Tác giả Lương Đức Nghĩa, nghiên cứu đặc tính kinh tế kỹ thuật của động cơ diesel khi sử dụng nhiên liệu diesel pha cồn, luân văn thạc sĩ kỹ thuật. Nhằm đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu diesel pha cồn đễ tính năng kỹ thuật và phát thải của động cơ trong điều kiện Việt Nam, tại phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tiến hành nghiệm chạy thử nhiên liệu ED5, ED10 trên băng thử động cơ 1 xylanh AVL 5402. Thử nghiệm tiến hành như sau:
a) Thiết bị thử nghiệm
Quá trình thử nghiệm được tiến hành trên băng thử động cơ 1 xylanh AVL 5402. Băng thử được trang bị các cảm biến, hệ thống điều khiển, xử lý số liệu tự động và hiển thị kết quả như: PUMA, INCA, VISIOSCOP gúp quá trình điều khiển, ghi dưc liệu được dễ dàng và đảm bảo kết quả thử nghiệm chính xác. Hệ thống băng thử này có thể được kết nối tủ phân tích khí xả CBE-II (phụ lục 5,6) để đo lượng phát thải của động cơ lớn theo tiêu chuẩn hiện hành trên thế giới.
b) Nhiên liệu thử nghiệm
- Nhiên liệu diesel thông thường - Nhiên liệu diesel pha 5% cồn (ED5) - Nhiên liệu diesel pha 10% cồn (ED10)
c) Chế độ thử nghiệm
Chạy ông định trong 1 giờ trước khi tiến hành đo với mỗi mẫu nhiên liệu. chế độ chạy ổn định lựa chọn tốc độ vòng quay của động cơ từ 1400 vòng đến 2200 vòng/phút.
Đo các thông số công suất, mô men, suất tiêu hao nhiên liệu, nhiệt độ khí thải, thành phần khí thải CO, HC, NOx, theo đường đặc tính của động cơ. Tại các tốc độ 1400 vòng/phút đo các thông số của động cơ khi thay đổi áp suất phun nhiên liệu.
d) Kết quả thử nghiệm
Từ các kết quả số liệu thu được sau khi tiến hành thử nghiệm (phụ lục 3), ta có các đồ thị biểu diễn mô men xoắn của động cơ, suất tiêu hao nhiên liệu, và lượng phát thải các khí CO, CO2, HC, NOx. Với 3 mẫu nhiên liệu thử nghiệm là diesel, ED5, ED10 ở áp suất phun 400 bar, thể hiện như sau:
Mô men xoắn động cơ: Mô men xoắn của động cơ khi sử dụng nhiên liệu diesel là lớn nhất ở tất cả các vòng quay của động cơ. Khi tăng lượng ethanol
trong hỗn hợp thì mô men của động cơ càng giảm một cách rõ rệt. Đó là do nhiệt trị của của ethanol thấp hơn nhiều so với của diesel, thể hiện theo hình 3.3.
22 22.5 23 23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Diesel ED5 ED10 Me (Nm) v/ph
Hình 3.3. Kết quả đo mô men xoắn của động cơ ở áp suất phun 400 bar
Mô men xoắn của động cơ khi sử dụng nhiên liệu ED5, ED10 thấp hơn khi sử dụng nhiên liệu diesel trung bình khoảng 3,3% và 4,6%.
- Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi sử dụng nhiên liệu diesel, ED5, ED10 thể hiện theo hình 3.4.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Diesel ED5 ED10 ge (g/kWh) v/ph
Từ đồ thị trên ta thấy suất tiêu hao nhiên liệu tăng lên khi sử dụng ED5, ED10 tăng lên so với khi sử dụng nhiên liệu diesel trong cùng các dải tốc độ. Mức tăng trung bình là 1,75% và 2,67%.
