Tài liệu Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn butanol diesel đến tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ diesel

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THÀNH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG TỈ LỆ PHỐI TRỘN BUTANOL-DIESEL ĐẾN TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA DẦM 1 BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 60.52.0116 ĐÀ NẴNG - NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THÀNH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG TỈ LỆ PHỐI TRỘN BUTANOL-DIESEL ĐẾN TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA DẦM 1 BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 60.52.0116 ĐÀ NẴNG - NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong phần thực nghiệm của luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Nguyễn Thành NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG TỶ LỆ PHỐI TRỘN BUTANOL-DIESEL ĐẾN TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL Học viên: Nguyễn Thành Mã số: 60.52.0116 Khóa: 30 Chuyên ngành: Cơ khí động lực Trƣờng Đại học Bách khoa-ĐHĐN Tóm tắt - Tiết kiệm năng lƣợng và giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng để bảo vệ bầu khí quyển trên trái đất, cũng nhƣ đảm bảo an ninh năng lƣợng toàn cầu đang là mục tiêu nghiên cứu của các nhà khoa học. Vì lý do nêu trên, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn Butanol-Diesel đến tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ Diesel ”có ý nghĩa quan trọng và cấp thiết. Luận văn sử dụng chủ yếu phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá ảnh hƣởng của tỷ lệ phối trộn butanol đến tính năng kinh tế kỹ thuật cũng nhƣ vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đối với động cơ nhiệt sử dụng nhiên liệu diesel pha butanol. Kết quả của luận văn là tìm ra đƣợc tỷ lệ pha trộn tối ƣu của Butanol với Diesel theo tiêu chí giảm tiêu hao nhiên liệu khi nghiên cứu thực nghiệm hỗn hợp butanol-diesel trên động cơ diesel EV2600.Theo đó tỷ lệ pha trộn X% thể tích butanol vào (100-x)% thể tích dầu diesel khoáng DO 0,05S (có ký hiệu DOBX) cho phép giảm tiêu hao nhiên liệu khoảng xx% đến yy%. Từ khóa – Nhiên liệu butanol; Nghiên cứu thực nghiệm; Hỗn hợp butanol-diesel; Tiêu hao nhiên liệu; Động cơ diesel EV2600. EXPERIMENTAL RESULTS AFFECTING BUTANOL-DIESEL MIXING TO THE TECHNICAL CHARACTERISTICS OF DIESEL ENGINE Abstract - Saving energy and minimizing environmental pollution to protect the atmosphere on Earth, as well as ensuring global energy security, is the research goal of the scientists. For the reasons mentioned above, the author chose the topic "Experimental Research Affecting the Mixing Ratio of Butanol-Diesel to the Technical and Economic Properties of Diesel Engines". The thesis utilizes mainly empirical methods to assess the effect of blending ratio of butanol on technical and economic feasibility as well as on environmental pollution of diesel engine with butanol . The result of the thesis is to find the optimal mixing ratio of Butanol with Diesel according to the criterion of reduction of fuel consumption when experimental study of butanoldiesel mixture on EV2600 diesel engine. Accordingly, the mixing ratio of X % volume of butanol in (100-x)% of mineral oil DO 0.05S (with the symbol DOBX) allows reduction of fuel consumption about xx% to yy%. Key words - Butanol fuel; Experimental study; Butanol-diesel mixture; Fuel consumption; EV2600 diesel engine. MỤC LỤC MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI. ...............................................................................1 MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI. ..................................................................1 1. Mục đích của đề tài. ............................................................................................. 1 2. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài. .....................................................2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU. ............................................................. 2 1.Đối tượng nghiên cứu. ..........................................................................................2 2.Phạm vi nghiên cứu. .............................................................................................. 2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. ...............................................................................2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ CẤU TRÚC LUẬN VĂN. ......................................2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .........................................................................................3 1.1. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NĂNG LƢỢNG HÓA THẠCH .............................. 