứng nhà kính gây hiện tượng nóng lên toàn cầu. - Năng lượng truyền thống gây ô nhiễm môi trường. Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 4 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài - Sử dụng năng lượng truyền thống gây ra sự biến đổi khí hậu dẫn tới hạn hán, lũ lụt trên toàn cầu. - Và do nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng cao. Năng lượng tái tại càng ngày được các quốc gia trên thế giới chú trọng phát triển hơn bởi so với các nguồn năng lượng truyền thống, năng lượng tái tạo có ưu điểm vượt trội : - NLTT sử dụng nguồn năng lượng có sẵn trong tự hiên và không gây ô nhiễm môi trường. - NLTT giảm lượng ô nhiễm và khí thải từ các hệ thống năng lượng truyền thống. - Sử dụng NLTT sẽ làm giảm hiệu ứng nhà kính. - Góp phần nào việc giải quyết vấn đề năng lượng. - Giảm bớt sự phụ thuộc vào sử dụng năg lượng hóa thạch. Được biết, để chuẩn bị đối mặt với những khó khăn đến từ nguồn dầu mỏ, một số quốc gia trên thế giới đang đẩy mạnh các ứng dụng của năng lượng mới và năng lượng tái tạo. Theo ước tính của Bộ Năng Lượng Hoa Kì, nếu sử dụng tất cả nguồn nguyên liệu có thể tạo ra khí sinh học để dùng trong vận chuyển thì lượng năng lượng này có thể làm giảm 500 triệu tấn khí cácbonic hàng năm, tương đương với với số lượng 90 triệu xe dùng trong một năm. Ví dụ : Thuỵ Điển đã triển khai một dự án mang tên Biogas City, dưới sự trợ giúp của nhóm chuyên gia đến từ hãng Volvo là các nhà kinh tế và bảo vệ môi trường. Những phương tiện công cộng như xe bus, taxi hoạt động trong thành phố sẽ sớm sử dụng hoàn toàn biogas từ năm 2008. Biogas City dự tính sẽ xây dựng hệ thống cung cấp với mật độ cứ 10 trạm bơm nhiên liệu thông thường sẽ có một trạm Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 5 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài biogas. Chính phủ Thuỵ Điển chịu trách nhiệm đảm bảo giá biogas rẻ hơn 30% so với xăng thông qua chính sách thuế. 1.4. Năng lượng tái tạo ở Việt Nam Từ những năm đầu của thập niên 60 của thế kỷ trước, NLTT đã bắt đầu được nghiên cứu ở Việt Nam nhưng phải đến tận những năm cuối của thập niên 90 trở lại đây việc nghiên cứu ứng dụng cho mục đích cung cấp năng lượng nói chung và điện năng nói riêng phục vụ sinh hoạt và các hoạt động sản xuất ở nông thôn mới được quan tâm và phát triển. Một số dạng NLTT chính được nghiên cứu và ứng dụng ở nước ta như : năng lượng mặt trời (NLMT), năng lượng gió (NLG), năng lượng sinh khối (NLSK), năng lượng địa nhiệt (NLĐN), năng lượng thuỷ triều… 2. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG BIOGAS TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 2.1. Khái niệm về Biogas Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí methane (CH 4 ) và một số khí khác phát sinh từ sự phân huỷ các vật chất hữu cơ. Methane cũng là một khí tạo ra hiệu ứng nhà kính gấp 21 lần hơn khí carbonic (CO 2 ). Sản xuất khí sinh học dựa trên cơ sở phân hủy kị khí các chất hữu cơ tự nhiên, hay còn gọi là quá trình lên men methane. 