Đánh giá tiềm năng năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp tỉnh Nam Định : Luận văn ThS. Khoa học môi trường: 60 44 03

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HÀ NỘI TRẦN TUẤN MINH ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NĂNG LƢỢNG SINH KHỐI TƢ̀ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP TỈNH NAM ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HÀ NỘI TRẦN TUẤN MINH ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NĂNG LƢỢNG SINH KHỐI TƢ̀ PHỤ PHẨM NƠNG NGHIỆP TỈNH NAM ĐỊNH Chun ngành: Khoa học Mơi trƣờng Mã số: 14005400 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải Hà Nội – Năm 2018 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội ln quan tâm tận tình truyền đạt kiến thức quý báu cho thời gian học tập rèn luyện trƣờng Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải dành hƣớng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tơi q trình thực luận văn Để hồn thành luận văn , tơi xin chân thành cảm ơn Sở Nông nghiê ̣p và Phát triển nông thôn tỉnh Nam Định , Sở Tài nguyên và Môi trƣờng tỉnh Nam định tạo điều kiện , giúp đỡ thời gian nhƣ tài liệu, công tác khảo sát thực địa phục vụ cho q trình nghiên cứu tơi Cuối tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè ln giúp đỡ, ủng hộ chia sẻ khó khăn, thuận lợi tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, 9/2018 HVCH Trầ n Tuấ n Minh MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1-TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lịch sử lƣợng 1.2 Các nguồn lƣợng loài ngƣời 1.3 Nghiên cứu khai thác nguồn lƣợng tái tạo (NLTT) giới 1.4 Nghiên cứu khai thác lƣợng tái tạo Việt Nam 10 1.4.1 Năng lƣợng xạ mặt trời 11 1.4.2 Năng lƣợng gió 13 1.4.3 Thủy điện nhỏ 15 1.4.4 Năng lƣợng sinh học 17 1.5 Giới thiệu chung phu ̣ phẩ m nông nghiê ̣p 20 1.5.1 Khái niệm phu ̣ phẩ m nông nghiê ̣p 22 1.5.2 Thực trạngsử dụng phế phẩm nông nghiệp 22 1.6 Công nghê ̣ tâ ̣n thu lƣơ ̣ng tƣ̀ phu ̣ phẩ m nông nghiê ̣p 25 1.6.1 Những ƣu điểm hạn chế nhiên liệu sinh khối 28 1.6.2 Hàm lƣợng nƣớc suất nhiệt sinh khối 29 1.6.2.1 Hàm lƣợng nƣớc sinh khối lựa chọn trình chuyển đổi sinh khối 29 1.6.2.2 Năng suất nhiệt sinh khối 29 1.6.3 Tiềm SK Việt Nam 31 1.7 Tình hình nghiên cứu sử dụng sinh khối giới 37 CHƢƠNG - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.1 Khu vực đối tƣợng nghiên cứu 42 2.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu 42 2.2.1 Phƣơng pháp thu thập, phân tích tổng hợp tài liệu thứ cấp 42 2.2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu thực địa 42 2.2.3 Phƣơng pháp thống kê, điều tra, khảo sát 43 2.2.4 Phƣơng pháp lấy mẫu phân tích 43 2.2.5 Phƣơng pháp phân tích mẫu phịng thí nghiệm 44 CHƢƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 Hiện trạng chăn nuôi phƣơng án xử lý chất thải chăn nuôi địa bàn tỉnh Nam Định 46 3.1.1 Hiện trạng chăn nuôi địa bàn tỉnh Nam Định 46 3.1.2 Công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi địa bàn tỉnh Nam Định 48 3.2 Hiện trạng sản xuất số nông nghiệp (lúa, ngô, lạc) địa bàn tỉnh Nam Đinh ̣ 58 3.2.1 Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp tỉnh Nam Đinh ̣ 58 3.2.2 Hiện trạng canh tác số nông nghiệp tỉnh Nam Đinh ̣ 62 3.2.3 Hiện