Nghiên cứu đánh giá tiềm năng về sản lượng Biogas và thực trạng sử dụng năng lượng biogas tại khu vực Đan – Hoài – Hà Nội

- NLTT sử dụng nguồn năng lượng có sẵn trong tự hiên và không gây ô nhiễm môi trường. - NLTT giảm lượng ô nhiễm và khí thải từ các hệ thống năng lượng truyền thống. - Sử dụng NLTT sẽ làm giảm hiệu ứng nhà kính. - Góp phần nào việc giải quyết vấn đề năng lượng. - Giảm bớt sự phụ thuộc vào sử dụng năg lượng hóa thạch. Được biết, để chuẩn bị đối mặt với những khó khăn đến từ nguồn dầu mỏ, một số quốc gia trên thế giới đang đẩy mạnh các ứng dụng của năng lượng mới và năng lượng tái tạo. Theo ước tính của Bộ Năng Lượng Hoa Kì, nếu sử dụng tất cả nguồn nguyên liệu có thể tạo ra khí sinh học để dùng trong vận chuyển thì lượng năng lượng này có thể làm giảm 500 triệu tấn khí cácbonic hàng năm, tương đương với với số lượng 90 triệu xe dùng trong một năm. Ví dụ : Thuỵ Điển đã triển khai một dự án mang tên Biogas City, dưới sự trợ giúp của nhóm chuyên gia đến từ hãng Volvo là các nhà kinh tế và bảo vệ môi trường. Những phương tiện công cộng như xe bus, taxi hoạt động trong thành phố sẽ sớm sử dụng hoàn toàn biogas từ năm 2008. Biogas City dự tính sẽ xây dựng hệ thống cung cấp với mật độ cứ 10 trạm bơm nhiên liệu thông thường sẽ có một trạm biogas. Chính phủ Thuỵ Điển chịu trách nhiệm đảm bảo giá biogas rẻ hơn 30% so với xăng thông qua chính sách thuế. Năng lượng tái tạo ở Việt Nam Từ những năm đầu của thập niên 60 của thế kỷ trước, NLTT đã bắt đầu được nghiên cứu ở Việt Nam nhưng phải đến tận những năm cuối của thập niên 90 trở lại đây việc nghiên cứu ứng dụng cho mục đích cung cấp năng lượng nói chung và điện năng nói riêng phục vụ sinh hoạt và các hoạt động sản xuất ở nông thôn mới được quan tâm và phát triển. Một số dạng NLTT chính được nghiên cứu và ứng dụng ở nước ta như : năng lượng mặt trời (NLMT), năng lượng gió (NLG), năng lượng sinh khối (NLSK), năng lượng địa nhiệt (NLĐN), năng lượng thuỷ triều… 2. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG BIOGAS TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 2.1. Khái niệm về Biogas Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí methane (CH4) và một số khí khác phát sinh từ sự phân huỷ các vật chất hữu cơ. Methane cũng là một khí tạo ra hiệu ứng nhà kính gấp 21 lần hơn khí carbonic (CO2). Sản xuất khí sinh học dựa trên cơ sở phân hủy kị khí các chất hữu cơ tự nhiên, hay còn gọi là quá trình lên men methane. 2.2. Thành phần Thành phần chính của Biogas là CH4 (50 - 60%) và CO2 (30%), còn lại là các chất khác như hơi nước N2, O2, H2S, CO… được thuỷ phân trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20 - 400C. Nhiệt trị thấp của CH4 là 1012 Btu/ft3 (37,71.103 KJ/m3), do đó có thể sử dụng biogas làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Để sử dụng biogas làm nhiên liệu thì phải xử lý biogas trước khi sử dụng tạo nên hỗn hợp nổ với không khí. H2S có thể ăn mòn các chi tiết trong động cơ, sản phẩm của nó là SOx cũng là một khí rất độc. Hơi nước có hàm lượng nhỏ nhưng ảnh hưởng đáng kế đến nhiệt độ ngọn lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp và tỷ lệ không khí/nhiên liệu của Biogas. 