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

HTW –UT/RE

Ứng dụng Điện nối lưới
của Năng lượng Sinh khối, Khí sinh học và Rác thải cho Việt Nam
Khóa đào tạo ngắn hạn
Hà Nội ngày 10-11 tháng 12

(Mirko Barz)

HTW –UT/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 1

On-Grid Applications of Biomass, Biogas and Waste-to-Energy
Power Plants for Vietnam
Short Term Training Seminar
December 10th – 11th, 2013, Hanoi
(Mirko Barz)


1

HTW –UT/RE

Module II
Đánh 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)
Nội dung
Tổng quan tiềm năng năng lượng tái tạo
- Phân loại nguyên liệu sinh khối và những ví dụ
- Năng lượng sinh khối nối lưới điện hơn cả năng lượng - những phương
pháp chuyển hóa
- Nhiên liệu sinh khối- một phương cách thay thế dài hạn cho nhiệt năng
và năng lượng
- Gỗ là nguồn năng lượng
- Chất thải nông nghiệp là nguồn năng lượng


HTW –UT/RE

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

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


2

Tiềm năng năng lượng sinh khối

HTW –UT/RE

Tính có sẵn tự nhiên của năng lượng tái tạo

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

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

Biomass Potentials

HTW –UT/RE

Natural Availability of renewable Energy

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

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

3

HTW –UT/RE

Tiềm năng năng lượng sinh học
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 thuật ngữ 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

GIZ Training RE Vietnam Dec. 2013 - 7

Bioenergy Potentials

HTW –UT/RE

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


4

Năng lượng sinh khối-nguồn năng lượng tái tạo quan trọng nhất
Nguồn / Tiềm năng

HTW –UT/RE

Định nghĩa tiềm năng

Tiềm năng lý thuyết

Tiềm năng kỹ thuật

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

Tiềm năng khả dụng

Tiềm năng khả dụng
kinh tế


Biomass - the most important Renewable Energy Source
Resources/Potentials

HTW –UT/RE

Definition Potentiale

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

Economic usable
Potential
Usable Potential


5

HTW –UT/RE

Tiềm năng toàn cầu của năng lượng sinh học

Vô nghĩa!
Hãy cẩn thận nếu bạn sử dụng
thông tin từ internet!

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

HTW –UT/RE

Global Potential of Bioenergy

Rank Nonsense!
Be careful if you use Information
from Internet!

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

6


HTW –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

?


HTW –UT/RE


?


7

HTW –UT/RE

Nguồn/Tiềm năng


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.


HTW –UT/RE

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

• Scientists say, about 270 EJ
(economic useable potential) could be
considered 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


8

HTW –UT/RE

Tiềm năng sinh khối bền vững năm 2050( 200-500EJ/năm).tiềm năng sinh khối bền vững bao gồm (i) phế
liệu từ nông nghiệp và lâm nghiệp(~100EJ); (II) thặng dư từ sản xuất lâm nghiệp-mức tăng trưởng thuần
hàng năm trừ đi mùa thua hoạch hiện tại.(~80);(III) cây trồng năng lượng, trừ đi diện tích đất bạc màu vừa
và/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 hơn
xu hướng lịch sử theo đó sẽ sản xuất nhiều lương thực hơn trên một diện tích đất như nhau (~140EJ)

Exemplary Projection of IEA

HTW –UT/RE


Exemplary Projection of IEA

9

Phân loại nhiên liệu năng lượng sinh khối

HTW –UT/RE

Có thể có nhiều cách phân loại, ví dụ

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


Classification of Biomass fuels

HTW –UT/RE

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


10

HTW –UT/RE
HTW –UT/RE



11

HTW –UT/RE

Ví dụ nhiên liệu sinh khối ,Nhiên liệu sinh khối gỗ

• 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


Examples for Biomass Fuels

HTW –UT/RE

Woody Biomass fuels

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


12

Ví dụ nhiên liệu sinh khối

HTW –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

Cây tăng trưởng nhanh ngắn ngày có thể đạt mức sản xuất sinh khối lên
đến 15t/(ha* năm)


HTW –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.