3 1.1.1. Trữ lượng và nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch trên thế giới ................3 1.1.2. Tình hình khủng hoảng năng lượng hiện nay trên thế giới............................ 4 1.2. VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ..........................5 1.2.1. Vấn đề ô nhiễm môi trường ..........................................................................5 1.2.2. Tình hình biến đổi khí hậu ...........................................................................7 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NHIÊN LIỆU SINH HỌC ......................................8 1.3.1. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học trên thế giới ...................8 1.3.2. Khả năng sản xuất Butanol ............................................................................9 1.3.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng Butanol. ..................................................11 1.4. KẾT LUẬN .........................................................................................................12 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...........................................................................13 2.1. QUÁ TRÌNH CHÁY ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ................................................13 2.1.1. Diễn biến quá trình cháy của động cơ Diesel. .............................................13 2.1.1.1. Giai đoạn chuẩn bị cháy: ..........................................................................14 2.1.1.2.Giai đoạn tăng áp suất: .............................................................................14 2.1.1.3.Giai đoạn tăng nhiệt độ: ............................................................................15 2.1.1.4.Giai đoạn cháy rớt: ....................................................................................15 2.1.2.1.Các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn chuẩn bị cháy: ................................ 15 2.1.2.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến các giai đoạn còn lại của quá trình cháy .......17 2.1.3. Điều chỉnh tỷ lệ phối trộn butanol cho động cơ Diesel ............................... 18 2.1.3.1. Các phương pháp điều chỉnh tỷ lệ phối trộn trong động cơ Diesel..........18 2.1.3.2. Cách điều chỉnh tỷ lệ phối trộn động cơ thí nghiệm .................................19 2.2. NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG. ............................... 19 2.2.1. Nhiên liệu sử dụng cho động cơ Diesel. ......................................................19 2.2.1.1.Nhiên liệu Diesel: .......................................................................................19 2.2.1.2.Nhiên liệu sinh học: ...................................................................................19 2.2.2. Nhiên liệu sinh học dùng cho động cơ Diesel. .............................................20 2.2.2.1.Giới thiệu chung về nhiên liệu sinh học dùng cho động cơ Diesel (Biodiesel): .............................................................................................................20 2.2.2.2.Các nguồn nguyên liệu để sản xuất biodiesel: ...........................................20 2.2.2.3.Các phương pháp tổng hợp biodiesel: .......................................................21 2.2.3. Nhiên liệu Butanol và nhiên liệu phối trộn Diesel-Butanol. ........................22 2.2.3.1.Nhiên liệu Butanol: ....................................................................................22 2.2.3.2.Nhiên liệu phối trộn Diesel-Butanol: .........................................................26 2.3. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG. .....................................................................................................................26 2.3.1. Các thông số chỉ thị. ....................................................................................26 2.3.1.1. Công suất chỉ thị: ......................................................................................26 2.3.1.2. Hiệu suất chỉ thị: .......................................................................................28 2.3.1.3. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị: ................................................................ 28 2.3.2.Các thông số có ích. ......................................................................................28 2.3.2.1.Công suất có ích: .......................................................................................28 2.3.2.2.Hiệu suất có ích: ........................................................................................29 2.3.2.3.Suất tiêu hao nhiên liệu có ích: ..................................................................30 2.4.KẾT LUẬN CHƢƠNG. .......................................................................................30 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ......................................................32 3.1.GIỚI THIỆU CÁC TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM. ......................................32 3.1.1.Băng thử công suất Froude DFX3. ............................................................... 