Module 2: Assessment of international good practices in the fields of biomass energy technology

1

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 1

Ứng d ụng Điện nối lướicủa Năng l ượng Sinh kh ối, Khí sinh h ọc và Rác th ải cho Vi ệt Nam

Khóa đào tạo ngắn hạn

Hà Nội ngày 10-11 tháng 12

(Mirko Barz)

HT

W –

UT

/RE


On-Grid Applications of Biomass, Biogas and Waste-t o-Energy Power Plants for Vietnam

Short Term Training Seminar

December 10th – 11th, 2013, Hanoi

(Mirko Barz)

2

HT

W –

UT

/RE


Nội dungTổng quan ti ềm năng n ăng l ượng tái t ạo

- Phân lo ại nguyên li ệu sinh kh ối và nh ững ví d ụ

- Năng l ượng sinh kh ối nối lưới điện hơn cả năng l ượng - nh ững ph ương pháp chuy ển hóa

- Nhiên li ệu sinh kh ối- một ph ương cách thay th ế dài h ạn cho nhi ệt năng và năng l ượng

- Gỗ là ngu ồn năng l ượng- Chất th ải nông nghi ệp là ngu ồn năng l ượng

Module IIĐánh giá những tập quán quốc tế tốt liên quan đến lĩnh vực công nghệ năng lượng Sinh khối gắn với các tiềm năng/những hạn chế trong việc chuyển giao công nghệ cho Việt Nam ( 180 phút)

HT

W –

UT

/RE


Content:

- General overview RE potentials - Classification of Biomass fuels and examples- Biomass on grid is more than power – conversion path ways- Biomass fuels – a long term alternative for heat and power- Wood as Energy source- Agricultural Residues as Energy Source

Module IIAssessment of international good practices in the fields of biomass energy technology with regard to potentials/limitations for technology transfer to Vietnam (180 minutes)

3

HT

W –

UT

/RE


Tính có sẵn tự nhiên của năng lượng tái tạo

Mặt sau của khối lập phương: sự sẵn có tự nhiên của năng lượng tái tạo là vô cùng lớn.Mặt trước của khối lập phương:năng lượng có sẵn về mặt kỹ thuật được thể hiện dưới dạng: điện năng, nhiệt năng và năng lượng hóa chất Vượt quá nhu cầu năng lương hiện nay( khối lập phương màu xám bên trái) một trong sáu nhân tố.

Source: BMU

Bức xạ của mặt trời =99.97% của năng lương trên trái đấtNguồn: tập bài giảng của Bill Dupre.Peter Copeland

Tiềm năng năng lượng sinh khối

HT

W –

UT

/RE


Natural Availability of renewable Energy

Rear cubes: The natural availability of renewable e nergy is extraordinarily large. Front cubes: The technically available energy in th e form of electricity, heat, and chemical energy carriers exceeds the present-day energy demand (gre y cube, left) by a factor of six.

Source: BMU

Solar radiation = 99.97% of energy on Earth Source: Lecture Slides prepared by Bill Dupré • Peter Copeland

Biomass Potentials

4

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam Dec. 2013 - 7

Tiềm năng n ăng l ượng sinh h ọc

Vấn đề:Băn khoăn về sự khác biệt thông tin/con số trong các tài liệu và các báo cáo nghiên cứu.

Lý do >định nghĩa không rõ ràng về tiềm năng

Những thu ật ng ữ chung:• Tiềm năng về lý thuyết• Tiềm năng về kỹ thuật• Tiềm năng kinh tế khả dụng

•Các thuật ngữ khác: tiềm năng tương thích môi trường

HT

W –

UT

/RE


Bioenergy Potentials

Problem: confusion of different information/numbers in literature and research reports

Reason � unclear definition of potentials

Common terms: • theoretical potential• technical potential• economic useable potential

• other terms: environmentally compatibily potentials

5

HT

W –

UT

/RE


Tiềm năng kh ả dụngTiềm năng kh ả dụng

kinh t ế

Tiềm năng lý thuy ết

Tiềm năng k ỹ thu ật

� Một phần của tiềm năng lý thuyết, công nghệ ứng dụng cho phần này đã có sẵn

� Sẽ tăng khi trình độ khoa học phát triển hơn

Nguồn / Tiềm năngĐịnh ngh ĩa tiềm năng

Năng l ượng sinh kh ối-ngu ồn năng l ượng tái t ạo quan tr ọng nh ất

HT

W –

UT

/RE


Usable Potential

Economic usable Potential

Theoretical Potential

Technical Potential

� Part of the theoretical potential, technologies to use this part are available.

� Will increase if the state of the art is more developed

Resources/PotentialsDefinition Potentiale

Biomass - the most important Renewable Energy Source

6

HT

W –

UT

/RE


http://www.aboutbioenergy.info/implementation_resource.html

Vô nghĩa!Hãy cẩn thận nếu bạn sử dụng

thông tin từ internet!

Tiềm năng toàn c ầu của năng l ượng sinh h ọc

HT

W –

UT

/RE


http://www.aboutbioenergy.info/implementation_resource.html

Rank Nonsense!Be careful if you use Information

from Internet!

Global Potential of Bioenergy

7

HT

W –

UT

/RE


?


Tiềm năng kỹ thuật và việc sử dụng sinh khối như % của việc tiêu thụ năng lượng(PEC) từ nhiên liệu hóa thạch+ thủy điện (dựa trên số liệu từ Kaltschmitt 2001)

Sử dụng năng lượng sinh học và tiềm năng (%) của PEC

HT

W –

UT

/RE


?


8

HT

W –

UT

/RE



Tiềm năng năng lượng sinh học hàng năm (lý thuyết) khoảng 2900 EJ.

Các nhà khoa học cho rằng, 270 EJ (tiềm năng khả dụng kinh tế) được xem là có sẵn trên cơ sở bên vững và với giá cả cạnh tranh.

Xấp xỉ 55% nhu cầu năng lượng ngày nay của thế giới khoảng 500 EJ/a có thể được tạo ra từ năng lượng sinh khối.

Nguồn/Tiềm năngH

TW

–U

T/R

E



• The annual (theoretical) bio-energy potential is about 2900 EJ.

• Scientists say, about 270 EJ (economic useable potential) could beconsidered available on a sustainable basis and at competitive prices.

Approx. 55% of the present world energy demand of roughly 500 EJ/a could be generated by Biomass

Resources/Potentials

9

HT

W –

UT

/RE


Exemplary Projection of IEA

Tiềm năng sinh khối bền vững năm 2050( 200-500EJ/năm).tiềm năng sinh khối bền vững bao gồm (i) phếliệu từ nông nghiệp và lâm nghiệp(~100EJ); (II) thặng dư từ sản xuất lâm nghiệp-mức tăng trưởng thuầnhàng năm trừ đi mùa thua hoạch hiện tại.(~80);(III) cây trồng năng lượng, trừ đi diện tích đất bạc màu vừavà/hoặc khan hiếm nước vừa (~120); (IV) cây trồng năng lượng ở thêm ở diện tích đất bạc màu vừa và/hoặc khan hiếm nước vừa (~70) và (V) tiềm năng tăng thêm khi năng suất nông nghiệp tăng nhanh hơnxu hướng lịch sử theo đó sẽ sản xuất nhiều lương thực hơn trên một diện tích đất như nhau (~140EJ)

HT

W –

UT

/RE


Exemplary Projection of IEA

10

HT

W –

UT

/RE


Phân lo ại nhiên li ệu năng l ượng sinh kh ối

Có th ể có nhi ều cách phân lo ại, ví d ụ

Theo nguồn gốc

- rừng

- nông nghiêp

- Hệ thủy sinh

Theo trạng thái

- rắn

- lỏng

- Thể khí

Theo cấu tạo

- gỗ

- Cuống

- Chất hải hữu cơ

- ……

Các dạng phân

Loại khác

- Nhà máy điện

- …..