Fast growing trees at short rotation plantations can reach a biomass
production rate of up to 15 t/(ha * year)!!!

13

Ví dụ về nhiên liệu sinh khối

HTW –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.

Sậy có thể đạt sản lượng sinh khối mức 10-12 t(ha*năm), cỏ Napier
có thể đạt 60-70 tdm/ha( năng suất cao là 71 tdm/ha được ghi nhận cho Thái Lan)

HTW –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 tdm/ha (high yields of 71 tdm/ha are reported
for Thailand)

14


HTW –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


HTW –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.


15


HTW –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



HTW –UT/RE

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


16


HTW –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



HTW –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.


17

HTW –UT/RE

Chất thải hữu cơ cũng là những nguồn năng lượng phù hợp
- 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 plant
10 MW in Seoul (Corea)

HTW –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 plant
10 MW in Seoul (Corea)

18

Sinh khối nối lưới thì hơn cả năng lượng!!!

HTW –UT/RE

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


Biomass on grid is more than power!!!

HTW –UT/RE

Biomass conversion Pathways and transfer into the existing energy logistic systems


19

Ứng dụng nối lưới cho sinh khối =hơn cả năng lượng

HTW –UT/RE

Vì sao sinh khối nối lưới hơn cả năng lượng?
Khía cạnh:
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

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

HTW –UT/RE

Why is Biomass on grid 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

20

HTW –UT/RE

Ứng dụng nối lưới cho sinh khối =hơn cả năng lượng
Khía cạnh:
Chuyển nhiên liệu sinh khối rắn thành nhiên liệu năng lượng sinh học (thứ cấp) dạng lỏng
và / hoặc thể khí.

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 có
Ví dụ
Lưới điện của Đức vận chuyển khoảng 620TWh/a( tiêu thụ của Đức 2010 =604 TWh) và
có khả năng tích trữ 0,04 TWh.
Lưới khí tự nhiên của Đức vận chuyển xấp xỉ 1000 TWh/năm và có khả năng tích
200 TWh.

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

HTW –UT/RE

On grid Applications for Biomass = more than power!!!
Aspect:
Conversion of solid Biomass fuels into liquid and/or gaseous (secondary)
Bioenergy fuels
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.

21

HTW –UT/RE

Nhiên liệu sinh khối –giải pháp thay thế dài hạn cho nhiệt năng và
điện năng

HTW –UT/RE


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


22

HTW –UT/RE

Sinh khối như một nguồn năng lượng- cách thức
chuyển đổi
Sinh khối
Phế thải sinh học

Gỗ /thực vật năng lượng

Sản phẩm phụ

Chất thải hữu cơ

Thu hoạch, vận chuyển, sơ chế, lưu kho

chuyển đổi nhiệt hóa

Đốt nhiệt

Khí hóa

chuyển đổi sinh hóa

Nhiệt phân

Quá trình lên
men

chuyển đổi lý hóa

Quá trình
Yếm khí

nén

Chiết xuất

Este hoá

Nhiên liệu rắn/lỏng/khí
Đốt nhiệt

nhiệt năng

điện năng

HTW –UT/RE

Biomass as source for energy – conversion routes
Biomass
Energy crops/timber

Biogeneous residues

By-products

Organic waste

Harvesting/Collecting, Transportation, Preparation, Storage

thermo-chemical
conversion

combustion gasification

bio-chemical
conversion

pyrolysis

alcohol
biogas
fermentation fermentation

physical-chemical
conversion

compacting

extraction esterification

solid/ liquid/gaseous fuels

combustion

thermal energy

electric energy

23

HTW –UT/RE

Các nguồn sinh khối gỗ
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.