2.3. Tiềm năng Biogas trên thế giới Việc giá dầu thô liên tục tăng đã gây sức ép đối với các nhà khoa học thế giới trong việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu mới. Và biogas hiện đang được coi là một lời giải hoàn hảo cho bài toán kinh tế đồng thời cũng làm vừa lòng các nhà hoạt động môi trường. Các nhà môi trường học đã kết luận, quá trình sản xuất biogas giảm tới 40% khí thải cacbonic do được sản xuất thông qua quá trình phân huỷ các chất thải hữu cơ của ngành nông nghiệp, lâm nghiệp và các hoạt động sinh hoạt của con người. Năm 1884, nhà Bác học Pháp Louis Pasteurs tiên đoán: "Biogas sẽ là nguồn nhiên liệu thay thế cho than đá trong tương lai". Nhưng tới khi khoa học kỹ thuật phát triển như ngày nay, biogas mới bắt đầu được chú ý. Nguyên nhân quan trọng thu hút sự quan tâm của giới nghiên cứu tới biogas là cách thức và nguyên liệu để sản xuất ra nó. 2.4 Tiềm năng Biogas tại Việt Nam Hình 1.1: Hệ thống sản xuất Biogas Bởi 80% dân số Việt Nam sống ở nông thôn, nên nguồn khí biogas được xem là rất dồi dào. Đây là vấn đề quan trọng trong việc tiết kiệm nguồn năng lượng dầu mỏ hiện nay. Bảng 1.1: Tiềm năng biogas tại Việt Nam Nguồn nguyên liệu Tiềm năng (triệu m3) Dầu tương đương (triệu TOE) Tỉ lệ (%) Phụ phẩm cây trồng 1788,973 0,894 36,7 1. Rơm rạ 2. Phụ phẩm các cây trồng khác 1470,133 318,840 0,735 0,109 30,2 6,5 Chất thải của gia súc 3055,678 1,525 63,3 Trâu Bò Lợn 441,438 495,864 2118,376 0,221 0,248 1,059 8,8 10,1 44,4 Tổng 4844,652 2,422 100,0 (Nguồn: Tuy hiện tại, giá thành biogas vẫn cao hơn so với các loại nhiên liệu chế biến từ dầu mỏ, nhưng với tình hình giá dầu thô tăng cao như hiện nay, khoảng cách đó sẽ dần bị thu hẹp trong tương lai. Việc sử dụng biogas không chỉ giải quyết vấn đề năng lượng, mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Đây là nguồn năng lượng tái sinh làm giảm hiệu ứng nhà kính trong bầu khí quyển. Tại Việt Nam, việc tìm kiếm những nguồn nhiên liệu sạch với môi trường cũng đã được quan tâm nhiều hơn. Trong tương lai, rất có thể biogas cũng sẽ là một sự lựa chọn thực sự thân thiện với môi trường. Nguồn khí sinh học (biogas) từ bãi rác chôn lấp, phân động vật, phụ phẩm nông nghiệp hiện mới đang được ứng dụng trong đun nấu. Lí do, đây là nguồn phân tán, ít sản xuất điện. Ước tính cả nước có chừng 35000 hầm biogas phục vụ cho đun nấu gia đình với sản lượng 500 – 1000 m3 khí/ năm mỗi hầm. Tiềm năng lý thuyết của biogas ở Việt Nam là khoảng 10 tỉ m3/ năm (1 m3 khí tương đương 0,5 kg dầu). Hiện tại đang có một số thử nghiệmdùng biogas để phát điện. 3. MỘT VÀI CÔNG NGHỆ SẢN SUẤT BIOGAS TẠI VIỆT NAM 3.1 Khái quát về công nghệ Biogas. Công nghệ Biogas là công nghệ sản xuất khí sinh học, là quả trình ủ phân rác, phân hữu cơ, bùn cống rãnh, để tạo ra khí sinh học sử dụng trong hộ gia đình hay trong sản xuất. Nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất khí sinh học là ao bùn, phế liệu, phế thải trong sản xuất nông lâm nghiệp và các hoạt động sống, sản xuất và chế biến nông lâm sản. Phân động vật