Phân loại đơn giản

Sinh khối thể rắn

Sinh khối gỗ Sinh khối không phải gỗ Sinh khối khác

HT

W –

UT

/RE


Classification of Biomass fuels

Different classifications of Biomass possible, e.g.

According origin

- forest

- agriculture

- aquatic systems

According state

- solid

- liquid

- gaseous biomass

According constituents

- wood

- stalk

- organic waste

- ……

Other classif.

Possible

- energy plants

- …..

Simple classification

Solid biomass

Woody biomass Non-woody biomass Other biomass

11

HT

W –

UT

/RE


HT

W –

UT

/RE


12

HT

W –

UT

/RE


• Nhiên liệu sinh học quan trọng nhất tất nhiên là gỗ và những phần gỗ còn lại được tích trữ trong rừng, nhà máy gỗ hoặc như gỗ cũ

Ví dụ nhiên li ệu sinh kh ối ,Nhiên li ệu sinh kh ối gỗ

HT

W –

UT

/RE


• Included among the most important biogenic fuels are of course wood and leftover timber accumulating from forestry, in sawmills or as old timber.

Examples for Biomass FuelsWoody Biomass fuels

13

HT

W –

UT

/RE


Những cây phát triển nhanh như cây poplars và Willow, có thể được trồng theo khu vực cây ngắn ngày và có thể thu hoạch được trong vòng vài năm

Ví dụ nhiên li ệu sinh kh ối

Cây tăng tr ưởng nhanh ng ắn ngày có th ể đạt mức sản xu ất sinh kh ối lên đến 15t/(ha* n ăm)

HT

W –

UT

/RE


Fast-growing trees, e.g. poplars and willows, can be planted in so-called short-turnaround plantations and be harvested within a few years.

Examples for Biomass Fuels

Fast growing trees at short rotation plantations ca n reach a biomassproduction rate of up to 15 t/(ha * year)!!!

14

HT

W –

UT

/RE


sậy và các loại cỏ thực vật khác như cỏ voi miscanthus là những nguyên liệu thô tái sinh có tiềm năng cho năng suất cao.

Ví dụ về nhiên li ệu sinh kh ối

Sậy có th ể đạt sản lượng sinh kh ối mức 10-12 t(ha*n ăm), cỏ Napier có th ể đạt 60-70 tdm/ha( n ăng su ất cao là 71 tdm/ha được ghi nh ận cho Thái Lan)

HT

W –

UT

/RE


Reed and other grass-like plants as e.g. miscanthus are potentially very high-yield regenerative raw materials,


Reed can reach an annual biomass production rate of 10 – 12 t/(ha*year) Napier grass can reach up to 60 -70 t dm/ha (high yields of 71 t dm/ha are reportedfor Thailand)

15

HT

W –

UT

/RE


Phế thải nông nghiệp như rơm rạ cũng như các loại cây có hạt đặc biệt như cây Wheat rye hybrid tricicale cũng rất phù hợp cho sản xuất năng lượng


HT

W –

UT

/RE


Agricultural residues such as straw, as well as special grain plants like e.g. the wheat-rye hybrid triticale, are also suitable for producing energy.


16

HT

W –

UT

/RE


Cây thực vật chứa đường và tinh bột như ngô, mía, củ cải đường, sắn..vv có thể dùng sản xuất Ethanol sinh học


HT

W –

UT

/RE


Plants which contain sugar and starch, like maize and sugar cane, sugar beets, cassava etc. can be used for making bio ethanol.


17

HT

W –

UT

/RE


Cũng là các nguồn sinh khối cho năng lượng bao gồm những cây thực vật chứa dầu sẽ được ép và quá trình cô lập , có thể chuyển thành chất mang năng lượng dạng lỏng


HT

W –

UT

/RE


Also included as biomass sources for energy are those oil-containing plants which, by pressing and subsequent processing, can be converted into liquid energy carriers.


18

HT

W –

UT

/RE


Chất th ải hữu cơ cũng là nh ững ngu ồn năng l ượng phù h ợp - phân lỏng- rác sinh học- rác cặn- rác thải đô thị và- thức ăn thừa

Chúng có thể được chuyển hóa thành khí sinh học

Thậm chí chôn lấp để sinh khí sinh học cũng có thể sử dụng


Haase Container- CHP plant10 MW in Seoul (Corea)

HT

W –

UT

/RE


Organic leftovers are also suitable energy sources . - liquid manure, - bio-waste, - sewage sludge, - municipal sew age and - food leftovers

They can be converted into biogas.

Even landfills release biogas which can also be utilized.


Haase Container- CHP plant10 MW in Seoul (Corea)

19

HT

W –

UT

/RE


Phương pháp chuyển hóa sinh khối và chuyển vào hệ thống logistic năng lượng hiện hữu.

Sinh kh ối nối lưới thì h ơn cả năng l ượng!!!

HT

W –

UT

/RE


Biomass conversion Pathways and transfer into the existing energy logistic systems

Biomass on grid is more than power!!!

20

HT

W –

UT

/RE


Vì sao sinh kh ối nối lưới hơn cả năng l ượng?

Ứng d ụng n ối lưới cho sinh kh ối =hơn cả năng l ượng

Khía c ạnh:Sinh khối có thể cung cấp nhiều dạng năng lượng( nhiệt năng, điện năng và nhiên liệu vận chuyển

Năng lượng được cung cấp từ sinh khối thông qua công nghệ chuyển đổi khác nhau có thể dễ dàng đưa vào nguồn cung năng lượng

HT

W –

UT

/RE


Why is Biomass on grid more than power?

On grid Applications for Biomass = more than power! !!

Aspect: Biomass can provide various forms of Energy (heat, electricity and transport fuels)

The Energy, provided from Biomass through the different conversion technologies can be easily feed

into the existing energy supply pathways

21

HT

W –

UT

/RE


Khía c ạnh:Chuyển nhiên liệu sinh khối rắn thành nhiên liệu năng lượng sinh học (thứ cấp) dạng lỏng và / hoặc thể khí.

Ứng d ụng n ối lưới cho sinh kh ối =hơn cả năng l ượng

Nhiên liệu sinh học lỏng/khí phù hợp cho nhiều mục tiêu sử dụng.- vận hành nhà máy CHP với hiệu suất cao gần người tiêu dùng nhiệt và năng lượng.- sử dụng trong các ứng dụng, phù hợp cho điều chỉnh tải nhanh( động cơ, tuốc bin khí)- thay thế nhiên liệu hóa thạch trong ngành vận tải- tăng tính linh hoạt của việc sử dụng sinh khối- …………………Ngoài ra: Khả năng tích trữ cao sẵn cóVí dụ

Lưới điện của Đức vận chuyển khoảng 620TWh/a( tiêu thụ của Đức 2010 =604 TWh) vàcó khả năng tích trữ 0,04 TWh.

Lưới khí t ự nhiên c ủa Đức vận chuy ển xấp x ỉ 1000 TWh/năm và có kh ả năng tích200 TWh.

Khí tích trữ từ khí tự nhiên có thể được sử dụng với tính linh hoạt cao.

HT

W –

UT

/RE


Aspect: Conversion of solid Biomass fuels into liquid and/or gaseous (secondary)Bioenergy fuels

On grid Applications for Biomass = more than power! !!

Liquid/gaseous Biofuels are suitable for multi purpose uses

- operation of CHP plants with high efficiency close to consumers of heat and power

- use in applications, suitable for fast load adjustments (engines, gas turbines)

- substitution of fossil fuels in the transportation sector

- increase of the flexibility of the biomass use

- …………………

Additional Aspects:

- High storage capacities available!

Example:

The German Power grid transport approximately 620 TWh/a (consumption Germany 2010 = 604 TWh)

and has a storage capacity of 0,04 TWh.

The German Natural Gas grid transports approx. 1000 TWh/year and has a storage capacity of 200 TWh.

Stored gas from the natural gas grid can be used with high flexibility.