feedstock

HHV volatile
in
in %
MJ/kg

ash
in %

ultimate analysis (mf)
in %
C

H

N

O

S

fossil fuels
hard coal
31,8
38,8
6,3
79,4 5,1
1,5
6,6
1,8 15,4
brown coal
27,0
55,0
7,6
68,4 5,5
biomass fuels
1)
17,7
66,8
8,8
46,5 5,9
0,3 42,5
common reed
0,7 41,7
miscanthus
17,8
81,0
2,7
47,2 6,5
pine wood
18,7
84,0
0,3
50,9 6,6
0,2 42,0
wheat straw
17,1
79,6
5,3
46,7 6,3
0,4 41,2
0,4 41,7
grain straw
17,5
80,1
4,6
47,0 6,2
maize straw
16,8
5,3
45,6 6,4
0,3 43,3
rape straw
17,0
78,7
6,5
48,3 6,3
0,7 38,0
Table 1: Comparison of fuel analysis for biomass samples and fossil fuels

Cl

1,0
1,3

<0,2
-

0,14 0,16
0,13 0,23
0,02 0,01
0,1
0,4
0,1
0,34
0,04 0,16
0,2
[5], 1) [6]


Woody biomass sources

HTW –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)
feedstock

HHV volatile
in %
in
MJ/kg

ash
in %

ultimate analysis (mf)
in %
C

H

N

O

fossil fuels
hard coal
31,8
38,8
6,3
79,4 5,1
1,5
6,6
brown coal
27,0
55,0
7,6
68,4 5,5
1,8 15,4
biomass fuels
1)
17,7
66,8
8,8
46,5 5,9
0,3 42,5
common reed
miscanthus
17,8
81,0
2,7
47,2 6,5
0,7 41,7
pine wood
18,7
84,0
0,3
50,9 6,6
0,2 42,0
wheat straw
17,1
79,6
5,3
46,7 6,3
0,4 41,2
grain straw
17,5
80,1
4,6
47,0 6,2
0,4 41,7
maize straw
16,8
5,3
45,6 6,4
0,3 43,3
rape straw
17,0
78,7
6,5
48,3 6,3
0,7 38,0
Table 1: Comparison of fuel analysis for biomass samples and fossil fuels

S

Cl

1,0
1,3

<0,2
-

0,14 0,16
0,13 0,23
0,02 0,01
0,1
0,4
0,1
0,34
0,04 0,16
0,2
[5], 1) [6]


24

HTW –UT/RE

Các mặt lợi khác của việc sử dụng sinh khối gỗ là nguồn năng lượng
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 thấp
Chú ý việc khai thác quá mức có thể dẫn đến phá rừng và vô vàn các vấn
đề liên quan.

Biomass exploitation has to be in accordance to economic, environmental
and social aspects!!/khai thác sinh khối phải tuân theo các khía cạnh kinh tế
Môi trường và xã hội
Policy has to prevent overexploitation!!!
Chính sách hải ngăn chặn việc khai thác quá mức


HTW –UT/RE

Further advantages of using woody biomass as energy source
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.

Biomass exploitation has to be in accordance to economic, environmental
and social aspects!!
Policy has to prevent overexploitation!!!


25

Chúng ta phải xem xét khả năng tác động tiêu cực đến môi trường!

HTW –UT/RE

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 lý
rừng 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 luận nhóm liên hệ những ảnh hưởng tiêu cực như vậy
với Việt Nam?

We have to consider possible negative environmental impacts too!
Examples:

HTW –UT/RE

Negative environmental effects of plantations may occur 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?

26

HTW –UT/RE

Đóng góp của năng lượng gỗ cho tổng lượng gỗ được sử dụng tại Châu Âu
(EU27 + Na Uy/ Thuỵ Sỹ)

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

Contribution of wood energy to total wood use in Europe

HTW –UT/RE

(EU27 + Norway/Switzerland)

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

27

HTW –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.

