Điện sinh khối – Nguồn năng lượng tái tạo hữu ích
Thứ sáu, 09/10/2015
Điện sinh khối (Biomass power) là việc sử dụng sinh khối (Biomass) để sản xuất điện năng. Đây là dạng năng lượng tái tạo và có trữ lượng không nhỏ nên được nhiều nước quan tâm đầu tư và phát triển. Bài viết này sẽ đề cập về điện sinh khối, ứng dụng điện sinh khối ở một số nước trên thế giới và tiềm năng phát triển ở Việt Nam.
Điện sinh khối (Biomass power) là việc sử dụng sinh khối (Biomass) để sản xuất điện năng. Đây là dạng năng lượng tái tạo và có trữ lượng không nhỏ nên được nhiều nước quan tâm đầu tư và phát triển. Bài viết này sẽ đề cập về điện sinh khối, ứng dụng điện sinh khối ở một số nước trên thế giới và tiềm năng phát triển ở Việt Nam.
Sinh khối và điện sinh khối
Sinh khối là vật liệu hữu cơ dự trữ ánh sáng mặt trời dưới dạng năng lượng hoá học, năng lượng từ mặt trời được "giữ" lại bởi cây cối qua quá trình quang hợp trong giai đoạn phát triển của chúng. Khi được đốt cháy, năng lượng hoá học này được giải phóng dưới dạng nhiệt dùng để nấu nướng, sưởi ấm và làm nhiên liệu.
Khi thực vật sinh trưởng, chúng hấp thụ khí các-bon-níc (CO2) trong môi trường và dự trữ nó thông qua quá trình quang hợp. Một lượng CO2 tương đương được giải phóng khi thực vật bị phân huỷ tự nhiên hoặc đốt cháy. Điều đó có nghĩa là năng lượng sinh khối không đóng góp vào quá trình phát thải khí nhà kính.
Trong tự nhiên, sinh khối bao gồm cây cối, cây trồng công nghiệp, tảo và các loài thực vật khác, hoặc là những bã nông nghiệp và lâm nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ, xơ bắp, lá khô, vụn gỗ v.v...), giấy vụn, mêtan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, phân từ các trại chăn nuôi gia súc và gia cầm...
Trên quy mô toàn cầu, sinh khối là nguồn năng lượng lớn thứ tư, chiếm khoảng 14%-15% tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới. Ở các nước đang phát triển, sinh khối thường là nguồn năng lượng lớn, trung bình đóng góp khoảng 35% trong tổng cung cấp năng lượng. Vì vậy năng lượng sinh khối giữ vai trò quan trọng và có khả năng sẽ giữ vai trò sống còn trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới trong tương lai.
Điện sinh khối ở một số nước trên thế giới
Hiện nay trên thế giới có sáu hệ thống điện sinh học lớn, bao gồm: Đốt biomass trực tiếp, đồng đốt cháy, khí hoá, tiêu hoá kỵ khí, nhiệt phân và hệ thống điện sinh học nhỏ, module. Ước tính tới năm 2020, sản lượng điện sinh khối của thế giới là hơn 30.000 MW.
Mỹ là nước sản xuất điện biomass lớn nhất thế giới, có hơn 350 nhà máy điện sinh học, sản xuất trên 7.500MW điện mỗi năm. Những nhà máy này sử dụng chất thải từ nhà máy giấy, nhà máy cưa, sản phẩm phụ nông nghiệp, cành lá từ các vườn cây ăn quả... Năng lượng biomass chiếm 4% tổng năng lượng được tiêu thụ ở Mỹ và 45% năng lượng tái sinh.
Ở Nhật Bản, Chính phủ đã ban hành Chiến lược năng lượng sinh khối từ năm 2003 và hiện nay đang tích cực thực hiện Dự án phát triển các đô thị sinh khối (biomass town). Đến đầu năm 2011, Nhật Bản đã có 286 thị trấn sinh khối trải dài khắp đất nước.
