Đang tải... (xem toàn văn)
Tìm hiểu về tiềm năng và hiện trạng sử dụng năng lượng Biogas tại thị xã Sơn Tây – thành phố Hà Nội
Báo cáo thực tập LỜI MỞ ĐẦU Năng lượng đóng vai trò quan trọng việc phát triển kinh tế quốc gia Vấn đề an ninh lượng vấn đề toàn cầu thu hút quan tâm quốc gia giới Sự phát triển bền vững kinh tế quốc gia phụ thuộc lớn vào việc đảm bảo an ninh lượng hay khơng Trước tình trạng lượng ngày khan giới, đặc biệt loại lượng hố thạch dầu khí than đá Ngoài việc sử dụng nhiều nguồn lượng hóa thạch - nguồn lượng khơng tái sinh đem lại hậu môi trường lớn Việt Nam theo đánh giá Liên Hợp Quốc quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề việc biến đổi khí hậu Vì việc tìm nguồn lượng thay để giúp cân phát triển kinh tế, vấn đề lượng môi trường nhiệm vụ quốc gia giới nói chung Việt Nam nói riêng Và lượng tái tạo giải pháp cho vấn đề Trong dạng lượng tái tạo, Biogas lượng mới, thân thiện với mơi trường Đây lượng có từ phân hủy chất hữu mơi trường khơng có oxy dùng để đun nấu, sưởi ấm, thắp sáng, tạo nguồn phân bón cho trồng Trong trình thực tập Trung tâm Công nghệ lượng Vật liệu thuộc Viện Khoa học lượng, Viện nghiên cứu cấp quốc gia trực thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Em lựa chọn đề tài “Tìm hiểu tiềm trạng sử dụng lượng Biogas thị xã Sơn Tây – thành phố Hà Nội” làm đề tài báo cáo thực tập Nội dung báo cáo gồm phần sau: Phần 1: Giới thiệu đơn vị thực tập Phần 2: Cơ sở lý thuyết chung lượng Biogas Phần 3: Tiềm trạng sử dụng lượng Biogas thị xã Sơn Tây – Hà Nội Trong q trình hồn thành báo cáo, em khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong góp ý thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn Cơ giáo Ngơ Ánh Tuyết hướng dẫn tận tình để em hồn thành báo cáo Em xin cảm ơn Phó Viện Trưởng Đỗ Bình n, anh, chị Trung tâm Công nghệ lượng Vật liệu – Viện Khoa học lượng tận tình giúp đỡ hướng dẫn em, giúp em hồn thành tốt nhiệm vụ q trình thực tập Viện Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Sinh viên thực Nguyễn Thị Lan Hương Nguyễn Thị Lan Hương – Lớp Đ1QLNL Báo cáo thực tập CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP 1.1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ VIỆN KHNL 1.1.1 Q trình hình thành phát triển Viện KHNL 1.1.1.1 Quá trình thành lập Viện KHNL Năm 1972, TS Nguyễn Hữu Mai nhóm kỹ sư lượng trẻ, đầy nhiệt huyết đề xuất hướng nghiên cứu vấn đề vĩ mô hệ thống lượng Việt Nam Uỷ ban Khoa học Kỹ thuật Nhà nước Trong suốt 35 năm qua, tổ chức Nghiên cứu lượng nhiều lần đổi tên: Phòng Năng lượng trực thuộc Viện Khoa học Việt Nam (1975-1986); Trung tâm Nghiên cứu khoa học kỹ thuật lượng (1987-1993); Phân Viện Công nghệ lượng Tập thể Khoa học hệ thống lượng trực thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên Công nghệ Quốc gia (1994-2004); Trung tâm Nghiên cứu lượng trực thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam tháng 10/2004 Và đến Viện Khoa học lượng Viện Khoa học lượng Viện nghiên cứu cấp quốc gia trực thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, thành lập theo Nghị định số 62/2008/NĐ-CP ngày 12/05/2008 Chính phủ Viện hoạt động theo giấy phép hoạt động khoa học công nghệ số A-321 Bộ KH&CN cấp giấy phép hoạt động điện lực số 822/GPBCN Bộ Công nghiệp cấp Viện Khoa học lượng có chức nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ đào tạo cán trình độ cao lượng 1.1.1.2 Quá trình phát triển Viện KHNL Hiện nay, Viện Khoa học lượng có đội ngũ cán 100 người gồm GS, TS, nhà khoa học chun gia trình độ chun mơn cao, nhiều kinh nghiệm nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ ứng dụng triển khai lĩnh vực lượng miền đất nước Viện có quan hệ hợp tác với Viện nghiên cứu, Trường đại học, Tập đồn điện lực, Tổng cơng ty, Cơng ty lĩnh vực lượng nước quốc tế như: Liên bang Nga, Cộng hòa Belarus, Trung Quốc, Nhật Bản, Cộng hòa Pháp, Thái Lan… Viện mong muốn hy vọng hợp tác với nhiều cá nhân, tổ chức nước lĩnh vực nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ ứng dụng triển khai lĩnh vực lượng theo nguyên tắc bình đẳng, bên có lợi 1.1.2 Chức nhiệm vụ Viện KHNL Nghiên cứu tổng hợp nguồn tài nguyên lượng, điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội môi trường để cung cấp sở khoa học cho việc xây dựng sách, chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển hệ thống lượng an ninh lượng quốc gia Điều tra, đánh giá tiềm năng, nghiên cứu công nghệ khai thác sử dụng nguồn lượng tái tạo Việt Nam Nghiên cứu phát triển công nghệ khai thác, biến đổi, truyền tải, phân phối sử dụng hiệu quả, tiết kiệm nhiên liệu-năng lượng Nguyễn Thị Lan Hương – Lớp Đ1QLNL Báo cáo thực tập Nghiên cứu chế tạo thiết bị vật liệu lượng; tổ chức sản xuất, kinh doanh, xuất nhập thiết bị, công nghệ đầu tư lĩnh vực lượng Triển khai, ứng dụng chuyển giao kết nghiên cứu khoa học công nghệ mới; tổ chức sản xuất, kinh doanh, tư vấn dịch vụ điều tra, khảo sát, lập quy hoạch, thiết kế giám sát đầu tư xây dựng cơng trình lượng sở hạ tầng có liên quan Thẩm định trình độ cơng nghệ, thẩm định đầu tư cơng trình lượng Tổ chức đào tạo sau đại học đào tạo chuyên môn, nghiệp vụ lĩnh vực lượng Thực hợp tác quốc tế nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ lượng 1.1.3 Cơ cấu tổ chức máy quản lý Viện KHNL 1.1.3.1 Sơ đồ tổ chức cấu máy quản lý Nguyễn Thị Lan Hương – Lớp Đ1QLNL Báo cáo thực tập Lãnh đạo Viện Hội đồng khoa học Trung tâm Năng lượng Trung tâm tái tạo Nghiên cứu Hệ thống lượng Trung tâm Tư vấn Trung tâm Phát triển Công nghệ lượng lượng vật liệu Trung tâm Nghiên cứu Phòng Quản lý tổng hợp Ứng dụng Triển khai công nghệ 1.1.3.2 