Có 4 loại công nghệ [11] sẵn có có thể được áp dụng để sản xuất điện từ sinh khối, bao gồm:
- Công nghệ turbine hơi nước - Công nghệ động cơ đốt trong - Công nghệ turbine khí
- Công nghệ động cơ khí tích hợp khí hóa
Trong đó, công nghệ turbine hơi nước là công nghệ được lựa chọn để ước tính các chi phí đầu tư ban đầu trong khuôn khổ luận văn, học viên đề xuất sử dụng loại công nghệ này vì đây là công nghệ đã được áp dụng phổ biến, hoàn thiện, đã thương mại hóa và có hiệu suất cao. Một số đề xuất về lựa chọn công nghệ được trình bày dưới đây:
- Lựa chọn loại tuabin: Đối với các dự án chỉ sản xuất điện từ sinh khối, tuabin ngưng hơi thuần túy được ưu tiên lựa chọn vì làm tăng hiệu suất nhiệt của chu trình sản xuất điện. Đối với nhà máy đồng phát nhiệt- điện, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của hộ tiêu thụ nhiệt, có thể lựa chọn tuabin ngưng hơi có cửa trích hoặc turbine đối áp. - Lựa chọn loại l hơi: L hơi có chức năng chuyển đổi hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng và gia nhiệt cho nước. Đối với nhà máy điện từ sinh khối, hai công nghệ l hơi có thể được áp dụng là đốt trực tiếp hoặc đốt gián tiếp. Công nghệ đốt gián tiếp chỉ được áp dụng với quy mô công suất nhỏ, công nghệ đốt trực tiếp bao gồm 3 dạng công nghệ chính là: Công nghệ đốt trên ghi, công nghệ lò tầng sôi và công nghệ đốt dạng phun. Ưu, nhược điểm của 3 loại công nghệ này được tổng hợp và trình bày ở bảng 3.7:
Bảng 3.7: So sánh ưu, nhược điểm giữa 3 loại công nghệ đốt sinh khối
TT Tiêu chí Lò đốt trên ghi Lò tầng sôi tuần hoàn Lò đốt kiểu phun
1 Công nghệ - Công nghệ truyền thống - Phát triển - Có nhiều kinh nghiệm - Độ tin cậy vận hành cao - Đang được áp dụng rộng rãi - Có nhiều kinh nghiệm trong chế tạo và vận hành
- Công nghệ mới - Chưa có nhiều kinh nghiệm trong chế tạo và vận hành 2 Yêu cầu về nhiên liệu - Có giới hạn về loại nhiên liệu phù hợp - Phù hợp với nhiên liệu có giá trị nhiệt thấp, cỡ hạt đồng đều
- Phù hợp với nhiều loại nhiên liệu
62 3 Chế biến
nhiên liệu
- Nhiên liệu được cung cấp trực tiếp vào buồng đốt
- Nhiên liệu được chế biến và đảm bảo về kích thước trước khi đốt
- Phù hợp với các điều kiện của tầng sôi
- Nhiên liệu được nghiền đến kích thước nhất định - Phù hợp với các điều kiện của việc phun
4 Chất lượng
tro Cao nhất Cơ sở Tro bay
5 Khả năng tạo NOx trong quá trình đốt Trung bình Thấp Cao 6 Hiệu suất
cháy Cơ sở Cao hơn Cao nhất
7
Chi phí bảo dưỡng, vận
hành
Cơ sở
Chi phí bảo dưỡng cao hơn, sửa chữa và thay thế các bộ phận chịu mài mòn
Chi phí bảo dưỡng cao hơn, sửa chữa và thay thế các bộ phận chịu mài mòn
8 Chi phí đầu
tư Cao hơn Cơ sở Cao nhất
Nguồn: Viện Năng lượng- Bộ Công Thương (2017) [11] Từ bảng so sánh trên, 2 loại công nghệ đốt được khuyến khích sử dụng để sản xuất điện sinh khối là lò tầng sôi tuần hoàn hoặc l đốt kiểu phun.
Tuy nhiên, trình độ công nghệ của Việt Nam đang c n yếu kém, chưa có công nghệ sản xuất thiết bị l hơi và tuabin [11], do vậy, để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất điện từ sinh khối nói chung và rơm rạ nói riêng, Việt Nam cần ưu tiên phát triển ngành công nghệ và chế tạo thiết bị trong nước, đặc biệt là ngành cơ khí và vật liệu. Điều này sẽ giúp giảm thiểu sự phụ thuộc công nghệ vào các quốc gia khác, giảm thiểu chi phí sửa chữa và duy trì hàng năm của hệ thống, thuận tiện hơn trong việc sửa chữa, thay thế linh kiện, trang thiết bị khi cần thiết. Đội ngũ lao động cũng cần được đào tạo chuyên môn về sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị để áp ứng được nhu cầu từ thị trường.
