- Nội dung 1: Đánh giá tiềm năng sản xuất điện từ nguồn rơm rạ trên lãnh thổ Việt Nam.
- Nội dung 2: Phân tích chi phí - lợi ích mở rộng về kinh tế - môi trường của việc sản xuất điện năng từ nguồn rơm rạ.
- Nội dung 3: Xác định những yếu tố thuận lợi, khó khăn, các rào cản đối với việc phát triển điện sinh khối từ nguồn rơm rạ và đề xuất ra các giải pháp khắc phục.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1 Phương pháp thu thập, xử lý và tổng hợp tài liệu
Tại Việt Nam, việc sản xuất điện từ nguồn rơm rạ dư thừa chưa được quan tâm, nghiên cứu, đặc biệt là các nghiên cứu chuyên sâu về hiệu quả kinh tế và môi trường của hoạt động này. Vì vậy học viên đã thu thập, tổng hợp các công trình nghiên cứu nước ngoài được đăng trên các tạp chí khoa học uy tín làm cơ sở tổng quan về tiềm năng sản xuất điện năng từ rơm rạ và tình hình ứng dụng thực tế tại các quốc gia khác
32
trên thế giới. Ngoài ra, các tài liệu này cũng được sử dụng làm nguồn tham khảo trong việc xây dựng phương pháp, công thức tính toán nhằm lượng hóa giá trị về kinh tế và môi trường của quá trình sản xuất điện từ nguồn rơm rạ.
Đối với các số liệu thực tế liên quan đến sản lượng lúa giai đoạn 2015-2019 và các nội dung khác liên quan đến sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam, học viên thu thập và tổng hợp chủ yếu từ Niêm giám Thống kê 2019.
2.3.2 Phương pháp phân tích chi phí- lợi ích mở rộng
2.3.2.1 Phương pháp ước tính lượng rơm rạ tiềm năng để sản xuất điện
Để xác định lượng rơm rạ được thải ra hàng năm sau khi thu hoạch lúa, học viên sử dụng tỷ lệ rơm trên hạt SGR (Straw to Grain Ratio). Tỷ lệ SGR=1,19 [25] được áp dụng và tính trên sản lượng lúa Việt Nam năm 2019. Để tính toán khối lượng nguyên liệu rơm rạ đầu vào, giả định rằng: Tại khu vực nông thôn, 50% lượng rơm rạ được thải ra là nguồn rơm rạ dư thừa, được xác định là lượng sinh khối có sẵn có thể sử dụng để sản xuất điện, độ ẩm của rơm rạ là 12%, 10% rơm rạ bị thất thoát trong quá trình thu gom và lưu trữ. Công sinh điện tiềm năng từ rơm rạ được tính theo công thức (1) sau:
P =
(1)
Trong đó:
P: Công suất sinh điện (kW);
LHV: Giá trị nhiệt lượng thấp, giá trị 14 MJ/ kg [25]; Hiệu suất chuyển đổi từ rơm rạ sang năng lượng: 25% [25]; Khối lượng nguyên liệu: khối lượng rơm khô (kg);
Thời gian vận hành: 8000 giờ/năm.
2.3.2.2 Phương pháp lượng hóa các chi phí- lợi nhuận về kinh tế:
Theo Quy định tại Thông tư 03/2016/BXD ngày 10 tháng 3 năm 2016 quy định về phân cấp công trình xây dựng và hướng dẫn áp dụng trong quản lý hoạt động đầu tư xây dựng, các công trình điện sinh khối cấp được chia thành 3 cấp dựa trên tổng công suất: Các công trình cấp III, II, I có công suất tương ứng <10MW, 10-30 MW, >30 MW [Thêm TLTK Thông tư 03/2016/BXD]. Trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu, tác giả lựa chọn nhà máy có tổng công suất 10MW để ước tính các chi phí-lợi ích về kinh tế và môi trường phát sinh từ hoạt động của nhà máy. Đây là mức công suất sản xuất
điện phù hợp để các đơn vị đầu tư có thể xây dựng, vận hành và quản lý. Nhà máy sử dụng công nghệ đốt bằng l hơi để sản xuất điện. Đây là công nghệ tiên tiến và đã được chứng minh phù hợp với nhiều loại nguyên liệu sản xuất khác nhau, cũng như phù hợp với chi phí đầu tư thấp [35]. Từ đó, các chi phí đầu tư của nhà máy sẽ được lượng hóa dựa trên thông tin về công nghệ này.