trạng thu gom sử dụng phụ phẩm sau thu hoạch từ canh tác (lúa, ngô, lạc) địa bàn tỉnh Nam Đinh ̣ 58 3.3 Tính tốn tiềm năng lƣợng sinh khối 46 3.3.1 Giá trị sinh nhiệt phụ phẩm lúa, ngô, lạc 65 3.3.2 Giá trị sinh nhiệt phụ phẩm từ chăn nuôi 65 3.4 Ƣớc tính khả cung cấp điện từ tiềm sinh khối phụ phẩm lúa, ngô, lạc phụ phẩm từ chăn nuôi tỉnh Nam Đinh ̣ 66 3.5 Lợi ích kinh tế 68 3.6 Lợi ích mơi trƣờng – xã hội 72 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 DANH MỤC BẢNG Bảng Công suất (MW) nguồn điện lƣợng tái tạo giai đoạn 2008 - 2015 [9] 10 Bảng 1.2 Năng lƣợng sinh khối so với nguồn lƣợng tái tạo khác [3] 28 Bảng 1.3 Giá trị sinh nhiệt nhiên liệu SK nhiên liệu hoá thạch [3] 30 Bảng 1.4 Tiềm năng lƣợng từ gỗ 32 Bảng 1.5 Tiềm năng lƣợng từ số phụ phẩm nơng nghiệp 32 Bảng 1.6 Vai trị lƣợng sinh khối tổng tiêu thụ lƣợng [3] 33 Bảng 1.7 Sử dụng sinh khối theo lĩnh vực [3] 33 Bảng 1.8 Sử dụng sinh khối theo lƣợng cuối [3] 33 Bảng 3.1 Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp 51 Bảng 3.2 Diện tích lúa qua năm 2005  2017 [23] 53 Bảng 3.3 Năng suất, sản lƣợng lúa qua năm 2007  2017 [23] 53 Bảng 3.4 Định hƣớng phát triển lúa đến năm 2018 56 Bảng 3.5 Diện tích, suất, sản lƣợng ngơ qua năm 2011 ÷ 2017 [23] 56 Bảng 3.6 Định hƣớng phát triển sản xuất ngô đến năm 2018 57 Bảng 3.7 Diện tích, suất, sản lƣợng la ̣c qua năm 2011 ÷ 2017 [23] 58 Bảng 3.8 Định hƣớng phát triển sản xuất la ̣c đến năm 2018 58 Bảng 3.9 Khối lƣợng phụ phẩm lúa tỉnh Nam Đinh ̣ 60 Bảng 3.10 Khối lƣợng phụ phẩm ngô tỉnh Nam Đinh ̣ 63 Bảng 3.11 Khối lƣợng phụ phẩm từ canh tác lạc tỉnh Nam Đinh ̣ diễn biến qua năm dự báo đến năm 2018 65 Bảng 3.12 Số lƣợng vật ni tồn tỉnh Nam Đinh ̣ diễn biến qua năm dự báo đến năm 2018 47 Bảng 3.12 Gía trị sinh nhiệt phụ phẩm từ canh tác lúa, ngô, lạc 66 Bảng 3.13 Thành phần tro trấu trình đốt theo 70 Bảng 3.14 Lƣợng khí thải đốt phụ phẩm lúa than đá [5] 71 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ biến đổi nhiên liệu sinh khối [3] 25 Hình 1.2 Các đƣờng biến đổi sinh khối thành nhiên liệu [2] 26 Hình1.3 So sánh số thành phần nhiên liệu hoá thạch SK 29 Hình 1.4 Hình dạng kích cỡ vài vật liệu sinh khối 31 Hình 2.1 Quy trình phân tích nhiệt trị phụ phẩm nơng nghiệp 45 Hình 3.1 Phụ phẩm lúa sau thu hoạch lúa 47 Hình 3.2 Các phụ phẩm ngơ sau thu hoạch 62 Hình 3.3 Các phụ phẩm lạc sau thu hoạch 64 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT NLTT: Năng lƣợng tái tạo SK: Sinh khớ i KSH: Khí sinh học NLSK: Năng lƣơ ̣ng sinh khố i CTR: Chất thải rắn WTE: Chất thải rắn thành lƣợng RDF: Nhiên liệu rắn (Refuse Derived Fuel) ERF: Nhiên liệu giàu lƣợng (Energy Rich Fuel) EU: Liên minh Châu Âu WB: Ngân hàng Thế giới GDP: Tổ ng sản phẩ m nô ̣i điạ MỞ ĐẦU Hiện nay, khủng hoảng lƣợng khơng cịn mang tính chất quốc gia mà lan rộng toàn cầu Các nguồn lƣợng truyền thống, sẵn có tự nhiên dần cạn kiệt, suy giảm nghiêm trọng Nếu ngƣời không thực tỉnh táo để có thay đổi kịp thời tƣơng lai không xa nhân loại rơi vào tình trạng bất ổn kinh tế, trị, xã hội, nhiễm mơi trƣờng nặng nề Việc tìm hiểu, nghiên cứu, đƣa phƣơng án ứng dụng lƣợng tái tạo vào thực tế sống ngƣời nhu cầu thiết Với phát triển khoa học, kỹ thuật, công nghệ đời giúp có hƣớng giải khả thi hơn; dạng