Cơ cấu tổ chức máy quản lý Lãnh đạo Viện Nguyễn Thị Lan Hương – Lớp Đ1QLNL Báo cáo thực tập Chức vụ Họ tên Viện trưởng TS Ngơ Tuấn Kiệt Phó Viện trưởng ThS Đồn Văn Bình Phó Viện trưởng KS Đỗ Bình n Phó Viện trưởng KS Hồng Hồng Việt Thường trực Hội đồng khoa học Chức vụ Họ tên Chủ tịch TS Nguyễn Đình Quang Phó Chủ tịch ThS Đồn Văn Bình Thư ký ThS Nguyễn Thuý Nga Các đơn vị trực thuộc - Phòng Quản lý tổng hợp - Trung tâm Nghiên cứu Hệ thống lượng - Trung tâm Công nghệ lượng vật liệu - Trung tâm Tư vấn Phát triển lượng - Trung tâm Năng lượng tái tạo - Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng Triển khai công nghệ 1.2 TÌM HIỂU VỀ TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG VÀ VẬT LIỆU MỚI 1.2.1 Quá trình thành lập cấu tổ chức Trung tâm Công nghệ lượng Vật liệu đơn vị trực thuộc Viện Khoa học lượng ( tương đương cấp Phòng Viện nghiên cứu khoa học thuộc Chính Phủ ) sở xếp lại Phòng Biến đổi lượng vật liệu mới, Phịng Cơng nghệ tiết kiệm lượng theo định số 137/QĐ-VKHNL ngày 14 tháng năm 2008 Viện Khoa học lượng Hiện nay, Trung tâm gồm có 14 cán nghiên cứu, TS Nguyễn Đình Quang giám đốc, KSC Trương Quốc Thành Phó Giám đốc Phó Viện trưởng Đỗ Bình n giao nhiệm vụ theo dõi hoạt động Trung tâm phụ trách hướng nghiên cứu, phát triển công nghệ sử dụng lượng tiết kiệm hiệu Viện Khoa học lượng Nguyễn Thị Lan Hương – Lớp Đ1QLNL Báo cáo thực tập 1.2.2 Chức nhiệm vụ Nghiên cứu phương pháp công nghệ đánh giá hiệu sử dụng nhiên liệu - lượng sản suất đời sống Nghiên cứu, phát triển công nghệ khai thác, biến đổi sử dụng hiệu quả, tiết kiệm nhiên liệu - lượng Cụ thể là: Nghiên cứu sử dụng tổng hợp nhiệt, điện, lạnh nhằm nâng cao hiệu suất biến đổi lượng Nghiên cứu phát triển công nghệ chuyển hố tích trữ lượng, cơng nghệ sử dụng lượng thân thiện với mơi trường Nghiên cứu phương pháp biến đổi lượng sản xuất lượng tương lai Nghiên cứu ứng dụng công nghệ chế tạo sử dụng vật liệu lượng Nghiên cứu ứng dụng, phát triển công nghệ thiết bị sử dụng hiệu tiết kiệm lượng Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tin học công nghiệp điều khiển lượng; Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm thiết bị quản lý điều khiển từ xa đối tượng sản xuất tiêu thụ lượng Triển khai ứng dụng kết nghiên cứu khoa học công nghệ vào thực tiễn sản xuất; Thực công tác đánh giá, thẩm định chuyển giao công nghệ tiên tiến sử dụng hiệu quả, tiết kiệm lượng vào Việt Nam Tổ chức sản xuất thử nghiệm thiết bị, vật liệu lượng Thực công tác đào tạo hợp tác quốc tế lĩnh vực nghiên cứu giao 1.2.3 Năng lực sở trường Chuyên nghiên cứu Vật liệu kỹ thuật điện vật liệu cách điện, vật liệu có điện dung lớn, varistor thiết bị chống sét Nghiên cứu công nghệ sử dụng tiết kiệm lượng Qui hoạch, thiết kế, tư vấn cơng trình điện CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG VỀ NĂNG LƯỢNG BIOGAS – KHÍ SINH HỌC 2.1 NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 2.1.1 Khái niệm Nguyễn Thị Lan Hương – Lớp Đ1QLNL Báo cáo thực tập Năng lượng tái tạo hay lượng tái sinh lượng từ nguồn liên tục mà theo chuẩn mực người vô hạn Nguyên tắc việc sử dụng lượng tái sinh tách phần lượng từ quy trình diễn biến liên tục môi trường đưa vào sử dụng kỹ thuật Các quy trình thường thúc đẩy đặc biệt từ Mặt Trời 2.1.2 Phân loại Phân loại lượng tái tạo theo nguồn gốc hình thành : Nguồn gốc từ xạ mặt trời : mặt trời, gió, thủy điện, sóng… Nguồn gốc từ nhiệt trái đất : địa nhiệt Nguồn gốc từ động hệ Trái đất – Mặt trăng : thủy triều Các nguồn lượng tái tạo nhỏ khác 2.1.3 Tiềm năng lượng tái tạo Việt Nam Bảng 2.1: Tiềm năng lượng tái tạo Việt Nam Tên Tiềm Hiện khai thác Năng lượng gió 1800MW 125MW Thủy điện nhỏ >4000MW 300MW Năng lượng sinh khối >800MW 150MW Địa nhiệt 340MW 0MW Mặt trời 4-5kwh/m2 12MW (Nguồn: Bài giảng NLTT- Trường ĐH SP kĩ thuật TP.HCM) - Năng lượng gió Nằm khu vực cận nhiệt đới gió mùa với 3000km bờ biển, Việt Nam đánh giá nước có tiềm năng lượng gió tốt Kết điều tra sơ Bộ Công Thương cho thấy, 8,6% diện tích đất Việt Nam đánh giá vùng có tiềm lớn để phát triển lượng gió, tỉnh phía Nam, ước tính sản lượng vào khoảng 1.800 MW Riêng Ninh Thuận, Bình Thuận, Trà Vinh Sóc Trăng, tổng cơng suất khai thác ước tính lên tới 800MW Theo đánh giá nhà khoa học, tiềm gió Việt Nam (trên độ cao 65 m) khả quan, ước đạt 513.360 MW, lớn 200 lần công suất nhà máy thủy điện Sơn La 10 lần tổng công suất dự báo ngành điện vào năm Nguyễn Thị Lan Hương – Lớp Đ1QLNL Báo cáo thực tập 2020 Tuy nhiên, tiềm lý thuyết, thực tế sản lượng khai thác nhiều Nhưng nguồn lượng đáng kể khai thác bổ sung cho nguồn điện quốc gia, thay nguồn lượng ngày cạn kiệt Hiện có nhiều nhà đầu tư ngồi nước nghiên cứu triển khai dự án - Thủy điện nhỏ Với lợi nằm khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mật độ sơng suối dày đặc, phân bố tương đối đồng lại bị phân cách mạnh tạo độ dốc lớn nên Việt Nam đánh giá có tiềm lớn thủy điện vừa nhỏ Tiềm thuỷ điện tập trung 10 hệ thống lưu vực sông Đà, sông Lô-Gâm-Chảy, sông Mã-Chu, Cả, sông Vu Gia-Thu Bồn, sông Trà Khúc-Hương, sông Sê San, sông Ba, sông Serepok hệ thống sông Đồng Nai Trong đó, lưu vực sơng có tiềm thuỷ điện lớn sông Đà, sông Lô, sông Sê San sông Đồng Nai chiếm khoảng 75% tiềm nước Theo ước tính Viện Năng lượng, hệ thống sơng ngịi Việt Nam có tiềm khoảng 300 tỷ KW/h Trong đó, tiềm kinh tế kỹ thuật khai thác ước tính vào khoảng 80 tỷ KW/h, khai thác khoảng 15% trữ lượng này, hầu hết nhà máy thủy điện vừa lớn như: Hồ Bình, Thác Bà, Sơng Hinh… Hiện nay, thủy điện nhỏ khai thác 300MW/4000MW tiềm - Năng lượng sinh khối Tiềm sinh khối phát triển lượng bền vững Việt