Tài liệu Nghiên cứu đánh giá mức độ phát thải ô nhiễm của động cơ ô tô khi sử dụng nhiên liệu xăng ron 92 pha trộn với butanol

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------------------- BÙI THANH TÙNG NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ PHÁT THẢI Ô NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG RON92 HÒA TRỘN VỚI BUTANOL LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Đà Nẵng – Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------------------- BÙI THANH TÙNG NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ PHÁT THẢI Ô NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG RON92 HÒA TRỘN VỚI BUTANOL Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 60.520.116 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS.TS. Trần Văn Nam Đà Nẵng – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Đà Nẵng, ngày tháng 10 năm 2017 Tác giả luận văn Bùi Thanh Tùng NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ PHÁT THẢI Ô NHIỄM CỦA ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG RON92 HÒA TRỘN VỚI BUTANOL Học viên:Bùi Thanh Tùng. Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 60.520.116 Khóa:K30 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Ngày nay, nhiên liệu sinh học và nhiên liệu thay thế được nghiên cứu rộng rãi với nhiều loại ở nhiều nước, bao gồm cả Việt Nam. Mục đích của nghiên cứu này là nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn hỗn hợp nhiên liệu xăng RON92-Butanol đối với khí thải động cơ ô tô. Nhiên liệu này đã được thử nghiệm trên động cơ 1,6L DOHC Dual Overhead Cam L-4 được sử dụng trong xe NUBIRA II - DAEWOO. Nghiên cứu thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm AVL với máy phân tích khí thải và các phương tiện hiện đại khác. Thí nghiệm được thực hiện so sánh butanol pha với xăng RON92, các hỗn hợp xăng RON92-Butanol là 10%, 20% và 30% butanol theo khối lượng (Bu10, Bu20, Bu30). So với xăng RON92, nhiên liệu hỗn hợp Butanol tạo ra lượng khí thải CO thấp hơn và khí NOx cao hơn so với nhiên liệu RON92, nhưng không có sự thay đổi đáng kể về phát thải CO2. Hỗn hợp nhiên liệu sinh học chứa nồng độ butanol (20%) gây ra lượng CO và HC thấp hơn và hỗn hợp nhiên liệu sinh học chứa nồng độ butanol cao nhất (30%) gây ra HC cao nhất. Từ khóa - Nhiên liệu sinh học; máy phân tích khí thải; hỗn hợp nhiên liệu xăng-Butanol; NUBIRA II – DAEWOO; xăng RON92. RESEARCH ON THE EMISSIONS OF AUTOMOTIVE ENGINE WHEN USING THE RON 92 GAS ONLINE-BUTANOL BLENDS Abstract - Nowadays, bio-fuel and substitute fuel are researched widely with various types in many countries, including Vietnam. The purpose of this work is to investigate the effect of butanol– RON92 commercial gasoline on the emissions. This fuel was tested by Dual Overhead Cam L-4 1.6L DOHC engine used in NUBIRA II vehicle – DAEWOO. Experimental research was conducted in AVL laboratory with Automotive gas analyzer and other modern facilities. Testing was performed comparing butanol blended with RON92 commercial gasoline, the RON92 gas online–butanol blends were 10%, 20% and 30% butanol in volume basis (Bu10, Bu20, Bu30). Compared to A92 gas online, Butanol blended fuels produced lower CO and higher NOx emissions than RON92 gas online , but there was no significant change in terms of CO2 emissions. The biofuel blend containing concentration of butanol (20%) caused lower CO and HC emissions and he biofuel blend containing the highest concentration of butanol (30%) caused highest HC. Key words – bio-fuel; Automotive gas analyzer; the RON92 gas online–butanol blends, NUBIRA II – DAEWOO; RON92 Gas online. MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................ 