Ngoài công nghệ chính để sản xuất điện năng, các loại công nghệ-máy móc khác cũng nên được phát triển để đáp ứng nhu cầu thu gom- xử lý rơm rạ trước khi đưa vào chế biến sản xuất. Do sự thay đổi về hình thức gặt lúa chuyển từ thủ công sang gặt máy, sợi rơm thu được có độ dài ngắn hơn so với gặt tay, gây khó khăn trong việc cuộn lại thành bó và vận chuyển, ngoài ra, nhiều loại máy gặt hiện nay có chức năng tự vùi rơm xuống ruộng trong quá trình gặt, từ đó làm giảm một lượng lớn nguồn rơm rạ có thể được sử dụng làm nhiên liệu sinh khối. Trong tương lai, cần nghiên cứu và phát triển ra các loại máy móc tích hợp giữa việc gặt lúa và thu gom rơm rạ để tận dụng được tối đa nguồn trữ lượng rơm rạ thải ra môi trường. Ngoài ra, vấn đề thu gom – vận chuyển và dự trữ nguồn rơm rạ lớn cũng là một thách thức cần được giải quyết nhờ công nghệ. Hiện nay đã có công nghệ sản xuất viên nén rơm, tuy nhiên chưa phổ biến. Công nghệ này sẽ giúp giảm thiểu đáng kể diện tích rơm cần thu gom, dự trữ và từ đó có thể tiết kiệm được chi phí vận hành. Cùng với sự phát triển của các loại công nghệ phụ trợ khác, công nghệ sản xuất viên nén rơm cũng là một yếu tố cần được đẩy mạnh nghiên cứu và phát triển nếu muốn triển khai dự án sản xuất điện rơm trong thực tế.
64
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
ết luận
Việt Nam là quốc gia xuất khẩu gạo đứng thứ 3 trên thế giới (Chỉ sau Thái Lan và Ấn Độ), trung bình hàng năm Việt Nam sản xuất được trên 40 triệu tấn gạo, thải bỏ ra môi trường trên 50 triệu tấn rơm rạ, trong đó một nửa được xem là nguồn rơm rạ dư thừa và thường được đốt tại chỗ hoặc bỏ lại cánh đồng. Việc đốt rơm rạ ngoài trời có thể gây ra nhiều tác động đến sức khỏe như cay mắt, buồn nôn, ngột ngạt và ho. Ngoài ra, hoạt động này cũng có thể phát thải ra môi trường nhiều khí nhà kính như CO2, N2O, CH4, O3, SOx, NOx. Nếu được sử dụng làm nhiên liệu sản xuất điện năng, nguồn sinh khối dư thừa này có thể sản xuất tối đa 2.565 MW điện/năm và tránh phát thải ra môi trường xấp xỉ 84 nghìn tấn CO2 tương đương khi so sánh với việc đốt trực tiếp trên cánh đồng. Mặc dù điều này là không khả thi, Việt Nam vẫn có tiềm năng vận hành các nhà máy điện có công suất nhỏ 10 - 30 MWe trên 51/63 tỉnh thành, trong đó các tỉnh Kiên Giang, An Giang và Đồng Tháp là các khu vực ghi nhận công suất tối đa lớn nhất, lần lượt đạt 245 MW, 225 MW và 190 MW/năm.
Theo kết quả nghiên cứu, một nhà máy điện sinh khối 10 MWe có vốn đầu tư trên 25 triệu USD, lợi nhuận đạt trên 1,7 triệu USD/năm. Tính trên cả v ng đời dự án, nhà máy có giá trị NPV xấp xỉ 5,1 triệu USD, tỷ lệ hoàn vốn nội bộ 18 %, thời gian hoàn vốn 11 năm. Mặc dù lợi ích về kinh tế có thể không hấp dẫn với các nhà đầu tư, một nhà máy điện rơm đem lại những lợi ích đáng kể về môi trường. Trong 20 năm vận hành, trung bình một năm nhà máy có thể tránh được trên 5 triệu USD thiệt hại về khí hậu, sức khỏe và mùa màng trên quy mô toàn cầu. Đây là một đóng góp to lớn của Việt Nam vào nỗ lực chung ứng phó với biến đổi khí hậu của toàn thế giới. Vì thế, mặc dù còn gặp nhiều rào cản về cơ chế - chính sách, kinh tế, công nghệ - kỹ thuật và cơ sở dữ liệu, việc sản xuất điện năng từ rơm rạ vẫn là một hướng đi cần được tập trung đầu tư nghiên cứu và phát triển để có thể ứng dụng thành công trong thực tế.