22

HT

W –

UT

/RE


Nhiên li ệu sinh kh ối –gi ải pháp thay th ế dài h ạn cho nhi ệt năng và điện năng

HT

W –

UT

/RE


BIOMASS FUELS – A LONG-TERM ALTERNATIVE FOR HEAT AND ELECTRICITY

23

HT

W –

UT

/RE


Nhiên li ệu rắn/lỏng/khí

Thu ho ạch, v ận chuy ển, sơ chế, lưu kho

Chất th ải hữu cơPhế thải sinh h ọc Sản ph ẩm ph ụGỗ /thực vật năng lượng

Sinh kh ối

chuy ển đổi nhi ệt hóa chuy ển đổi lý hóachuy ển đổi sinh hóa

Đốt nhi ệt Khí hóa Nhiệt phânQuá trình Yếm khí

Quá trình lênmen

Chiết xu ấtnén Este hoá

Đốt nhi ệt

điện năng

nhi ệt năng

Sinh kh ối nh ư một ngu ồn năng l ượng- cách th ức chuy ển đổi

HT

W –

UT

/RE


solid/ liquid/gaseous fuels

Harvesting/Collecting, Transportation, Preparation, Storage

Organic wasteBiogeneous residues By-productsEnergy crops/timber

Biomass

thermo-chemicalconversion

physical-chemicalconversion

bio-chemicalconversion

combustion gasification pyrolysisbiogas

fermentationalcohol

fermentationextractioncompacting esterification

combustion

electric energy

thermal energy

Biomass as source for energy – conversion routes

24

HT

W –

UT

/RE


Ở nhiều vùng sinh khối gỗ là nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất được sử dụng ngày nay!Lý do- Rất sẵn( đặc biệt ở vùng có nhiều rừng)- Đặc tính nhiên liệu tuyệt vời( giá trị calo cao, ít tro, ít thành phần không mong muốn.

Các nguồn sinh khối gỗ

HHV

in MJ/kg

volatile in %

ash in %

ultimate analysis (mf) in %

feedstock

C H N O S Cl

fossil fuels hard coal 31,8 38,8 6,3 79,4 5,1 1,5 6,6 1,0 <0,2 brown coal 27,0 55,0 7,6 68,4 5,5 1,8 15,4 1,3 - biomass fuels

common reed 1) 17,7 66,8 8,8 46,5 5,9 0,3 42,5 0,14 0,16 miscanthus 17,8 81,0 2,7 47,2 6,5 0,7 41,7 0,13 0,23 pine wood 18,7 84,0 0,3 50,9 6,6 0,2 42,0 0,02 0,01 wheat straw 17,1 79,6 5,3 46,7 6,3 0,4 41,2 0,1 0,4 grain straw 17,5 80,1 4,6 47,0 6,2 0,4 41,7 0,1 0,34 maize straw 16,8 - 5,3 45,6 6,4 0,3 43,3 0,04 0,16 rape straw 17,0 78,7 6,5 48,3 6,3 0,7 38,0 0,2 -

Table 1: Comparison of fuel analysis for biomass samples and fossil fuels [5], 1) [6]

HT

W –

UT

/RE


In many regions woody Biomass is the largest source of Renewable Energy in use today!

Reason: - Good availability (especially in forest rich regions)- Excellent fuel characteristic (high caloric value, low ash content, low content of

unwanted components)

Woody biomass sources

HHV

in MJ/kg

volatile in %

ash in %

ultimate analysis (mf) in %

feedstock

C H N O S Cl

fossil fuels hard coal 31,8 38,8 6,3 79,4 5,1 1,5 6,6 1,0 <0,2 brown coal 27,0 55,0 7,6 68,4 5,5 1,8 15,4 1,3 - biomass fuels

common reed 1) 17,7 66,8 8,8 46,5 5,9 0,3 42,5 0,14 0,16 miscanthus 17,8 81,0 2,7 47,2 6,5 0,7 41,7 0,13 0,23 pine wood 18,7 84,0 0,3 50,9 6,6 0,2 42,0 0,02 0,01 wheat straw 17,1 79,6 5,3 46,7 6,3 0,4 41,2 0,1 0,4 grain straw 17,5 80,1 4,6 47,0 6,2 0,4 41,7 0,1 0,34 maize straw 16,8 - 5,3 45,6 6,4 0,3 43,3 0,04 0,16 rape straw 17,0 78,7 6,5 48,3 6,3 0,7 38,0 0,2 -

Table 1: Comparison of fuel analysis for biomass samples and fossil fuels [5], 1) [6]

25

HT

W –

UT

/RE


� Đường logistic đã được phát triển tốt� Công nghệ truyền thống (như công� Nghệ nhà máy nhiệt điện) có thể được sử dụng� Công nghệ đã được chứng minh và hoàn thiện� Có sẵn trong cả năm( không bị hạn chế về mùa)� Khi đốt gỗ, lượng phát thải chất độc hại thấpChú ý vi ệc khai thác quá m ức có th ể dẫn đến phá r ừng và vô vàn các v ấnđề liên quan .

Các mặt lợi khác của việc sử dụng sinh khối gỗ là nguồn năng lượng

Biomass exploitation has to be in accordance to eco nomic, environmentaland social aspects!!/khai thác sinh kh ối ph ải tuân theo các khía c ạnh kinh t ế

Môi tr ường và xã h ội

Policy has to prevent overexploitation!!!Chính sách h ải ng ăn ch ặn vi ệc khai thác quá m ức

HT

W –

UT

/RE


� Logistic pathways are well developed,� Conventional technologies (e.g. thermal power plant technologies) can be used,� Technologies are proven and robust,� Available over the whole year (no seasonal limitations),� Low emmisions of harmfull substances when burning wood

Attention should be paid that overexploitation can lead to deforestration and a multitude of interconnected problems.

Further advantages of using woody biomass as energy source

Biomass exploitation has to be in accordance to eco nomic, environmentaland social aspects!!

Policy has to prevent overexploitation!!!

26

HT

W –

UT

/RE


Chúng ta ph ải xem xét kh ả năng tác động tiêu c ực đến môi tr ường!

Ví dụ:

Tác động môi trường tiêu cực của việc trồng cây có thể xẩy ra ở cấp địa phương nếu - Không quản lý rừng tự nhiên hoặc không quản lýrừng thưa hoặc thay thế bằng các dạng sinh khối khác(ảnh hưởng việc sử dụng đất)

Tác động tiêu cực bao gồm:- kết quả việc thu hoạch rừng làm tăng sói mòn đất và giảm chất lượng nước.- làm tăng khả năng mất nước và giảm khả năng giữ nước- làm tăng ô nhiêm hóa chất từ phân bón, thuốc trừ sau- giảm năng suất và chất lượng đất- giảm đa dạng sinh học do thay đổi cấu trúc rừng như việc trồng một

loại cây hoặc sử dụng giống cây không phải bản địa mà động vật hoang giã khôn thể

sử dụng được

Thảo lu ận nhóm liên h ệ những ảnh h ưởng tiêu c ực nh ư vậy với Việt Nam?

HT

W –

UT

/RE


We have to consider possible negative environmental impacts too!

Examples:

Negative environmental effects of plantations may o ccur locally if:

-unmanaged natural forests or forests managed for low intensity uses are removed (or) replaced with other forms of Biomass (Land use change impact)

Such negative impacts can include:

- increased erosion and reduction of water quality as a result of forest harvesting - increased rates of runoff and decreased water-holding capacity; - increased chemical pollution from fertilizers and pesticides; - degradation of soil quality and productivity; and - reduction of biodiversity through alteration of forest structure, e.g. creation of

tree monocultures, and use of non-native tree species which local wildlife are unable to use.

Group discussion Are such negative impacts relevant for Vietnam?