lƣợng tái tạo lƣợng sinh khối, đặc biệt chất thải rắn, tận dụng đƣợc nguồn nguyên liệu làm đầu vào để tạo dạng lƣợng hữu ích vừa mang lại hiệu kinh tế lại vừa có ý nghĩa to lớn lĩnh vực bảo vệ môi trƣờng Nam Định tỉnh trọng điểm nông nghiệp đồng Bắc Bộ Ngƣời dân Nam Định có truyền thống giỏi trồng lúa từ lâu đời, năm gần Nam Đinh ̣ dẫn đầu nƣớc chuyển đổi cấu giống lúa mùa vụ Đặc biệt giống lúa lai đƣợc gieo cấy tất 312 hợp tác xã nơng nghiệp tồn tỉnh Các huyện Xuân Trƣờng, Trực Ninh, Ý Yên, Giao Thuỷ, lúa xuân muộn chiếm tới 97% diện tích, lúa lai chiếm tới 50-70% diện tích Lúa lai góp phần định làm cho suất lúa Nam Định dẫn đầu nƣớc Việc mở rộng đất trồng lúa Nam Định hạn chế, đất chƣa sử dụng tỉnh chủ yếu nằm ven biển, đất đai bị nhiễm mặn, thích hợp cho trồng rừng phịng hộ ni trồng thuỷ sản Tiềm tăng vụ đất trồng lúa màu khoảng 45.000-50.000 Tiềm chuyển đổi cấu giống lúa, đặc biệt giống lúa đặc sản lúa chất lƣợng cao huyện phía nam tỉnh lớn khoảng 35.00040.000ha [13] Tiềm đất trồng màu công nghiệp ngắn ngày: loại hình sử dụng đất đa dạng, thích nghi diện rộng khoảng 75.000 Do đó , lƣơ ̣ng phu ̣ phẩ m nông nghiê ̣p nhƣ rơm ̣ , bẹ ngô, thân ngô, lạc sau thu hoạch… thu đƣợc lớn Nếu tận dụng đƣợc lƣợng phu ̣ phẩ m nông nghiê ̣p để tạo lƣợng hữu ích phục vụ cho sinh hoạt sản xuất giảm nhiều chi phí mang ý nghĩa to lớn lĩnh vực bảo vệ mơi trƣờng Vì lý gợi mở cho tác giả thực đề tài: “Đánh giá tiềm năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp tỉnh Nam Định” Đề tài tập trung nghiên cứu số vấn đề sau: - Xác định thành phần, tính khối lượng phụ phẩm nơng nghiệp tỉnh Nam Định - Nghiên cứu trạng thu gom sử dụng phụ phẩm sau thu hoạch từ nông nghiệp này; - Dự báo tiềm năng lượng sinh khố i từ phụ phẩm nông nghiệp tỉnh Nam Định vậy, so với giá trị trung bình này, tổng khối lƣợng phụ phẩm từ canh tác ngơ có tăng lên, nhiên khơng nhiề u 2.3.3 Hiện trạng thu gom sử dụng phụ phẩm từ lạc Các phụ phẩm sau thu hoạch từ canh tác lạc gồm thân, vỏ củ lạc (Hình 3.3) Khi thu hoạch, lạc đƣợc nhổ cách nhẹ nhàng, sau tách củ Sản phẩm (củ lạc) đƣợc phơi khô cất giữ Khi sử dụng đƣợc bóc máy hay thủ cơng để tách nhân lạc riêng vỏ lạc riêng Thân, lạc Vỏ lạc Cây lạc Củ lạc Nhân lạc Hình 3.3 Các phụ phẩm lạc sau thu hoạch Thân, lá: phần đƣợc sử dụng làm phân xanh bón ruộng cách cắt ngắn khoảng 10 ÷ 15 cm, sau cày vùi xuống ruộng Một phần thân lạc đƣợc phơi khô để làm chất đốt cho sinh hoạt hàng ngày Ngoài ra, thân lạc tƣơi có hàm lƣợng đạm cao nên đƣợc đem ủ chua làm thức ăn dự trữ cho gia súc Vỏ củ lạc: Sau tách hạt (nhân), vỏ lạc thƣờng đƣợc dùng để đun nấu Các kết điều tra thực tế bà nông dân xã Yên Thắ ng huyện Ý Yên - tỉnh Nam Định cho thấy, trung bình lạc sản phẩm thu hoạch đƣợc có khoảng phụ phẩm thân lạc khoảng 0,3 phụ phẩm vỏ lạc Các số liệu không sai khác với kết tài liệu tham khảo [2] 64 Trên sở sô liệu suất lạc năm 2011 – 2015 2018 (Bảng 3.8 3.9) tính tốn lƣợng phụ phẩm từ canh tác lạc cho năm dự báo đến năm 2018 Các kết tính tốn đƣợc đƣa Bảng 3.12 Bảng 3.12 Khối lượng phụ phẩm từ canh tác lạc tỉnh Nam Đinh ̣ diễn biến qua năm dự báo đến năm 2018 Năm Khối lƣợng phụ phẩm (nghìn tấn) Thân lạc Vỏ lạc Tổng phụ phẩm 2011 47,248 7,087 54,335 2012 49,370 7,405 56,775 2013 