1 2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................... 2 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .............................................................. 2 4. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................ 2 5. Kết cấu của luận văn ................................................................................... 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................... 3 1.1. Viễn cảnh về nguồn nguyên liệu hóa thạch ........................................... 3 1.1.1. Tình hình an ninh năng lượng trên thế giới ........................................ 3 1.1.2. Trữ lượng và nguồn dầu mỏ tại Việt Nam ............................................ 4 1.1.3. Giải pháp tìm ra các nguồn năng lượng mới thay thế cho nhiên liệu hóa thạch .................................................................................................................. 5 1.2. Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam và trên thế giới ... 5 1.2.1. Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học ở trên thế giới ........................ 5 1.2.2. Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam ............................. 6 1.3. Khả năng sản xuất Butanol từ nguyên liệu sinh học ............................ 7 1.3.1. Tình hình sản xuất Butanol sinh học ................................................... 7 1.3.2. Tình hình sử dụng và nghiên cứu Butanol sinh học ......................... 11 1.4. Tổng quan về những đề tài có cùng phạm vi nghiên cứu và những vƣớng mắc chƣa thực hiện ........................................................................... 13 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................. 15 2.1. Bản chất của sự hình thành chất ô nhiễm trong khí xả động cơ cháy cƣỡng bức ....................................................................................................... 15 2.1.1. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành NOx trong quá trình cháy động cơ cháy cưỡng bức ....................................................................... 15 2.1.2. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành CO trong quá trình cháy của động cơ cháy cưỡng bức ................................................................ 18 2.1.3. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành HC trong quá trình cháy của động cơ cháy cưỡng bức ................................................................ 21 2.2. Giới thiệu tiêu chuẩn khí xả Việt Nam và thế giới .............................. 25 2.2.1. Liên minh châu âu EU......................................................................... 25 2.2.2. Trung Quốc........................................................................................... 26 2.2.3. Nhật Bản ............................................................................................... 26 2.2.4. Tiêu chuẩn khí thải Mỹ ........................................................................ 27 2.2.5. Tiêu chuẩn khí thải Việt Nam ............................................................. 29 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ........................................ 