và các chất thải rắn như rơm rạ rất thích hợp cho lên men kỵ khí. Vi sinh vật thường hay sử dụng nguồn hữu cơ cacbon nhanh hơn sử dụng nitơ khoảng 30 lần. Do vậy nguyên liệu có tỉ lệ C/N là 30/1 sẽ thích hợp nhất cho lên men kỵ khí. Trong thực tế, người ta thường đảm bảo tỉ lệ trên trong khoảng 20 – 40. Phân gia súc có tỉ lệ C/N trong giới hạn này, nên rất thích hợp và được xem là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất Biogas. Bảng 1.2: Khả năng cho phân và thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm Vật nuôi Khả năng cho phân của 500 kg vật nuôi/ngày Thành phần hóa học (% khối lượng phân tươi) Thể tích (m3) Trọng lượng tươi (kg) Chất tan dể tiêu Nitơ Photpho Tỷ lệ C/N Bò sữa Bò thịt Lợn Trâu bò Gia cầm 0,038 0,038 0,028 - 0,028 38,5 41,7 28,4 6,78 31,3 7,98 9,33 7,02 10,2 16,8 0,38 0,70 0,83 0,31 1,20 0,10 0,20 0,47 - 1,20 20 – 25 20 – 25 20 – 25 - 7 – 15 (Nguồn: Bảng 1.3: Ảnh hưởng của các loại phân tới sản lượng và thành phần khí thu được Nguyên liệu Sản lượng khí (m3/kg phân khô) Hàm lượng CH4 (%) Thời gian lên man (ngày) Phân bò Phân gia cầm Phân gà Phân lợn Phân người 1,11 0,56 0,31 1,02 0,38 57 69 60 68 - 10 9 30 20 21 (Nguồn: 3.2 Cơ sở lí thuyết của công nghệ sản xuất Biogas Dựa vào các vi khuẩn yếm khí để lên men phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ sinh ra một hỡn hợp khí có thể cháy được: H2 , H2S , NH3 , CH4 , C2H2 … trong đó CH4 là sản phẩm khí chủ yếu (nên còn gọi là quả trình lên men khí metan). Hình 1.2: Sơ đồ Quá trình lên men khí metan Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3 Khối vi khuẩn Chất hữu cơ, carbohydrate, chất béo, protein Khối vi khuẩn H2 , CO2 Acid acetic Khối vi khuẩn CH4 , CO2 Acid propionic Acid butyric , Các rượu khác & các thành phần khác H2 , CO2 Acid acetic Tác dụng của vi Vi khuẩn Vi khuẩn sinh khuẩn lên men acetogenic khi Metan + Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men: Điều kiện kỵ khí: không có O2 trong dịch lên men Nhiệt độ: Quy mô nhỏ thực hiện ở 30 – 350C, quy mô lớn có cơ khí hóa và tự động hóa thực hiện ở 50 – 550C. Độ pH: 6,5 – 7,5 (nếu < 6,4 thì vi khuẩn giảm sinh trưởng và phát triển). Tỉ lệ Cacbon/Nitơ: 30/1 là tốt nhất. Tỉ lệ pha loãng : tỉ lệ nước/phân dao động từ 1/1 tới 7/1. Tỉ lệ pha loãng đối với phân bò là 1/1, phân lợn là 2/1 đang được phổ biến nhất. Sự có mặt của không khí và độc tố : tuyệt đối không có oxy. Các ion NH4, Ca, K, Zn, SO4 ở nồng độ cao có ảnh hưởng tới sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn sinh metan. Đặc tính của nhiên liệu. Tốc độ bổ sung nguyên liệu: bổ sung đều đặn thì sản lượng khí thu được cao. Khuấy đảo môi trường lên men : tăng cường sự tiếp xúc cơ chất. Thời gian lên men : 30 – 60 ngày. 3.3. Quy trình sản xuất Biogas Quy trình sản xuất Biogas tuân theo 3 giai đoạn chính: - Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu: Chọn lọc và sử lí nguyên liệu phù hợp với yêu cầu sau: giàu xenluloza, ít ligin, NH4 ban đầu khoảng 2000 mg/1, tỉ lệ C/N từ 20 – 30, hòa tan trong nước ( hàm lượng chất khô từ 9 – 9,4%, với chất tan dễ tiêu khoảng 7%) - Giai đoạn