Thành phần phát thải CO, CO2, NOx, HC được thể hiện theo các đồ thị hình 3.5, hình 3.6, hình 3.7, hình 3.8. 0 500 1000 1500 2000 2500 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Diesel ED5 ED10 CO (ppm) v/ph Hình 3.5. Thành phần CO ở áp suất 400 bar
Ở tốc độ thấp lượng CO phát ra khi sử dụng nhiên liệu diesel lớn hơn nhiều so với khi sử dụng ED5, ED10. Sau đó lượng CO phát ra có chênh lệch không đáng kể khi tăng tốc độ động cơ. Lượng thải ra khi sử dụng ED5 và ED10 là tương đương nhau. Khi tăng áp suất phun lên 600 bar, 800 bar thì kết quả cũng tương tự. 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Diesel ED5 ED10 CO2 (ppm) v/ph Hình 3.6. Thành phần CO2 ở áp suất 400 bar
Lượng CO2 thải ra khi sử dụng nhiên liệu ED5 và ED10 nhỏ hơn khi sử dụng diesel và của ED 10 cao hơn của ED5.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Diesel ED5 ED10 NOx (ppm) v/ph Hình 3.7. Thành phần NOx ở áp suất 400 bar
Lượng NOx thải ra khi sử dụng ED10 nhỏ hơn khi sử dụng ED5 và nhỏ hơn khi sử dụng diesel. Tuy nhiên từ đồ thị ta có thể thấy được mức chênh lệch là không đáng kể. 0 50 100 150 200 250 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Diesel ED5 ED10 HC (ppm) v/ph Hình 3.8. Thành phần HC ở áp suất 400 bar
Thành phần phát thải HC khi sử dụng diesel là cao nhất và khi sử dụng ED5 là thấp nhất. Khi tăng áp suất phun lên thì các kết quả vẫn xảy ra tương tự khi các thành phần phát thải khi sử dụng ED5 và ED10 đều nhỏ hơn.
Từ những kết quả thử nghiệm ban đầu khi sử dụng nhiên liệu diesel pha cồn chúng ta cần nghiên cứu trên phạm vi rộng hơn nhằm đánh giá đúng khả năng để việc phối trộn nhiên liệu diesel pha cồn dung trong động cơ diesel được sử dụng rộng rãi và là nguồn nhiên liệu chính cho động cơ diesel.
3.3 CÁC CHÍNH SÁCH HỖ TRỢ PHÁT TRIỂN SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC
Trước thực trạng khó khăn về vấn đề phát triển, sử dụng nhiên liệu sinh học tại Việt Nam đã nói ở trên, các doanh nghiệp và chuyên gia trong ngành cho rằng, để giải bài toán cân đối nguồn cung cầu trong sản xuất, tiêu thụ nhiên liệu sinh học được hài hòa, Chính phủ nên có giải pháp hỗ trợ doanh nghiệp trong vấn đề xây dựng vùng nguyên liệu, mạng lưới phân phối. Hỗ trợ các chương trình nghiên cứu giống sắn chất lượng cao, hỗ trợ giá cho bà con nông dân tăng thu nhập, yên tâm sản xuất, từ đó mới đảm bảo nguồn nguyên liệu để cung cấp ổn định cho các nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học.
Vậy để nâng cao lượng sử dụng nhiên liệu sinh học theo đúng lộ trình đề ra thì Chính phủ, các bộ ngành có liên quan đều phải vào cuộc. Theo quan điểm của tác giả chúng ta cần phải có các chính sách như sau:
a) Chính sách đối với việc phát triển các doanh nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học
- Tạo điều kiện cấp đất, mặt bằng xây dựng nhà xưởng.
- Hỗ trợ giá, giảm thuế nhập khẩu đối với các trang thiết bị, dây chuyền
phục vụ cho sản xuất NLSH.
- Phối hợp với các tổ chức bảo vệ môi trường trong nước và quốc tế nhằm hỗ trợ giá cho NLSH đảm bảo rẻ hơn giá của nhiên liệu khoáng truyền thống.
- Giảm thuế doanh nghiệp trong vòng 5 năm đối với các doanh nghiệp sản xuất NLSH.
- Xây dựng phát triển nguồn nguyên liệu tại địa phương với quy mô công nghiệp đảm bảo nguồn cung cấp nguyên liệu ổn định cho nhà máy.
- Khuyến khích đầu tư phát triển các nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học mang tính linh hoạt nguồn nguyên liệu.
- Trợ giá về giống cây trồng, giá bán nguyên liệu cho bà con nông dân đảm bảo giá nguyên liệu ổn định tương đương với các nước trong khu vực.
- Hỗ trợ xây dựng, mở rộng mạng lưới kinh doanh nhiên liệu sinh học rộng khắp đáp ứng được nhu cầu sử dụng của mọi người dân.
b) Đối với công tác tuyên truyền
- Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về lợi ích của việc sử dụng nhiên liệu sinh học, cần được lồng ghép vào chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng.
- Tập trung tuyên truyền trên các phương tiện thông tin đại chúng hàng ngày để người dân nhận thức được lợi ích của việc sử dụng nhiên liệu sinh học.
b) Đối với công tác nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học
- Đầu tư xây dựng các trung tâm nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học nhằm tìm ra nhiều nguồn nhiên liệu sinh học khác nhau sử dụng làm nhiên liệu thay thế.