2.2. Thành phần Thành phần chính của Biogas là CH 4 (50 - 60%) và CO2 (30%), còn lại là các chất khác như hơi nước N 2 , O 2 , H 2 S, CO… được thuỷ phân trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20 - 40 0 C. Nhiệt trị thấp của CH 4 là 1012 Btu/ft3 (37,71.10 3 KJ/m 3 ), do đó có thể sử dụng biogas làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Để sử dụng biogas làm nhiên liệu thì phải xử lý biogas trước khi sử dụng tạo nên hỗn hợp nổ với không khí. H 2 S có thể ăn mòn các chi tiết trong động cơ, sản phẩm của nó là SOx cũng là một khí Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 6 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài rất độc. Hơi nước có hàm lượng nhỏ nhưng ảnh hưởng đáng kế đến nhiệt độ ngọn lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp và tỷ lệ không khí/nhiên liệu của Biogas. 2.3. Tiềm năng Biogas trên thế giới Việc giá dầu thô liên tục tăng đã gây sức ép đối với các nhà khoa học thế giới trong việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu mới. Và biogas hiện đang được coi là một lời giải hoàn hảo cho bài toán kinh tế đồng thời cũng làm vừa lòng các nhà hoạt động môi trường. Các nhà môi trường học đã kết luận, quá trình sản xuất biogas giảm tới 40% khí thải cacbonic do được sản xuất thông qua quá trình phân huỷ các chất thải hữu cơ của ngành nông nghiệp, lâm nghiệp và các hoạt động sinh hoạt của con người. Năm 1884, nhà Bác học Pháp Louis Pasteurs tiên đoán: "Biogas sẽ là nguồn nhiên liệu thay thế cho than đá trong tương lai". Nhưng tới khi khoa học kỹ thuật phát triển như ngày nay, biogas mới bắt đầu được chú ý. Nguyên nhân quan trọng thu hút sự quan tâm của giới nghiên cứu tới biogas là cách thức và nguyên liệu để sản xuất ra nó. 2.4 Tiềm năng Biogas tại Việt Nam Hình 1.1: Hệ thống sản xuất Biogas Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 7 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài Bởi 80% dân số Việt Nam sống ở nông thôn, nên nguồn khí biogas được xem là rất dồi dào. Đây là vấn đề quan trọng trong việc tiết kiệm nguồn năng lượng dầu mỏ hiện nay. Bảng 1.1: Tiềm năng biogas tại Việt Nam Nguồn nguyên liệu Tiềm năng (triệu m 3 ) Dầu tương đương (triệu TOE) Tỉ lệ (%) Phụ phẩm cây trồng 1788,973 0,894 36,7 1. Rơm rạ 2. Phụ phẩm các cây trồng khác 1470,133 318,840 0,735 0,109 30,2 6,5 Chất thải của gia súc 3055,678 1,525 63,3 1. Trâu 2. Bò 3. Lợn 441,438 495,864 2118,376 0,221 0,248 1,059 8,8 10,1 44,4 Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 8 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài Tổng 4844,652 2,422 100,0 (Nguồn: http://www.scribd.com/doc/16272764/Biogas) Tuy hiện tại, giá thành biogas vẫn cao hơn so với các loại nhiên liệu chế biến từ dầu mỏ, nhưng với tình hình giá dầu thô tăng cao như hiện nay, khoảng cách đó sẽ dần bị thu hẹp trong tương lai. Việc sử dụng biogas không chỉ giải quyết vấn đề năng lượng, mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Đây là nguồn năng lượng tái sinh làm giảm hiệu ứng nhà kính trong bầu khí quyển. Tại Việt Nam, việc tìm kiếm những nguồn nhiên liệu sạch với môi trường cũng đã được quan tâm nhiều hơn. Trong tương lai, rất có thể biogas cũng sẽ là một sự lựa chọn thực sự thân thiện với môi trường. Nguồn khí sinh học (biogas) từ bãi rác chôn lấp, phân động vật, phụ phẩm nông nghiệp hiện mới đang được ứng dụng trong đun nấu. Lí do, đây là nguồn phân tán, ít sản xuất điện. Ước tính cả nước có chừng 35000 hầm biogas phục vụ cho đun nấu gia đình với sản lượng 500 – 1000 m 3 khí/ năm mỗi hầm. Tiềm năng lý thuyết của biogas ở Việt Nam là khoảng 10 tỉ m 3 / năm (1 m 3 khí