a) Phương pháp lượng hóa chi phí và lợi ích về kinh tế
*Chi phí
Các chi phí để xây dựng và vận hành một nhà máy sản xuất điện năng từ rơm rạ bao gồm: chi phí vốn, chi phí vận hành và chi phí trả lãi suất hàng năm. Cụ thể:
- Chi phí vốn đầu tư (TCC):
Vốn đầu tư ban đầu được xác định dựa trên kích thước và loại công nghệ ứng với từng công suất nhà máy khác nhau. Các chi phí mua trang thiết bị và chi phí đầu tư khác của một nhà máy có công suất MWe được tính theo bảng 2.1, tham khảo kết quả nghiên cứu của Mitra Kami Delivand [35] và được áp dụng cho công suất 10 MWe của nhà máy giả định:
Bảng 2.1: Chi phí đầu tư của nhà máy điện sinh khối sử dụng công nghệ l đốt hơi
Danh mục chi phí Giá thành (106 USD)
Trang thiết bị (A)
Thiết bị cắt 0,1282 x (MWe)0,6378
Nồi hơi 1,4622 x (MWe)0,6792
Tua-bin hơi với thiết bị ngưng tụ và máy
phát điện 0,5336 x (MWe)
0,7784
Bộ trao đổi nhiệt 0,1514 x (MWe)0,9520
Hệ thống xử lý khí thải 0,4886 x (MWe)0,5637
Hệ thống xử lý nước thải 0,0869 x (MWe)0,5971
Đường ống dẫn 0,0801 x (MWe)0,7300
34
Thiết bị dân dụng 0,3455 x (MWe)0,7456
Chi phí khác (B)
Chi phí lắp đặt 0,3404 x (MWe)0,5199
Chi phí phụ trợ 0,0700 x (MWe)0,6231
Chi phí hướng dẫn và giám sát 0,3054 x (MWe)0,5199
Chi phí chuẩn bị 0,0700 x (MWe)0,6231
Chi phí kỹ thuật (chi phí gián tiếp) 0,1489 x (MWe)0,4616
Tổng chi phí đầu tƣ A+ B
Nguồn: Mitra Kami Delivand (2011) [35]
- Chi phí vận hành (TOC): + Chi phí nguyên liệu:
Chi phí rơm rạ đóng vai tr quan trọng trong việc xác định chi phí điện năng. Trước khi được sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất điện, rơm rạ cần được xử lý và nghiền nhỏ để giảm chi phí vận chuyển. Giá nhiên liệu tại nhà máy là tổng chi phí thu gom, xử lý và vận chuyển. Nhìn chung, chi phí rơm rạ phụ thuộc vào các điều kiện tại địa phương như số mùa vụ, thời gian thu hoạch, điều kiện địa lý, hình thức vận chuyển và có giá thành dao động từ 20 - 50 USD/tấn rơm khô tùy thuộc vào quy mô và quãng đường vận chuyển [35, 40, 44].
Một nghiên cứu khác chỉ ra chi phí rơm rạ (đã bao gồm phí vận chuyển) dao động từ 26 - 44 USD/tấn rơm khô [19, 36] đối với quy mô nhà máy sản xuất dầu ethanol có công suất từ 15 - 250 ML/năm. 1 tấn rơm khô có khả năng sản xuất ra 241,7 L ethanol [36] hoặc 96,25 W điện (theo công thức 1). Do đó, nhu cầu sử dụng nhiên liệu của một nhà máy điện sẽ cao gấp 2,5 lần nhu cầu của một nhà máy sản xuất ethanol có công suất tương đương. Vì thế, chi phí rơm rạ được sử dụng trong nghiên cứu này (đã bao gồm phí vận chuyển) được xác định là chi phí nhiên liệu của một nhà máy ethanol 25 ML, tương đương với mức giá 27 USD/tấn rơm khô.
+ Chi phí nhân công:
Dựa trên các nghiên cứu trước đây [17, 23, 35] cho thấy, tổng số lao động trung bình của một nhà máy tương quan với công suất sản xuất, số ca luân chuyển và thường dao động từ 12 - 36 nhân công. Các nghiên cứu này chỉ ra rằng, một nhà máy điện thường có 3 ca làm việc chính cùng với 1-2 ca dự phòng, số lao động đứng máy cần thiết cho mỗi ca là 3 người. Tổng số lao động (bao gồm cả lao động trong dây chuyền sản xuất, quản lý, giám đốc, cố vấn, kỹ sư, v.v.) và chi phí nhân công được xác định thông qua công thức (2) và (3) sau:
Số nhân công = 13,761 x (MWe)0,4328 (2) Chi phí nhân công = Số nhân công x mức lương trung bình (3)
Trong đó MWe = 10 MW, mức lương trung bình cho một lao động được giả định là 20.000 EU/ người*năm5. Khi so sánh với các dữ liệu tham khảo, lần lượt là 27.000 và 26.000 EU/người/năm [23],[17], giá trị này tuy thấp hơn nhưng không quá chênh lệch so với các nghiên cứu trước đó.