32 3.1.1.1.Thiết bị đo mô-men xoắn băng thử công suất Froude: .............................. 33 3.1.1.2.Thiết bị đo tốc độ Encoder 634C/X: .......................................................... 34 3.1.2.Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL FUEL BALANCE 733S. .......................36 3.1.4.Động cơ thí nghiệm: 01 xy lanh, Vikyno EV2600-NB. .................................38 3.2.TỔ CHỨC THÍ NGHIỆM CHẠY NHIÊN LIỆU DIESEL-BUTANOL. ............39 3.2.1.Nội dung thử nghiệm nhiên liệu Diesel-Butanol. ..........................................39 3.2.2.Chế độ vận hành động cơ Vikyno EV2600. ..................................................40 3.3.THU NHẬN DỮ LIỆU THÍ NGHIỆM NHIÊN LIỆU DIESEL-BUTANOL. ....40 3.3.1.Cách ghi nhận dữ liệu từ kết quả đo. ............................................................ 40 3.3.1.1.Ghi nhận dữ liệu mô-men và tốc độ động cơ:............................................40 3.3.1.2. Ghi nhận dữ liệu tiêu hao nhiên liệu động cơ: .........................................41 3.3.2.Dữ liệu thu được từ kết quả đo: (6x6 mẫu với 6 tỷ lệ phối trộn). .................41 3.3.2.1.Động cơ khi chạy ở vị trí 10% thanh răng: ...............................................41 3.3.2.2.Động cơ khi chạy ở vị trí 30% thanh răng: ..............................................43 3.3.2.3.Động cơ khi chạy ở vị trí 50% thanh răng: ...............................................44 3.3.2.4.Động cơ khi chạy ở vị trí 70% thanh răng: ...............................................45 3.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG. ......................................................................................45 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.................................................................47 4.1.ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT NHIÊN LIỆU CỦA HỖN HỢP BUTANOL PHA TRỘN VỚI DẦU DIESEL.........................................................................................47 4.2. ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ. ....................................................................................................................................48 4.2.1.Phân tích kết quả theo tỷ lệ hỗn hợp phối trộn % thể tích Butanol. .............48 4.2.1.1.Phân tích kết quả ở vị trí 10% thanh răng . ...............................................48 4.2.1.2.Phân tích kết quả ở vị trí 30% thanh răng .................................................51 4.2.1.3.Phân tích kết quả ở vị trí 50% thanh răng .................................................54 4.2.1.4.Phân tích kết quả ở vị trí 70% thanh răng .................................................57 4.2.2.Tổng hợp phân tích kết quả theo các vị trí thanh răng. ................................ 59 4.2.2.1.Đặc tính công suất theo vị trí thanh răng: .................................................59 4.2.2.2.Đặc tính suất tiêu hao nhiên liệu theo vị trí thanh răng:........................... 60 4.3.KẾT LUẬN CHƢƠNG........................................................................................61 5. KẾT LUẬN & HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .................................................63 5.1.KẾT LUẬN. .........................................................................................................63 5.2.HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. ........................................................................63 5.3.KIẾN NGHỊ. ........................................................................................................64 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 65 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1. Các ký hiệu mẫu tự La tinh : A0, A1, A2 [-] Các hệ số của các đƣờng cong tìm gemin Gnl [kg/h] Lƣợng tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ ge [kg/kW.h] Suất tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ gi [kg/kW.h] Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gemin [kg/kW.h] Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất trong 1 giờ i [-] Số xi lanh n [ rpm ] Số vòng quay động cơ ngemin [ rpm ] Số vòng quay ứng với ge nhỏ nhất O [ %kg ] % khối lƣợng ô xy có trong nhiên liệu 2 p [ kG/cm ] Áp suất của hổn hợp trong xi lanh 2 pi [ kG/cm ] Áp suất chỉ thị trung bình Me [N.m] Moment ở đầu ra trục khuỷu Ne ,Pe [kW] Công suất có ích động cơ 0 T [ K] Nhiệt độ hổn hợp cháy 0 Tc [ K] Nhiệt độ cuối quá trình nén 0 Tmax [ K] Nhiệt độ lớn nhất của hổn hợp cháy 2. Các ký hiệu mẫu tự Hy Lạp : [-] Hệ số dƣ lƣợng không khí  ε [-] Tỷ số nén [-] Hiệu suất có ích của động cơ e [-] Hệ số nạp v ρk [kg/lit] Tỷ trọng của không khí ρBu [kg/lit] Tỷ trọng của nhiên liệu Butanol ρH [kg/lit] Tỷ trọng của hỗn hợp nhiên liệu Butanol pha dầu Diesel ΡDo [kg/lit] Tỷ trọng của nhiên liệu dầu Diesel [rad/s] Tốc độ góc của động cơ  3. Các chữ viết tắt: AVL Tên hãng sản xuất các trang thiết bị thí nghiệm