33 3.1. Phƣơng pháp phối trộn hỗn hợp xăng-Butanol .................................. 33 3.2. Kết quả phân tích mẫu nhiên liệu trong thực nghiệm ........................ 33 3.3. Đánh giá tính chất của hỗn hợp nhiên liệu .......................................... 37 3.4. Thiết kế mô hình thực nghiệm .............................................................. 39 3.4.1. Thiết bị thí nghiệm ................................................................................ 39 3.4.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ......................................................................... 46 3.5. Nội dung và các chế độ thực nghiệm .................................................... 47 3.6. Quy trình thí nghiệm ............................................................................. 48 CHƢƠNG 4: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM49 4.1. Đánh giá phát thải chất ô nhiễm ........................................................... 49 4.1.1. So sánh ô nhiễm hỗn hợp nhiên liệu Bu10 và xăng RON 92 ................ 49 4.1.2. So sánh ô nhiễm hỗn hợp nhiên liệu Bu20 và xăng RON 92 ................ 54 4.1.3. So sánh ô nhiễm hỗn hợp nhiên liệu Bu30 và xăng RON 92 ................ 59 4.2. Đánh giá các tính năng của động cơ ..................................................... 64 4.2.1. Công suất có ích (Ne) ........................................................................... 64 4.2.2. Mô men có ích (Me) .............................................................................. 67 4.2.3. Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (ge)....................................................... 69 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .......................... 73 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1. Các ký hiệu mẫu tự La tinh và Hy Lạp Kí hiệu Tên gọi Thứ nguyên Ne Công suất động cơ [kW] Me Mô men xoắn có ích [N.m] ge Suất tiêu hao nhiên liệu có ích Gnl Tiêu hao nhiên liệu [kg/h] n Số vòng quay động cơ [v/ph]  Tỉ số nén  Góc đánh lửa sớm λ Hệ số dư lượng không khí D Đường kính xy lanh [mm] S Hành trình phít tông [mm] [kg/kW.h] [o] 2. Các chữ viết tắt IEA Cơ quan năng lượng quốc tế EWG Tổ chức kiểm soát năng lượng Anh NLSH Nhiên liệu sinh học EU European Union (Liên minh Châu Âu) E5 Nhiên liệu sinh học E5 (xăng pha 5% thể tích ethanol) E10 Nhiên liệu sinh học E10 (xăng pha 10% thể tích ethanol) E100 Nhiên liệu sinh học E100 (100% ethanol) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN Quy chuẩn Việt Nam Bu20 Nhiên liệu sinh học Bu20 (xăng pha 20% thể tích butanol) Bu10 Nhiên liệu sinh học Bu10 (xăng pha 10% thể tích butanol) Bu30 Nhiên liệu sinh học Bu30 (xăng pha3% thể tích butanol) RON 92, RON92 A95, RON95 TSOT Xăng RON 92 Xăng A95 Trị số octan CO2 Khí Cacbonic CO Carbon Monoxide NOx Monoxide Nitơ HC Hydocarbure CH4 Khí mêtan H2 S Hidro Sunfua N2 Khí Nitơ O2 Khí Ôxy ĐCT Điểm chết trên MON Motor Octane Number (chỉ số octan theo phương pháp mono) RON Research Octane Number (Chỉ số Octan nghiên cứu) TEC Tetra Entyn chì ppm Parts Per Million (phần triệu) RVP Reid Vapor pressure (Áp suất hơi bão hòa) 1. DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1. 1 Nhiệt độ sôi và RON của các đồng phân của Butanol 8 2. 1 Bảng. Tiêu chuẩn khí thải Euro VI 25 2. 2 Tiêu chuẩn Tier 2 28 2. 3 Bảng Tiêu chuẩn Tier 3 28 2. 4 Giá trị giới hạn cho xe lắp động cơ cháy cưỡng bức- mức Euro 2 29 2. 5 Giá trị giới hạn đối với xe lắp động cơ Diesel- mức Euro 2 29 2. 