50,050 7,507 57,557 2014 41,364 6,204 47,568 2015 41,386 6,207 47,593 2016 41,974 6,296 48,270 2017 42,783 6,417 49,200 2018 43,840 6,576 50,416 Từ kết Bảng trên, ƣớc tính đƣợc tổng khối lƣợng phụ phẩm sau thu hoạch lạc trung bình hàng năm khoảng 52.374 3.3 Tính tốn tiềm năng lƣợng sinh khối 3.3.1 Giá trị sinh nhiệt phụ phẩm lúa, ngô, lạc Khi chọn dạng sinh khối cho q trình đốt, nhiệt trị thơng số quan trọng cho việc thiết kế công nghệ để tính tốn kích thƣớc lị nhƣ lựa chọn dây chuyền đốt tạo lƣợng Nhiệt trị đƣợc phân tích bom nhiệt lƣợng với mẫu nhƣ sau : - Ngô: 25% lõi bắp vỏ bắp + 75% thân - Lạc: 15% vỏ củ + 85% thân - Trấu: 100% trấu 65 - Rơm rạ: 35% Rơm + 65% Rạ Kết phân tích đƣợc thể bảng 3.12 Bảng 3.13 Gía trị sinh nhiệt phụ phẩm từ canh tác lúa, ngô, lạc Tên mẫu Rơm Ngô Lạc Trấu Lần 1,0224 1,0034 1,0211 1,0233 Lần 1,0213 1,0042 1,0223 1,0211 Lần 1,0226 1,0038 1,0216 1,0228 Áp suất Lần 3000 3000 3000 3000 đốt Lần 3000 3000 3000 3000 (kPa) Lần 3000 3000 3000 3000 Lần 4023,4135 3775,2456 3679,7622 3703,7254 Nhiệt Lần 4001,5624 3698,9783 3723,2765 3692,7852 lƣợng Lần 3998,7928 3782,5425 3755,1651 3721,6531 (Cal/g) Trung 4007,9229 3752,2555 3719,4013 3706,0546 Khối Rạ lƣợng mẫu trƣớc đốt(g) bình So sánh kết phân tích thực tế giá trị nhiệt bảng 3.13 với số liệu theo tài liệu tham khảo (bảng 1.3) giá trị nhiệt trị có cao nhƣ trấu: 3719,4013 cal/g (3719,4013 kcal/ kg) tài liệu tham khảo 3440 kcal/kg; rơm rạ 3706,0546 kcal/kg theo tài liêu 3488 ÷ 3583 kcal/kg; lạc 3752,2555 kcal/kg theo tài liệu 3415 kcal/kg; với ngô 4007,9229 kcal/kg theo tài liệu 3595 kcal/kg Nói chung, sai số khơng đáng kể chấp nhận đƣợc số liệu cho tính toán cần thiết 3.3.2 Giá trị sinh nhiệt phụ phẩm từ chăn ni Theo nghiên cứu, lƣợng khí mêtan sinh từ phân chuồng khoảng 66 15-60 m3 tùy theo lồi động vật Khí sinh học (KSH) có mức lƣợng khoảng 4.500-6.000 calo/ m3, tƣơng đƣơng lít cồn, 0,8 lít xăng, 0,6 lít dầu thô, 1,4 kg than hay 1,2 kWh điện Nhƣ vậy, sử dụng 80 triệu chất thải chăn nuôi hàng năm Việt Nam cho lƣợng sinh học sản xuất đƣợc 1,2 tỷ m3 KSH, tƣơng đƣơng 1,2 tỷ lít cồn, 0,96 tỷ lít xăng, 0,72 tỷ lít dầu thơ, 1,68 triệu than, 1,44 tỷ kWh điện Theo Báo cáo ngƣời sử dụng KSH năm 2011 Dự án Khí sinh học cho ngành chăn ni Việt Nam, cỡ trung bình cơng trình KSH quy mơ nơng hộ 11m3 với tổng chi phí đầu tƣ 11,2 triệu đồng Sử dụng cơng trình KSH giúp ngƣời dân: (i) Tiết kiệm đƣợc 287 nghìn đồng tiền nhiên liệu (chi phí chất đốt, tiền điện), bình qn năm hộ gia đình tiết kiệm đƣợc 3,44 triệu đồng; (ii) Tiết kiệm đƣợc khoảng 84 nghìn đồng/tháng, tƣơng đƣơng 1,01 triệu đồng/năm tiền mua phân bón cho trồng trọt, mua thức ăn chăn ni hộ gia đình sử dụng bã thải KSH cho trồng trọt chăn nuôi Nhƣ vậy, sau khoảng 2,5 năm sử dụng cơng trình KSH cỡ 11m3, hộ gia đình tiết kiệm đƣợc khoản tiền tƣơng đƣơng với số tiền đầu tƣ cho cơng trình Việt Nam bỏ tỷ USD hàng năm cho phân bón hóa học (trong đó, tỷ USD sản xuất nƣớc tỷ USD nhập khẩu) Phân bón hóa học chỉ có hiệu suất sử dụng từ 45-50%, vậy, tỷ USD phân bón hóa học bị bay rửa trơi gây ô nhiễm nguồn nƣớc mặt nƣớc ngầm Mặt khác, Việt Nam có tiềm sản xuất phân bón hữu sinh học lớn từ chất thải chăn nuôi (80 triệu chất thải chăn ni) nên thay 10% phân bón