HTW –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


28

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

HTW –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)


Most important sources for Energy Biomass in Germany

HTW –UT/RE

A. Forests
Biomass resulting from Forest Management activities
Forest management is targeted on the production of high value wood products to be sold
on the market e.g. for construction, furniture or other industries.
Forest management requires a regular thinning of the wood stands (to ensure good growing
conditions 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)


29

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

HTW –UT/RE

B. Gỗ tăng trưởng đặc biệt từ đồn điền năng lượng( trồng cây ngắn ngày)
Trồng cây ngắn ngày =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”

Gỗ được thu hoạch thường xuyên
theo 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

Most important sources for Energy Biomass in Germany

HTW –UT/RE

B. Special grown wood from energy plantations (short rotation plantations)
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”.
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.

.


30

HTW –UT/RE

Gỗ từ các đồn điền năng lượng
Sử dụng từng phần của máy nông nghiệp đã chuyển đổi ít
cho việc thu hoạch sinh khối là có thể

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 liệu
nói 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)


HTW –UT/RE

Wood from energy plantations
Partly use of slightly modified agricultural machinery
For harvesting the biomass is possible

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)

31

HTW –UT/RE

Các nguồn khác cho năng lượng gỗ
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
….


HTW –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
….


32

HTW –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


HTW –UT/RE

Wood Ressources in Vietnam (2008)
According to the Ministry of Agriculture and Rural Development (MARD), forests occupied
13.1 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 from
Deforestation and Forest Degradation in Developing Countries (UN_REED)


33

HTW –UT/RE

Gỗ là nguồn năng lượng tại Việt Nam
Thảo luận bàn tròn/thảo luận nhóm
1. Các học viêc sẽ ước lượng nguồn gỗ có thể 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)

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 plantations
At 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 FOR DEVELOPMENT OF
GRID-CONNECTED BIOMASS POWER, Vietnam Institute of Energy, Ministry of Industry and Trade

HTW –UT/RE

Wood as Energy Source in Vietnam
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)

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 plantations
At 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 FOR DEVELOPMENT OF
GRID-CONNECTED BIOMASS POWER, Vietnam Institute of Energy, Ministry of Industry and Trade

34

HTW –UT/RE

Phế thải nông nghiệp là nguồn sinh khối

-

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

Lượng này sẽ chiếm xấp xỉ 75EJ, tương ứng với 15 % nhu cầu năng lượng năng lượng
Chủ 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.


HTW –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
Picture source: Ecopanel Systems Ltd.

-

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


35

HTW –UT/RE

Phế thải nông nghiệp là nguồn năng lượng sinh học

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

HTW –UT/RE

Agricultural Residues as Bioenergy Sources


36

Ví dụ phế thải nông nghiệp, phù hợp là nguồn năng lương
HTW –UT/RE

EFB

Phân động vật
Vỏ dừa

Rơm rạ
Vỏ trấu

Bã mía

Source: Pham Quang Ha, Nguyen Van Bo

Examples for Agricultural Residues, Suitable as Energy Sources
HTW –UT/RE

EFB
Animal manure
Coo-nut shell

Rice straw
Rice husk

Sugar can bagasses
Source: Pham Quang Ha, Nguyen Van Bo

37

HTW –UT/RE

Bao nhiêm chất thải nông nghiệp được tạo ra tại châu Á
Ví dụ việc chọn số liệu..số liệu từ các nước châu Á được chọn
Quốc gia

Sản lượng chất thải nông nghiệp
trung bình 2000(kg/người*ngày)

Sản lượng chất thải nông nghiệp kỳ
vọng 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 số này có tin được không ???

HTW –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???

38

HTW –UT/RE

Chất thải nông nghiệp tại Việt Nam là bao nhiêu?

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

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


HTW –UT/RE

How much Agrowaste is produced in
Vietnam
According to the data presented before, in Vietnam approx. 0.1 kg agrowaste is produced
per 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!