Tại Hàn Quốc, năng lượng sinh học đang được tích cực nghiên cứu, phát triển ở đất nước này với mục tiêu đến năm 2030 năng lượng tái tạo sẽ đạt 11%, trong đó năng lượng từ sinh khối sẽ đạt 7,12%.
Còn ở Trung Quốc đã có Luật năng lượng tái tạo và hiện nay đã có hơn 80 nhà máy điện sản xuất từ sinh khối với công suất đến 50MW/nhà máy. Tiềm năng là có thể đạt được 30GW điện từ loại hình năng lượng này.
Các nhà máy điện sinh khối thường có công suất bé dưới 10MW. Tuy nhiên cũng có nhiều nhà máy điện sinh khối công suất lớn trên thế giới như:
- Nhà máy điện sinh khối COLMAC ở Mecca, California, Mỹ công suất 47 MW.
- Nhà máy điện Teesdies vương quốc Anh, công suất 295 MW được xây dựng và dự kiến bắt đầu hoạt động thương mại vào cuối năm nay.
- Nhà máy điện sinh khối chuyên dụng Alholmens (Phần Lan), công suất 240 MW điện cộng với 160 MW nhiệt.
- Nhà máy điện biomass công suất 50MW ở California, sử dụng phụ phẩm gỗ từ các nhà máy cưa lân cận.
- Nhà máy điện sinh khối công suất 44 MW tại Steven's Croft ở Scotland.
Điện sinh khối ở Việt Nam
Việt Nam là một nước nông nghiệp nên có tiềm năng rất lớn về nguồn năng lượng sinh khối như: gỗ, phế thải - phụ phẩm từ nông nghiệp, chất thải chăn nuôi, rác thải ở đô thị và các chất thải hữu cơ khác… Trong đó, nguồn sinh khối chủ yếu vẫn là gỗ và phụ phẩm nông nghiệp như bảng sau.
Theo Quy hoạch phát triển Điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 - 2020, có xét đến năm 2030 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 21/7/2011 thì Việt Nam đặt mục tiêu đến năm 2030 sẽ phát triển năng lượng tái tạo chiếm 9,4% tổng công suất điện cả nước. Trong đó, điện gió đạt 6.200 MW, điện sinh khối 2.000 MW, các loại năng lượng khác như địa nhiệt, điện sản xuất từ rác thải sinh hoạt, khí sinh học… đạt khoảng 6.000 MW.
Một số nhà máy điện Biomass tại Việt Nam
- Dự án xây dựng nhà máy điện sinh học Biomass tại khu Rừng Xanh, thị trấn Phong Châu, huyện Phù Ninh, tỉnh Phú Thọ đã được cấp giấy chứng nhận đầu tư với tổng mức đầu tư 1.160 tỷ đồng, công suất 40MW, dự kiến đến năm 2013 nhà máy sẽ hoàn thành và đi vào hoạt động với sản lượng điện là 331,5 triệu KWh/năm. Nhà máy hoạt động sẽ tạo điều kiện cho các hộ gia đình nông thôn bán phế thải hữu cơ nông nghiệp và rác thải sinh hoạt nông thôn cho nhà máy như: rơm, rạ, thân cây ngô, sắn, đỗ, lạc hoa, cây củi sau khai thác rừng...
- Tập đoàn tập đoàn Doosan (Hàn Quốc) đã chuẩn bị thủ tục để đầu tư xây dựng nhà máy nhiệt điện sinh khối (Biomass) tại khu công nghiệp Minh Hưng - Hàn Quốc (huyện Chơn Thành) có công suất thiết kế 19 MW, cung cấp hơi nước 70m3/h. Dự án có vốn đầu tư 70 triệu USD. Nguyên liệu thô cung cấp cho nhà máy hoạt động chủ yếu từ thực vật ngành nông - lâm nghiệp. Tập đoàn sẽ hoàn tất thủ tục pháp lý và dự án có thể hoàn thành vào năm 2015.