+ Chi phí duy trì và sửa chữa:
Một cách tổng quát, chi phí bảo dưỡng của một nhà máy đốt thường chiếm 2 - 3% [23] tổng chi phí vốn đầu tư. Trong khuôn khổ luận văn, giá trị 2,5% chi phí vốn ban đầu được sử dụng để ước tính chi phí bảo trì hàng năm của nhà máy, tương tự [34, 40, 44].
+ Chi phí thất thoát:
Các nghiên cứu trước đó giả định rằng 8 - 10% [17, 23, 35] lượng điện tạo ra được sử dụng để vận hành các thiết bị phụ trợ của nhà máy. Đây được xem là thất thoát của nhà máy do sản lượng điện tạo ra thấp hơn so với sản lượng ước tính từ công suất sản xuất. Chi phí thất thoát được xác định bằng giá bán điện của 10% tổng lượng điện sản xuất được.
+ Chi phí dự phòng:
Trong các hệ thống điện sinh khối, chi phí vận hành thường bao gồm cả các chi phí ngoài dự tính, đặc biệt là các chi phí liên quan đến giá nhiên liệu và các chi phí không lường trước được. Vì thế, 10% tổng chi phí vận hành [35] (không bao gồm phí nhiên liệu và phí lãi suất hàng năm) được giả định là chi phí dự phòng hàng năm của nhà máy.
5
1 Euro = 1,08 USD. Nguồn tham khảo: https://portal.vietcombank.com.vn/Personal/TG/Pages/ty- gia.aspx?devicechannel=default. Thời gian cập nhật: tháng 5/2020.
36
+ Chi phí trả lãi suất hàng năm:
Do chi phí đầu tư ban đầu lớn, giả thiết rằng 70% tổng vốn đầu tư của nhà máy được vay từ ngân hàng, thời hạn 9 năm (thời gian trả gốc 7 năm, thời gian ân hạn 2 năm) với mức lãi suất 9,6%. Lãi ngân hàng mà nhà máy phải trả hàng năm được tính cụ thể từng năm trong thời hạn 9 năm dựa theo phân bổ nguồn vay. Giả định phân bổ nguồn vay và chi tiết mức lãi hàng năm mà nhà máy phải trả được thể hiện ở phần Phụ lục 3.
* Lợi ích - giá bán điện:
Khoản 2, điều 14, Quyết định số 08/2020/QĐ-TTg ngày 5/3/2020 v/v sửa đổi, bổ sung một số điều của Quyết định số 24/2014/QĐ-TTg ngày 24 tháng 3 năm 2014 của Thủ tướng Chính phủ về cơ chế hỗ trợ phát triển các dự án điện sinh khối tại Việt Nam quy định: Biểu giá mua điện tại điểm giao nhận là 0,0847 USD/kWh đối với các dự án không phải dự án đồng phát nhiệt-điện, giá trên chưa bao gồm thuế, tỷ giá quy đổi sang Việt Nam đồng được điều chỉnh theo biến động đồng đô la Mỹ.
b) Phương pháp đánh giá chi phí – lợi ích về kinh tế
Để đánh giá mức độ khả thi về kinh tế của việc sản xuất điện từ rơm rạ, các chỉ số đánh giá được áp dụng bao gồm: Giá trị hiện tại ròng (Net Present Value - NPV), tỷ lệ hoàn vốn nội bộ (Internal Rate Return - IRR) và thời gian hoàn vốn (Payback Period - PB).
- Giá trị hiện tại ròng: NPV được sử dụng để đánh giá tính khả thi về kinh tế của nhà máy sản điện từ rơm rạ trong suốt v ng đời dự án. NPV là tổng giá trị vốn và tất cả các dòng tiền trong tương lai được chiết khấu về thời điểm hiện tại với tỷ lệ chiết khấu được xác định là 10% tại Việt Nam. Nếu NPV> 0, dự án có tính khả thi về mặt kinh tế và ngược lại, nếu NPV < 0, dự án không đem lại lợi nhuận. Lợi nhuận ròng và dòng tiền hàng năm của dự án được tính thông qua các phương trình [35] sau:
G = S - TOC - Chi phí lãi suất hàng năm (4) N = G*(1-T) (5) Ct = N + D (6) Trong đó:
- Ct là dòng tiền của dự án tại năm thứ t (USD); - G là tổng lợi nhuận trước thuế (USD);
- S là nguồn thu từ việc bán điện (USD); - T là các chi phí liên quan đến thuế (USD); - D là chi phí khấu hao vốn (USD);
Giả định rằng thời gian khấu hao là 15 năm, tài sản cố định chiếm 95% giá trị nhà máy và được khấu hao đều qua từng năm, phần giá trị còn lại sẽ được thu hồi vào năm cuối cùng của dự án. Theo quy định của Bộ Tài chính Việt Nam [3], thuế thu nhập doanh nghiệp trong 4 năm đầu là 0%, 5% cho 9 năm tiếp theo, 10% cho 2 năm tiếp theo đó và 20% cho các năm c n lại.