iến nghị
Đề tài Bước đầu ước tính chi phí – lợi ích về kinh tế – môi trường trong việc sản xuất điện từ rơm rạ trên đồng ruộng tại Việt Nam” là một đề tài nghiên cứu có tính mới cao tại Việt Nam, không có nhiều tài liệu nghiên cứu thực tế sẵn có để làm cơ sở so sánh và đối chiếu, do đó c n tồn tại nhiều điểm hạn chế cần được khắc phục và cần có những nghiên cứu chuyên sâu tiếp theo để có những đánh giá chính xác và cụ thể hơn về tiềm năng, chi phí cũng như lợi ích của việc sản xuất điện sinh khối từ nguồn phụ phẩm rơm. Sau đây là một số kiến nghị của học viên về các định hướng cho những nghiên cứu kế thừa đề tài này:
- Xác định tiềm năng và chi phí – lợi ích của việc sản xuất điện rơm phân theo vùng: Mỗi khu vực nhất định có những điều kiện khác nhau về nguồn nguyên liệu rơm sẵn có, số vụ mùa, phương thức canh tác, điều kiện vận chuyển và nhu cầu sử dụng rơm không giống nhau. Do đó, cần nghiên cứu cụ thể bài toán kinh tế cho từng khu vực cụ thể, khảo sát các điều kiện thực tế về chi phí nhân công, giá nguyên liệu thô, hình thức thu gom, vận chuyển và các điều kiện khác như quan điểm, chủ trương phát triển của địa phương, tình kinh kinh tế – xã hội – môi trường, v.v.
- Mở rộng thêm các chỉ số đánh giá về môi trường, xã hội: Trong khuôn khổ đề tài luận văn, chỉ có 02 giá trị được sử dụng để đánh giá về lợi nhuận môi trường, đó là giá trị SCC và giá trị VSL- trong đó giá trị VSL chỉ được áp dụng để tính cho mức phát thải của riêng khí CH4. Mức chiết khấu của hai giá trị này cũng không đồng nhất với nhau do sự khác biệt về phương pháp tính giữa các tác giả khác nhau. Vì điều kiện thời gian và nguồn lực không cho phép, học viên không thể tiếp cận thêm các giá trị khác. Vì thế, trong các nghiên cứu tiếp theo, nên tiếp tục mở rộng các phương pháp lượng hóa ảnh hưởng của khí nhà kính thành tiền (ví dụ như các chỉ số về sức khỏe, nông nghiệp, môi trường) để có được những giá trị cụ thể và chính xác hơn về lợi ích của việc chuyển đổi hình thức xử lý rơm từ đốt trực tiếp sang sản xuất điện năng.
66
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
1. Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia (2010), Nguồn phế thải nông nghiệp rơm rạ và kinh nghiệm thế giới về xử lý và tận dụng, Hà Nội.
2. Tổng Cục Thống Kê (2020), Niên giám thống kê 2019 Nhà xuất bản Thống Kê, Hà Nội.
3. Nghị định 12/2015/NĐ-CP ngày 12 tháng 2 năm 2015 của Chính phủ về việc quy định chi tiết thi hành Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của các Luật về thuế và sửa đổi, bổ sung một số điều của các Nghị định về thuế.
4. Nguyễn Thị Thùy Diễm Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Hoàng Lan Thanh (2010), "Công nghệ lên men metan kết hợp phát điện- Giải pháp xử lý rác cho các đô thị lớn, góp phần kìm hãm biến đổi khí hậu", Tạp chí Phát triển KH&CN
13(M2), tr. 29-39.
5. Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội (2020), Báo cáo thu thập số liệu hiện trạng đốt rơm rạ trên địa bàn thành phố Hà Nội, Hà Nội.
6. Cổng thông tin điện tử huyện Hàm Yên- Tuyên Quang (2019), Nhà máy điện sinh khối mía đường Tuyên Quang hòa lưới điện quốc gia truy cập ngày 11/6/2020, tại trang web http://hamyen.org.vn/tin-tuc-su-kien/kinh-te/nha-may- dien-sinh-khoi-mia-duong-tuyen-quang-hoa-luoi-dien-quoc-gia-16536.html. 7. Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18 tháng 3 năm 2016 của Chính phủ quyết
định Phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030.
8. Châu Như Quỳnh (2019), Vì sao Việt Nam gia tăng nhập kh u điện của Lào và Trung Quốc?, truy cập ngày 20/10/2020, tại trang web
https://dantri.com.vn/kinh-doanh/vi-sao-viet-nam-gia-tang-nhap-khau-dien-cua- lao-va-trung-quoc-20191107150257101.htm.
9. Đức Quỳnh (2018), Giá điện sinh khối của Việt Nam chưa ằng một nửa của Thái Lan truy cập ngày 19/10/2020, tại trang web https://vietnambiz.vn/giz-gia- dien-sinh-khoi-cua-viet-nam-chua-bang-mot-nua-thai-lan-113350.htm.