động cơ APA CFC DO EU IEA EWG OPEC Asynchron Pendelmaschinen Anlage (Băng thử công suất) Chlorofluorocacbons (Chất khí gây ô nhiễm tầng ôzôn) Disel Fuel Oil (Nhiên liệu Diesel) European Union (Liên minh Châu Âu) Cơ quan năng lƣợng quốc tế Văn phòng tổ chức kiểm soát năng lƣợng Anh Tổ chức các nƣớc xuất khẩu dầu mỏ AIST Viện khoa học và kỹ thuật công nghiệp tiên tiến Nhật Bản BP GM IPCC Bristish Petroleum (Tập đoàn dầu khí) General Motors (Tập đoàn xe hơi Hoa Kỳ) Intergovernmental Panel on Climate Change (Tổ chức liên chính phủ về biến đổi khí hậu) Motor Octane Number (Chỉ số Octan động cơ) Research Octane Number (Chỉ số Octan nghiên cứu) Parts per million (Một phần triệu) Revoletion per minute (Tốc độ vòng quay trên phút) Tiêu chuẩn Việt Nam United States Dollar (Đồng tiền Đôla của Mỹ) MON RON Ppm Rpm TCVN USD DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5a So sánh nhiên liệu sinh học và nhiên liệu từ dầu mỏ So sánh tính chất của nhiên liệu diesel khoáng với biodiesel So sánh các đồng phân của butanol về tính chất hóa lý Bảng thông số kỹ thuật cảm biến đo lực (LoadCell-PTS100) Bảng thông số kỹ thuật dụng cụ đo tốc độ (Encoder) Bảng thông số kỹ thuật thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu Thông số kỹ thuật của động cơ EV2600 Diễn biến công suất, suất tiêu hao nhiên liệu DO ở mức ga 10% 20 22 24 34 36 37 38 42 3.5b Diễn biến công suất, suất tiêu hao năng lƣợng DOB12, DOB10, DOB8, DOB6, DOB4, DOB2 ở mức ga 10% 42 3.6a Diễn biến công suất, suất tiêu hao nhiên liệu DO ở mức ga 30% 3.6b Diễn biến công suất, suất tiêu hao năng lƣợng DOB12, DOB10, 43,44 DOB8, DOB6, DOB4, DOB2 ở mức ga 30% 3.7a Diễn biến công suất, suất tiêu hao nhiên liệu DO ở mức ga 50% 3.7b Diễn biến công suất, suất tiêu hao năng lƣợng DOB12, DOB10, DOB8, DOB6, DOB4, DOB2 ở mức ga 50% 3.8a Diễn biến công suất, suất tiêu hao nhiên liệu DO ở mức ga 70% 3.8b 4.1 4.2a 4.2b 4.3a 4.3b 4.4a 4.4b 4.5a 4.5b 4.6 4.7 4.8 43 Diễn biến công suất, suất tiêu hao năng lƣợng DOB12, DOB10, DOB8, DOB6, DOB4, DOB2 ở mức ga 70% 44 44 45 45 So sánh tính chất của nhiên liệu Diesel khoáng với DOB10 47 Các hệ số của các đƣờng cong tìm geminở chế độ 10% vị trí thanh răng 50 Tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất của các nhiên liệu ở chế độ ga 10% 50 Các hệ số của các đƣờng cong tìm geminở chế độ 30% vị trí thanh răng 52,53 Tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất của các nhiên liệu ở chế độ ga 30% 53 Các hệ số của các đƣờng cong tìm gemin chế độ 50% vị trí thanh răng 55 Tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất của các nhiên liệu ở chế độ ga 50% 55 Các hệ số của các đƣờng cong tìm geminở chế độ 70% vị trí thanh răng 58 Tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất của các nhiên liệu ở chế độ ga 70% 58 Công suất bình quân của các loại nhiên liệu ở các vị trí thanh răng 60 Tiêu hao năng lƣợng bình quân của các loại nhiên liệu ở các vị trí 60 thanh răng Hệ số của các đƣờng cong ge_TB ở các vị trí thanh răng 61 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10a 3.10b 3.10c 3.11 3.12 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 Tiêu đề hình vẽ Sản lƣợng dầu còn lại tính theo năm khai thác Ô nhiễm khí thải từ các loại phƣơng tiện giao thông sử dụng nhiên liệu hóa thạch tuyền thống Tác động của sự gia tăng nhiệt độ của trái đất Nhà máy sản xuất Ethanol của tập đoàn dầu khí quốc gia Việt Nam Sơ đồ các công nghệ sản xuất Butanol sinh học Diễn biến quá trình cháy trong động cơ Diesel Ảnh hƣởng của tỉ số nén  và tốc độ quay đến góc chuẩn bị cháy i (gqtk) Đồ thị công Mô hình thí nghiệm Tổng quan băng thử Froude Cảm biến kiểu biến dạng Hình dạng của Loadcell chịu kéo nén Cảm biến tốc độ động cơ Cấu tạo và sơ đồ mạch điện của encoder tƣơng đối Thiết bị đo lƣợng tiêu thụ nhiên liệu AVL Fuel Balance 733S Sơ đồ bố trí các bộ phận của thiết bị đo lƣợng tiêu thụ nhiên liệu AVL Fuel Balance 733S Động cơ Diesel EV2600 Các mẫu nhiên liệu thử nghiệm DOB2, DOB4 Các mẫu nhiên liệu thử nghiệm DOB6, DOB8 Các mẫu nhiên liệu thử nghiệm DOB10, DOB12 Màn hình hiển thị dữ liệu đo mô-men xoắn và tốc độ động cơ EV2600 Màn hình hiển thị dữ liệu đo tiêu hao nhiên liệu động cơ EV2600 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu động cơ theo phụ tải (10% ga) Diễn biến công suất động cơ theo tốc độ điều chỉnh (10% ga) Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu động cơ theo tốc độ điều chỉnh ở mức ga 10% Diễn biến tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất của các nhiên liệu ở 10% Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu động cơ theo phụ tải (30% ga) Diễn biến công suất động cơ theo tốc độ điều chỉnh (30% ga) Trang 3 6 7 9 10 13 16 27 32 33 33 34 35 35 36 37 38 39 39 40 41 41 49 49 49 50 51 52 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu động cơ theo tốc độ điều chỉnh ở mức ga 30% Diễn biến tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất của các loại nhiên liệu ở 30% Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu động cơ theo