Nam lớn Nguồn sinh khối Việt Nam chủ yếu trấu, bã mía, sắn, ngơ, sản phẩm có dầu, gỗ, phân động vật, rác sinh học đô thị phụ phẩm nông nghiệp Tiềm năng lượng sinh khối Việt Nam khoảng 43 - 46 triệu TOE/năm, khoảng 60% lượng gỗ củi (26 - 27 triệu TOE) 40% lượng rơm rác, phụ phẩm nông nghiệp (17 - 19 triệu TOE) Riêng lượng khí sinh học, tiềm lý thuyết đánh giá sơ khoảng 0,4 triệu TOE/năm, tiềm khai thác khoảng 10% Theo nghiên cứu Bộ Công Nghiệp, tiềm sinh khối từ mía, bã mía 200 – 250MW, trấu có tiềm tối đa 100MW Ngoại trừ mía đường, nguồn sinh khối khác chưa khai thác để sản xuất điện - Địa nhiệt Với khoảng 200 nguồn nước nóng có nhiệt độ từ 40-100oC, lượng địa nhiệt nhận định nguồn lượng tái tạo đầy tiềm nước ta Những nơi có nguồn địa nhiệt lớn : Tu Bơng (Khánh Hồ), Phú Sen ( Phú Nguyễn Thị Lan Hương – Lớp Đ1QLNL Báo cáo thực tập Yên), Hội Vân (Bình Định), Nghĩa Thuận (Quảng Ngãi) Kon Du (Kon Tum), Tây Bắc, Đông Bắc, Bắc Bộ….Đây vùng dự án địa nhiệt có tính khả thi cao Theo đánh giá chuyên gia, nguồn nhiệt có khả xây dựng nhà máy điện có cơng suất từ đến 30MW Riêng khu vực miền Trung từ Quảng Bình đến Khánh Hịa, nơi có nguồn địa nhiệt với nhiệt độ từ 70-150 oC, xem có tiềm lớn để khai thác xây dựng nhà máy điện địa nhiệt với tổng công suất khoảng 200MW Năng lượng địa nhiệt điều tra, thăm dị Do đó, để ứng dụng cần phải khảo sát, đánh giá xác trước xây dựng dự án Tuy nhiên, với số liệu có nên tập trung phát triển địa nhiệt miền Trung với công nghệ nhiệt độ thấp - Năng lượng mặt trời Vị trí địa lý ưu cho Việt Nam nguồn lượng tái tạo vô lớn, đặc biệt lượng mặt trời Trải dài từ vĩ độ 8027’Bắc đến 23023’Bắc, Việt Nam nằm khu vực có cường độ xạ mặt trời tương đối cao Cường độ xạ mặt trời đạt trung bình từ – kwh/m ngày, bình quân năm 1346,8 - 2153,5 kWh/m 2/năm, số nắng trung bình năm 1600 2720 h/năm Tuy nhiên lượng xạ mặt trời mặt đất tùy thuộc vào lượng mây thành phần khí địa phương Giữa địa phương nước ta có chênh lệch đáng kể xạ mặt trời Cường độ xạ phía Nam thường cao phía Bắc Nơi có tiềm tốt: Tây Bắc từ miền trung trở xuống phía Nam * Nhận xét Việt Nam nước có tiềm lớn nguồn lượng tái tạo, lại chưa tận dụng cách triệt để nguồn lượng Nhằm đáp ứng mục tiêu tăng trưởng đảm bảo nhu cầu an ninh lượng, Việt Nam cần xây dựng chiến lược lộ trình phát triển nguồn lượng tái tạo Ưu tiên phát triển thuỷ điện nhỏ, điện gió, sử dụng phụ phẩm nông nghiệp, rác thải để phát điện, sử dụng lượng mặt trời để cấp nhiệt, sấy nơng sản, lọc nước sạch, phát triển hầm khí sinh học để đun nấu nơng thơn, góp phần vào mục tiêu giảm phát thải hiệu ứng nhà kính, ứng phó tình trạng biến đổi khí hậu tồn cầu Đồng thời tìm kiếm, xác định dự án triển khai Việt Nam, xác định chế tài chính, sách hỗ trợ, đảm bảo cho hoạt động khai thác, sử dụng nguồn lượng tái tạo