lên men: lên men theo mẻ, liên tục hoặc bán liên tục. - Giai đoạn sau lên men: thu và làm sạch khí. Hình 1.3: Sơ đồ Nguyên lí công nghệ lên men Tái sử dụng Lò phản ứng khí sinh metan Nguyên liệu (phân, rác…) Phối chế (nguyên liệu, nước) Bùnthải Bùn thải Bổ sung giống VSV Nước ra Sử dụng Thu khí Xử lý Nước ra Đem sử dụng hoặc sử lí hiếu khí tiếp Mùn (chế biến phân bò) 3.4. Công nghệ hầm Biogas trên thế giới và Việt Nam Qua tình hình nghiên cứu và phát triển năng lượng Biogas trên thế giới trong những năm qua, hiện trạng các hệ thống công nghệ năng lượng Biogas trên thế giới cũng như ở Việt Nam được phát triển theo mô hình VACB và ba xu hướng phát triển công nghệ năng lượng Biogas chính như sau: 1. Xu hướng thứ nhất ở các nước công nghiệp phát triển phần lớn các cơ sở sản xuất khí sinh học triển khai trên quy mô công nghiệp (ở các nhà máy sản xuất khí sinh học cỡ lớn). Nguồn nguyên liệu chính được sử dụng là chất thải của các thành phố, các khu công nghiệp và cả các phế liệu nông nghiệp. Khí sinh học từ các nhà máy này được sử dụng làm nguyên liệu cung cấp cho các nhà máy hóa chất, hoặc được sử dụng làm chất đốt phục vụ sinh hoạt. 2. Xu hướng thứ hai phát triển trên quy mô bán công nhiệp (ở những bể sản xuất khí sinh học cỡ vừa). Các bể này phần lớn sử dụng các chất thải của các xí nghiệp thực phẩm làm nguyên liệu. Khí sản xuất ra được dùng trực tiếp để cung cấp năng lượng điện (cho các động cơ đốt trong), làm chất đốt sinh hoạt, chế biến nông sản, làm nhiên liệu chạy các động cơ máy nông nghiệp. Đại diện cho xu hướng này là Ấn Độ và một số nước Châu Á. 3. Xu hướng thứ ba phát triển trên quy mô các bể phân hủy cỡ nhỏ, phục vụ nhu cầu chất đốt sinh hoạt và thắp sáng trong phạm vi từ 1 đến 3 gia đình. Trong đó, ở Việt Nam Hiện trạng công nghệ biogas đang ứng dụng mạnh theo xu hướng thứ 2 và thứ 3. Trong đó xu hướng thứ 3 hiện đang phát triển phổ biến và đã đem lại những hiệu quả nhất định trong những năm qua. Hầm khí sinh học là thiết bị thực hiện quá trình biến đổi sinh khối thành khí sinh học. Một trong các yêu cầu quan trọng nhất đối với hầm khí sinh học là phải kín để các chủng vi khuẩn kỵ khí hoạt động bình thường tạo ra metan. Từ khi bắt đầu tìm ra khí sinh học đưa vào ứng dụng cho tới nay các mô hình biogas đã không ngừng thay đổi nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng biogas đã được nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng, và cải tiến. Hiện nay, Trên thế giới cũng như ở Việt Nam đang sử dụng các loại hầm khí sinh học hầm có nắp trôi nổi, hầm có nắp cố định và hầm làm bằng chất dẻo đều có cấu tạo gồm các thành phần chính là: - Cửa nạp nhiên liệu. - Buồng lên men, phân hủy và tạo khí. - Buồng chứa khí (Hệ thu khí gồm: van, đường ống, các thiết bị đo lường) - Ngăn tháo cặn bùn đã lên men. Hình 1.4: Hầm sinh khối có lắp trôi nổi Hình 1.5: Thiết bị sản xuất khí sinh học túi chất dẻo Hình 1.6: Hầm sinh khối lắp cố định Hiện nay công nghệ Biogas theo hai mô hình KT1 và KT2 là khá phổ biến bên cạnh đó một số đơn vị có cải tiến các mô hình này như Viện Khoa học năng lượng, v.v. nhằm nâng cao hiệu