- Nghiên cứu phát triển các giống cây trồng nguyên liệu có năng suất cao và thích nghi với điều kiện tự nhiên của địa phương.
- Nghiên cứu tận dụng tối đa diện tích đất trống trên khắp cả nước nhằm đưa những cây trồng phù hợp vào để phát triển nguồn nguyên liệu và tăng thu nhập cho người dân.
- Tăng cường hợp tác quốc tế về phát triển nhiên liệu sinh học dàn bắt kịp với các nước trong khu vực và trên thế giới.
- Nghiên cứu tận dụng tối đa các nguồn phế thải trong công nghiệp và nông nghiệp để sản xuất nhiên liệu sinh học như: rơm rạ, củi gỗ, mùn cưa, rác thải, dầu ăn thải...
Cùng với sự hỗ trợ của nhà nước về chính sách và thuế, các doanh nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học cũng cần phải xây dựng những chiến lược cho mình để việc phát triển nhiên liệu sinh học ngày càng phát triển cụ thể như:
- Chủ động xây dựng phát triển vùng nguyên liệu cung cấp cho nhà máy, xây dựng các mô hình khép kín từ khâu sản xuất nguyên liệu đến khâu chế biến ra nhiên liệu sinh học.
- Tận dụng tối đa bã thải từ việc sản xuất nhiên liệu sinh học nhằm hạ giá thành sản phẩm.
- Đầu tư các dây chuyền sản xuất linh hoạt tránh trường hợp phụ thuộc hoàn toàn và một loại nguyên liệu.
- Xây dựng hệ thống lưu trữ, phân phối đảm bảo lượng nhiên liệu sản xuất ra hàng ngày được lưu thông và đến được người sử dụng.
Trước tình hình nguồn nhiên liệu hóa thạch trên thế giới đang dần cạn kiệt, các nước phát triển trên thế giới đã đi trước chúng ta một bước về phát triển và sử dụng nhiên liệu sinh học. Việt Nam hiện đang phải nhập khẩu nhiên liệu xăng dầu từ nước ngoài với số lượng lớn. Vì vậy để giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu nhập khẩu chúng ta cần phải tập trung vào công tác sản xuất nhiên liệu trong nước cụ thể là nhiên liệu sinh học nhằm đáp ứng được một phần năng lượng trong nước. Mặt khác phát triển nhiên liệu sinh học còn là hình thức bảo vệ môi trường hiệu quả nhất trong công cuộc tuyên truyền bảo vệ môi trường quốc gia và thế giới.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Luận văn đã trình bày hệ thống lý thuyết về nhiên liệu sinh học. Qua đó phân tích được các nguồn nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam và các nguyên liệu cần phải phát triển trong thời gian tới để tập trung cho sản xuất nhiên liệu sinh học trong giai đoạn tiếp theo. Luận văn đã trình bày một số kết quả nghiên cứu thử nghiệm mang tính tiêu biểu về nhiên liệu sinh học tại Việt Nam.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đó luận văn đã phân tích được tính tương thích của nhiên liệu sinh học sử dụng cho các phương tiện cơ giới như sau:
- Đối với nhiên liệu biodiesel: Khi sử dụng nhiên liệu B5, B10, B20 cho động cơ diesel thì có lợi về công suất đồng thời giảm được tiêu hao nhiên liệu. Trong khi đó hàm lượng phát thải các chất độc hại như CO2, HC giảm đáng kể.
- Đối với nhiên liệu xăng sinh học: Các phương tiện cơ giới có thể sử dụng nhiên liệu E5, E10, E15, E20 mà không phải thay đổi lại kết cấu của động cơ trong khi công suất và tiêu hao nhiên liệu thay đổi không đáng kể. Nếu tăng tỉ lệ cồn trong nhiên liệu thì cần phải thay đổi lại hệ thống cung cấp nhiên liệu, lượng nhiên liệu cấp cho động cơ tăng lên. Khi sử dụng xăng sinh học thì có lợi về mặt phát thải các khí thải độc hại như CO, HC.