hóa học phân bón hữu sinh học tiết kiệm đƣợc 400 triệu USD nhập phân bón hóa học hàng năm Bên cạnh giá trị kinh tế, việc sử dụng chất thải chăn ni cịn tiết kiệm nhiều khoản kinh phí lớn Chính phủ cho xử lý nhiễm mơi trƣờng Ngồi ra, nguồn thu từ bán tín chỉ bon (CER) bổ sung đáng kể cho ngân sách khai thác tốt 67 3.4 Ƣớc tính khả cung cấp điện từ tiềm sinh khối phụ phẩm lúa, ngô, lạc phụ phẩm từ chăn nuôi tỉnh Nam Đinh ̣ Hiệu suất dây chuyền thiết bị đốt trấu, rơm rạ đồng phát nhiệt - điện theo nghiên cứu có là:  Hiệu suất dây chuyền đốt trấu:  Hiệu suất lò đốt: η1 = 0,8 η2 = 0,8  Hiệu suất nồi hơi: η3 = 0,8  Hiệu suất động tuốcbin: η4 = 0,75 ÷ 0,85  Hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt: η5 = 0,3  Hiệu suất máy phát điện: η6 = 0,9 ÷ 0,95 Hiệu suất toàn phần từ đầu dây chuyền đốt trấu đến công đoạn cuối đồng phát nhiệt - điện là: η = 0,8 × 0,8× 0,8× 0,8× 0,3× 0,92 = 0,11 Trên sở số liệu từ bảng 3.14 tính kg trấu khơ tạo lƣợng nhiệt 3719,4013 kcal Mặt khác, quy đổi 1kWh tƣơng ứng 860 kcal, ta có: 3719,4013 kcal/kg trấu = 4,32 kWh/kg trấu 860 kcal/kWh Với kết tính hiệu suất toàn phần 11% từ đầu dây chuyền đốt trấu đến công đoạn cuối đồng phát nhiệt - điện, sử dụng trấu làm nhiên liệu để sản xuất điện tạo lƣợng điện với cơng suất tƣơng ứng: 1000 × 4,32 x 0,11 = 475,2 (kWh) Tƣơng tự cách tính trên, rơm rạ sử dụng làm nhiên liệu cho sản xuất điện - nhiệt tạo lƣợng điện tƣơng ứng với công suất 474,1 kWh 68 Theo tính tốn năm Nam Đinh ̣ thu gom khoảng 155.300 trấu 776.300 rơm rạ Nếu đƣợc sử dụng làm nhiên liệu cho mục đích cung cấp lƣợng thu đƣợc khoảng: 475,2 × 178.842 + 474,1 × 923.158 = 522.654.926 kWh/năm ≈ 523×106 kWh/năm Tính tƣơng tự với phụ phẩm ngơ (33.183 tấ n), đƣợc sử dụng làm lƣợng cho mục đích cung cấp lƣợng thu đƣợc: 1000×(4007,9229:860)× 33.183×0,11 = 17.010.975 kWh/năm ≈ 17×106 kWh/năm Tính tốn tƣơng tự với phụ phẩm lạc (52.374 tấn) Nếu đƣợc sử dụng làm lƣợng cho mục đích cung cấp lƣợng thu đƣợc: [1000×(3752,2555:860)× 52.374] ×0,11 ≈ 24×106 kWh/năm Kèm theo đó, với tổng lƣợng phụ phẩm từ chăn ni, cụ thể phân bón (860.414 tấn) nƣớc tiểu (670.000 tấn) thu gom đƣợc từ hoạt động chăn nuôi, ta dùng phƣơng pháp ủ để thu đƣợc khí metan (năng lƣợng thu đƣợc từ khí metan ủ 01 phân chuồng tƣơng đƣơng với 1,2 kWh điện năng) tổng lƣợng lƣợng thu đƣợc tƣơng ứng là: (860.414+670.000) ×1,2 ≈ 1,8×106 kWh/năm Nhƣ vậy, tồn lƣợng phụ phẩm lúa, ngơ, lạc đƣợc thu gom sử dụng để phát điện tổng lƣợng điện từ phụ phẩm có địa bàn tồn tỉnh Nam Đinh ̣ trung bình khoảng 566×106 kWh/năm 3.5 Lợi ích kinh tế  Hiệu thu từ điện - nhiệt Từ số liệu Bảng 1.3, tính đƣợc tỷ lệ giá trị nhiệt tƣơng đƣơng than đá với khối lƣợng phụ phẩm nhƣ sau: - Giá trị nhiệt than đá tƣơng đƣơng giá trị nhiệt 1,74 trấu; - Giá trị nhiệt than đá tƣơng đƣơng giá trị nhiệt 1,55 rơm rạ; 69 - Giá trị nhiệt than đá tƣơng đƣơng giá trị nhiệt 1,66 thân lõi ngô; - Giá trị nhiệt than đá tƣơng đƣơng giá trị nhiệt 1,75 thân vỏ lạc Theo kết điều tra vấn bà nông dân thực tế giá thu mua sở sản xuất nấm, giá bán trung bình phụ phẩm nhƣ sau: Rơm rạ : 180.000 đồng /tấn; Trấu : 120.000 đồng/tấn; Thân lõi ngô : 80.000 đồng/ tấn; Thân vỏ lạc : 75.000 đồng/ Còn giá mua than thị trƣờng thời điểm nghiên cứu là: 