Năng lượng khắ sinh học (biogas) là một trong những dạng năng lượng tái tạo ựược sản sinh ra từ sự phân huỷ các chất hữu cơ (chủ yếu từ các chất thải trong chăn nuôi) dưới tác ựộng của vi khuẩn trong môi trường yếm khắ. đây là nguồn năng lượng quý vì có nhiệt trị khá cao và rất dễ sử dụng. Thành phần chủ yếu là CH4 (50-70%), CO2 (30 - 40%), còn lại là các tạp chất như H2S, N2. Nhiệt trị của KSH từ 4700 - 6500kcal/m3, khi cháy cho ngọn lửa lam nhạt và không có khói bụi. [1,2,3,4]
Trên thế giới, người ta ựã nghiên cứu ứng dụng khắ sinh học từ những năm 1859. Các nước ựi tiên phong trong lĩnh vực ứng dụng nguồn năng lượng này
là Anh, đức, Hà Lan, Ấn độ, Trung Quốc, Thái Lan, và Nêpan,Ầtrong ựó, khoảng 30-40% nguồn năng lượng này ựược sử dụng ựể làm khô nông sản thực phẩm.
Ở nước ta theo số liệu tổng cục thống kê tắnh ựến năm 2011 cả nước có 150.000 công trình KSH, riêng Dự án ỘChương trình Khắ sinh học cho ngành chăn nuôi Việt NamỢ ựến năm 2011 ựã xây dựng ựược 102.000 công trình, trong ựó tổng số các công trình KSH của 9 tỉnh ựồng bằng Sông Hồng tắnh từ năm 2008 ựến nay ựược ghi trong bảng 1.6.
Bảng 1.6: Số lượng công trình KSH ựã xây dựng thuộc Dự án
TT Tỉnh Năm 2008 Năm 2009 Năm 2010 Quắ 1-2011
1 Bắc Giang 870 1.733 1.754 246 2 Bắc Ninh 800 1,000 1.000 120 3 Hà Nội 1.792 2.300 4.432 600 4 Hà Nam 500 450 500 100 5 Hải Dương 869 1.069 1.142 0 6 Nam định 522 300 350 60 7 Ninh Bình 600 800 800 60 8 Thái Bình 0 620 680 91 9 Hưng Yên 300 600 600 280 Tổng 6.253 8.872 10.258 1.557
(Nguồn: Dự án Chương trình KSH cho ngành chăn nuôi Việt Nam)
Trong thực tế, lượng khắ (biogas) sinh ra một phần nhỏ ựược dùng ựể ựun nấu, thắp sáng ựèn mạng, sưởi ấm cho gà, lợn vào mùa ựông một số hầm ỘBiogasỢ có trữ lượng lớn ựược sử dụng ựể chạy phát ựiện, còn phần lớn lượng khắ ỘBiogasỢ không dùng hết ựược thải trực tiếp vào môi trường hoặc ựốt cháy tự do vừa lãng phắ nhiên liệu và làm cho trái ựất nóng lên. Vì vậy,
hiện nay nguồn năng lượng này ựang ựược quan tâm nghiên cứu và sử dụng trong nông nghiệp ựể sơ chế và chế biến các loại nông sản thực phẩm. Một số công trình nghiên cứu ứng dụng khắ ỘBiogasỢ ựể sấy nông sản thực phẩm tiêu biểu như: Công ty cổ phần thực phẩm đức Việt (Hà Nội) ựang triển khai dự án tổ hợp chăn nuôi gắn với hệ thống xử lý chất thải bằng công nghệ KSH tạo ra nguồn ỘBiogasỢ dùng ựể sấy thức ăn chăn nuôi, Nhà máy chế biến tinh bột sắn Hướng Hoá ựã tiến hành xử lý nước thải chế biến bằng bể CIGAR tạo ra nguồn Biogas ựể sấy tinh bột thay thế một phần nhiên liệu than ựá hoặc dầu ựốt, Hội Liên hiệp Phụ nữ Ninh Bình ựã thực hiện dự án "Triển khai mô hình hộ gia ựình sử dụng thiết bị KSH tiết kiệm năng lượngỢ trong ựó ựã sử dụng khắ sinh học ựể sấy nấm.
Nhìn chung trong cả nước, số lượng công trình Biogas có rất nhiều và phân bố hầu hết các ựịa phương trong cả nước. Tuy nhiên các công trình KSH nhằm mục ựắch chủ yếu là xử lý chất thải nhằm bảo vệ môi trường nông thôn mà chưa quan tâm ựến việc sử dụng nguồn năng lượng KSH. Vì vậy, lượng KSH sinh ra không sử dụng ựến hoặc sử dụng không hết gây lãng phắ rất lớn. Như vậy, việc ứng dụng năng lượng KSH ựể ấp trứng ở nước ta chưa có công trình nào nghiên cứu cụ thể, ựể triển khai trong thực tiễn sản xuất.
Do ựó nếu sử dụng kết hợp năng lượng mặt trời với năng lượng khắ sinh học là giải pháp có tắnh khả thi cao vừa ựáp ứng ựược yêu cầu cung cấp nhiệt liên tục nhờ ựó có thể tiết kiệm ựược năng lượng hóa thạch và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
1.5. MỤC đÍCH, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5.1. Mục ựắch nghiên cứu 1.5.1. Mục ựắch nghiên cứu
Thiết kế máy ấp trứng gia cầm sử dụng phối hợp năng lượng mặt trời và khắ sinh học Biogas nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm chi phắ năng lượng ựiện và năng lượng hóa thạch, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
1.5.2. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu ựặc ựiểm cấu tạo và tắnh chất cơ lý hóa của quả trứng có liên quan ựến quá trình ấp.
- Thu thập số liệu về nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng khắ sinh học. - Lựa chọn sơ ựồ nguyên lý thiết kế máy ấp trứng gia cầm sử dụng phối hợp năng lượng mặt trời và khắ sinh học.
- Tắnh toán xác ựịnh các thông số cơ bản của quá trình ấp.
- Tắnh toán thiết kế các bộ phận chắnh của máy ấp (bộ phận ấp, bộ phận thu năng lượng mặt trời, bộ phận chuyển ựổi năng lượng khắ sinh học).
1.5.3. Phương pháp nghiên cứu
- Áp dụng phương pháp ựiều tra ựánh giá ựể ựánh giá tổng quan các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam, kết hợp với việc tham khảo các ý kiến của các chuyên gia ựể lựa chọn nguyên lý làm việc và thiết kế tổng thể máy ấp trứng gia cầm sử dụng phối hợp năng lượng mặt trời và khắ sinh học biogas.
- Áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết ựể nghiên cứu quá trình truyền nhiệt trong buồng ấp, qua ựó có thể xác ựịnh ựược một số thông số chắnh làm cơ sở ựể tắnh toán thiết kế thiết bị ấp.
CHƯƠNG 2