quả của việc sử dụng năng lượng biogas. Dự án áp dụng công nghệ khí sinh học nắp cố định vòm cầu kiểu KT1 và KT2 có thể tích phân giải từ 4,2 m3 đến 48,8m3. KT1 và KT2 là hai thiết kế mẫu được xây dựng theo tiêu chuẩn ngành 10TCN 492:499-2003 và 10TCN 97:102-2006 do Bộ Nông nghiệo và PTNT ban hành. Hình 1.7: Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.1 Kiểu KT1 được ứng dụng tại những vùng có nền đất tốt, mực nước ngầm thấp, có thể đào sâu và diện tích mặt bằng hẹp. Kiểu KT2 phù hợp với những vùng có nền đất yếu, mực nước ngầm cao, khó đào sâu và diện tích mặt bằng rộng. Hình 1.8: Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.2 Ứng dụng Sản suất phân hữu cơ vi sinh: “Phân hữu cơ vi sinh là sản phẩm chứa các vi sinh vật sống đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng được (N, P, K , S, Fe…) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất và chất kượng nông sản. Phân VSV phải đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu tới người, động thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản.” (Nguồn: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6168 - 1996) Hình 1.9: Sơ đồ tổng quát Quy trình sản xuất Phân hữu cơ vi sinh Biogas sử dụng làm chất đốt Phần gia súc Phân người Hầm Biogas Dịch thải biogas Phụ phẩm Nông nghiệp và rác thải sinh hoạt Ủ kị khí Không hoàn toàn Phân hữu cơ Vi sinh Biovac Khi các hộ gia tình tận dụng được các loại phế phẩm nông nghiệp và công lao động, thì giá thành sản xuất ra 1 tấn phân VSV chỉ còn 80.000đ mua phế phẩm sinh học Biovac và chất xúc tác Bocat. Máy phát điện khí sinh học: Chi phí đầu tư ban đầu cho việc sử dụng máy phát điện sinh học tương đối cao và cần có kĩ năng vậ hành máy, song lại giúp tiết kiệm điện năng và điện áp luôn ổn định. Hình 2.10. Mô hình lắp đặt máy phát điện hộ gia đình Hầm KSH Lọc khí Túi chứa khí Máy phát điện Bảng điều khiển Phụ tải + Loại nhỏ: Máy phát điện công suất từ 2 – 5 kW có thể sử dụng được 2 chế độ riêng biệt: xăng hoặc khí Biogas, phù hợp với các hộ gia đình có quy mô chăn nuôi từ 10 – 10 đầu lợn. Máy có hệ thống gas tự động. Điện đầu ra: Điện 1 pha 2 dây,điện áp ổn định (220V) phù hợp chạy các TB điện hiện có trên thị trường. + Loại lớn: Máy có công suất 10kW – 100 kW Có 2 loại: điện 1 pha và điện 3 pha. Sử dụng 100% khí Biogas để chạy máy phù hợp cho hộ gia đình chăn nuôi từ 100 đầu lợn trở lên. Điện áp dàu ra luôn ổn định ở mức 220V hoặc 380V. Tất cả các loại máy của công ty được bán trên thị trường luôn được dán tem và bảo hành 6 tháng kể từ ngày lắp đặt máy. + Hiệu quả kinh tế của loại máy nhỏ 3kW: Giá thành 9.000.000 VND. Đối với máy phát điện sử dụng xăng có công suất 3kW thường có mức tiêu tốn 1,3 lít/h. Như vậy, để sử dụng 1 giờ, chi phí phải trả: 1,3 × 17.000 = 22.100 (VND) Thời gian hoàn vốn: 9.000.000/ 22.100 = 407,2 giờ sử dụng. Vậy là với gần 17 ngày sử dụng máy, chúng ta đã hoàn vốn mua máy phát điện. Bảng 2.4. Lựa chọn Công suất máy phát điện theo quy mô chăn nuôi và thể tích bể Biogas STT Công suất (kW) Thể tích bể Biogas (m3) Đầu lợn (con) 1 2 7 – 10 10 – 20 2 2,5 7 – 10 10 – 20 3 3 