phụ tải (50% ga) Diễn biến công suất động cơ theo tốc độ điều chỉnh (50% ga) Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu động cơ theo tốc độ điều chỉnh ở mức ga 50% Diễn biến tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất của các loại nhiên liệu ở 50% Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu động cơ theo phụ tải (70% ga) Diễn biến công suất động cơ theo tốc độ điều chỉnh (70% ga) Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu động cơ theo tốc độ điều chỉnh ở mức ga 70% Diễn biến tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất của các loại nhiên liệu ở 70% Diễn biến công suất của các loại nhiên liệu ở các vị trí thanh răng Diễn biến tiêu hao nhiên liệu của các loại ở các vị trí thanh răng 52 53 54 54 55 56 57 57 58 59 60 61 ~1~ MỞ ĐẦU 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 phƣơng 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 lƣợng của các quốc gia. Dự báo đến 2050 nguồn dự trữ dầu mỏ trong lòng trái đất hầu nhƣ cạn kiệt. Bên cạnh đó, ô nhiễm môi trƣờng và biến đổi khí hậu là vấn đề đang đƣợc cả thế giới quan tâm bởi vì chúng làm giảm tầm nhìn, ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khỏe và tính mạng của tất cả mọi ngƣời trên trái đất. Sự ô nhiễm đó phải kể đến do tạp chất và các chất phụ gia trong nhiên liệu Diesel gây ra và đặc biệt là do hoạt động của các phƣơng tiện giao thông gây nên. Đứng trƣớc hai vấn nạn trên, các nƣớc trên thế giới đã nghiên cứu tìm ra nguồn năng lƣợng thay thế cho dầu mỏ, một trong các nguồn năng lƣợng thay thế có nhiều ƣu điểm đó là: Nhiên liệu sinh học mà các loại cồn là một trong những lựa chọn đầu tiên. Nhiên liệu sinh học đƣợc sản xuất từ các sản phẩm của nông nghiệp nên chúng đƣợc tái sinh theo chu trình tuần hoàn kín, và khi tuân theo chu trình này thì lƣợng phát thải CO2 đối với mỗi chu trình có thể xem nhƣ bằng không. Ngày nay, tiết kiệm năng lƣợng và giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng để bảo vệ môi trƣờng sống trên trái đất đƣợc trong sạch dài lâu, cũng nhƣ đảm bảo an ninh năng lƣợng toàn cầu đang là mục tiêu nghiên cứu của các nhà khoa học trên toàn thế giới. Vì lý do nêu trên, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn Butanol- Diesel đến tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ Diesel ”có ý nghĩa rất quan trọng và hết sức cấp thiết. Không những góp phần làm đa dạng hóa nguồn nhiên liệu sạch dùng cho động cơ đốt trong thay thế dần cho nhiên liệu dầu mỏ ngày càng cạn kiệt. Đồng thời đánh giá đƣợc tỷ lệ pha trộn của nhiên liệu sinh học Butanol với Diesel để sử dụng hiệu quả trên động cơ ô tô nhằm tiết kiệm nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI. 1. Mục đích của đề tài. Mục đích chính là giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng và tiết kiệm tiêu hao nhiên liệu nhờ phối trộn thêm nhiên liệu sinh học Butanol, làm phong phú và đa dạng hóa nguồn nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong. Mục tiêu cụ thể của đề tài là xác định đƣợc tỷ lệ phối trộn Butanol – Diesel tốt nhất ứng với các chế độ vận hành của động cơ để đạt đƣợc tính năng kinh tế kỹ thuật tốt nhất. ~2~ 2. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài. Việc pha trộn thêm nhiên liệu sinh học Butanol vào nhiên liệu Diesel sẽ làm thay đối tính chất lý hóa đối với nhiên liệu dùng cho động cơ diesel, do đó sẽ làm cho quá trình gia nhiệt chuẩn bị cho quá trình tự cháy của nhiên liệu mới trong buồng cháy bị thay đổi. Vì vậy việc nghiên cứu thực nghiệm nhằm thay đổi tỷ lệ Butanol cho phù hợp với mỗi mẫu nhiên liệu pha trộn để động cơ đạt đƣợc tính năng kinh tế kỹ thuật tốt nhất có ý nghĩa khoa học rõ rệt và mang tính thực tiễn cao. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU. 1.Đối tƣợng nghiên cứu. Đối tƣợng nghiên cứu của luận văn là động cơ EV2600 sử dụng nhiên liệu diesel pha butanol với các tỷ lệ khác nhau. 2.Phạm vi nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu chỉ giới hạn đến vấn đề hiệu chỉnh tỷ lệ phối trộn butanol trong thực nghiệm đối với các mẫu nhiên liệu Butanol pha Diesel với các tỷ lệ 2%, 4%, 6%, 8%, 10% và 12%. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Luận văn sử dụng kết hợp phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, trong đó chú trọng nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá ảnh hƣởng của tỷ lệ phối trộn butanol đến tính năng kinh tế kỹ thuật cũng nhƣ vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đối với động cơ nhiệt sử dụng nhiên liệu diesel pha butanol. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ CẤU TRÚC LUẬN VĂN. Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của đề tài luận văn: “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn Butanol- Diesel đến tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ Diesel ” đƣợc trình bày trong 04 chƣơng, chứa các nội dung tóm tắt với cấu trúc nhƣ sau: Chương 1 – Tổng quan các vấn đề cạn kiệt nguồn năng lượng, tác hại của ô nhiễm môi trường do nhiên liệu hóa thạch, tình hình nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học trong và ngoài nước. Kết luận chương. Chương 2 – Cơ sở lý thuyết: phân tích tính chất nhiên liệu, diễn biến quá trình cháy của động cơ diesel, các thông số ảnh hưởng đến tỷ lệ pha trộn, điều khiển pha trộn cho động cơ diesel. Kết luận chương. Chương 3 – Nghiên cứu thực nghiệm: giới thiệu trang thiết bị thí nghiệm, nghiên cứu thí nghiệm chạy nhiên liệu Diesel pha Butanol với các tỷ lệ khác nhau trên băng thử công suất Froude, kết quả dữ liệu nhận được từ thí nghiệm. Kết luận chương. Chương 4 – Kết quả và bàn luận: phân tích đánh giá kết quả về tính năng kinh tế kỹ thuật và ô nhiễm môi trường đối với động cơ thí nghiệm sử dụng nhiên liệu diesel pha Butanol với các tỷ lệ khác nhau. Kết luận chương. ~3~ Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NĂNG LƢỢNG HÓA THẠCH 1.1.1. Trữ lƣợng và nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch trên thế giới Nhu cầu sử dụng năng lƣợng nói chung và nhiên liệu nói riêng trên thế giới tăng theo sự phát triển của xã hội. Với nhiều nƣớc mới nổi và đang phát triển kéo theo nguồn nhiên liệu hóa thạch (than, xăng, dầu, khí đốt...) đã và đang đƣợc tiêu thụ khá mạnh. Điều đó sẽ làm cạn kiệt nhanh chóng nguồn nhiên liệu hóa thạch và đây đang là vấn đề nóng bỏng của cả thế giới. Với mức tiêu thụ nhƣ hiện nay nếu không có giải pháp sử dụng năng lƣợng thay thế thì nguồn nhiên liệu hóa thạch sẽ hết trong vòng chƣa đầy 50 năm nữa. Hình 1.1. Sản lượng dầu còn lại tính theo năm khai thác. Hiện nay, khoảng 82,2% trữ lƣợng dầu mỏ của thế giới tập trung ở khoảng mƣời nƣớc: Arab Saudia, Iran, Iraq, Kuwait, Venezuela, Nga, Libi, Kazakstan, Nigieria… 55,8% nguồn cung khí đốt của thế giới tập trung chủ yếu ở 3 nƣớc Nga, Iran, Qatar. Nga chiếm hơn 10% trữ lƣợng dầu mỏ, 20% trữ lƣợng than của thế giới, 7% trữ lƣợng khí thiên nhiên... Với trữ lƣợng nhƣ vậy, hiện Nga đứng đầu thế giới về khí đốt thiên nhiên, đứng thứ hai về dầu mỏ và là nguồn cung cấp than và urani quan trọng cho thế giới. Song theo nghiên cứu của các chuyên gia, khoảng 20-30 năm nữa tài nguyên thiên nhiên ở Nga sẽ chẳng còn lại là bao. Hiện nay, tỷ lệ khai thác dầu của Nga đã vƣợt quá 60%, việc tìm kiếm những mỏ mới thay thế ngày càng khó, 50 năm qua việc phát hiện những mỏ mới giảm 10 lần. Thời kỳ hoàng kim năng lƣợng của Nga sẽ nhanh chóng biến mất và đối diện với thời kỳ cạn kiệt tài nguyên. ~4~ Trong khi đó, sự bùng nổ của công nghiệp hóa ở các nƣớc đang phát triển ở châu Á, châu Phi và Mỹ La-tinh, nhu cầu dầu lửa của thế giới ngày càng tăng một cách nhanh chóng. Các nhà nghiên cứu quốc tế đánh giá, 2/3 lƣợng tăng nhu cầu năng lƣợng của thế giới là do nhu cầu của Trung Quốc và Ấn Độ. Phần còn lại là do sự tăng nhu cầu dầu lửa của các nƣớc đang phát triển khác. IEA dự báo, năm 2008 thế giới sẽ cần bổ sung thêm khoảng 2,2 triệu thùng dầu mỗi ngày so với 1,5 triệu thùng trong năm 2007 và nhu cầu này sẽ tăng 2%/năm cho đến năm 2012. Theo Bộ Năng lƣợng Mỹ, nhu cầu sử dụng dầu mỏ của thế giới đến 2025 sẽ tăng thêm khoảng 35%. [33] Các số liệu tìm kiếm, thăm dò và nhận định về trữ lƣợng dầu toàn cầu của văn phòng Tổ chức kiểm soát năng lƣợng Anh (EWG) tại Đức cho biết, dƣới lòng đất chỉ còn có khoảng 1.255 tỉ thùng, đủ để cho con ngƣời sử dụng trong 42 năm tới. Với tốc độ khai thác nhƣ hiện nay, trong vòng 30 năm nữa nguồn dầu lửa dƣới lòng đất sẽ cạn kiệt. Theo đó, thế giới sẽ chỉ sản xuất đƣợc 39 triệu thùng dầu/ngày vào năm 2030 so với con số 81 triệu thùng/ngày nhƣ hiện nay. Trong khi đó, theo Cơ quan Năng lƣợng quốc tế (IEA), nhu cầu dầu lửa thế giới sẽ tăng đến 116 triệu thùng/ngày vào năm 2030 so với 86 triệu thùng/ngày nhƣ hiện nay. Tức là vào thời điểm đó, thế giới chỉ đƣợc cung cấp chƣa đến 1/3 nhu cầu dầu lửa. Than đá và khí đốt cũng ở tình trạng tƣơng tự. Theo ƣớc tính của các chuyên gia, trữ lƣợng than đá và khí đốt tự nhiên chỉ còn khoảng 909 tỉ tấn và sẽ cạn kiệt trong 155 năm nữa.[34] 1.1.2. Tình hình khủng hoảng năng lƣợng hiện nay trên thế giới Cuộc chiến tranh dân sự ở Libya đã làm cắt giảm nguồn cung dầu thô toàn cầu xuống khoảng 1,1 triệu thùng/ngày làm suy giảm công suất dự phòng của OPEC xuống mức cực thấp là 2 triệu thùng/ngày, theo dự đoán của Goldman Sachs. Giờ đây, những sự kiện ở vùng Vịnh đều trở nên nguy hiểm sau khi Ả-rập Xêút phái binh lính đến Bahrain để hỗ trợ chế độ quân chủ Sunni tiêu diệt phe đối lập Shi’ite, dẫn đến nguy cơ tranh đấu với Iran. Báo New York Times cho biết Liên minh châu Âu (EU) nhiều khả năng sẽ đạt một thỏa thuận trừng phạt Iran vào đầu 2012, bao gồm việc đóng băng tài sản và cấm đi lại đối với 190 cá nhân và tổ chức Iran. EU cũng sẽ áp dụng các biện pháp cấm vận nhắm vào ngành hàng hải Iran. Pháp kêu gọi các cƣờng quốc trên thế giới đóng băng tài sản của Ngân hàng Trung ƣơng Iran và ngừng mua dầu thô của nƣớc này nhằm thuyết phục Iran từ bỏ chƣơng trình hạt nhân quân sự. Trong khi đó, Iran sản xuất 3,5 triệu thùng dầu/ngày vì thế bất cứ trục trặc nào đối với nguồn cung dầu khí từ Iran cũng