Thông qua những lợi ích khi sử dụng nhiên liệu sinh học tác giả đã đưa ra các giải pháp nâng cao lượng tiêu thụ nhiên liệu sinh học ở Việt Nam trong thời gian tới như: Tăng tỷ lệ pha ethanol trong xăng sinh học, xây dưng lộ trình sử dụng trong thời gian tới; Đưa ra phương hướng nghiên cứu sử dụng nhiên liệu diesel pha cồn; các chính sách hỗ trợ cho việc phát triển nhiên liệu sinh học. 2. KHUYẾN NGHỊ
Các nghiên cứu cho thấy Việt Nam là đất nước rất có triển vọng về phát triển nhiên liệu sinh học. Cho đến nay đã có những bước đầu thành công trong
công cuộc phát triển nhiên liệu sinh học. Tuy nhiên thực tiễn muốn đẩy mạnh
tiêu thụ nhiên liệu sinh học còn gặp nhiều khó khăn. Tác giả xin đưa ra một số
kiến nghị như sau:
- Đẩy mạnh công tác tuyên truyền nâng cao nhận thức của nhân dân về những lợi ích mà nhiên liệu sinh học mang lại.
- Quy hoạch từng vùng sản xuất nguyên liệu và tính toán chính xác khối lượng nguyên liệu có thể cung cấp tại vùng đó cho sản xuất nhiên liệu sinh học để đầu tư các nhà máy sản xuất với công suất phù hợp tránh trường hợp lãng phí nhân công thiết bị, chi phí vận chuyển dẫn đến việc phải tăng giá sản phẩm.
- Xây dựng và ban hành ngay các chính hỗ trợ cụ thể cho doanh nghiệp và người nông dân.
- Rút ngắn lộ trình sử dụng nhiên liệu cho các phương tiên giao thông. - Thu hút đầu tư của các doanh nghiệp trong và ngoài nước về việc sản suất các loại động cơ, phương tiện giao thông sử dụng nhiên liệu sinh học với tỉ lệ cao.
- Đầu tư các trung tâm nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học công nghệ cao.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] PGS.TS Đinh Thị Ngọ, TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng, Nhiên liệu sạch và các quá trình xử lý trong hóa dầu, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, 2008.
[2] Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động cơ đốt trong, Nhà xuất bản giáo dục, 2000. [3] Phạm Minh Tuấn, Lý thuyết động cơ đốt trong, nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2008.
[4] Đỗ Ngọc Toàn, Cồn sinh học, nguồn nguyên liệu cho động cơ đốt trong. Khoa Máy tàu biển, Tạp chí khoa học công nghệ Hàng hải Trường ĐH Hàng Hải, Hải Phòng số 14 tháng 6 năm 2008.
[5] Phạm Minh Tuấn, Khí thải động cơ và ô nhiễm môi trường, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2008.
[6] Trần Thanh Hải Tùng, Lê Anh Tuấn, Phạm Minh Tuấn, Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay thế trên động cơ diesel.
[7] Thủ tướng Chính phủ, Quyết Định 177/2007/QĐ-TTg về việc phê duyệt Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015 và tầm nhìn đến năm 2025, năm 2007.
[8] Biofuels: Application of biologically derived products as fuel or additive in combustion engines, European Commission Directorat, Brusel, Belgium 1994.
[9] http:/www.biofuel.com [10] http:/www.biogas.org.vn [11] http:/www.khoahocvietnam.com.vn [12] http:/www.sinhhocvietnam.com.vn [13] http:/www.baocongthuong.com.vn [14] http:/www.pvoil.com.vn [15] http://www.agbiotech.com.vn
[16] PGS.TS Lê Anh Tuấn, chủ nhiệm đề tài cấp nhà nước, Nghiên cứu khả
năng tương thích của động cơ xăng thế hệ cũ khi sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ ethanol E100 lớn hơn 5%”.
[17] Phạm Hữu Truyền, Nghiên cứu nâng cao tỷ lệ nhiên liệu sinh học bio- ethanol sử dụng trong động cơ xăng, Luận án Tiến sĩ 2013.
[18] Lương Đức nghĩa, nghiên cứu đánh giá đặc tính kinh tế kỹ thuật của động cơ diesel khi sử dụng nhiên liệu diesel pha cồn, luận văn thạc sĩ kỹ thuật năm 2013.
[19] Trần Thị Thu Hương, nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu pha biodiesel tới các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ đốt diesel, hội nghị khoa học lần thứ 20, nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội năm 2006.
DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục Trang
Phụ lục 1 : Tủ phân tích khí xả CEBII
Phụ lục 2: Sơ đồ hệ thống đo đặc tính phát thải và kinh tế của động cơ ô tô
Phụ lục 3: Tương thích vật liệu gang, thép sau khi ngâm nhiên liệu
Phụ lục 4 : Công suất và suất tiêu hao nhiên liệu động cơ xe máy