- Nhà máy nhiệt điện đốt trấu tại KCN Trà Nóc 2 TP. Cần Thơ do Công ty Cổ phần Nhiệt điện Đình Hải đầu tư, đã hoàn thành và đưa vào hoạt động giai đoạn 1 với công suất 20 tấn hơi/giờ. Nhà máy có công suất phát điện 2MW khi nhà máy vận hành ở chế độ không sản xuất hơi nước. Giai đoạn 2 của sẽ đầu tư turbine 3,7MW cấp điện lên lưới quốc gia.
- Những dự án nhiệt điện đốt trấu tại đồng bằng sông Cửu Long:
+ Tỉnh An Giang có 2 dự án nhà máy nhiệt điện đốt trấu gồm 1 nhà máy tại khu công nghiệp Hòa An, huyện Chợ Mới, công suất 10 MW, tổng vốn đầu tư trên 10 triệu USD. Nhà máy thứ 2 có công suất 10 MW, đặt tại xã Vọng Đông, huyện Thoại Sơn, vốn đầu tư khoảng 15 triệu USD. Hai nhà máy này sẽ tiêu thụ khoảng 240.000 tấn trấu.
+ Tỉnh Tiền Giang có 1 dự án nhà máy nhiệt điện đốt trấu khoảng 10MW, vốn đầu tư trên 18,6 triệu USD.
+ Tỉnh Đồng Tháp dự kiến xây dựng 1 nhà máy nhiệt điện đốt trấu tại ấp Bình Hiệp B, huyện Lấp Vò, tổng vốn 296 tỷ đồng, công suất thiết kế 10MW.
+ Tỉnh Kiên Giang sẽ đầu tư xây dựng 1 nhà máy điện trấu công suất 11 MW.
+ Tại Cần Thơ sẽ xây dựng thêm một nhà máy nhiệt điện đốt trấu tại quận Thốt Nốt, công suất 10 MW, tiêu thụ khoảng 80.000 tấn trấu/năm.
Theo số liệu tính toán, cứ 5 kg trấu tạo ra 1 KW điện, như vậy với lượng trấu hàng triệu tấn trấu mỗi năm thu lại được hàng trăm MW điện. Theo Ông Trần Viết Ngãi, Chủ tịch Hiệp hội năng lượng Việt Nam: “Việt Nam có nguồn trấu dồi dào. Đây là nguồn nguyên liệu phong phú phục vụ cho các nhà máy nhiệt điện trong tương lai”.
Với lợi thế một quốc gia nông nghiệp, Việt Nam có nguồn sinh khối lớn và đa dạng từ gỗ củi, trấu, bã cà phê, rơm rạ và bã mía. Phế phẩm nông nghiệp rất phong phú dồi dào ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, chiếm khoảng 50% tổng sản lượng phế phẩm nông nghiệp toàn quốc và vùng đồng bằng sông Hồng với 15% tổng sản lượng toàn quốc. Hàng năm tại Việt Nam có gần 60 triệu tấn sinh khối từ phế phẩm nông nghiệp trong đó 40% được sử dụng đáp ứng nhu cầu năng lượng cho hộ gia đình và sản xuất điện.
Trong khi nguồn năng lượng hoá thạch ngày càng cạn kiệt, nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao thì giải pháp sử dụng nguồn điện sinh khối để thay thế mang ý nghĩa to lớn trên các khía cạnh kinh tế, xã hội và môi trường. Hơn nữa, Việt Nam lại có tiềm năng to lớn để phát triển điện sinh khối cả trong hiện tại và tương lai. Tuy nhiên, số các dự án năng lượng tái tạo đi vào hoạt động tính đến thời điểm này vẫn còn quá ít và chỉ có vài dự án là điện sinh khối nối lưới, việc đầu tư mang nặng tính tự phát, thiếu quy hoạch tổng thể và chưa tương xứng với tiềm năng hiện có của quốc gia. Do vậy, đầu tư các nhà máy điện sinh khối không chỉ đáp ứng nhu cầu về điện ngày càng tăng mà còn góp phần đẩy mạnh sự phát triển của đất nước theo xu hướng phát triển bền vững. Ngoài ra, điện sinh khối còn giúp người nông dân có thêm nguồn thu nhập từ những thứ mà trước đây là phế thải như rơm, trấu, bã mía, mùn cưa,… vào tạo thêm nhiều việc làm cho họ.