6 Giá trị giới hạn đối với xe lắp động cơ cháy cưỡng bức- mức Euro4 30 2.7 Giá trị giới hạn đối với xe lắp động cơ Diesel- mức Euro4 30 2. 8 Giới hạn mức mô nhiễm cho phép của các phương tiện vận tải 31 3. 1 Chỉ tiêu lý hóa của nhiên liệu xăng RON 92 sử dụng trong thực nghiệm 33 3. 2 Chỉ tiêu lý hóa của nhiên liệu Bu20 sử dụng trong thực nghiệm 34 3. 3 Chỉ tiêu lý hóa của nhiên liệu Bu10 sử dụng trong thực nghiệm 35 3. 4 Chỉ tiêu lý hóa của nhiên liệu Bu30 sử dụng trong thực nghiệm 36 4. 1 Giới hạn đo thành phần khí thải của thiết bị AVL DiGas 4000 44 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số liệu hình Tên hình Trang 1. 1 Trữ lượng dầu mỏ Việt Nam giai đoạn 2011-2015 4 1. 2 Các đồng phân của buhtanol 8 1. 3 Công nghệ sản xuất Butanol 9 1. 4 Sơ đồ các công nghệ sản xuất Butanol sinh học 10 2. 1 Sự phụ thuộc nồng độ NO theo nhiệt độ 16 2. 2 Biến thiên nồng độ CO theo hệ số dư lượng không khí 17 2. 3 Ảnh hưởng của hệ số khí xả hồi lưu đến nồng động NO 18 2. 4. Ảnh hưởng của góc đánh lửa đến nồng động NO 18 2. 5 Ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí đến nồng độ CO 19 2. 6 So sánh nồng độ CO trên đường thải phụ thuộc áp suất nạp 19 2. 7 So sánh nồng độ CO trên đường thải theo tỷ lệ hỗn hợp 20 2. 8 So sánh nồng độ CO theo góc đánh lửa sớm cho bởi mô hình và thực nghiệm 21 2. 9 Biến thiên nồng độ các Hydrocarbure theo góc quay trục khuỷu 21 2. 10 Sự hình thành HC do tôi màng lửa trên thành buồng cháy 22 2. 11 Nguồn phát sinh HC trong động cơ đánh lửa cưỡng bức 23 4. 1 Thiết bị băng thử APA 204/8/094 39 4. 2 Thiết bị AVL THA100 40 4. 3 Thiết bị AVL 733S 41 4.4 Thiết bị AVL 553 42 4.5 Thiết bị AVL 554 43 4.6 Thiết bị Sensyflow P Meter for 44 4.7 Thiết bị AVL 442 4.8 Thiết bị đo khí xả KEG500 kết nối với máy tính Error! Bookmark not defined. 45 4.9 Hệ thống điều khiển Puma 45 4.10 Màn hình máy EMCO 46 4.11 Mô hình thực nghiệm tại phòng thí nghiệm AVL 47 4.12 So sánh CO và NOx của xăng RON 92, Bu10 ở mức 30% bướm ga 49 4.13 So sánh CO2 và HC của xăng RON 92, Bu10 ở mức 30% bướm ga 49 4.14 So sánh CO và NOx của xăng RON 92, Bu10 ở mức 50% bướm ga 50 4.15 So sánh CO2 và HC của xăng RON 92, Bu10 ở mức 50% bướm ga 51 4.16 So sánh CO và NOx của xăng RON 92, Bu10 ở mức 70% bướm ga 52 4.17 So sánh CO2 và HC của xăng RON 92, Bu10 ở mức 70% bướm ga 53 4.18 So sánh CO và NOx của xăng RON 92, Bu20 ở mức 30% bướm ga 54 4.19 So sánh CO2 và HC của xăng RON 92, Bu20 ở mức 30% bướm ga 55 4.20 So sánh CO và NOx của xăng RON 92, Bu20 ở mức 50% bướm ga 56 4.21 So sánh CO2 và HC của xăng RON 92, Bu20 ở mức 50% bướm ga 56 4.22 So sánh CO và NOx của xăng RON 92, Bu20 ở mức 70% bướm ga 57 4.23 So sánh CO2 và HC của xăng RON 92, Bu20 ở mức 70% bướm ga 58 4.24 So sánh CO và NOx của xăng RON 92, Bu30 ở mức 30% bướm ga 59 4.25 So sánh CO2 và HC của xăng RON 92, Bu30 ở mức 30% bướm ga 60 4. 26 So sánh CO và NOx của xăng RON 92, Bu30 ở mức 50% bướm ga 61 4. 27 So sánh CO2 và HC của xăng RON 92, Bu30 ở mức 50% bướm ga 61 4. 28 So sánh CO và NOx của xăng RON 92, Bu30 ở mức 70% bướm ga 62 4. 29 So sánh CO2 và HC của xăng RON 92, Bu30 ở mức 70% bướm ga 63 4. 30 Diễn biến công suất có ích theo tốc độ tại vị trí 30% bướm ga 64 4. 