27

HT

W –

UT

/RE


Đóng góp c ủa năng l ượng g ỗ cho t ổng l ượng g ỗ được sử dụng t ại Châu Âu(EU27 + Na Uy/ Thu ỵ Sỹ)

Source: UNECE, FAO, University of Hamburg (March 2008)

HT

W –

UT

/RE


Contribution of wood energy to total wood use in Eu rope (EU27 + Norway/Switzerland)

Source: UNECE, FAO, University of Hamburg (March 2008)

28

HT

W –

UT

/RE


Sinh khối gỗ là nguyên liệu thực vật từ cây, bụi rậm có thể bao gồm� thân cây� cành và nhánh� rễ� vỏ

� lá

Sinh khối gỗ có thể đến từ nhiều nguồn như:� phế thải hoạt động lâm nghiệp� phế thải sản phẩm gỗ

� gỗ thải đô thị

� cây trông cho năng lượng� gỗ nhiên liệu� rừng thưa đi sẽ giảm thiệt hại� Từ cháy và loài gây hại.

HT

W –

UT

/RE


Woody biomass is plant material from trees and shrubs that can include� Trunks� Branches and limbs,� roots, � Bark and � leaves,

Woody biomass can come from many sources, including:

� forestry operation residues, � wood product residues, � urban waste wood, � trees grown specifically for energy, � fuelwood, and � forest thinnings that reduce damage from fires and pests

29

HT

W –

UT

/RE


A. Rừng

Hoạt động quản lý rừng mang lại sinh khối.

Quản lý rừng hướng đến mục tiêu sản xuất sản phẩm gỗ giá trị cao để bán ra thị trường ví dụ cho xây dựng, đồ đạc và các ngành công nghiệp khác.

Quản lý đòi hỏi việc thường xuyên phát quang cho cây gỗ( để đảm bảo điều kiện sinh trưởng tốt cho những cây có giá trị cao)

Việc phát quang thường diễn ra theo lịch 10 năm với việc thu hoạch xấp xỉ 10 tấn gỗ khô/ha ( tương ứng với 1 t/ha*năm)

Các nguồn quan trọng nhất cho năng lượng sinh khối ở Đức

HT

W –

UT

/RE


A. Forests

Biomass resulting from Forest Management activities

Forest management is targeted on the production of high value wood products to be soldon the market e.g. for construction, furniture or other industries.

Forest management requires a regular thinning of the wood stands (to ensure good growingconditions for high value trees).

Thinning occurs usually every 10 years with a yield of approx. 10 tonnes dry wood/ha (respectively 1 t/(ha*a)

Most important sources for Energy Biomass in Germany

30

HT

W –

UT

/RE


Trồng cây ng ắn ngà y =việc sản xuất các giống cây tăng trưởng nhanh( dưới dạng canh tác) với mục đích thu hoạch sản lượng gỗ nhanh nhất.Nếu việc sản xuất nhằm sản xuất gỗ năng lượng chúng ta gọi là ươm “ đồn điền năng lượng”

B. Gỗ tăng tr ưởng đặc bi ệt từ đồn điền năng l ượng( tr ồng cây ng ắn ngày)

Gỗ được thu hoạch thường xuyêntheo chu kỳ 3-5 năm.sau khi thu

hoạch các chồi của cây này sinh trưởng lại cực nhanh

Đồn điền ngắn ngày thường được sử dụng trong khoảng thời gian

từ 20-30 năm

ác giống tiêu biểu là liễu -willow và dương-poplar

Các ngu ồn quan tr ọng nh ất cho n ăng l ượng sinh kh ối ở Đức

HT

W –

UT

/RE


Short rotation plantation = Is a production of fast-growing tree species (in the form of field cultivation) with the aim to produce quickly high yields of wood. If the production is targeted to produce energy wood we call the plantation “energy plantation”.

B. Special grown wood from energy plantations (shor t rotation plantations)

Wood is harvested frequently every 3 – 5 years.

The plant species (their shoots) rapidly

Regrow after harvesting.

A short rotation plantation is usually used over

A time of 20 – 30 years

Typical plant species are willow and poplar.

.

Most important sources for Energy Biomass in German y

31

HT

W –

UT

/RE


Năng suất gỗ phụ thuộc vào� giống� điều kiện thổ nhưỡng� tưới nước và bón phân� giai đoạn thu hoạch� ……….Thu hoạch cây trong giai đoạn từ 3-5 năm, sản lượng 8t/(ha*năm) sấy khô là có thể ( các tài liệunói 12 t( ha/năm)

Sản lượng làm mẫu của nông trường ngắn ngày ở Thuringia( nguồn Vetter,TLL)

- Cây bạch dương (chu kỳ thu hoạch 3 năm) 8tdm/(ha*a)

- Cây bạch dương (chu kỳ thu hoạch 5 năm) 7tdm/(ha*a)

- Cây liễu (chu kỳ thu hoạch 1 năm) 4tdm/(ha*a)

- Cây liễu (chu kỳ thu hoạch 3 năm) 7tdm/(ha*a)

Gỗ từ các đồn điền năng l ượng

Sử dụng từng phần của máy nông nghiệp đã chuyển đổi ítcho việc thu hoạch sinh khối là có thể

HT

W –

UT

/RE


Wood yield depends on� Plant species,� Soil conditions� Watering and fertilizing� Harvesting sequence� ……….Harvesting the trees in a sequence of 3 – 5 years, yields of 8 t/(ha*a) dry matter are possible (Literature refers up to 12 t/(ha*a)

Exemplary yiels of a short rotation plantation in Thuringia (Source: Vetter, TLL):- poplar (3 years harvesting sequence) 8 tdm/(ha*a)- poplar (5 years harvesting sequence) 7 tdm/(ha*a) - willow (1 years harvesting sequence) 4 tdm/(ha*a)- willow (3 years harvesting sequence) 7 tdm/(ha*a)

Wood from energy plantations

Partly use of slightly modified agricultural machinery

For harvesting the biomass is possible

32

HT

W –

UT

/RE


Các ngu ồn khác cho n ăng l ượng g ỗ

� gỗ phế thải( gỗ thừa) như từ công nghiệp ( lưu ý! Khi mức ô nhiễm được chỉ định chỉ dùng trong nhà máy đốt rác.)

� dăm gỗ từ biện pháp quản lý cảnh quan� rễ, gốc cây( việc sử dụng có ảnh hưởng tiêu cực đến sói mòn đất và độ phì nhiêu của

đất.� gỗ từ hệ nông lâm� ….

HT

W –

UT

/RE


Further sources for energy wood

� Waste wood (scrap wood) e.g. from industry (remark! When contamination indicated only usuable in waste incineration plants)

� Wood chips from landscape management measures � Roots and stumps (using has negative impacts on soil erosion and soil fertilicity)� Wood from agro-forest systems� ….

33

HT

W –

UT

/RE


Nguồn gỗ ở Việt Nam ( 2008)

Theo bộ NN&PTNT ( MARD), rừng chiếm 13.1 triệu ha ( 38.7% diện tích đất)� 10.3 triệu ha là rừng tự nhiên� 2.8 triệu ha là rừng trồng

Rừng ở Việt Nam được xếp thành 3 loại� Rừng đặc dụng ( 2.1 triệu ha hoặc 15.7 % tổng diện tích rừng)� Rừng sản xuất ( 6.2 triệu ha hoặc chiếm 48.2 tổng diện tích rừng)� /Rừng phòng hộ( 4.7 triệu ha hoặc 36.1% tổng diện tích rừng)

Diện tích rừng tăng tổng cộng được báo cáo là từ 9.2 triệu ha năm 1992 lên 12.6 triệu ha năm 2006 nhưng tại những vùng như cao nguyên trung bộ, bờ biển miền trung và miền đông của khu vực phía nam vẫn còn tỷ lệ phá rừng cao.

Source: United Nations Collaborative Programme on Reducing Emissions from/nguồn chương trình phối hợp giảm thải từ việc phá rừng và làm suy kiệt rừng tại các quốc gia đang phát triển

HT

W –

UT

/RE


Wood Ressources in Vietnam (2008)

According to the Ministry of Agriculture and Rural Development (MARD), forests occupied13.1 million ha (38.7% of land area), � 10.3 million ha of natural forests and � 2.8 million ha of plantation forests.

