Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ phận khí hóa theo công nghệ Gasification sử dụng phụ phẩm nông lâm nghiệp để phát điện có công suất đến 15 kw (19/10/2016)

Năng lượng đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển kinh tế. Nền kinh tế càng phát triển thì nhu cầu về năng lượng càng lớn dẫn đến suy giảm nhanh chóng nguồn nhiên liệu hóa thạch, đẩy giá nhiên liệu (xăng dầu, than, khí…) lên cao và gia tăng lượng khí CO2 thải vào khí quyển, gây nên hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu toàn cầu. Ngoài những nghiên cứu giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả thì nghiên cứu, ứng dụng những công nghệ mới nhằm phát triển, tạo ra nguồn năng lượng thay thế, bổ sung cho các nguồn năng lượng hoá thạch cần được quan tâm. Nguồn năng lượng biomass từ phụ phẩm nông, lâm nghiệp (rơm, trấu, phoi bào, gỗ, xơ dừa, vỏ cà phê, bã mía, thân và lõi ngô, lạc…) là một trong những nguồn năng lượng mới, năng lượng tái tạo cần được quan tâm nghiên cứu khai thác.

Nhu cầu về điện lưới quốc gia đang thiết hụt, nguồn năng lượng truyền thống đang có ngày càng cạn kiệt với giá thành cao thì việc nghiên cứu nguồn năng lượng mới, năng lượng tái tạo – điện biomass là rất cần thiết. So với sự phát triển công nghệ biomass của thế giới, công nghệ này ở Việt Nam còn nhiều hạn chế và phát triển manh mún, chủ yếu là sử dụng công nghệ Direct Combustion (đốt trực tiếp) hoặc theo công nghệ phát điện tuabin khí nhờ đốt nóng nồi hơi bằng biomass. Các công trình nghiên cứu thiết bị phát điện biomass này của Việt Nam chưa đi sâu vào chế tạo mà chủ yếu là nhập khẩu hoặc liên doanh hợp tác với nước ngoài để cung cấp thiết bị. Do vậy, việc nghiên cứu chế tạo máy phát điện biomass loại nhỏ (cỡ vài kW đến hàng chục kW) sử dụng các phụ phẩm nông nghiệp, lâm nghiệp như mùn cưa, phoi bào, rơm rạ, trấu, vỏ cà phê.... làm nguyên liệu phát điện cung cấp cho các hộ gia đình nông thôn là phù hợp và rất cần thiết. 

Với mục tiêu nghiên cứu, thiết kế và lắp đặt thử nghiệm đc bộ phận khí hóa Gasifer sử dụng phụ phẩm nông lâm nghiệp (trấu, phoi bào...) tích hợp đồng bộ với các thiết bị sẵn có (động cơ đốt trong, máy phát điện và bộ hòa điện) để phát điện công suất đến 15kW, nhóm nghiên cứu do ThS. Nguyễn Minh Việt, Viện Thủy điện và năng lượng tái tạo, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đứng đầu đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ phận khí hóa theo công nghệ Gasification sử dụng phụ phẩm nông lâm nghiệp để phát điện có công suất đến 15 kw” với các nội dung nghiên cứu bao gồm: Nghiên cứu, tính toán và thiết kế chế tạo 01 bộ phận khí hóa Gasifer mô hình có hiệu suất khí hóa đạt trên 35%, công suất 2kW được tích hợp đồng bộ với các thiết bị có sẵn để thí nghiệm; Đề xuất quy trình công nghệ chế tạo, lắp ráp bộ phận khí hóa cho máy phát điện biomass công suất đến 15kw; Chế tạo 01 bộ phận khí hóa Gasifer công suất 10kw được tích hợp đồng bộ với các thiết bị có sãn để phát điện có công suất 10kw. Lắp đặt để vận hành thử nghiệp tại địa phương khu vực đồng bằng sông Hồng hoặc miền núi phía Bắc.

Thông qua các tài liệu, công trình nghiên cứu trong và ngoài nước, tìm hiểu các dạng công nghệ phát điện sử dụng năng lượng biomass trên thế giới và Việt Nam, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và lắp đặt xong hệ thống thiết bị khí hóa phát điện Biomass. Nhóm nghiên cứu đã nắm bắt được các kiến thức cơ bản về lĩnh vực công nghệ khí hóa (Gasification), năng lượng sinh khối (biomass) ở trên thế giới và của Việt nam. Dựa vào kiểu khí hóa dạng cố định loại khí dưới, nhóm nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thử nghiệm được một bộ khí hóa tích hợp máu phát 2kW tại Viện Thủy lợi và Năng lượng tái tạo. Hệ thống thiết bị được thử nghiệm với các nguyên liệu Biomass khác nhau, bổ sung về kết cấu, bổ sung lọc, bổ sung quạt hút đẩy.... Sau khi thử nghiệm, nhóm nghiên cứu tiếp tục phân tích, đánh giá, lựa chọn và thay đổi thiết kế để có kết quả tối ưu hơn cho thiết bị lắp đặt thử nghiệm tại địa điểm thực tế. Từ quá trình chạy thử nghiệm, nhóm nghiên cứu nhận thấy thiết bị đã bộc lộ những ưu điểm như sau: Bộ thiết bị khí hóa chạy ổn định trong thời gian dài, công suất lớn nhất đạt 10.2kW, có thể cung cấp cho sinh hoạt và sản xuất nhỏ, thời gian chạy liên tục dài. Tuy nhiên khả năng lọc còn kém, tỏa nhiệt ra bên ngoài lớn, phải bảo dưỡng động cơ liên tục. Vì vậy, nhóm nghiên cứu kiến nghị tiếp tục được nghiên cứu để hoàn thiện, phát triển sản phẩm, nâng cao hiệu quả hoạt động của thiết bị.

Đây là thiết bị hoạt động sử dụng nguồn năng lượng tái tạo là các phụ phẩm nông lâm nghiệp, và là nguồn năng lượng mới, có khả năng giảm được phát thải môi trường. Tuy nhiên, giá thành nhiên liệu Biomass qua sơ chế hiện tại còn cao do đó cần thiết phải cải tiến đề nâng cao khả năng làm việc của thiết bị. 

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 11275) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

Nguồn: www.vista.gov.vn