Sinh khối là vật liệu hữu cơ dự trữ ánh sáng mặt trời dưới dạng năng lượng hoá học, năng lượng từ mặt trời được "giữ" lại bởi cây cối qua quá trình quang hợp trong giai đoạn phát triển của chúng. Khi được đốt cháy, năng lượng hoá học này được giải phóng dưới dạng nhiệt dùng để nấu nướng, sưởi ấm và làm nhiên liệu.
Khi thực vật sinh trưởng, chúng hấp thụ khí các-bon-níc (CO2) trong môi trường và dự trữ nó thông qua quá trình quang hợp. Một lượng CO2 tương đương được giải phóng khi thực vật bị phân huỷ tự nhiên hoặc đốt cháy. Điều đó có nghĩa là năng lượng sinh khối không đóng góp vào quá trình phát thải khí nhà kính.
Trong tự nhiên, sinh khối bao gồm cây cối, cây trồng công nghiệp, tảo và các loài thực vật khác, hoặc là những bã nông nghiệp và lâm nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ, xơ bắp, lá khô, vụn gỗ v.v...), giấy vụn, mêtan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, phân từ các trại chăn nuôi gia súc và gia cầm...
Trên quy mô toàn cầu, sinh khối là nguồn năng lượng lớn thứ tư, chiếm khoảng 14%-15% tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới. Ở các nước đang phát triển, sinh khối thường là nguồn năng lượng lớn, trung bình đóng góp khoảng 35% trong tổng cung cấp năng lượng. Vì vậy năng lượng sinh khối giữ vai trò quan trọng và có khả năng sẽ giữ vai trò sống còn trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới trong tương lai.
Điện sinh khối ở một số nước trên thế giới
Hiện nay trên thế giới có sáu hệ thống điện sinh học lớn, bao gồm: Đốt biomass trực tiếp, đồng đốt cháy, khí hoá, tiêu hoá kỵ khí, nhiệt phân và hệ thống điện sinh học nhỏ, module. Ước tính tới năm 2020, sản lượng điện sinh khối của thế giới là hơn 30.000 MW.
Mỹ là nước sản xuất điện biomass lớn nhất thế giới, có hơn 350 nhà máy điện sinh học, sản xuất trên 7.500MW điện mỗi năm. Những nhà máy này sử dụng chất thải từ nhà máy giấy, nhà máy cưa, sản phẩm phụ nông nghiệp, cành lá từ các vườn cây ăn quả... Năng lượng biomass chiếm 4% tổng năng lượng được tiêu thụ ở Mỹ và 45% năng lượng tái sinh.
Ở Nhật Bản, Chính phủ đã ban hành Chiến lược năng lượng sinh khối từ năm 2003 và hiện nay đang tích cực thực hiện Dự án phát triển các đô thị sinh khối (biomass town). Đến đầu năm 2011, Nhật Bản đã có 286 thị trấn sinh khối trải dài khắp đất nước.
Tại Hàn Quốc, năng lượng sinh học đang được tích cực nghiên cứu, phát triển ở đất nước này với mục tiêu đến năm 2030 năng lượng tái tạo sẽ đạt 11%, trong đó năng lượng từ sinh khối sẽ đạt 7,12%.
Còn ở Trung Quốc đã có Luật năng lượng tái tạo và hiện nay đã có hơn 80 nhà máy điện sản xuất từ sinh khối với công suất đến 50MW/nhà máy. Tiềm năng là có thể đạt được 30GW điện từ loại hình năng lượng này.