Việt Nam 2.2 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG BIOGAS 2.2.1 Khái niệm biogas Biogas hay khí sinh học sản phẩm khí sinh từ trình phân hủy chất hữu phân người động vật, bèo, rơm rạ, cây…trong mơi trường khơng có oxy Nguyễn Thị Lan Hương – Lớp Đ1QLNL Báo cáo thực tập Trong tự nhiên biogas sinh đầm lầy, đáy hồ ao tù đọng hay máy tiêu hóa động vật 2.2.2 Thành phần nguyên liệu để sản xuất biogas 2.2.2.1 Thành phần - Metan (CH4): 50% - 75% - Carbon dioxide (CO2): 25% - 50% - Nitrogen (N2): 0% - 10% - Hydrogen (H2): - % - Hydrogen sulfilde (H2S): 0% - 3% - Oxygen (O2): 0% - 2% Tỷ lệ chất hỗn hợp phụ thuộc vào nguyên liệu diễn biến trình sinh học Metan (CH 4) thành phần chủ yếu khí sinh học Nó chất khí khơng màu, khơng mùi nhẹ nửa khơng khí, hòa tan nước Ở áp suất khí quyển, metan hóa lỏng nhiệt độ -161,5 0C Khi metan cháy tạo lửa màu lơ nhạt tỏa nhiều nhiệt lượng: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 882 kJ 2.2.2.2 Nguyên liệu Nguyên liệu dùng để sản xuất biogas ( khí sinh học - KSH ) chia làm loại: - Nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật: Thuộc loại này, phân người phân gia súc, gia cầm phổ biến Vì xử lý máy tiêu hoá nên phân dễ phân huỷ nhanh chóng cho KSH Tuy vậy, thời gian phân huỷ phân không dài (2 - tháng ) tổng lượng khí thu từ 1kg phân khơng lớn Phân trâu, bị, lợn phân hủy nhanh Phân người phân gà vịt phân hủy chậm cho suất cao - Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật: Các nguyên liệu thực vật gồm phụ phẩm trồng rơm rạ, thân ngô, khoai, đậu…và loại xanh hoang dại như: bèo, cỏ sống nước…Các nguyên liệu thực vật có lớp vỏ cứng khó bị phân huỷ Vì ngun liệu già khó phân huỷ Để cho trình phân huỷ thuận lợi, nguyên liệu thực vật cần xử lý trước (chặt, băm, đạp nhỏ ủ sơ ) để phá vỡ lớp vỏ cứng tăng diện tích bề mặt cho vi khuẩn cơng Q trình phân huỷ nguyên liệu thực vật dài so với phân (có thể tới hàng năm) Do nguyên liệu thực vật nên sử dụng theo cách nạp mẻ nhỏ, mẻ kéo dài từ – tháng 2.2.3 Bản chất phương pháp kỵ khí chế tạo thành khí metan 2.2.3.1 Bản chất phương pháp kỵ khí Là chất thải phân hủy nhờ vi sinh vật (VSV) điều kiện Nguyễn Thị Lan Hương – Lớp Đ1QLNL 10 ... gas Nguyễn Thị Lan Hương – Lớp Đ1QLNL 19 Báo cáo thực tập CHƯƠNG III: TIỀM NĂNG VÀ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BIOGAS Ở THỊ XÃ SƠN TÂY – HÀ NỘI 3.1 THÔNG TIN CHUNG VỀ THỊ XÃ SƠN TÂY 3.1.1 Điều... bắt đầu tìm khí sinh học đưa vào ứng dụng mơ hình biogas khơng ngừng thay đổi nhằm nâng cao hiệu sử dụng lượng biogas nhiều quốc gia giới áp dụng, cải tiến Hiện nay, giới Việt Nam sử dụng loại... hệ Trái đất – Mặt trăng : thủy triều Các nguồn lượng tái tạo nhỏ khác 2.1.3 Tiềm năng lượng tái tạo Việt Nam Bảng 2.1: Tiềm năng lượng tái tạo Việt Nam Tên Tiềm Hiện khai thác Năng lượng gió