This ammount will result in the production
of a huge ammount of husk and straw


39

Logistic của việc tận dụng rơm rạ năng lượng

HTW –UT/RE

Rơm rạ là phế thải ngoài đồng

Rơm rạ là phế thải ngoài đồng..bước chuẩn bị chuyển đổi logistic
được yêu cầu.

Logistic of Energetic Straw Utilization

HTW –UT/RE

Rice straw is a field based Residue!

Straw is a field based residue … pre conversion logistic
steps are required

40

HTW –UT/RE

Phế thải nông nghiệp được tạo ra ( đống khô) ở các nước châu Á được
chọn.

Quôc gia

Phế liệu cây trồng 1000t/năm

Phụ phẩm nông nghiệp 1000t/năm

Rice straw
Rơm rạ

Bagasse
Bã mía

rice husk
Vỏ trấu

palm oil waste
Chát thải 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

17,255

1,643

Vietnam
Kami et. al. 2010
IEA 2010
Malaysia

26,900

n.a.

3,480

1,600

n.a.

464

5,800

n.a.
30,330

Zafar/Dahlen 2009

HTW –UT/RE

Produced agricultural residues (dry mass) in selected Asian countries

Country

crop residues in 1000 t/year

agricultural byproducts 1000 t/year

Rice straw

Bagasse

rice husk

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

17,255

1,643

Vietnam

26,900

n.a.

3,480

1,600

n.a.

464

Kami
Malaysia et. al. 2010
IEA 2010

5,800

n.a.
30,330

Zafar/Dahlen 2009

41

ví dụ rơm rạ là nguồn năng lượng

HTW –UT/RE

Rơm rạ ở châu Á

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

Example rice straw as energy source

HTW –UT/RE

Rice straw in Asia

Rice Production
in Mio t/year

Country

Total amount of rice straw
in 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

42

HTW –UT/RE

Làm việc nhóm-thảo luận
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


HTW –UT/RE

Group work - discussion
Participants will estimate the amount of agro waste produced in Vietnam and discuss
suitable conversion pathways to make use of this residues as energy source.
Data Basis: Agricultural production in Vietnam adopted from FAO


43

Sản xuất nông nghiệp của Việt Nam

HTW –UT/RE

Tổng diện tích đất nông nghiệp Việt Nam: 102400 km2
Crop/cây trồng

Area (1000 ha)

Production (1000 tonnes)

Yield (quintal/ha)

Diện tích

Sản lượng

Năng suất

7,362.4

29,141.7

39.6

Sweet potato/khoai lang

649.7
254.9

1,612.0
1,517.3

24.8
59.5

Cassava/sắn

231.6

1,783.4

77.0

Vegetables/rau

401.4
221.5
20.2
8.7

5,150.0
144.1
20.7
18.6

128.3
6.5
10.2
21.3

Sugar cane/mía

11.0
283.0

67.0
13,843.5

60.9
489.2

Peanut/lạc

269.4

386.0

14.3

Soybean/ đậu nành

127.8

141.3

11.1

Tea/trà

31.2
370,602
79,180

31.7
409.3
229,540

10.2
-

Rubber/cao su

389,778

199,733

-

142,504
105,450
Cash crops/hoa lợi
196,003
53,251
Data Source: FAO.org, adopted from Source: Statistical Publishing House, Hanoi, 1999.