The forest types in Vietnam are categorized into three types: � Special-use Forest (2.1 million ha or 15.7% of total forest area), � Production Forest (6.2 million ha or 48.2% of total forest area). � Protection Forest (4.7 million ha or 36.1% of total forest area)

An overall increase in forest area from 9.2 million ha in 1992 to 12.6 million ha in 2006 Is reported but some areas such as the Central Highlands, the Central Coast and the East of southern region – still have high rates of deforestation.

Source: United Nations Collaborative Programme on Reducing Emissions fromDeforestation and Forest Degradation in Developing Countries (UN_REED)

34

HT

W –

UT

/RE


Thảo luận bàn tròn/thảo luận nhóm

1. Các học viêc s ẽ ước lượng ngu ồn gỗ có th ể được tạ ra tại Việt Nam(dựa trên kinh nghiệm từ Đức đã được trình bày và xét đến điều kiện cụ thể của Việt Nam)

Gỗ là ngu ồn năng l ượng t ại Việt Nam

According GIZ and MOTI the rates of sustainable logging of fuel wood are legally set at:- 1 ton/ha/year for natural forest and - 2.5 tons/ha/year for forest plantationsAt such regulated rates the total wood fuel harvested from natural forests and forest plantations amount respectively to 10.35 million and 6.9 million tons a year.

Source: STUDY AND RECOMMENDATION OF SUPPORTING MECHANISMS F OR DEVELOPMENT OF GRID-CONNECTED BIOMASS POWER, Vietnam Institute of Energy, Ministry of Industry and Trade

HT

W –

UT

/RE


Round table – group discussion

1. Participants will make an estimation of the wood ressources which can be made available in Vietnam.(Based on the presented experiences from Germany and under consideration of the knowledge of the specific conditions in Vietnam)

Wood as Energy Source in Vietnam

According GIZ and MOTI the rates of sustainable logging of fuel wood are legally set at:- 1 ton/ha/year for natural forest and - 2.5 tons/ha/year for forest plantationsAt such regulated rates the total wood fuel harvested from natural forests and forest plantations amount respectively to 10.35 million and 6.9 million tons a year.

Source: STUDY AND RECOMMENDATION OF SUPPORTING MECHANISMS F OR DEVELOPMENT OF GRID-CONNECTED BIOMASS POWER, Vietnam Institute of Energy, Ministry of Industry and Trade

35

HT

W –

UT

/RE


Phế thải nông nghi ệp là ngu ồn sinh kh ối

- Hiện nay khoảng 5.1 tỷ tấn phế thải nông nghiệp dạng khô được tạora trên toàn cầu (IEA 2010)

Lượng này sẽ chiếm xấp xỉ 75EJ, tương ứng với 15 % nhu cầu năng lượng năng lượngChủ yếu hiện nay trên toàn cầu là 500EJ

Picture source: Ecopanel Systems Ltd.

Phụ thuộc vào vị trí ước tính rằng khoảng 25 -50% phế thải nông nghiệp có thể được dùng sản xuất năng lượng sinh học trên cơ sở bền vững.

HT

W –

UT

/RE


Agricultural Residues as Bioenergy Sources

- Currently, around 5.1 billion dry tones of agricultural residues are produced globally (IEA 2010)

- This amount represents approx. 75 EJ or respectively 15 % of the current global primary energy demand of 500 EJ

- Depending on the location it is assumed that 25 – 50 % of the agricultural residues could generally be used for bioenergy production on a sustainable basis

Picture source: Ecopanel Systems Ltd.

36

HT

W –

UT

/RE


Phế thải nông nghi ệp là ngu ồn năng l ượng sinh h ọc

Tiềm năng năng lượng của phế thải chế biến nông nghiệp là phần % của tổng số năng lượng chủ yếu được sản xuất,nguồn www.fao.org

HT

W –

UT

/RE


Agricultural Residues as Bioenergy Sources

37

HT

W –

UT

/RE


Ví dụ phế thải nông nghiệp, phù hợp là nguồn năng lương

EFB

Source: Pham Quang Ha, Nguyen Van Bo

Phân động vật

Vỏ dừa

Vỏ trấu

Rơm rạ

Bã mía

HT

W –

UT

/RE


Examples for Agricultural Residues, Suitable as Energy Sources

Sugar can bagasses

Coo-nut shell

Rice husk

Rice straw

EFB

Source: Pham Quang Ha, Nguyen Van Bo

Animal manure

38

HT

W –

UT

/RE


Bao nhiêm ch ất th ải nông nghi ệp được tạo ra t ại châu Á

Ví dụ việc chọn số liệu..số liệu từ các nước châu Á được chọn

Quốc gia S ản lượng ch ất th ải nông nghi ệptrung bình 2000(kg/ng ười*ngày)

Sản lượng ch ất th ải nông nghi ệp kỳvọng 2025

Indonesia 0,114 0,150

Vietnam 0,092 0,150

Malaysia 0,122 0,210

Thailand 0,096 0,225

Laos 0,083 0,135

Cambodia 0,078 0,165

Source: Prof. Agamuthu, University of Malaya (Malaysia)

Regional 3R Meeting, Tokyo 2009

Con s ố này có tin được không ???

HT

W –

UT

/RE


How much Agrowaste is produced in Asia

Example of data selection ….data from selected Asian countries

Country Average agrowaste production 2000 [kg/cap*day]

Expected agrowaste production 2025

Indonesia 0,114 0,150

Vietnam 0,092 0,150

Malaysia 0,122 0,210

Thailand 0,096 0,225

Laos 0,083 0,135

Cambodia 0,078 0,165

Source: Prof. Agamuthu, University of Malaya (Malaysia)

Regional 3R Meeting, Tokyo 2009

Are this data trustable???

39

HT

W –

UT

/RE


Theo số liệu được trình bày trước đây, tại Việt Nam khoảng 0.1 kg chất thải nông nghiệp được tạo ra

trên đầu người một ngày.

Xấp xỉ 90 triệu người * 365 ngày= 3.285 triệu tấn/năm > không thực tế

Sao không?

ví dụng sản xuất lúa

mỗi năm Việt Nam sản xuất được trên 30

Triệu tấn lúa

Chất th ải nông nghi ệp tại Việt Nam là bao nhiêu?

Con số này sẽ mang đến một sản lượng vỏ trấu vàRơm rạ cực lớn

HT

W –

UT

/RE


According to the data presented before, in Vietnam approx. 0.1 kg agrowaste is producedper capita and day.

Approx. 90 Mio people * 365 days = 3.285 Mio t/year � not realistic!

Why not?

Example Rice production:

More than 30 Mio ton of Rice are Produced in Vietnam each year!

How much Agrowaste is produced in Vietnam

This ammount will result in the production

of a huge ammount of husk and straw

40

HT

W –

UT

/RE


Logistic c ủa việc tận dụng r ơm rạ năng l ượng

Rơm rạ là ph ế thải ngoài đồng

Rơm rạ là ph ế thải ngoài đồng..b ước chu ẩn b ị chuy ển đổi logistic được yêu c ầu.

HT

W –

UT

/RE


Logistic of Energetic Straw Utilization

Rice straw is a field based Residue!

Straw is a field based residue … pre conversion logi sticsteps are required

41

HT

W –

UT

/RE


Phế thải nông nghi ệp được tạo ra ( đống khô) ở các n ước châu Á được chọn.

Quôc gia Ph ế liệu cây tr ồng 1000t/n ăm Phụ phẩm nông nghi ệp 1000t/n ăm

Rice strawRơm rạ

rice huskVỏ trấu

BagasseBã mía

palm oil wasteChát th ải dầu cọ

China 138,000 45,206 11,520 n.a.

India 104,000 15,658 55,802 n.a.

Indonesia 40,800 n.a. 8,990 11,250

Philippines 11,500 n.a. 7,482 126

Thailand 22,000 5,800 17,255 1,643

Vietnam 26,900 n.a. 3,480 n.a.

Malaysia 1,600 n.a. 464 30,330

Kami et. al. 2010IEA 2010

Zafar/Dahlen 2009

HT

W –

UT

/RE


Produced agricultural residues (dry mass) in selecte d Asian countries

Country crop residues in 1000 t/year agricultural byp roducts 1000 t/year

Rice straw rice husk Bagasse palm oil waste

China 138,000 45,206 11,520 n.a.

India 104,000 15,658 55,802 n.a.

Indonesia 40,800 n.a. 8,990 11,250

Philippines 11,500 n.a. 7,482 126

Thailand 22,000 5,800 17,255 1,643

Vietnam 26,900 n.a. 3,480 n.a.

Malaysia 1,600 n.a. 464 30,330Kami et. al. 2010IEA 2010

Zafar/Dahlen 2009

42

HT

W –

UT

/RE


ví dụ rơm rạ là ngu ồn năng l ượng

Quốc gia Sản xuất lúa triệu tấn/năm Tổng lượng rơm rạ triệu tấn/năm

China 184.1 138.1

India 139.1 104.4

Vietnam 35.8 26.9

Cambodia 6.3 4.7

Laos 2.7 2.0

Thailand 29.3 22.0

Myanmar 30.6 23.0

Malaysia 2.2 1.6

Indonesia 54.5 40.8

Philippines 15.3 11.5

Asean total 176.6 132.4

Total ammount 499.8 374.9

Rơm rạ ở châu ÁH

TW

–U

T/R

E


Example rice straw as energy source

Country Rice Productionin Mio t/year

Total amount of rice strawin Mio t/year

China 184.1 138.1

India 139.1 104.4

Vietnam 35.8 26.9

Cambodia 6.3 4.7

Laos 2.7 2.0

Thailand 29.3 22.0

Myanmar 30.6 23.0

Malaysia 2.2 1.6

Indonesia 54.5 40.8

Philippines 15.3 11.5

Asean total 176.6 132.4

Total ammount 499.8 374.9

Rice straw in Asia

43

HT

W –

UT

/RE


Làm vi ệc nhóm-th ảo lu ận

Các học viên sẽ ước tính số lượng chất thải nông nghiệp được tạo ra ở Việt Nam và thảo luận phương cách chuyển đổi phù hợp để sử dụng nguồn phế thải này như một nguồn năng lượng.

Cơ sở số liệu: sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam theo FAO

HT

W –

UT

/RE


Group work - discussion

Participants will estimate the amount of agro waste produced in Vietnam and discusssuitable conversion pathways to make use of this residues as energy source.

Data Basis: Agricultural production in Vietnam adopted from FAO

44

HT

W –

UT

/RE


Sản xu ất nông nghi ệp của Việt Nam

Crop/cây tr ồng Area (1000 ha)

Diện tích

Production (1000 tonnes)

Sản lượng

Yield (quintal/ha)

Năng suất

Paddy rice/Lúa 7,362.4 29,141.7 39.6Corn/Ngô 649.7 1,612.0 24.8Sweet potato/khoai lang 254.9 1,517.3 59.5

Cassava/s ắn 231.6 1,783.4 77.0Vegetables/rau 401.4 5,150.0 128.3Beans/ đậu tương 221.5 144.1 6.5Cotton/bông 20.2 20.7 10.2Jute, kanef/ đay 8.7 18.6 21.3Rush/cây b ấc 11.0 67.0 60.9Sugar cane/mía 283.0 13,843.5 489.2Peanut/l ạc 269.4 386.0 14.3Soybean/ đậu nành 127.8 141.3 11.1

Tobacco/thu ốc lá 31.2 31.7 10.2Coffee/cafe 370,602 409.3 -Tea/trà 79,180 229,540 -Rubber/cao su 389,778 199,733 -Coconut/d ừa 142,504 105,450 -Cash crops/hoa l ợi 196,003 53,251 -

Fruit crops/ ăn trái 438.4 -

Data Source: FAO.org, adopted from Source: Statistical Publishing House, Hanoi, 1999.

Tổng diện tích đất nông nghiệp Việt Nam: 102400 km2H

TW

–U

T/R

E


Agricultural Production in Vietnam

Crop Area (1000 ha) Production (1000 tonnes) Yield (qui ntal/ha)

Paddy rice 7,362.4 29,141.7 39.6

Corn 649.7 1,612.0 24.8

Sweet potato 254.9 1,517.3 59.5

Cassava 231.6 1,783.4 77.0

Vegetables 401.4 5,150.0 128.3

Beans 221.5 144.1 6.5

Cotton 20.2 20.7 10.2

Jute, kanef 8.7 18.6 21.3

Rush 11.0 67.0 60.9

Sugar cane 283.0 13,843.5 489.2

Peanut 269.4 386.0 14.3

Soybean 127.8 141.3 11.1

Tobacco 31.2 31.7 10.2

Coffee 370,602 409.3 -

Tea 79,180 229,540 -

Rubber 389,778 199,733 -

Coconut 142,504 105,450 -

Cash crops 196,003 53,251 -

Fruit crops 438.4 -Data Source: FAO.org, adopted from Source: Statistical Publishing House, Hanoi, 1999.

Total agricultural area in Vietnam: 102400 km²

45

HT

W –

UT

/RE


Nguồn sinh kh ối theo nghiên c ứu của GIZ/IE( MOIT)

Source: STUDY AND RECOMMENDATION OF SUPPORTING MECHANISMS FOR DEVELOPMENT OF GRID-CONNECTED BIOMASS POWER, (Vietnam Institute of Energy, Ministry of Industry and Trade)

HT

W –

UT

/RE


Biomass Resources according GIZ/IE (MOTI) study

Source: STUDY AND RECOMMENDATION OF SUPPORTING MECHANISMS FOR DEVELOPMENT OF GRID-CONNECTED BIOMASS POWER, (Vietnam Institute of Energy, Ministry of Industry and Trade)

46

HT

W –

UT

/RE


Số liệu tin cây v ề ngu ồn sinh kh ối sẵn có

Có được số liệu tin cậy về nguồn sinh khối sẵn có là một trong những tiêu chí quan trọng trong quá trình lập kế hoạch.(phát triển dự án) của dự án Năng lượng sinh học ( phần trọng tâm của nghiên cứu thị trường

Liệu các s ố liệu có s ẵn tại Việt Nam là nh ững s ố liệu đầy đủ và th ực sự tin c ậy được?

Đúng! Xem: nghiên cứu và khuyến nghị cơ chế ủng hộ cho phát triển năng lượng sinh khối đấu lưới

điện (Viện năng lượng, Bộ Công thương và GIZ)

Nếu số liệu cụ thể không có sawnc, việc tham gian của các chuyên gia địa phương (từ các trường đại học, viện nghiên cứu có thể giúp được.

HT

W –

UT

/RE


Reliable Data about available Biomass sources

To get reliable data about the real available Biomass sources is one of the most importantdecision criteria for the planning process (project development) of bioenergy projects!(essential part of the market analysis)

Are such data available in Vietnam and are the data comprehensible and real reliable?

Yes! See: STUDY AND RECOMMENDATION OF SUPPORTING M ECHANISMS FOR DEVELOPMENTOF GRID-CONNECTED BIOMASS POWER, (Vietnam Institute of Energy, Ministry of Industry and Trade and GIZ)

If specific data are not available, involvement of local experts (e.g. from Universities, Research institution or Academies can help…

47

HT

W –

UT

/RE


Nếu nhà đầu tư nước ngoài muốn nhẩy vào thị trường, thông tin cần được chuẩn bị sẵn cho họ...

Các số liệu về Việt Nam có s ẵn bằng ti ếng Anh không?

Đánh giá công nghệ/quy trình

HT

W –

UT

/RE


If foreign investors want to jump into the market, the information should be made available to them …

Are the data about Vietnam available in English lan guage?