Các nhà máy điện sinh khối thường có công suất bé dưới 10MW. Tuy nhiên cũng có nhiều nhà máy điện sinh khối công suất lớn trên thế giới như:
- Nhà máy điện sinh khối COLMAC ở Mecca, California, Mỹ công suất 47 MW.
- Nhà máy điện Teesdies vương quốc Anh, công suất 295 MW được xây dựng và dự kiến bắt đầu hoạt động thương mại vào cuối năm nay.
- Nhà máy điện sinh khối chuyên dụng Alholmens (Phần Lan), công suất 240 MW điện cộng với 160 MW nhiệt.
- Nhà máy điện biomass công suất 50MW ở California, sử dụng phụ phẩm gỗ từ các nhà máy cưa lân cận.
- Nhà máy điện sinh khối công suất 44 MW tại Steven's Croft ở Scotland.
Điện sinh khối ở Việt Nam
Việt Nam là một nước nông nghiệp nên có tiềm năng rất lớn về nguồn năng lượng sinh khối như: gỗ, phế thải - phụ phẩm từ nông nghiệp, chất thải chăn nuôi, rác thải ở đô thị và các chất thải hữu cơ khác… Trong đó, nguồn sinh khối chủ yếu vẫn là gỗ và phụ phẩm nông nghiệp như bảng sau.
 |
Theo Quy hoạch phát triển Điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 - 2020, có xét đến năm 2030 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 21/7/2011 thì Việt Nam đặt mục tiêu đến năm 2030 sẽ phát triển năng lượng tái tạo chiếm 9,4% tổng công suất điện cả nước. Trong đó, điện gió đạt 6.200 MW, điện sinh khối 2.000 MW, các loại năng lượng khác như địa nhiệt, điện sản xuất từ rác thải sinh hoạt, khí sinh học… đạt khoảng 6.000 MW.
Một số nhà máy điện Biomass tại Việt Nam
- Dự án xây dựng nhà máy điện sinh học Biomass tại khu Rừng Xanh, thị trấn Phong Châu, huyện Phù Ninh, tỉnh Phú Thọ đã được cấp giấy chứng nhận đầu tư với tổng mức đầu tư 1.160 tỷ đồng, công suất 40MW, dự kiến đến năm 2013 nhà máy sẽ hoàn thành và đi vào hoạt động với sản lượng điện là 331,5 triệu KWh/năm. Nhà máy hoạt động sẽ tạo điều kiện cho các hộ gia đình nông thôn bán phế thải hữu cơ nông nghiệp và rác thải sinh hoạt nông thôn cho nhà máy như: rơm, rạ, thân cây ngô, sắn, đỗ, lạc hoa, cây củi sau khai thác rừng...
- Tập đoàn tập đoàn Doosan (Hàn Quốc) đã chuẩn bị thủ tục để đầu tư xây dựng nhà máy nhiệt điện sinh khối (Biomass) tại khu công nghiệp Minh Hưng - Hàn Quốc (huyện Chơn Thành) có công suất thiết kế 19 MW, cung cấp hơi nước 70m3/h. Dự án có vốn đầu tư 70 triệu USD. Nguyên liệu thô cung cấp cho nhà máy hoạt động chủ yếu từ thực vật ngành nông - lâm nghiệp. Tập đoàn sẽ hoàn tất thủ tục pháp lý và dự án có thể hoàn thành vào năm 2015.
- Nhà máy nhiệt điện đốt trấu tại KCN Trà Nóc 2 TP. Cần Thơ do Công ty Cổ phần Nhiệt điện Đình Hải đầu tư, đã hoàn thành và đưa vào hoạt động giai đoạn 1 với công suất 20 tấn hơi/giờ. Nhà máy có công suất phát điện 2MW khi nhà máy vận hành ở chế độ không sản xuất hơi nước. Giai đoạn 2 của sẽ đầu tư turbine 3,7MW cấp điện lên lưới quốc gia.