-

Paddy rice/Lúa
Corn/Ngô

Beans/đậu tương
Cotton/bông
Jute, kanef/đay
Rush/cây bấc

Tobacco/thuốc lá
Coffee/cafe

Coconut/dừa

Fruit crops/ăn trái

438.4


-

Agricultural Production in Vietnam

HTW –UT/RE

Total agricultural area in Vietnam: 102400 km²
Crop
Paddy rice

Area (1000 ha)

Production (1000 tonnes)

Yield (quintal/ha)

7,362.4

29,141.7

39.6

Corn
Sweet potato

649.7
254.9

1,612.0
1,517.3

24.8
59.5

Cassava
Vegetables

231.6
401.4

1,783.4
5,150.0

77.0
128.3

Beans

221.5

144.1

6.5

Cotton
Jute, kanef
Rush

20.2
8.7
11.0

20.7
18.6
67.0

10.2
21.3
60.9

Sugar cane
Peanut
Soybean
Tobacco

283.0
269.4
127.8
31.2

13,843.5
386.0
141.3
31.7

489.2
14.3
11.1
10.2

Coffee

370,602

409.3

-

Tea
Rubber
Coconut

79,180
389,778
142,504

229,540
199,733
105,450

-

Cash crops
Fruit crops

196,003

53,251

-

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

44

HTW –UT/RE

Nguồn sinh khối theo nghiên cứu 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)

HTW –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)

45

HTW –UT/RE

Số liệu tin cây về nguồn sinh khối 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 số liệu có sẵn tại Việt Nam là những số liệu đầy đủ và thực sự tin cậy 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.

HTW –UT/RE

Reliable Data about available Biomass sources
To get reliable data about the real available Biomass sources is one of the most important
decision 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 MECHANISMS FOR DEVELOPMENT
OF 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…

46

HTW –UT/RE

Đánh giá công nghệ/quy trình

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 sẵn bằng tiếng Anh không?

HTW –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 language?

47

Phế thải nông nghiệp là nguồn năng lượng

HTW –UT/RE

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 liệu
Hóa thạch.
Tối ưu hóa tính địa phương không
tập trung mang lại
- tạo thu nhập
- phát triển nông thôn

Hệ năng lượng gắn với
Cộng đồng

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)


Agricultural Residues as Energy Sources

HTW –UT/RE

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,
Community Based
- rural development
Energy Systems

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)


48

Phế thải nông nghiệp là nguồn năng lượng

HTW –UT/RE

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

Ví dụ:
Phế thải cây trồng như
- Rơm rạ ( phế thải trên đồng
- Vỏ trấu (phế thải chế biến)
phân động vật và bùn

Phụ phẩm của quá trình chế biến sản phẩm 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


Agricultural Residues as Energy Sources

HTW –UT/RE

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 agricultural 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

49

Phương cách chuyển đổi

HTW –UT/RE

Agricultural residues

Dry residues,
such as straw

Thermo-chemical conversion

Combustion

Wet residues
such as manure

Pre-conversion logistics
Harvesting / collecting – Transportation – Preparation - Storage

Gasification

Bio-chemical conversion

Alcohol
fermentaiton

Pyrolysis

Biogas
fermentation

Physico-chemical conversion

Compacting

Solid / liquid / Gaseous fuels

Electric energy

Thermal energy

Combustion

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 FCs
to 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


Conversion routes

HTW –UT/RE

Agricultural residues

Dry residues,
such as straw

Pre-conversion logistics
Harvesting / collecting – Transportation – Preparation - Storage

Thermo-chemical conversion

Combustion

Gasification

Pyrolysis

Bio-chemical conversion

Alcohol
fermentaiton

Biogas
fermentation

Wet residues
such as manure

Physico-chemical conversion

Compacting

Solid / liquid / Gaseous fuels

Electric energy

Thermal energy

Combustion

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)

50

HTW –UT/RE

Ví dụ “rơm là nguồn năng lượng”
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
rơm là một trong những phế thải nông nghiệp hứa hẹn nhất, phù hợp cho việc tạo
năng 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 hoặc
sản xuất năng lượng.
tính sẵn có của số rơm thừa cho việc hát triển năng
lượng phụ thuộc vào điều kiện khu vực và biến đổi trên
một dải rộng( 0 -60% khối lượng được tạo ra.)