48

HT

W –

UT

/RE


Phế thải nông nghiệp là nguồn năng lượng

Ưu điểm:

� lương thực hay thảo luận về nhiên liệu>sử dụng phế thải nông nghiệp không mâu thuẫn với lương thực� không cần thêm đất� sử dụng năng lượng giảm các vấn đề môi trường

(như khí thải độc hại từ việc đốt ngoài đồng và giảm phát thải GHG nhiên liệuHóa thạch.Tối ưu hóa tính địa phương không tập trung mang lại

- tạo thu nhập- phát triển nông thôn

Nhược điểm:

� hàm lượng năng lượng thấp>không phù hợp cho việc vận chuyển nhiên liệu đi xa� sẵn theo mùa� mâu thuẫn với các nhu cầu sử dụng khác như thức an cho động vật hoặc chuyển đổi làm mâu mỡ

cho đất( vòng dinh dưỡng)

Hệ năng lượng gắn với

Cộng đồng

HT

W –

UT

/RE


Agricultural Residues as Energy Sources

Advantages:

� Food or fuel discussion � using agricultural residues no competition with food;� No additional land required; � Energetic use can reduce environmental problems (e.g. harmful emissions from open

field burning and reduce fossil fuel based GHG emissions)� Decentralized local utilization contributes to:

- income generation,- rural development

Disadvantages:

� low energy density � not suitable for long distance transportation of fuels� Seasonal availability� Competition to other uses, e.g. animal feed or conservation of soil fertilizity (nutrient

cycle)

Community Based

Energy Systems

49

HT

W –

UT

/RE


Phế thải nông nghi ệp là ngu ồn năng l ượng

Nhiều phế thải nông nghiệp có thể tiềm Năng được sử dụng là nguồn năng lượng

Sinh học

Ví dụ:Phế thải cây tr ồng nh ư

- Rơm rạ ( phế thải trên đồng- Vỏ trấu (phế thải chế biến)

phân động v ật và bùn

Phụ phẩm của quá trình ch ế biến sản ph ẩm nông nghiêp- bã mía từ công nghiệp mía đường- EFB từ công nghiệp dầu cọ

- chất thải từ chế biến lương thực

việc phân chia giữa các phế thải � chủ yếu khô ( như rơm rạ)> phù hợp cho quá trình chuyển đổi hóa nhiệt� phế liệu ướt ( bùn phân động vật> phù hợp cho quá trình chuyển đổi sinh hóa

HT

W –

UT

/RE


Agricultural Residues as Energy Sources

Many agricultural residues can potentially be used as bioenergy sources.

Examples:� crop residues such as

- straw (field based residue) or - husks (process based residue)

� Animal manures and slurries

� Byproducts from industrial processing of agricultur al products- bagasse from sugar industry- EFB from palm oil industry - wastes from food processing

industries

The most significant division is between those residues that are

predominantly dry (such as straw) � suitable for thermo-chemical conversion routes

and those that are wet (such as animal slurry) � suitable for biological conversion routes

50

HT

W –

UT

/RE


Agricultural residues

Pre-conversion logisticsHarvesting / collecting – Transportation – Preparation - Storage

Physico-chemical conversion

Gasification PyrolysisCombustionAlcohol

fermentaitonBiogas

fermentationCompacting

Bio-chemical conversionThermo-chemical conversion

Solid / liquid / Gaseous fuels

Electric energy Thermal energy Combustion

Phương cách chuyển đổi

Phương cách chuyển đổi ưu chuộng cho nhiệt năng và phát điện từ phế thải nông nghiệp khô là- A) đốt trực tiếp rơm rạ với quy trình hơi nước truyền thống- B) nhiệt phân/khí hóa rơm rạ to ra ( chủ yếu) nhiên liệu sinh học dạng khí và lỏng để sử dụng chúng trong IGE, tuốc bin khí hoặc FCsto use them in IGE, gas turbines or FC’s

- C) chu kỳ liên kết đồng bộ khí hóa và sinh khối. phương cách chuyển đổi nhiệt năng và phát điện từ phế thải nông nghiệp dạng ướt được ưu chuộng là:- hệ thống khí sinh học

Dry residues,

such as strawWet residues

such as manure

HT

W –

UT

/RE


Agricultural residues

Pre-conversion logisticsHarvesting / collecting – Transportation – Preparation - Storage

Physico-chemical conversion

Gasification PyrolysisCombustionAlcohol

fermentaitonBiogas

fermentationCompacting

Bio-chemical conversionThermo-chemical conversion

Solid / liquid / Gaseous fuels

Electric energy Thermal energy Combustion

Conversion routes

The favorable conversion pathways for heat and power generation from dry agro-residues are:- A) direct combustion of straw combined with conventional steam cycle processes - B) Pyrolysis/Gasification of straw to generate (secondary) liquid or gaseous biofuels

to use them in IGE, gas turbines or FC’s - C) combined BIGCC (Biomass Integrated Gasification Combined Cycle) technologies

The favorable conversion pathway for heat and power generation from wet agro-residues are:- Biogas systems (covered lagoon and plug flow versus CSTR and UASB)

Dry residues,

such as strawWet residues

such as manure

51

HT

W –

UT

/RE


Ví dụ “r ơm là ngu ồn năng l ượng”

� rơm là một trong những phế thải nông nghiệp hứa hẹn nhất, phù hợp cho việc tạonăng lượng

� ước tính khoảng 2.5-3 tỷ tấn rơm (dạng khô) được tạo ra trên toàn cầu mỗi năm.� chỉ một lượng nhỏ được sử dụng cho mục đích nông nghiệp hoặcsản xuất năng lượng.� tính sẵn có của số rơm thừa cho việc hát triển nănglượng phụ thuộc vào điều kiện khu vực và biến đổi trênmột dải rộng( 0 -60% khối lượng được tạo ra.)

Photo source: Thrän, D. (DBFZ)

Rơm ứng cho nhiêu loại cây trồng cho cọng,bao gồm các cây ngũ

cốc như lúa mì, lúa, ngô, hoa hướng dương và các giống họ dầu ( như bã nho) vv

HT

W –

UT

/RE


Example „Straw as Energy Source“

� Straw is one of the most promising agricultural residues, suitable for energy generation

� It’s estimated that approx. 2.5 – 3 billion ton of straw (dry matter) are produced globallyeach year

� Only a fraction of these amount is used for agricultural purposes or energy production

� The availability of «excess»-straw“ for energy generation depends on regional conditions andvaries in a wide range (0 to 60% of the producedmass).

Photo source: Thrän, D. (DBFZ)

Straw applies to a wide range of crops delivering straw, including all cereals such as wheat, rice, maize, sunflower and other oil seeds (e.g. rape) etc.

52

HT

W –

UT

/RE


Source: W. Siemers, (JGSEE 2009)

Tiềm năng giảm GHG thông qua việc phát điện từ sinh khối tại Thái Lan.

Ví dụ rơm là ngu ồn năng l ượng

HT

W –

UT

/RE


Source: W. Siemers, (JGSEE 2009)

Potential GHG reduction through power generation from biomass in

Thailand


53

HT

W –

UT

/RE


Khía c ạnh sinh khối cung cấp nhiều dạng năng lượng( nhiệt, điện và nhiên liệu vận chuyển.

Đốt trực tiếp

CHP đồng phátChuyển đổi sàn nhiên liệu

(khí hóa)

Sinh khối rơm Nhiệt

NhiệtĐiện

Động cơ đốt ( xe hơi) Công năng

Chứa năng lướng hóa học

Chứa năng lượng hóa học


HT

W –

UT

/RE


Aspect: Biomass can provide various forms of Energy (heat, electricity and transport fuels)

Direct combustion

CHP cogenerationConversion to secondary fuels

(e.g. gasification)

StrawBiomass

Heat

HeatElectricity

Combustion engine(in cars) Mechanical/kinetic Energy

Storaged chemical Energy

Storaged chemical Energy

Example „Straw as Energy Source“

54

HT

W –

UT

/RE


Rơm là ngu ồn năng l ượng

Ưu điểm đốt trực tiếp rơm

- Nhà máy nhiệt điện cho nhiên liệu rắn là tiên tiến

- công nghệ được cứng minh và hoàn thiện

- 20 years (e.g. Denmark) vận hành hệ thống

thương mai cho viêc đốt rơm tại một số quốc gia>20 năm 9

ví dụ Đan Mạch

- Công ngh ệ cũng s ẵn có ở Thái Lan

HT

W –

UT

/RE



Advantage of direct combustion of rice straw:

- Thermal power plants for solid fuels are state of art

- Proven and robust technology

- Commercial operated systems for straw combustion

in many countries since > 20 years (e.g. Denmark)

- Technology is available in Thailand too!