Sau đó, NPV được xác định bằng công thức [35]:
NPV= ∑
- TCC (7)
Trong đó: r là tỷ lệ chiết khấu 10%, n là tuổi thọ của nhà máy (20 năm) cộng với 2 năm xây dựng, TCC là tổng giá trị của vốn đầu tư ban đầu.
- Tỷ lệ hoàn vốn nội bộ (IRR): Là tỷ suất chiết khấu khiến dòng tiền NPV = 0, tức là tại giá trị IRR, dự án sẽ hòa vốn. Nếu chi phí vốn ban đầu bé hơn IRR tức là dự án sinh lời, nếu chi phí vốn ban đầu lớn hơn IRR, dự án không đem lại hiệu quả về kinh tế. IRR là một tham số quan trọng trong việc đánh giá tính khả thi về tài chính của dự án, vì nó giúp xác định xem liệu dự án có vượt quá mức lợi nhuận tối thiểu có thể chấp nhận được hay không. Trong luận văn này, tỷ lệ IRR = 11% [35, 44] được lựa chọn làm mức lợi nhuận tối thiểu cần đạt được để dự án khả thi về mặt kinh tế.
- Thời gian hoàn vốn (PB): Là thời gian cần thiết để hoàn lại chi phí đầu tư. Giá trị này thường được sử dụng để đánh giá mức độ hấp dẫn của một dự án kinh tế.
Các giá trị NPV và IRR của dự án sẽ được tính toán và xử lý số liệu trong phần mềm Microsoft Excel 2013.
2.3.2.3 Lượng hóa các chi phí- lợi nhuận về môi trường
Các chi phí và lợi ích môi trường của việc sản xuất điện năng từ rơm rạ được tính toán trên lượng phát thải của các khí nhà kính là CO2, CH4 và N2O đối với các khía cạnh bao gồm: khí hậu, sức khỏe và nông nghiệp.
a) Lợi ích môi trường của việc sản xuất điện từ rơm rạ
Lợi ích về khí hậu của việc giảm thiểu phát thải khí nhà kính được tính bằng chi phí xã hội của Cacbon (SCC) và chi phí thông kê v ng đời đã được trình bày ở phần 1.6. Do dự án kéo dài 20 năm, giá trị của tiền tệ và khả năng phản ứng lại của khí hậu
38
đối với các tác động của khí nhà kính thay đổi, giá trị SCC và VSL sẽ được tính cụ thể cho từng năm trong giai đoạn 2022-2042 như đã giả thiết trước đó và lấy giá trị trung bình để xác định lợi ích môi trường-xã hội thu được trong một năm từ việc sản xuất điện sinh khối từ rơm rạ.
b) Chi phí môi trường của việc sản xuất điện từ rơm rạ:
Do rơm rạ là chỉ được xem là nguồn phụ phẩm của quá trình canh tác nông nghiệp, việc phát thải khí nhà kính trong quá trình trồng trọt (thông qua việc làm đất, sử dụng phân bón, máy móc thu hoạch, v.v.) sẽ không được tính là nguồn phát thải của quá trình sản xuất điện từ rơm rạ. Trong quy trình vận hành một nhà máy điện sinh khối từ rơm rạ, lượng khí nhà kính phát thải chỉ được tính từ quá trình thu gom, vận chuyển rơm rạ từ nơi thu hoạch đến nhà máy và trong quá trình đốt chuyển hóa nhiệt năng thành điện năng. Học viên áp dụng những kết quả tổng hợp từ các nghiên cứu có sẵn để xác định cụ thể chi phí này với khối lượng rơm rạ cần thiết để vận hành một nhà máy điện công suất 10 MW. Bảng 2.3 mô tả chi tiết mức độ phát thải một số khí nhà kính từ các hoạt động này.
Bảng 2.2: Mức độ phát thải khí nhà kính trong quá trình sản xuất điện năng từ rơm rạ Đơn vị: kg/ tấn rơm khô
Hoạt động
Khí thải
CO2 CH4 N2O
Thu gom 3,890 0,005 0,029
Vận chuyển 128.090 0,049 0,897
Chuyển hóa năng lượng 0,902 0,032 0,02
Tổng cộng 132.882 0,085 0,946
Nguồn: Mitra và cộng sự [33] S.M. Safie và cộng sự [42]
c) Lợi ích môi trường và xã hội của việc sản xuất điện từ rơm rạ
Việc sử dụng nguồn rơm rạ dư thừa để sản xuất điện sẽ giúp giảm thiểu hoạt động đốt rơm rạ trực tiếp tại cánh đồng. Từ đó cắt giảm được một lượng CO2, CH4 và