tương đương 0,5 kg dầu). Hiện tại đang có một số thử nghiệmdùng biogas để phát điện. 3. MỘT VÀI CÔNG NGHỆ SẢN SUẤT BIOGAS TẠI VIỆT NAM 3.1 Khái quát về công nghệ Biogas. Công nghệ Biogas là công nghệ sản xuất khí sinh học, là quả trình ủ phân rác, phân hữu cơ, bùn cống rãnh, để tạo ra khí sinh học sử dụng trong hộ gia đình hay trong sản xuất. Nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất khí sinh học là ao bùn, phế liệu, phế thải trong sản xuất nông lâm nghiệp và các hoạt động sống, sản xuất và chế biến nông lâm sản. Phân động vật và các chất thải rắn như rơm rạ rất thích hợp cho lên men kỵ khí. Vi sinh vật thường hay sử dụng nguồn hữu cơ cacbon nhanh hơn sử Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 9 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài dụng nitơ khoảng 30 lần. Do vậy nguyên liệu có tỉ lệ C/N là 30/1 sẽ thích hợp nhất cho lên men kỵ khí. Trong thực tế, người ta thường đảm bảo tỉ lệ trên trong khoảng 20 – 40. Phân gia súc có tỉ lệ C/N trong giới hạn này, nên rất thích hợp và được xem là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất Biogas. Bảng 1.2: Khả năng cho phân và thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm Vật nuôi Khả năng cho phân của 500 kg vật nuôi/ngày Thành phần hóa học (% khối lượng phân tươi) Thể tích (m 3 ) Trọng lượng tươi (kg) Chất tan dể tiêu Nitơ Photpho Tỷ lệ C/N Bò sữa Bò thịt Lợn Trâu bò Gia cầm 0,038 0,038 0,028 - 0,028 38,5 41,7 28,4 6,78 31,3 7,98 9,33 7,02 10,2 16,8 0,38 0,70 0,83 0,31 1,20 0,10 0,20 0,47 - 1,20 20 – 25 20 – 25 20 – 25 - 7 – 15 (Nguồn: http://www.scribd.com/doc/16272764/Biogas) Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 10 [...]... Huyện Hoài Đức có tiềm năng năng lượng Biogas rất dồi dào, song chưa được người dân khai thác hết tiềm năng, lượng năng lượng khai thác còn thương đối ít so với tiềm năng của huyện 2.2 Hiện trạng sử dụng Biogas của hai huyện Đan – Hoài Trước những lợi ích của khí sinh học mang lại, người dân Đan – Hoài đã tích cực ứng dụng hầm khí Biogas Theo điều tra thực tế, năng lượng Biogas đã được người dân Đan – Hoài. .. LƯỢNG BIOGAS TẠI HAI HUYỆN ĐAN – HOÀI – HÀ NỘI (Đan Phượng – Hoài Đức) Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 21 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ - XÃ HỘI ẢNH HƯỞNG TỚI VIỆC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BIOGAS 1.1 Điều kiện tự nhiên a Vị trí địa lí Hoài Đức là huyện đồng bằng thuộc trung tâm thủ đô Hà Nội với vị trí địa lí của huyện như sau : Phía Bắc giáp huyện Đan Phượng,... nuôi và thể tích bể Biogas STT Công suất (kW) Thể tích bể Biogas (m3) 1 2 7 – 10 10 – 20 2 2,5 7 – 10 10 – 20 3 3 10 – 15 20 – 40 4 5 15 – 20 40 – 60 5 10 40 – 80 150 – 250 6 15 80 – 120 250 – 400 7 20 120 – 150 400 -500 8 25 150 – 200 500 – 800 9 30 ≥ 200 ≥ 800 Đầu lợn (con) (Nguồn: Phòng Nông nghiệp và phát triển nông thôn huyện Đan Phượng) CHƯƠNG II : TIỀM NĂNG VÀ THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BIOGAS. .. lớn đến sử dụng đất, làm xáo trộn mạnh mẽ cơ cấu sử dụng đất trong thời gian tới 2 TIỀM NĂNG & HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BIOGAS TẠI 2 HUYỆN ĐAN – HOÀI – HÀ NỘI Trong thời kì công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, hai huyện Đan – Hoài đang ngày càng phát triển mạnh hơn về công