10. Công ty chứng khoán Công thương (2020), Báo cáo ngành gạo Việt Nam tháng 5/2020, Hà Nội.
11. Viện Năng lượng - Bộ Công Thương (2017), Quy hoạch phát triển điện sinh khối quốc gia đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035, Hà Nội.
12. Câu lạc bộ sản xuất nấm Vườn Quốc gia Xuân Thủy (2009), Sổ tay kỹ thuật trồng nấm, Nam Định.
Tài liệu tiếng Anh
13. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (2007), AR4 Climate Change 2007: The Physical Science Basis.
14. United States Environmental Protection Agency (2017), The Social Cost of Carbon: Estimating the Benefits of Reducing Greenhouse Gas Emissions truy
cập ngày 15/7-2020, tại trang web
https://19january2017snapshot.epa.gov/climatechange/social-cost- carbon_.html.
15. Nguyen Van Hung et al (2020), "Rice Straw Overview: Availability, Properties, and Management Practices", Sustainable Rice Straw Management, tr. 1-13. 16. Stephen C. Newbold Alex L. Marten (2011), Estimating the Social Cost of
Non-CO2 GHG Emissions: Methane and Nitrous Oxide, Working Paper Series. 17. Mario Palumbo Antonio C. Caputo, Pacifico M. Pelagagge, Federica Scacchia
(2005), "Economics of biomass energy utilization in combustion and gasigication plants: Effects of logistic variables", Biomass and Bioenergy 28, tr. 35-51.
18. P. Chaiprasert (2011), "Biogas Production from Agricultural Wastes in Thailand", Journal of Sustain Energy Environ Speical Issue, tr. 63-65.
19. Ngo Quynh Diep et al. (2012), "Estimation of the potential of rice straw for ethanol production and the optimum facility size for different regions in Vietnam", Applied Energy. 93, tr. 205-211.
20. A. Dobermann và T.H. Fairhurst (2002), Rice Straw Management, Better Crops International, tr. 7-11.
21. Johan C. I. Kuylenstierna Drew Shindell, Elisabetta Vignati, Rita van Dingenen, Markus Amann, Zbigniew Klimont, Susan C. Anenberg, Nicholas Muller, Greet Janssens-Maenhout, Frank Raes, Joel Schwartz, Greg Faluvegi, Luca Pozzoli, Kaarle Kupiainen, Lena Hoglund-Isaksson, Lisa Emberson, David Streets, V. Ramanathan, Kevin Hicks, N. T. Kim Oanh, George Milly, Martin Williams, Volodymyr Demkine, David Flowler (2012), "Simultaneously Mitigating Near-Term Climate Change and Improving Human Health and Food Security", Sicence. 335.
22. International Rice Reasearch Institue (IRRI), Composting rice residue, truy cập ngày 21/1/2020, tại trang web http://www.knowledgebank.irri.org/training/fact- sheets/nutrient-management/item/composting-rice-residue-fact-sheet.
23. Nikos Vasilakos Ioannis Boukis, Sotirios Karellas, Emmanuel Kakaras (2008), "Techno-economic analysis of the energy exploitation of biomass residues in Heraklion Prefecture - Crete", Renewable and Sustainable Energy Reviews. 13(2), tr. 362-377.
24. IRRI (2003), Rice Straw, truy cập ngày 9/1/2020, tại trang web
http://www.knowledgebank.irri.org/step-by-step-production/postharvest/rice- by-products/rice-straw.
25. Hoang Anh Le (2017), Emissions from rice straw burning and potential for power plants from straw in Vietnam, Technische Universitat Dresden, Dresden. 26. Hoang Anh Le, Do Minh Phuong và Le Thuy Linh (2020), "Emission
inventories of rice straw open burning in the Red River Delta of Vietnam: Evaluation of the potential of satellite data", Environmental Pollution. 260, tr. 113972.
27. Pai Po Lee, Le Truc Linh, Ke Chung Peng, Rebecca H. Chung (2019), "Technical and cost efficiency estimates of rice production in Vietnam: a two- stage data envelopment analysis", JAPS: Journal of Animal & Plant Sciences. 29(1), tr. 299-305.
28. Hui Li et al. (2019), "The Biomass Potential and GHG (Greenhouse Gas) Emissions Mitigation of Straw-Based Biomass Power Plant: A Case Study in Anhui Province, China", Processes 7(9:608 ).
68
29. Beibei Liu et al. (2019), "Is straw return-to-field always beneficial? Evidence from an integrated cost-benefit analysis", Energy. 171, tr. 393-402.
30. Xu A Liu Z, Long B (2011), "Energy from combustion of rice straw: status and