55

HT

W –

UT

/RE


Công ngh ệ phù h ợp có s ẵn ở Thái Lan


nhà sản xuất nồi hơi( như BIB) Đang cung cấp nồi hơi hạng nhất và hệ thống đốt dựa trên hợp đồng li xăng với nhà sản xuất nồi hơi của Đức

HT

W –

UT

/RE


Suitable Technologies are available in Thailand!


Thai Boiler manufacturer (such as e.g. BIB) are offering first-class boiler and combustion systems

based on license agreements with German boiler manufacturer …..

56

HT

W –

UT

/RE


Các gi ả định

công suất bình thường của nhà máy 10 MWe

thời gian vận hành hàng năm 6000 hrs

hiệu quả của nhà máy dựa trên LHV 23%

giá trị nhiệt thấp của rơm 12.39 MJ/kg

độ ẩm 11%

nhu cầu rơm khô hàng năm 75,798 ton db /year

nhu cầu rơm ướt hàng năm 84,135 ton wb /year

thất thoát rơm trong quá trình thao tác và cất trữ. 10%

Nhu cầu rơm thực tế hàng năm cho nhà máy dự án 92,549 t/yr

Nhu cầu nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện 10 MW

Trường hợp nghiên cứu: dựng nhà máy nhiệt điện rơm 10MW tại Thái LanSource: M.K. Delivand; “Assessing the feasibility of Process Chains for Energy production fromRice straw in Thailand”, Dissertation at the Joint Graduate School of Energy and Environment,King Mongkut’s University of Technology Thonburinguồn M.K Delivand “ đánh giá tính khả thi của quy trình sản xuất năng lượng từ rơm tại Thái Lan” luận văn tốt nghiệp trường năng lượng và môi trường, đại học công nghệ King Mongkut Thonburi.

HT

W –

UT

/RE


Assumptions

Nominal capacity of the plant 10 MWe

Annual operation hours 6000 hrs

Overall efficiency of the plant based on LHV 23%

Low heating value of rice straw 12.39 MJ/kg

Moisture content (MC) 11%

Annual rice straw demand on dry basis (db) 75,798 ton db /year

Annual rice straw demand on wet basis (wb) 84,135 ton wb /year

Loss of rice straw during handling and storage 10%

Fuel demand for a 10 MW power plant

Case study: Setup of a 10 MW straw fired power plant in Thailand

Source: M.K. Delivand; “Assessing the feasibility of Process Chains for Energy production from

Rice straw in Thailand”, Dissertation at the Joint Graduate School of Energy and Environment,

King Mongkut’s University of Technology Thonburi

57

HT

W –

UT

/RE


thành ph ần chính

% tổng chi phí

5 MWe 10 MWe 20 MWe

Lò hơi bao gồm phần nạp liệu, quạt và bơm 38.17 36.39 36.18

Tuốc bin hơi và bình ngưng 15.27 14.05 17.63

Trao đổi nhiệt 3.31 3.31 3.25

Xây lắp và công trình 10.69 9.92 9.28

Truyền điện 8.91 9.09 8.35

Xử lý khói 3.82 5.79 6.03

Khác 19.85 21.49 19.29

Tổng 100 100 100

30

40

50

60

70

80

90

5 10 20

Capacity MWe

1000

TH

B/k

W Chi phí đầu tư cụ thể Chi phí do nhà sản xuất nồi hơi củaThái cung cấp.

Trường hợp nghiên cứu: dựng nhà máy nhiệt điện rơm 10MW tại Thái LanSource: M.K. Delivand; “Assessing the feasibility of Process Chains for Energy production from Rice straw in Thailand”, Dissertation at the Joint Graduate School of Energy and Environment,King Mongkut’s University of Technology Thonburi/nguồn M.K Delivand “ đánh giá tính khả thi của quy trình sản xuất năng lượng từ rơm tại Thái Lan” luận văn tốt nghiệp trường năng Lượng và môi trường, đại học công nghệ King mongkut Thonburi.

HT

W –

UT

/RE


Major components

% of total capital cost

5 MWe 10 MWe 20 MWe

Boiler including fuel handling, fan and pumps

38.17 36.39 36.18

Steam turbine and condenser 15.27 14.05 17.63

Heat exchanger 3.31 3.31 3.25

Civil work and building facility 10.69 9.92 9.28

Electricity transmission 8.91 9.09 8.35

30

40

50

60

70

80

90

5 10 20

Capacity MWe

1000

TH

B/k

W Specific Investment Cost Cost provided from Thai Boiler Manufacturer


Source: M.K. Delivand; “Assessing the feasibility of Process Chains for Energy production

from Rice straw in Thailand”, Dissertation at the Joint Graduate School of Energy and

Environment,King Mongkut’s University of Technology Thonburi

58

HT

W –

UT

/RE


Parameter/thông số Capacity 5 MWeCông su ất

Capacity 10 MWeCông su ất

Capacity 20 MweCông su ất

NPV (MB) 18 255 733

IRR (%) 9 22 31

PB (year) 8 4 3.2

Thông số kinh tế trong phương thức đầu tư 30% vốn tự có, 70% vốn vay Kết quả

• Từ quan điểm kinh tế việc sử dụng rơm để phát điện rất hứa hẹn• Có một vài rào cản cần giải quyết

- Nỗ lực cao để gom và cất trữ rơm- Chi phí đầu tư và thiết bị cao hơn so với nhà máy điện chỉ dùng nguồn sinh khối gỗ

- Thiếu kinh nghiệm và hiểu biết kỹ thuật tại Thái Lan.- ...........

Phối hợp giữa các trường đại học, nhà sản xuất và nhà đầu tư có thể giúp giải quyết vấn đề

dựa trên mô hình DEDE> phân tích kinh tế và tài chính cho phát triển năng lượng tái tạo tại Thái Lan

Trường hợp nghiên cứu: dựng nhà máy nhiệt điện rơm 10MW tại Thái LanSource: M.K. Delivand; “Assessing the feasibility of Process Chains for Energy production from Rice straw in Thailand” /nguồn M.K Delivand “ đánh giá tính khả thi của quy trình sản xuất năng lượng từ rơm tại Thái Lan”

HT

W –

UT

/RE


Parameter Capacity 5 MWe Capacity 10 MWe Capacity 20 MWe

NPV (MB) 18 255 733

IRR (%) 9 22 31

PB (year) 8 4 3.2

Economic parameters in Investment scenario 30% equity, 70% loan

Results

• From the economic view the use of rice straw for power generation is promising!

• There are still a number of some barriers to be solved, as:

- high logistic efforts to collect and store the straw,

- higher investment and equipment costs compared to power plants using only

woody biomass sources,

- lack of technical know-how and experiences in Thailand

- ...........

Cooperation between Universities, Manufacturers and Investors can help to solve problems

(based on model of DEDE � Economic and Financial Analysis of RE Power Development in Thailand)


Source: M.K. Delivand; “Assessing the feasibility of Process Chains for Energy production

from Rice straw in Thailand”

59

HT

W –

UT

/RE


Liên h ệ:

Prof. Dr. Mirko [email protected]

HT

W –

UT

/RE


contact:

Prof. Dr. Mirko [email protected]

Module 2: Assessment of international good practices in the fields of biomass energy technology

Education

Transcript of Module 2: Assessment of international good practices in the fields of biomass energy technology