- Những dự án nhiệt điện đốt trấu tại đồng bằng sông Cửu Long:
+ Tỉnh An Giang có 2 dự án nhà máy nhiệt điện đốt trấu gồm 1 nhà máy tại khu công nghiệp Hòa An, huyện Chợ Mới, công suất 10 MW, tổng vốn đầu tư trên 10 triệu USD. Nhà máy thứ 2 có công suất 10 MW, đặt tại xã Vọng Đông, huyện Thoại Sơn, vốn đầu tư khoảng 15 triệu USD. Hai nhà máy này sẽ tiêu thụ khoảng 240.000 tấn trấu.
+ Tỉnh Tiền Giang có 1 dự án nhà máy nhiệt điện đốt trấu khoảng 10MW, vốn đầu tư trên 18,6 triệu USD.
+ Tỉnh Đồng Tháp dự kiến xây dựng 1 nhà máy nhiệt điện đốt trấu tại ấp Bình Hiệp B, huyện Lấp Vò, tổng vốn 296 tỷ đồng, công suất thiết kế 10MW.
+ Tỉnh Kiên Giang sẽ đầu tư xây dựng 1 nhà máy điện trấu công suất 11 MW.
+ Tại Cần Thơ sẽ xây dựng thêm một nhà máy nhiệt điện đốt trấu tại quận Thốt Nốt, công suất 10 MW, tiêu thụ khoảng 80.000 tấn trấu/năm.
Theo số liệu tính toán, cứ 5 kg trấu tạo ra 1 KW điện, như vậy với lượng trấu hàng triệu tấn trấu mỗi năm thu lại được hàng trăm MW điện. Theo Ông Trần Viết Ngãi, Chủ tịch Hiệp hội năng lượng Việt Nam: “Việt Nam có nguồn trấu dồi dào. Đây là nguồn nguyên liệu phong phú phục vụ cho các nhà máy nhiệt điện trong tương lai”.
Với lợi thế một quốc gia nông nghiệp, Việt Nam có nguồn sinh khối lớn và đa dạng từ gỗ củi, trấu, bã cà phê, rơm rạ và bã mía. Phế phẩm nông nghiệp rất phong phú dồi dào ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, chiếm khoảng 50% tổng sản lượng phế phẩm nông nghiệp toàn quốc và vùng đồng bằng sông Hồng với 15% tổng sản lượng toàn quốc. Hàng năm tại Việt Nam có gần 60 triệu tấn sinh khối từ phế phẩm nông nghiệp trong đó 40% được sử dụng đáp ứng nhu cầu năng lượng cho hộ gia đình và sản xuất điện.
Trong khi nguồn năng lượng hoá thạch ngày càng cạn kiệt, nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao thì giải pháp sử dụng nguồn điện sinh khối để thay thế mang ý nghĩa to lớn trên các khía cạnh kinh tế, xã hội và môi trường. Hơn nữa, Việt Nam lại có tiềm năng to lớn để phát triển điện sinh khối cả trong hiện tại và tương lai. Tuy nhiên, số các dự án năng lượng tái tạo đi vào hoạt động tính đến thời điểm này vẫn còn quá ít và chỉ có vài dự án là điện sinh khối nối lưới, việc đầu tư mang nặng tính tự phát, thiếu quy hoạch tổng thể và chưa tương xứng với tiềm năng hiện có của quốc gia. Do vậy, đầu tư các nhà máy điện sinh khối không chỉ đáp ứng nhu cầu về điện ngày càng tăng mà còn góp phần đẩy mạnh sự phát triển của đất nước theo xu hướng phát triển bền vững. Ngoài ra, điện sinh khối còn giúp người nông dân có thêm nguồn thu nhập từ những thứ mà trước đây là phế thải như rơm, trấu, bã mía, mùn cưa,… vào tạo thêm nhiều việc làm cho họ.