700.000 đồng/tấn Nhƣ để đạt nhiệt lƣợng nhƣ nhau, so sánh giá than đá với giá 1,55 rơm rạ, giá 1,74 trấu, giá 1,66 thân lõi ngô, giá 1,75 thân vỏ lạc, thấy việc sử dụng phụ phẩm nơng nghiệp có hiệu kinh tế cao so với sử dụng than đá  Hiệu thu từ tro trấu Bảng 3.15 đƣa số liệu so sánh vài thành phần trấu q trình đốt theo cơng nghệ truyền thống cơng nghệ FBC Sau đốt lị FBC, SiO2 tro chiếm 90% thành phần quan trọng sử dụng làm chất phụ gia cho công nghiệp sản xuất xi măng vật liệu xây dựng, với giá bán khoảng 240.000 ÷ 250.000 đồng/tấn Cứ trấu sau đốt FBC tạo 36 kg tro trấu với giá bán tro 8.500 ÷ 9.000 đồng/1 trấu Bảng 3.14 Thành phần tro trấu q trình đốt theo cơng nghệ truyền thống công nghệ FBC [5 ] Thành phần Công nghệ Công nghệ truyền thống (%) FBC (%) 51,55 96 SiO2 70 C 30,82 - Fe2O3 1,95 - K2O 1,34 0,90 MgO 0,20 0,22 CaO 0,14 0,14 MnO 0,1 - Cu 2,61 ppm - Na2O - 0,26 MaO2 - 0,19 TiO2 - 0,04 Al2O3 - 0,04 P2O3 - 0,02 Hao hụt trình cháy - 0,95  Hiệu thu từ giảm khí thải Phụ phẩm đƣợc đốt hồn tồn lị FBC, khí ngồi chủ yếu CO2, chỉ có hàm lƣợng nhỏ khí SO2 Bảng 3.15 Lượng khí thải đốt phụ phẩm lúa than đá [5] Khí thải (kg/tấn) Trấu Rơm rạ Than đá CO2 40 ÷ 82 30 ÷ 77 200 ÷ 220 SO2 0,5 ÷ 1,5 0,3 ÷ 1,8 28 ÷ 30 NOx - - ÷ 11 So với sử dụng lò than, sử dụng phụ phẩm trấu, rơm rạ làm nhiên liệu cho lò đốt FBC giảm lƣợng CO2 xuống ÷ lần SO2 xuống 18 ÷ 20 lần Đây khả lớn để sử dụng hệ thống Cơ chế phát triển (CDM) theo Nghị định thƣ Kyôtô 71 3.6 Lợi ích mơi trƣờng – xã hội - Góp phần giải lãng phí nguồn nhiên liệu sinh khối gây ô nhiễm môi trƣờng Nam Đinh; ̣ - Tạo thêm dạng lƣợng nông thôn bổ sung vào nguồn lƣợng truyền thống có nhƣng chƣa đủ; - Tăng thu nhập cho nông dân sở xay xát từ việc bán phụ phẩm 72 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Qua kết tìm hiểu trạng canh tác lúa, ngơ, lạc trang thu gom sử dụng phụ phẩm sau thu hoạch (rơm, rạ, trấu; thân, lá, bẹ lõi ngô; thân vỏ lạc), đồng thời phân tích đánh giá tiềm năng lƣơ ̣ng sinh khố i đánh giá hiệu môi trƣờng tỉnh Nam Đinh ̣ rút số kết luận nhƣ sau: Nam Đinh ̣ tỉnh có vị trí địa lý điều kiện khí hậu thuận lợi cho phát triển nơng nghiệp Trên tồn tỉnh diện tích đất canh tác ngày bị thu hẹp q trình cơng nghiệp hóa, nơng nghiệp có vai trị quan trọng kinh tế tỉnh, nông nghiệp thu hút nhiều lao động so với ngành khác Đã tính đƣợc tổng sinh khớ i trung bình phụ phẩm sau thu hoạch số trồng từ hoạt động chăn nuôi năm gần là: 1.102.000 từ canh tác lúa; 33.183 từ canh tác ngô; 52.374 từ canh tác lạc; 1.530.414 từ hoạt động chăn nuôi Nguồn nhiên liệu sinh khố i từ phụ phẩm lúa, ngô, lạc chủ yếu đƣợc thu gom tự phát đƣợc sử dụng cho mục đích khác quy mơ hộ gia đình nhƣ: đun nấu, làm thức ăn chăn ni gia súc, làm phân bón, Cho đến chƣa có phƣơng án thu gom tập trung nguồn sinh khớ i chƣa có dự án nghiên cứu để sử dụng hợp lý hiệu chúng phƣơng diện kinh tế môi trƣờng; Về lý thuyết, tính đƣợc phụ phẩm từ canh tác lúa, ngô, lạc sử dụng làm nhiên liệu để sản xuất điện tạo lƣợng điện với công suất tƣơng ứng khoảng: 475,2 kWh/1 trấu; 474,1 kWh/1 rơm rạ; 512,6 kWh/1 phụ phẩm từ ngô; 479,6 kWh/1 thân vỏ lạc; 1,2 kWh/1 phân chuồng Vì vậy, nguồn nhiên liệu đƣợc tận thu sử dụng tiềm cung cấp lƣợng đáng kể cho toàn tỉnh; 73 Nếu toàn