31 Diễn biến công suất có ích theo tốc độ tại vị trí 50% bướm ga 65 4.32 Diễn biến công suất có ích theo tốc độ tại vị trí 50% bướm ga 66 4.33 Diễn biến Mô men có ích theo tốc độ tại vị trí 30% bướm ga khi sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau 67 4.34 Diễn biến Mô men có ích theo tốc độ tại vị trí 50% bướm ga 68 4.35 Diễn biến Mômen có ích theo tốc độ tại vị trí 70% bướm ga 69 4.36 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ tại vị trí 30% bướm ga khi sử dụng các loại nhiên liệu khác 70 nhau 4.37 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ tại vị trí 50% bướm ga khi sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau 71 4.38 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ tại vị trí 50% bướm ga khi sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau 72 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nguồn nhiên liệu chính hiện nay sử dụng cho động cơ đốt trong chủ yếu vẫn là các sản phẩm có nguồn gốc từ dầu mỏ, sự phát triển nhanh chống của các loại phương tiện, máy móc đã đẩy nhu cầu khai thác nguồn dầu mỏ ngày càng cao. Đây chính là nguyên nhân làm giá dầu mỏ biến động liên tục và gây bất ổn về an ninh năng lượng của các quốc gia nhập khẩu nhiên liệu. Hiện nay các nước trên thế giới đang có xu hướng tìm kiếm và sử dụng các nguồn nhiên liệu sinh học, có khả năng tái tạo để hạn chế ô nhiễm môi trường sống, đồng thời thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt dần. Trên thế giới, ngoài Ethanol sinh học ra, Butanol sinh học cũng được chú ý sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong thời gian gần đây. Ở Việt Nam, xăng sinh học E5 đã được sử dụng rộng rãi và sẽ thay thế hoàn toàn xăng RON 92 kể từ ngày 01/01/2018, còn Butanol sinh học cũng đã và đang được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu. Theo đánh giá của các nhà khoa học, Butanol sinh học có nhiều ưu điểm hơn ethanol sinh học, như dễ tan lẫn vào xăng, máy móc ít nguy cơ bị ăn mòn do tính không hút nước, không tan lẫn vào nước nên dễ chưng cất đạt độ tinh khiết tuyệt đối, mật độ năng lượng cao hơn ethanol sinh học, gần bằng mật độ năng lượng của xăng chế từ dầu mỏ, chỉ số octan cao xấp xỉ chỉ số octan của xăng trung bình nên khi sử dụng không phải hoán cải động cơ chạy xăng thông thường; có áp suất hơi thấp hơn nhiều so với xăng cũng như ethanol sinh học nên ít bị hao hụt do bay hơi trong quá trình tàng trữ, vận chuyển, phân phối và an toàn khi sử dụng. Do những ưu điểm nói trên nên hiện nay, Butanol sinh học có thể sử dụng làm nhiên liệu thay thế xăng sản xuất từ dầu mỏ. Tuy nhiên các chỉ tiêu lý hóa của Butanol và xăng khác nhau hàm lượng khí thải phát ra động cơ sử dụng của nhiên liệu phối trộn xăng – Butanol diễn ra cũng khác nhau tùy ở tỉ lệ phối trộn, do đó nhằm đa dạng hóa nguồn nhiên liệu sạch dùng cho động cơ đốt trong ở bối cảnh nguồn dầu mỏ ngày càng cạn kiệt, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nâng cao hiệu quả của việc sử dụng nhiên liệu phối trộn xăng- Butanol, đó là lý do tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu mức độ phát thải ô nhiễm của động cơ khi sử dụng nhiên liệu xăng RON 92 hoà trộn với Butanol”. 2 2. Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá lượng phát thải của động cơ sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng-Butanol ở các tỉ lệ pha trộn khác nhau, qua đó xác định được tỉ lệ pha trộn tối ưu để có lượng phát thải thấp nhất. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu + Đối tượng nghiên cứu Động cơ DAEWOO 1.6. + Phạm vi nghiên cứu Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu thực nghiệm việc sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng-Butanol trên động cơ xăng ở một số tỉ lệ nhất định. Qua đó đánh giá mức phát thải ô nhiễm của động cơ sử dụng trên băng thử. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm. Nghiên cứu lý thuyết về cơ chế hình thành của các chất phát thải ô nhiễm trong động cơ ô tô khi dùng nhiên liệu sinh học Butanol và xăng RON 92. Đồng thời tiến hành thực nghiệm đo đạc về các chỉ tiêu ô nhiễm khí xả của động cơ khi sử dụng nhiên liệu sinh học Butanol và RON 92 trên băng thử công suất tại Trung tâm thí nghiệm động cơ và ô tô- Khoa cơ khí giao thông, trường Đại học Bách Khoa thành phố Đà Nẵng. 5. Kết cấu của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và hướng phát triển đề tài, luận văn bao gồm 4 chương có cấu trúc như sau: Chƣơng 1: Tổng quan Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Chƣơng 3: Nghiên cứu thực nghiệm Chƣơng 4: Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Viễn cảnh về nguồn nguyên liệu hóa thạch 1.1.1. Tình hình an ninh năng lượng trên thế giới Thế giới đang khai thác mạnh các nguồn nhiên liệu hóa thạch phục vụ cho đời sống sinh hoạt, sản xuất của con người như : than đá, năng lượng dầu mỏ, khí gas... Tuy nhiên các dạng năng lượng trên đều có hạn và nếu như không phát hiện thêm trữ lượng mới thì có khả năng sẽ dần cạn kiệt trong vòng 40-50 năm nữa. Chính vì vậy năng lượng hóa thạch về lâu dài không đảm bảo về vấn đề an ninh năng lượng. Nó có ảnh hưởng trực tiếp đến nền kinh tế và an ninh của mỗi quốc gia..[17] Hiện nay do tình hình bất ổn chính trị ở một số quốc gia, và suy thoái kinh tế thế giới làm cho nhu cầu sử dụng dầu mỏ giảm trong khi nguồn cung ổn định. Giá dầu mỏ giảm mạnh đi đôi với việc các nước có nền kinh tế phụ thuộc vào việc xuất khầu dầu mỏ bị khủng hoảng và tiếp tục đẩy mạnh sản lượng khai thác dầu mỏ để duy trì. Việc tăng cường khai thác dầu mỏ và sử dụng nhiên liệu hóa thạch kéo theo hậu quả nghiêm trọng về biến đổi khí hậu và dấy lên nguy cơ cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch. Để đối phó với tình hình đó, cần phải có một thứ nhiên liệu khác để làm đa dạng hóa nguồn năng lượng, tiết kiệm năng lượng và nhất là giảm bớt ảnh hưởng tiêu cực đến con người và môi trường sống. Sự hỗ trợ về chính sách đối với việc tìm kiếm, phát triển nguồn năng lượng mới nhằm đảm bảo an ninh năng lượng và phát triển bền vững luôn là mối quan tâm hàng đầu của các quốc gia.[17] Trong những thập kỷ vừa qua, nhất là sau năm 1970 - những năm khủng hoảng dầu mỏ, công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo đã đạt nhiều tiến bộ đáng kể. Đi đầu trong xu hướng này là các nước phát triển trong Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD), đặc biệt là các nước phát triển thuộc Liên minh châu Âu (EU). Hiện tại, các nguồn năng lượng này chưa làm thay đổi cơ bản cơ cấu cân bằng năng lượng của thế giới, nhưng trong tương lai cơ cấu này chắc chắn sẽ thay đổi khi vấn đề công nghệ và giá thành năng lượng tái tạo được giải quyết. Tổng sản lượng điện sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo tăng với tỷ lệ 2,9% mỗi năm, và tỷ trọng năng lượng tái tạo chiếm trong tổng sản lượng điện thế giới được dự báo tăng từ 19% năm 2006 lên 21% năm 2030. Theo giới phân tích, nhu cầu thế giới về năng lượng mặt trời, gió và các dạng năng lượng tái sinh khác sẽ tăng mạnh vào giữa thế kỷ này, do lo ngại ngày một tăng về tình trạng Trái đất nóng lên. Năng lượng tái tạo được dự đoán sẽ có bước nhảy vọt và đến tầm 2050 sẽ bắt đầu thách thức sự thống trị hiện nay của các loại nhiên liệu hoá thạch. [6] 4 1.1.2. Trữ lượng và