Đồ Án Nghiên cứu và tìm hiểu ứng dụng của khí sinh học Biogas cho động cơ đốt trong

Chương 1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1 Giới thiệu.
Biogas là từ ghép của Bio-fuel và Gas nghĩa là khí sinh học. Khí sinh học biogas là tổ hợp Metan (CH4), Cacbonic (CO2) và các sản phẩm khác được sản xuất ra từ quá trình phân huỷ xác động vật và các chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí.
Các loại chất thải có thể làm nguồn cung cấp cho quá trình sản xuất khí sinh học biogas:
ã Chất thải của con người.
ã Chất thải của động vật như: lợn, trâu, bò, gia cầm.
ã Rác thải sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp.
Nguồn chất thải từ con người và động vật là nguồn sinh khí Biogas vô tận, nếu chúng ta biết tận dụng chúng để làm nguồn nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu truyền thống để sử dụng cho động cơ đốt trong thì đây là một phương pháp hữu ích.
1.2 Mục đích ý nghĩa của đề tài.
1.2.1 Mục đích của đề tài.
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và tìm hiểu những ứng dụng của khí sinh học biogas cho động cơ đốt trong.
1.2.2 Ý nghĩa của đề tài.
ã Tận dụng nguồn phế phẩm mà chúng ta đang lãng phí.
ã Biogas là nguồn nhiên liệu thay thế cho xăng, dầu có nguy cơ cạn kiệt.
ã Biogas là nguồn nhiên liệu sạch cho động cơ đốt trong, góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường ( đốt cháy được khí CH4 ,gây hiệu ứng nhà kính gấp 21 lần so với khí CO2).


Chương 2. TỔNG QUAN VỀ BIOGAS.
2.1. Vấn đề năng lượng hiện nay.
Dân số thế giới ngày càng tăng khiến cho nhu cầu tiêu thụ năng lượng cũng tăng theo nên nhu cầu về năng lượng là rất cần thiết, trong khi các nguồn năng lượng dự trữ như than đá, dầu mỏ, khí đốt thiên nhiên và ngay cả thủy điện là có hạn khiến cho nhân loại có nguy cơ đứng trước việc thiếu năng lượng. Việc tìm kiếm và khai thác các nguồn năng lượng mới như năng lượng hạt nhân, năng lượng gió, năng lượng mặt trời là một trong những hướng quan trọng trong kế hoạch phát triển năng lượng. Do đó, việc nghiên cứu sử dụng các nguồn khí sinh học (Biogas) đã được triển khai và đạt được một số thành tựu đáng kể ở nhiều nước nhất là các nước đang phát triển Châu Á.
2.2. Tình hình phát triển Biogas.
2.2.1. Thế giới.
Hiện nay ở quy mô toàn cầu, Biogas là nguồn năng lượng lớn. Tổng sản lượng ứng dụng chiếm 9% đến 10 % tổng năng lượng trên thế giới.
Theo tính toán, nếu tận dụng xử lý được hết nguồn phế thải toàn cầu thì hàng năm người ta có thể tạo 200 tỷ m3 khí sinh học, tương đương 150 đến 200 triệu tấn nhiên liệu và kèm theo nó là khoảng 20 triệu tấn phân bón hữu cơ chất lượng cao.
Có thể nói rằng, Ấn Độ và Trung Quốc là hai quốc gia có sự phát triển nhanh chóng về công nghệ xây dựng các bể lên men mêtan.
- Ấn Độ
Công nghệ khí sinh học bắt đầu ở Ấn Độ bắt đầu từ năm 1897. Ban đầu, các trạm Biogas chỉ có quy mô hộ gia đình. Hàng năm có khoảng 200.000 hộ gia đình Ấn Độ chuyển từ sử dụng năng lượng củi đốt sang sử dụng Biogas. Năm 1985, Ấn Độ có khoảng 1 triệu bể với chi phí xây dựng khoảng 55 triệu đô la. Tính tới năm 1999 đã có tới 2,9 triệu công trình hầm khí sinh học gia đình và 2700 công trình hầm khí tập thể xử lý phân người được xây dựng. Ước tính số công trình này hàng năm tiết kiệm 3 triệu tấn củi và 0,7 triệu tấn Urê. Tháng 3 năm 2000, Ấn Độ có 3 triệu công trình hầm khí sinh học.
- Trung Quốc
Lịch sử phát triển khí sinh học ở Trung Quốc bắt đầu từ cuối thế kỷ XIX. Năm 1978 đã xây dựng 7,5 triệu bể với hàng năm tạo ra khoảng 2,5 tỷ m3 khí mêtan, tương đương 1,5 triệu tấn dầu mỏ. Cho đến năm 1979, trên lãnh thổ Trung Quốc đã có 301 trạm phát điện nhỏ sử dụng khí Biogas. Riêng ở tỉnh Sichuan các trạm này có tổng công suất là 1.500kW. Đến 1985, Trung Quốc đã xây dựng được 70 triệu bể khí mêtan. Từ những năm cuối thập kỷ 80 của thế kỷ trước, người ta đã tính toán đến việc sử dụng năng lượng sinh học để thay thế các dạng năng lượng sử dụng nhiên liệu hoá thạch và Biogas đã trở thành đối tượng cho chương trình nghiên cứu năng lượng phục vụ nông thôn của Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng Năng lượng và Công nghệ mới - Bộ Nông nghiệp Trung Quốc (1994). Cuối năm 2003, Trung Quốc có hơn 9,7 triệu hầm cho các hộ gia đình trên toàn quốc. Trên 90% hầm đang hoạt động tốt, sản xuất ra khoảng 2.980.000 m3/năm. Biogas chủ yếu được sử dụng vào mục đích đun nấu, thắp sáng và chạy các động cơ phát điện.
2.2.2 Việt Nam.
Công nghệ khí sinh học đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ những năm 1960. Lịch sử phát triển công nghệ khí sinh học ở Việt Nam chia thành 4 thời kỳ chính.
- Thời kỳ 1960 – 1975:
Đã tiến hành thí nghiệm biện pháp sản xuất khí Mêtan từ phân động vật nhưng cuối cùng cũng không thành công. Nguyên nhân là do nhập cảnh ồ ạt các loại khí đốt Butan, Propan và phân hóa học.