có thể đẩy giá dầu tăng cao. Nguy hiểm hơn nếu bị Israel hoặc Mỹ tấn công, Iran vẫn còn có thể ra đòn thứ hai là đóng cửa eo biển Hormuz, nơi qua lại của 40% lƣợng dầu giao dịch toàn cầu ảnh hƣởng nghiêm trọng đến nền kinh tế toàn cầu, nhất là khi Mỹ và châu Âu đang lao đao vì suy thoái và khủng hoảng nợ. [35] Năng lƣợng hạt nhân hiện nay cung cấp khoảng 13,8% điện năng trên thế giới. Tuy nhiên, ngay sau tai nạn hạt nhân xảy ra bất ngờ đối với nhà máy điện hạt nhân ~5~ Fukushima Nhật Bản vào 11 tháng 3 năm 2011, một số quốc gia khác đã từ bỏ ý định đầu tƣ vào năng lƣợng hạt nhân cũng nhƣ việc đóng cửa 11 lò phản ứng hạt nhân ở Nhật đã làm giảm 10 gigawatts điện năng, buộc quốc gia này phải nhập khẩu nhiên liệu khác để duy trì nền kinh tế. “Chúng tôi cho rằng họ sẽ cần thêm 200.000 thùng dầu nhiên liệu, dầu thô ngọt nhẹ, và khí đốt tự nhiên hóa lỏng mỗi ngày”, theo Eduardo Lopez ở Bộ năng lƣợng quốc tế. Các lò phản ứng ở Fukushima đều bị hƣ hỏng. Các nhà chức trách tại khu vực này không thể cho phép các lò phản ứng khác hoạt động lại trong một thời gian dài. Việc đóng cửa 7 lò phản ứng đƣợc xây dựng từ trƣớc năm 1980 tại Đức sẽ làm giảm nguồn cung năng lƣợng xuống khoảng 6,2 gigawatts, theo Daniel Brebner tại Ngân hàng Đức “Năng lƣợng hạt nhân đột ngột cắt giảm, từ việc trở thành một phần trong giải pháp cho năng lƣợng xanh tƣơng lai đến tàn tích nguy hiểm của kỉ chiến tranh lạnh”, Daniel cho biết. Đức sẽ phải bù đắp sự thiếu hụt này bằng cách nhập khẩu thêm than giữ nhiệt và khí đốt. Vẫn còn quá sớm để chỉ ra đƣợc có bao nhiêu lời hùng biện chống lại hạt nhân sẽ đƣợc các chính trị gia thốt ra trong tuần này. Đức đã áp đặt lệnh cấm khôi phục ở 17 lò phản ứng. Thụy Sĩ và Đài Loan đang xem xét lại chính sách. Hôm 16/3, Trung Quốc cho biết nƣớc này đã đình chỉ lệnh thông qua 25 lò phản ứng chƣa hoàn thiện. “Chúng tôi phải nắm bắt đầy đủ tính cấp thiết và tầm quan trọng của sự an toàn hạt nhân”, Hội đồng nhân dân Trung Hoa cho hay. Các lò phản ứng hạt nhân là một phần cốt lõi trong hỗn hợp nguồn cung cần thiết để đáp ứng nhu cầu bùng nổ về điện năng từ các cuộc cách mạng công nghiệp ở Trung Quốc và Ấn Độ. Bất kì sự cắt giảm công suất nào cũng làm ảnh hƣởng đến năng lƣợng, buộc phải viện dẫn nhiều hơn vào năng lƣợng hóa thạch [36]. 1.2. VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 1.2.1. Vấn đề ô nhiễm môi trƣờng Trong mấy thập kỷ qua, nhân loại đã và đang trải qua các biến động bất thƣờng của khí hậu toàn cầu. Trên bề mặt Trái đất, khí quyển không ngừng nóng lên, thủy quyển không ngừng dâng cao đã làm xáo động môi trƣờng sinh thái và đang gây ra nhiều hệ lụy với đời sống loài ngƣời. Hiện nay, ô nhiễm khí quyển là vấn đề thời sự nóng bỏng của cả thế giới chứ không phải riêng của một quốc gia nào. Môi trƣờng khí quyển đang có nhiều biến đổi rõ rệt, ảnh hƣởng xấu đến con ngƣời và các sinh vật. Hàng năm con ngƣời khai thác và sử dụng hàng tỉ tấn than đá, dầu mỏ, khí đốt. Đồng thời cũng thải vào môi trƣờng một khối lƣợng lớn các chất thải khác nhau nhƣ: chất thải sinh hoạt, chất thải từ các động cơ, nhà máy, xí nghiệp…, làm cho hàm lƣợng các loại khí độc hại tăng lên nhanh chóng. Ô nhiễm môi trƣờng khí quyển tạo nên sự ngột ngạt và "sƣơng mù", gây nhiều bệnh cho con ngƣời. Nó còn tạo ra các cơn mƣa axít làm huỷ diệt các khu rừng ~6~ và các cánh đồng. Điều đáng lo ngại nhất là con ngƣời thải vào không khí các loại khí độc đã gây hiệu ứng nhà kính ngày càng trầm trọng. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học thì chất khí quan trọng gây hiệu ứng nhà kính là CO2 nó đóng góp 50% vào việc gây hiệu ứng nhà kính, CH4 là 13%, nitơ 5%, CFC là 22%..., Ngoài ra các khí HC và CO cũng góp phần gây ô nhiễm đáng kể cho môi trƣờng không khí. Hình 1.2. Ô nhiễm khí thải từ các loại phương tiện giao thông sử dụng nhiên liệu hóa thạch tuyền thống Theo các nhà khoa học ở đài quan trắc Mauna Loa, Hawaii, lƣợng khí thải CO 2 trong khí quyển đã đạt đến mức 387 ppm, tăng hơn 40% so kể từ thời kỳ cách mạng công nghiệp. Đây cũng là mức cao nhất trong vòng 650.000 năm trở lại đây. Cũng theo báo cáo của các nhà khoa học, lƣợng khí CO2 đang tăng nhanh hơn bao giờ hết. Năm 2007 tốc độ tăng là 2,14ppm. Trong khi đó, từ năm 1970 đến 2000, tốc độ này chỉ là 1,5ppm mỗi năm. Sự tăng vọt này cho thấy trái đất đang mất đi khả năng tự nhiên hấp thụ trở lại hàng tỉ tấn CO2 mỗi năm. Các chuyên gia môi trƣờng cho rằng, khoảng một nửa lƣợng khí thải trong tƣơng lai sẽ đƣợc rừng và đại dƣơng hấp thụ, nhƣng những con số mới nhất cho thấy điều này là quá lạc quan. Hiện nay, Trái đất đang từng ngày từng giờ nóng lên. Nếu nhƣ chúng ta không ngăn chặn đƣợc hiện tƣợng “hiệu ứng nhà kính” thì trong vòng 30 năm tới mặt nƣớc biển sẽ dâng lên từ 1,5–3,5 m (Stepplan Keckes). Có nhiều khả năng lƣợng CO2 sẽ tăng gấp đôi vào nửa đầu thế kỷ sau. Điều này sẽ thúc đẩy quá trình nóng lên của Trái Đất diễn ra nhanh chóng. Nhiệt độ trung bình của Trái Đất sẽ tăng khoảng 3,60 °C (G.I.Plass), và mỗi thập kỷ sẽ tăng 0,30 °C. ~7~ 1.2.2. Tình hình