nguồn dầu mỏ tại Việt Nam Theo số liệu thống kê của BP, Việt Nam là quốc gia đứng thứ 28 trên tổng số 52 nước trên thế giới có tài nguyên dầu khí. Tính đến hết năm 2013, trữ lượng dầu thô xác minh của Việt Nam vào khoảng 4,4 tỷ thùng đứng thứ nhất trong khu vực Đông Nam Á, còn lượng khí xác minh của Việt Nam vào khoảng 0,6 nghìn tỷ m3, đứng thứ 3 trong khu vực Đông Nam Á (sau Indonesia và Malaysia). Trữ lượng dầu của Việt Nam giai đoạn 2011-2015 cho 36 mỏ trong đó 26 mỏ là công trình trong nước còn 10 mỏ công trình ở nước ngoài. Tính đến ngày 31/12/2015 toàn ngành dầu khí đã khai thác được 352,68 triệu tấn dầu [10]. Hình 1. 1. Trữ lượng dầu mỏ Việt Nam giai đoạn 2011-2015 [10]. Số liệu trong hình 1.1 cho thấy sản lượng khai thác dầu thô của cả nước tăng ổn định từ sau chính sách đổi mới năm 1986 và đạt đỉnh vào năm 2004 với trên 20 triệu tấn/năm. Tuy nhiên sản lượng khai thác dầu thô bắt đầu đi xuống từ năm 2005 do sản lượng từ các mỏ lớn như mỏ Bạch Hổ, mỏ Rồng suy giảm mạnh và việc đưa nhiều mỏ nhỏ vào khai thác không thể bù đắp được mức sụt giảm này. Giai đoạn từ năm 2006 2010 đã có 14 mỏ nhỏ được đưa vào khai thác nhưng sản lượng khai thác chỉ tăng nhẹ trong năm 2009 sau đó tiếp tục đà sụt giảm. Công tác tìm kiếm thăm dò hiện nay phải tiến hành tại những khu vực xa bờ và nước sâu nên chi phí lớn và mất nhiều thời gian hơn, các phát hiện dầu khí gần đây chủ yếu là các mỏ có trữ lượng nhỏ. 5 1.1.3. Giải pháp tìm ra các nguồn năng lượng mới thay thế cho nhiên liệu hóa thạch Thế giới ngày nay đã bị lệ thuộc quá nhiều vào dầu mỏ do tính dễ sử dụng của nó. Ngoài ra, ô tô dần trở thành phương tiện giao thông được ưa chuộng. Giá dầu biến động bất ổn gây đe dọa nền an ninh năng lượng. Nhiều nước có ngành nông nghiệp phát triển và nhập khẩu nhiên liệu đưa ra giải pháp sử dụng nhiên liệu sinh học (NLSH) từ nguồn nguyên liệu có khả năng tái tạo. Hơn nữa, việc phát triển NLSH trên cơ sở tận dụng các nguồn nguyên liệu sinh khối khổng lồ sẽ là một bảo đảm an ninh năng lượng cho các quốc gia. Đây được xem là một trong những biện pháp mang tính chiến lược vì vừa giảm thiểu tác động tiêu cực của giá xăng dầu, giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm môi trường, vừa góp phần đẩy mạnh sản xuất nông nghiệp, xóa đói giảm nghèo cho nông dân, có thể sản xuất với khối lượng lớn và công nghệ sản xuất đơn giản hơn so với các dạng năng lượng khác. Phát triển NLSH sẽ góp phần đa dạng hóa nhiên liệu, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, cải thiện cán cân thương mại, nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp theo hướng phát triển bền vững do việc thúc đẩy phát triển các loại nguyên liệu mới thân thiện với môi trường. Mặt khác, sử dụng NLSH khá thuận tiện, đơn giản, hạn chế thấp nhất chi phí thay thế hay cải biến động cơ, thêm vào đó giá thành của NLSH thường thấp hơn các loại sản phẩm năng lượng từ nguồn nguyên liệu hóa thạch nên có tính hiệu quả kinh tế. 1.2. Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam và trên thế giới 1.2.1. Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học ở trên thế giới Trên thế giới có khoảng hơn 60 quốc gia khai thác và sử dụng NLSH ở các mức độ khác nhau. + Brazil là nước đầu tiên trên thế giới sử dụng Ethanol làm nhiên liệu ở quy mô công nghiệp từ những năm 1970.Luật pháp Brazil quy định tất cả các loại phương tiện giao thông phải sử dụng xăng pha với 22% cồn Ethanol, và có 20% phương tiện chỉ sử dụng hoàn toàn Elthanol. Nhờ vậy đất nước này tạo ra được gần 1 triệu việc làm và tiết kiệm được 60 tỉ USD tiền nhập khẩu dầu trong ba thập niên vừa qua. Từ năm 1975, Chính phủ Brazil đã thực thi chương trình mang tên Pro-alcohol mà sau này trở thành mẫu hình được nhiều quốc gia học tập để phát triển nhiên liệu sinh học. Chưa kể đến các chính sách hỗ trợ của chính phủ Brazil: cho các hãng sản xuất Ethanol vay với lãi suất thấp, hỗ trợ giá Ethanol ổn định( bằng 59% giá xăng truyền thống), việc tiêu thụ Ethanol luôn đảm bảo. + Mỹ là quốc gia sản xuất Ethanol lớn nhất thế giới. Năm l998, Tổng thống Mỹ B.Clinton đã ký sắc lệnh 13101 về sử dụng sản phẩm sinh học thay thế một phần dầu 6 mỏ. Mỹ sản xuất nhiên liệu sinh học chủ yếu từ hạt bắp, hạt cao lương và thân cây cao lương ngọt, củ cải đường. Khoảng 17% sản lượng bắp sản xuất hàng năm ở Hoa Kỳ dùng để sản xuất etanol. Mỹ đặt chỉ tiêu sản xuất xăng sinh học để cung cấp 46% nhiên liệu cho xe hơi năm 2010, 100% vào năm 2012.. Để khuyến khích sử dụng nhiên liệu sinh học, Chính phủ đã ban hành các chính sách ưu đãi thuế, như chính sách thuế, ưu đãi đầu tư và khuyến khích các chủ nông trại trồng ngô liên kết, mua cổ phần cùng đầu tư vào các nhà máy sản xuất ethanol, ban hành nhiều đạo luật về môi trường như cấm sử dụng phụ gia hoá học tăng trị số octan gây độc hại, bắt buộc sử dụng nhiên liệu chứa oxy ở các vùng đông dân cư, miễn thuế cho nhiên liệu pha cồn... + Thái Lan hiện là nước đi đầu Đông Nam Á về sản xuất và tiêu thụ NLSH. Chính phủ Thái Lan đề ra mục tiêu năng lượng tái tạo đạt 20% trên tổng năng lượng tiêu thụ vào năm 2022. Thái Lan bãi bỏ việc sử dụng dầu Diesel 100% từ 2008, thay vào đó là B5. Xăng sinh học E10 được sử dụng nhiều nhất tại Thái Lan, trong đó nhiều thành phố đã bắt đầu sử dụng nhiều xăng E20 (phối trộn tỷ lệ 20% ethanol vào xăng) và E85 (phối trộn tỷ lệ 85% ethanol vào xăng). Đặc biệt, Thái Lan tập trung đẩy mạnh sản xuất ethanol từ mía với mục tiêu phát triển nguồn năng lượng sinh học, trong đó ethanol sẽ chiếm đến 25% vào năm 2064. Hiện nay, Thái Lan sản xuất được 3,5 triệu lít ethanol/năm. Mục tiêu của họ là sẽ sản xuất được 7 triệu lít/năm vào 2026 và 11,3 triệu lít/năm vào 2035. + Hai nước đông dân nhất thế giới là Ấn Độ và Trung Quốc hiện cũng đang chuyển sang dùng xăng sinh học E10 và E20. Ấn Độ sử dụng xăng sinh học E20 đại trà vào năm 2017 bởi công nghệ sinh học nước này rất phát triển. Còn Trung Quốc đã chuyển dần các nhà máy phối trộn xăng sinh học E5 sang xăng sinh học E10. Theo báo cáo của Cơ quan Nghiên cứu sinh học Trung Quốc, chính phủ nước này đã đưa vào sử dụng xăng sinh học E5 và có rất nhiều chính sách hỗ trợ cho ngành công nghiệp này. Việc chuyển công nghệ, thiết bị và dây truyền các nhà máy phối trộn xăng sinh học E5 sáng E10 của Trung Quốc giai đoạn từ 2005 -2010 đã diễn ra nhanh chóng. Theo Cơ quan trên, nhờ sự chuyển biến đó mà dự kiến năm 2020, Trung Quốc sẽ sản xuất đại trà nhiên liệu sinh học tổng hợp (E10), phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu. 1.2.2. Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam Ngành năng lượng Việt Nam hai mươi năm qua đã phát triển mạnh, cơ bản đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội đất nước. Tuy vậy, quy mô và hiệu quả của ngành năng lượng còn thấp. Trạng thái an ninh năng lượng Việt Nam chưa được bảo đảm (cắt điện xảy ra thường xuyên vào thời kỳ cao điểm; dự trữ dầu quốc gia chưa đủ khả năng bình ổn giá khi có khủng hoảng giá dầu trên thị trường quốc tế…). Nghiên