Photo source: Thrän, D. (DBFZ)

HTW –UT/RE

Example „Straw as Energy Source“
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.
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 globally
each 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 and
varies in a wide range (0 to 60% of the produced
mass).

Photo source: Thrän, D. (DBFZ)


51

Ví dụ rơm là nguồn năng lượng

HTW –UT/RE

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

Source: W. Siemers, (JGSEE 2009)


HTW –UT/RE

Potential GHG reduction through power generation from biomass in
Thailand

Source: W. Siemers, (JGSEE 2009)

52


HTW –UT/RE

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

Chứa năng lượng hóa học

Sinh khối rơm

Chuyển đổi sàn nhiên liệu
(khí hóa)

Đốt trực tiếp

CHP đồng phát

Nhiệt

Nhiệt
Điện

Chứa năng lướng hóa học

Công năng

Động cơ đốt ( xe hơi)


HTW –UT/RE

Example „Straw as Energy Source“
Aspect:
Biomass can provide various forms of Energy
(heat, electricity and transport fuels)
Storaged chemical Energy

Straw
Biomass

Conversion to
secondary fuels
(e.g. gasification)

Direct combustion

CHP cogeneration

Heat

Heat
Electricity

Storaged chemical Energy

Combustion engine
(in cars)

Mechanical/kinetic Energy

53

Rơm là nguồn năng lượng

HTW –UT/RE

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 nghệ cũng sẵn có ở Thái Lan



HTW –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!


54


HTW –UT/RE

Công nghệ phù hợp có sẵn 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



HTW –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 …..


55

HTW –UT/RE

Trường hợp nghiên cứu: dựng nhà máy nhiệt điện rơm 10MW tại Thái Lan
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
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.

Nhu cầu nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện 10 MW
Các giả định
công suất bình thường của nhà máy

10 MW e

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 RE Vietnam_Dec.
GIZ Training

2013 - 111

HTW –UT/RE

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
Fuel demand for a 10 MW power plant

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%

56


90
1000 THB/kW

HTW –UT/RE

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/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.

Chi phí đầu tư cụ thể

80
70
60
50

Chi phí do nhà sản xuất nồi hơi của
Thái cung cấp.

40
30
5

10

% tổng chi phí

20

Capacity MWe

thành phần chính

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



90
1000 THB/kW

HTW –UT/RE

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

Specific Investment Cost

80
70
60
50

Cost provided from
Thai Boiler Manufacturer

40
30
5

10

20

Capacity MWe

% of total capital cost
Major components

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


57

Source: 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”

Kết quả

HTW –UT/RE

Thông số kinh tế trong phương thức đầu tư 30% vốn tự có, 70% vốn vay
dựa trên mô hình DEDE> phân tích kinh tế và tài chính cho phát triển năng lượng tái tạo tại Thái Lan

Parameter/thông số

Capacity 5 MWe
Công suất

Capacity 10 MWe
Công suất

Capacity 20 Mwe
Công suất

NPV (MB)

255

733

9

22

31

PB (year)
•
•

18

IRR (%)

8

4

3.2

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


Source: M.K. Delivand; “Assessing the feasibility of Process Chains for Energy production
from Rice straw in Thailand”

HTW –UT/RE

Results
Economic parameters in Investment scenario 30% equity, 70% loan
(based on model of DEDE

Economic and Financial Analysis of RE Power Development in Thailand)

Parameter

Capacity 20 MWe

NPV (MB)

18

255

733

IRR (%)
•
•

Capacity 5 MWe Capacity 10 MWe

9

22

31

PB (year)economic view the use of rice straw4for power generation is promising!
From the
8
3.2
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


58

HTW –UT/RE

Liên hệ:
Prof. Dr. Mirko Barz
barz@htw-berlin.de

HTW –UT/RE


contact:
Prof. Dr. Mirko Barz
barz@htw-berlin.de


59

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

More Related Content

What's hot (9)

More from Tuong Do (20)

Recently uploaded (20)

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