nông nghiệp, cũng như thương mại và dịch vụ Theo đà phát triển, ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm ở hai huyện Đan - Hoài vẫn... của Thành phố Hà Nội, do Hà Lan hỗ trợ xây dựng hơn 90 hầm Biogas cho huyện Đan Phượng và 70 hầm Biogas cho huyện Hoài Đức Từ số liệu thống kê các hầm Biogas xây theo các dự án về Khí sinh học do hai huyện Đan – Hoài triển khai trong năm 2009 là 359 hầm biogas (chi tiết xem Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 35 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài phụ lục), ta có thể đánh giá tổng quan về sự... Đan – Hoài còn có nhiều làng nghề chế biến nông sản như: làm bún, phở khô, miến khô… Với nguồn nước thải chứa nhiều tinh bột, đây là nghuên kiệu thích hợp để làm nguyên liệu cho hầm Biogas Song, đa phần ở các làng nghề này lại không sử dụng hầm Biogas Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 34 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài Hiện nay, nguồn năng lượng Biogas đã và đang được người dân Đan – Hoài. .. lượng khí Biogas do người và gia súc sinh ra 2.1 Tiềm năng sản lượng khí Biogas của hai huyện Đan – Hoài Bảng 2.8: Tính toán tiềm năng sản lượng khí của hai huyện Đan – Hoài và quy đổi sản lượng khí sang các dạng năng lượng khác Sản lượng khí 1.000 m3 Đơn vị Quy đổi tương đương 11.308 Gcal GJ TOE TCE Tấn củi 5,2 Hệ số chuyển đổi Năng lượng Tổng nhiệt năng 4,186 10 7 3,5 58.802 246.143 5.880 8.400 16.800... Tiềm năng kĩ thuật về sản lượng Biogas do chất thải của người và gia súc sinh ra theo công thức sau: TN lí thuyết = Số lượng vật nuôi × 365× Lượng khí thu được trong 1 ngày /106 TN kĩ thuật = TN lí thuyết × Hệ số thu hồi phân Bảng 2.7: Tính toán Sản lượng khí theo tiềm năng Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 33 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài Huyện Người và gia súc Sản lượng khí theo TN... (Nguồn: Phòng Thống kê huyện Hoài Đức tháng 4/2010) Từ số liệu thống kê gia súc, gia cầm ở trên, ta có thể tổng hợp được về dân số và số lượng đàn gia súc của hai huyện Đan – Hoài: Bảng 2.5: Dân số và số lượng gia súc, gia cầm hai huyện Đan Hoài năm 2009: Dân số & số lượng gia súc Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL Đơn vị Tổng số 32 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài 1 Người Người 334.186 2... Mai Đ1 – QLNL 13 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài thành phố, các khu công nghiệp và cả các phế liệu nông nghiệp Khí sinh học từ các nhà máy này được sử dụng làm nguyên liệu cung cấp cho các nhà máy hóa chất, hoặc được sử dụng làm chất đốt phục vụ sinh hoạt 2 Xu hướng thứ hai phát triển trên quy mô bán công nhiệp (ở những bể sản xuất khí sinh học cỡ vừa) Các bể này phần lớn sử dụng các . Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài  Đề Tài Nghiên cứu đánh giá tiềm năng về sản lượng Biogas và thực trạng sử dụng năng lượng biogas tại khu vực Đan – Hoài – Hà Nội Ngô. năng về sản lượng Biogas và thực trạng sử dụng năng lượng biogas tại khu vực Đan – Hoài – Hà Nội Ngô Thị Hoàng Mai Đ1 – QLNL 2 Tiềm năng Năng lượng Biogas tại 2 huyện Đan – Hoài ĐỒ ÁN GỒM. hình sử dụng năng lượng tái tạo & công nghệ sản xuất năng lượng biogas. Chương 2 : Đánh giá tiềm năng & hiện trạng sử dụng năng lượng biogas tại hai huyện Đan – Hoài – Hà Nội. (Đan Phượng