- Thời kỳ 1976 – 1980:
Chế tạo thiết bị sản xuất khí sinh học loại nắp nổi bằng tôn, bể phân hủy xây bằng gạch và cổ bể có gioăng nước để giữ kín khí được tích trong nắp chứa khí. Tuy nhiên, việc thử nghiệm trên bị thất bại do kỹ thuật và quản lý.
- Thời kỳ 1981 – 1990:
Trong hai kế hoạch 5 năm (1981-1985 và 1986-1990), công nghệ khí sinh học đã trở thành một trong những lĩnh vực được ưu tiên.
Năm 1990, TP Hồ Chí Minh có trên 700 công trình, Đồng Nai có 468 công trình, Hậu Giang có 240 công trình, Hà Bắc có 50, Lai Châu có 40, Quảng Ngãi có 43 công trình .
Nói chung toàn quốc có khoảng 2000 công trình. Đa số các công trình đều hoạt động tốt, với thể tích khoảng 2200 m3.
- Thời kỳ 1991 tới nay:
Những năm 1991 trở lại đây nhiều nhà khoa học trong nước đã nghiên cứu, triển khai nhiều công trình xử lý chất thải bằng hệ thống khí sinh học Biogas (mô hình hình cầu của Viện năng lượng với thể tích 5m3, 7m3, 8m3, 10m3, 15m3) đã tạo ra một nguồn phân bón đáng kể, khả năng giải quyết nguồn năng lượng sạch tại chỗ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Ở miền Trung, Tây Nguyên, hàng loạt các mô hình bể Biogas cũng được áp dụng cho các hộ chăn nuôi gia súc, các nông trường chăn nuôi trên địa bàn như mô hình của Trung tâm Năng lượng mới (Sở khoa học công nghệ thành phố Đà Nẵng, mô hình bể Biogas phá váng tự động của Phân Viện bảo hộ lao động và Bảo vệ Môi trường miền Trung, Tây nguyên. Nhiều tổ chức quốc tế đang quan tâm phát triển công nghệ ở Việt Nam: họ tổ chức nhiều hội thảo, tài trợ nhiều dự án phát triển năng lượng sinh khối ở nước ta. Các dự án năng lượng sinh khối có cơ hội tận dụng cơ chế phát triển sạch (CDM) để thu hút vốn đầu tư. Nhiều công nghệ đã được hoàn thiện, ứng dụng thương mại nên Việt Nam có thể nhập và ứng dụng, tránh được rủi ro về công nghệ.