lƣợng phụ phẩm từ canh tác lúa, ngô, lạc đƣợc thu gom sử dụng để phát điện tổng lƣợng điện từ phụ phẩm có địa bàn tồn tỉnh Nam Đi ̣nh trung bình khoảng 566×106 kWh/năm Nguồn ngun liệu sinh khố i này đƣợc sử dụng cho mục đích phát điện có tiềm đáng kể bổ sung vào nguồn lƣợng truyền thống chƣa đủ, góp phần giải lãng phí, giảm nhiễm mơi trƣờng, tạo thu nhập cho ngƣời nông dân; Để đạt đƣợc lƣợng nhiệt đầu nhƣ nhau, thấy việc sử dụng vỏ trấu, rơm rạ thu đƣợc hiệu kinh tế cao so với sử dụng than đá làm nhiên liệu cho lò đốt; Việc sử dụng phụ phẩm SK làm nhiên liệu đồng phát nhiệt - điện có ý nghĩa tích cực hiệu khơng chỉ góp phần đảm bảo an ninh lƣợng mà cịn làm giảm sức ép đến nguồn nhiên liệu hóa thạch, đồng thời góp phần giảm thiểu nhiễm mơi trƣờng (giá nhiên liệu SK chỉ 10 – 30% so với than, lƣợng phát thải khí CO2 sinh ÷ lần SO2 18 ÷ 20 lần so với sử dụng nhiên liệu than; KHUYẾN NGHỊ Cần có sách khuyến khích trợ giúp vốn cho vài sở chế biến lƣơng thực tỉnh xây dựng dây chuyền đồng phát nhiệt - điện với quy mô vừa nhỏ để tận thu chỗ nguồn nhiên liệu sinh khố i từ phụ phẩm lúa; Cần nghiên cứu phƣơng án quy hoạch, thu gom, vận chuyển… phụ phẩm lúa nhƣ phụ phẩm nông nghiệp khác đế sớm triển khai xây dựng nhà máy đồng phát nhiệt - điện địa bàn tỉnh Nam Đinh; ̣ Cần đầu tƣ nghiên cứu sâu khả chế tạo nhiên liệu rắn từ nguồn sinh khớ i để sử dụng hiệu chúng giá trị kinh tế môi trƣờng; 74 Cần sớm có chế nhằm thúc đẩy sử dụng lƣợng sinh khối phục vụ tốt cho phát triển nông nghiệp nâng cao đời sống cho bà nông dân; Để quản lý tốt phụ phẩm nông nghiệp địa bàn tỉnh Hải Dƣơng, cấp quyền cần quan tâm nữa, cần xây dựng thực thi hiệu sách khuyến khích nơng dân phát triển sản xuất đạt hiệu kinh tế, đảm bảo an tồn mơi trƣờng Áp dụng cơng cụ kinh tế khuyến khích nông dân tái chế tái sử dụng phụ phẩm nông nghiệp, đảm bảo thị trƣờng tiêu thụ sản phẩm đầu Tăng cƣờng hợp tác doanh nghiệp đầu tƣ, quyền địa phƣơng ngƣời dân tiến tới xây dựng hiệu nhà máy đồng phát nhiệt - điện quy mô vừa nhỏ Do hạn chế kinh phí thời gian nên luận văn chƣa tiến hành tính tốn thơng số chi tiết cho biện pháp đƣợc đề xuất để sử dụng tài nguyên Do đó, cần có nghiên cứu nhằm đánh giá , xử lý hiệu thu hồi lƣợng từ phu ̣ phẩ m nông nghiê ̣p 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn (2007), Một số sách phát triển ngành nghề nơng thơn, NXB Nông nghiệp Bộ Kế hoạch đầu tƣ, văn phòng Agenda 21 (2009), Tiềm định hướng phát triển lượng tái tạo Việt Nam Bộ Khoa học đầu tƣ, Văn phịng chƣơng trình nghị 21 (2008), Tiềm phương hướng khai thác dạng lượng tái tạo Việt Nam Lƣu Đức Hải (2009), Cơ sở Khoa học Môi trường, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Quang Khải (2009), Những vấn đề phát triển lượng sinh khối Việtnam Phạm Văn Lang (10/2000), Báo cáo kết thực dây chuyền công nghệ phát điện nhiệt kết hợp theo phương pháp đốt tầng sôi dùng trấu phế thải sinh khối nông nghiệp Đồng Bằng sông Cửu Long, Long An Phạm Văn Lang (2003), Báo cáo kết nghiên cứu đánh giá thực trạng, xác định công nghệ đốt tầng sôi chất thải sinh khối dùng phát nhiệt điện, Hà Nội Phạm Văn Lang (12/2006), Sử dụng chất thải sinh khối sản xuất nông – lâm nghiệp công nghệ đốt tầng sôi để phát nhiệt điện, Hà Nội Trần Văn Quy, Hồ Thị Phƣơng, “Nghiên cứu đánh giá tiềm phƣơng án công nghệ sử dụng lƣợng sinh khối phụ phẩm lúa tỉnh Thái Bình”, Tạp chí khoa học, tập 24 (số 1S), 151 – 155,2008 10 Trầ n Thi ̣Quỳnh (2009), Nghiên cứu đánh giá tiềm phương án công nghệ sử dụng lượng sinh khối phụ phẩm nông 76 nghiệp tỉnh Hải Dương, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 11 Quyết định số 176/2004/QĐ-TTg thủ tƣớng phủ ban hành ngày 05 tháng 10 năm 2004 việc phê duyệt Chiến lƣợc Phát triển ngành điện Việt Nam giai đoạn 2004 – 2010, định hƣớng đến năm 2020 12 Sở Khoa học công nghệ tỉnh Nam Đinh ̣ (5/2005), Báo cáo tổng hợp quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Nam Đi ̣nh giai đoạn 2006 – 2020, Nam Đinh ̣ 13 Sở Khoa học công nghệ tỉnh Nam Đinh ̣ (2006), Báo cáo tóm tắt điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất đến năm 2010, tầm nhìn đến năm 2020 kế hoạch sử dụng đất năm 2006 – 2010 tỉnh Nam Đi ̣nh , Nam Đinh ̣ 14 Sở Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn tỉnh Nam Đinh, ̣ Quy hoạch đất đai đến năm 2015 tỉnh Nam Đi ̣nh , Nam Đinh; ̣ Niên giám thố ng kê tin ̣ năm 2015 ̉ h Nam Đinh 15 Nguyễn Văn Tỉnh cộng sự, Ảnh hưởng chế độ nước mặt ruộng đến phát thải khí mêtan ruộng lúa vùng Đồng sơng Hồng, http://www.vncold.vn/Web/Content.aspx?distid=776 Tiếng Anh 16 George Tchobanoglous, Hilary Theisen, Samuel Vigil (1993), “Intergrated solid waste Management”, Engineering principle and Management issues, International Editions 17 Paul Jacob et al (2012), Overview of Municipal solid waste – Waste to energy in Thailand,Conference: International brainstorming workshop on waste to energy, India 18 Woranuch Jangsawang, Ashwani K.Gupta, Kuniyuki Kitagawa, Sang C.Lee, High Temperature Steam and Air Gasification of non77 woody biomass Wastes, Suatainable Energy and Environment, Volum of proceedings 2006, Thailand, 8/2006 19 http://www.apo-tokyo.org/biomassboiler/D1_dowdoads/trainingmanual/BiomassBoiler-Manual-Viet.pdf 20 http://www.saga.vn/Phatminhsangche/11045.saga 21.http://www.hoinongdan.org.vn/channel.aspx?Code=NEWS&NewsI D=5674&c=34 22 http://www.ces.com.vn 23 http://www.monre.gov.vn/tinkhoahoccongnhe/25.10.2006 24.http://www.mattran.org.vn/tt/so6/moitruong 25.http://www.vastvietnam.org/tin/trnltt.htm 26.http://www.gso.gov.vn; http://www.vids.org.vn 27.http://thongtinmoitruong.wordpress.com/2011/10/11/b%E1%BB%A 9c-tranh-x%E1%BB%AD-l-ch%E1%BA%A5t-th%E1%BA%A3ir%E1%BA%AFn-d-th%E1%BB%8B-%E1%BB%9Fvi%E1%BB%87t-nam/ 28.http://thuvienmoitruong.vn/2012/mbt-cd-08-cong-nghe-xu-ly-chatthai-ran-da-duoc-cap-giay-chung-nhan 78 ... tài: ? ?Đánh giá tiềm năng lượng sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp tỉnh Nam Định? ?? Đề tài tập trung nghiên cứu số vấn đề sau: - Xác định thành phần, tính khối lượng phụ phẩm nơng nghiệp tỉnh Nam Định. .. Việt Nam 11.717 MW thủy điện chiếm 38% [9] [10] 1.4.4 Năng lượng sinh học Tiềm năng lượng sinh học Việt Nam: Việt Nam nƣớc nơng nghiệp có tiềm sản xuất nhiên liệu sinh học lớn, đặc biệt từ phụ phẩm. .. thu gom sử dụng phụ phẩm sau thu hoạch từ nông nghiệp này; - Dự báo tiềm năng lượng sinh khố i từ phụ phẩm nông nghiệp tỉnh Nam Định CHƢƠNG 1-TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lịch sử lƣợng Năng lƣợng điều