biến đổi khí hậu Theo dự báo của Tổ chức Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu IPCC thì khu vực Đông Dƣơng nhiệt độ sẽ gia tăng 1 C vào 2010-2039, và 3 C đến 4 C vào 20702099; lƣợng mƣa sẽ giảm 20 mm vào 2010-2039, rồi sau đó tăng 60 mm vào 20702099; mực nƣớc biển dâng cao 6 cm/năm, đạt mức 20 cm vào 2030, và 88 cm vào 2100. Còn tại Việt Nam, nhiệt độ sẽ tăng từ 0,3 - 0,5 độ C năm 2010, từ 1- 2 độ C vào năm 2020, từ 1,5 - 2 độ C vào năm 2070. Những khu vực có nhiệt độ tăng cao nhất là Tây Bắc và Việt Bắc. Hình 1.3. Tác động của sự gia tăng nhiệt độ của trái đất Theo các tài liệu khí hậu quốc tế, trong vòng hơn 130 năm qua nhiệt độ Trái Đất tăng 0,40 C. Hội nghị khí hậu tại Châu Âu đƣợc tổ chức gần đây, các nhà khí hậu học trên thế giới đã đƣa ra dự báo rằng đến năm 2050 nhiệt độ của Trái Đất sẽ tăng thêm 1,5 – 4,50 C nếu nhƣ con ngƣời không có biện pháp hữu hiệu để khắc phục hiện tƣợng “hiệu ứng nhà kính”. Đối với sức khỏe con ngƣời, không khí ô nhiễm có thể giết chết nhiều cơ thể sống trong đó có con ngƣời. Ô nhiễm tầng ôzôn có thể gây bệnh đƣờng hô hấp, bệnh tim mạch, viêm họng, đau ngực, khó thể….Đặc biệt là ô nhiễm nguồn nƣớc gây tử vong xấp xỉ 14.000 ngƣời mỗi ngày, chủ yếu là do ăn uống với nguồn nƣớc bẩn chƣa đƣợc xử lý. Ngoài ra các chất hóa học và kim loại nặng nhiễm trong thức ăn, nƣớc uống có thể gây ung thƣ không thể chữa trị. [4], [15] Biến đổi khí hậu làm trầm trọng thêm áp lực về an ninh lƣơng thực ở châu ÁThái Bình Dƣơng. Các cuộc khủng hoảng lƣơng thực trong năm 2007 và 2008 đã chỉ ra rằng khủng hoảng lƣơng thực rất phức tạp, quy mô lớn và tác động trực tiếp đến an ninh kinh tế của nhiều quốc gia. Những nhà nghiên cứu chỉ ra rằng thế giới sẽ bị mất 300 triệu tấn ngũ cốc vào năm 2050, đó là kết quả của thay đổi khí hậu. Những vùng đất Châu Phi nằm ở sa mạc Sahara sẽ phải đối đầu với nạn đói trầm trọng. Theo nhiều nghiên cứu, nạn đói sẽ hoành hành ở nhiều nƣớc đang phát triển ở châu Á, số lƣợng bị nạn đói đe dọa sẽ tăng lên 49 triệu (2020), 132 triệu (2050), 266 triệu (2080). [35] Nhiệt độ trái đất tăng lên làm cho biến đổi khí hậu diễn ra trên thế giới ngày càng phức tạp. Theo các nghiên cứu công bố năm 2005 cho thấy cƣờng độ những cơn ~8~ bão trong 30 năm qua tăng mạnh về số lƣợng cũng nhƣ cƣờng độ đó là do nhiệt độ khí quyển tăng. [5] 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NHIÊN LIỆU SINH HỌC 1.3.1. Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học trên thế giới Hiện nay, trên thế giới đã ghi nhận đƣợc nhiều thành công về ứng dụng nhiên liệu sinh học trong động cơ. Trong đó có Mỹ, Bzazil, Thái Lan, Đức, Pháp, Nauy, Thụy Điển, Canada, Ấn Độ, Trung Quốc, Úc, Rumani ... Brazil là nƣớc dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực này. Brazil là quốc gia sản xuất và sử dụng cồn nhiên liệu lớn nhất thế giới hàng năm tiết kiệm đƣợc trên 2 tỷ USD chi cho việc nhập khẩu dầu. Từ năm 1975, Chính phủ Brazil đã thực hiện chƣơng trình mang tên Pro-alcohol mà sau này trở thành mẫu hình đƣợc nhiều quốc gia học tập để phát triển nhiên liệu sinh học. Tiếp theo là Mỹ, quốc gia tiêu thụ hàng năm 25% năng lƣợng trên thế giới (trong khi chỉ có 6% trữ lượng dầu mỏ), hơn 60% dầu mỏ phải nhập từ bên ngoài. Năm l998, Tổng thống Mỹ B.Clinton đã ký sắc lệnh 13101 về sử dụng sản phẩm sinh học thay thế một phần dầu mỏ. Năm 2004, Mỹ đã sản xuất trên 13 triệu m3 cồn. Để sử dụng nhiên liệu sinh học, Mỹ đã ban hành nhiều đạo luật về môi trƣờng nhƣ: cấm sử dụng phụ gia hoá học làm tăng trị số Octan gây độc hại, bắt buộc sử dụng nhiên liệu sinh học ở các vùng đông dân cƣ, miễn thuế cho nhiên liệu pha cồn... Trung Quốc là quốc gia sản xuất và sử dụng cồn nhiên liệu lớn thứ 3 sau Brazil và Mỹ. Năm 2004, họ đã đa vào hoạt động nhà máy sản xuất cồn lớn nhất thế giới công suất 600.000 tấn/năm tại Cát Lâm (mỗi năm tiêu thụ 1,9 triệu tấn ngô làm nguyên liệu), tăng sản lƣợng cồn Ethanol cả nƣớc trên 3,5 triệu m3. Từ tháng 6 năm 2002, nƣớc này đã quyết định sử dụng xăng pha 10% cồn (E10) ở 5 thành phố và đến cuối năm 2006 sẽ tăng thêm 27 thành phố đông dân khác. Ấn Độ đã sử dụng xăng pha 5% cồn ở 9 bang và 4 tiểu vùng từ ngày 1/1/2003, các bang còn lại sử dụng ở giai đoạn 2, giai đoạn 3 sẽ tăng 10% cồn pha trong xăng. Các nƣớc EU năm 2010 sẽ sử dụng 5,75% nhiên liệu sinh học trong tổng số xăng dầu cho giao thông vận tải năm 2020 sẽ tăng lên 20%. Năm 2003 toàn thế giới đã sản xuất trên 38,5 triệu m3 Ethanol (Châu Mỹ khoảng 70%, Châu Á 17%, Châu Âu 10%), trong đó 70% đƣợc dùng làm nhiên liệu ở trên 43 quốc gia. Dự báo đến năm 2012 (thời hạn kết thúc Nghị định thương Kyoto) sản lƣợng Ethanol toàn cầu sẽ tăng lên 79,3 triệu m3 và trong vòng 15 – 20 năm tới, nhiên liệu sinh học sẽ chiếm khoảng 25% nhu cầu tiêu thụ năng lƣợng trên thế giới. Nƣớc ta là nƣớc nông nghiệp, các loại phế phẩm thực vật khá dồi dào nhất là những nơi sản xuất sắn khoai, ngô, mía đƣờng. Với hơn 50 nhà máy đƣờng trong nƣớc tổng công suất gần 100.000 tấn mía/ngày, khả năng mỗi năm có thể sản xuất 100 triệu