10 – 15 20 – 40 4 5 15 – 20 40 – 60 5 10 40 – 80 150 – 250 6 15 80 – 120 250 – 400 7 20 120 – 150 400 -500 8 25 150 – 200 500 – 800 9 30 ≥ 200 ≥ 800 (Nguồn: Phòng Nông nghiệp và phát triển nông thôn huyện Đan Phượng) CHƯƠNG II : TIỀM NĂNG VÀ THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BIOGAS TẠI HAI HUYỆN ĐAN – HOÀI – HÀ NỘI (Đan Phượng – Hoài Đức) 1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ - XÃ HỘI ẢNH HƯỞNG TỚI VIỆC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BIOGAS 1.1. Điều kiện tự nhiên a. Vị trí địa lí Hoài Đức là huyện đồng bằng thuộc trung tâm thủ đô Hà Nội với vị trí địa lí của huyện như sau : Phía Bắc giáp huyện Đan Phượng, huyện Phúc Thọ. Phía Đông giáp huyện Từ Liêm. Phía Nam giáp huyện Hà Đông, huyện Chương Mỹ. Phía Tây giáp huyện Quốc Oai. Đan Phượng là huyện đồng bằng nằm phía Đông Bắc thành phố Hà Nội với vị trí địa lí của huyện như sau : Phía Đông giáp với ngoại ô thành phố Hà Nội. Phía Tây giáp huyện Phúc Thọ. Phía Nam giáp huyện Hoài Đức. Phía Bắc giáp sông Hồng, ngăn cách với tỉnh Vĩnh Phúc b. Địa hình, địa mạo Huyện Hoài Đức có dạng địa hình đồng bằng, dốc từ Tây Bắc sang Đông Nam và chia thành hai vùng là vùng bãi và vùng đồng : - Vùng bãi nằm ở ngoài đê sông Đáy : Gồm một phần diện tích của 9 xã và toàn bộ diện tích của xã Vân Côn. Cao trình mặt ruộng trung bình từ 6,5 – 9 m, có xu hướng dốc từ đê vào sông. Những vùng trũng thường xen kẽ lẫn vùng cao, nên thường gây úng, hạn cục bộ. - Vùng đồng : Gồm một phần diện tích của 9 xã vùng bãi và toàn bộ diện tích của 10 xã và 1 thị trấn vùng đồng. Cao trình nặt ruộng trung bình từ 4,0 – 8,0 m, địa hình tương đối phức tạp, vùng trũng xen kẽ vùng cao nên mặc dù hệ thống tủy lợi đã được đầu tư nhiều nhưng những năm mưa lớn thường gây ra úng. Huyện Đan Phượng có dạng địa hình đồng bằng châu thổ, độ cao trung bình từ 6 – 8m. Có 2 sông chảy qua huyện là sông Hồng và sông Đáy, xưa đây là vùng đầu nguồn sông Nhuệ. Huyện Đan Phượng bao gồm thị trấn Phùng và 15 xã là: Trung Châu, Đồng Tháp, Song Phượng, Đan Phượng, Liên Hà, Liên Trung, Thọ An, Thọ Xuân, Phương Đình, Thượng Mỗ, Hạ Mỗ, Hồng Hà, Liên Hồng, Tân Hội, Tân Lập. c. Khí hậu Hai huyện Đan – Hoài nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, chịu ảnh hưởng của gió mùa, có 2 mùa rõ rệt : Mùa hè nóng ẩm : Nhiệt độ trung bình trên 230C. Mùa đông khô lạnh : Nhiệt độ trung bình từ 15 – 160C + Độ ẩm không khí trung bình trong năm từ 83 – 85% (tháng 3, tháng 4 thường có độ ẩm lớn nhất, lên tới 98%). + Gió theo mùa : Gió đông thường là gió Đông Bắc, tốc độ trung bình 4 m/s. Gió hè thường là gió Đông Nam, tốc độ gió trung bình 2,5 – 3 m/s. Bão úng thường xảy ra vào tháng 5 tới tháng 8 trong năm. + Lượng mưa trunh bình từ 1.600 – 1.800 mm. Mua lớn thường tập trung vào tháng 6,7,8 chiếm 80 – 86% lượng mưa cả năm ; từ tháng 1 – 4 thường có mưa phùn. + Số giờ nắng trung bình trong năm là 1.600 – 1.700 giờ. Trong tháng 2,3,12 có số giờ nắng thấp nhất trong năm. Bảng 2.1: Tổng hợp các yếu tố khí hậu qua một số năm. Tháng Lượng mưa (mm) Nhiệt độ không khí TB 0C Độ ẩm KK tương đối (%) Số giờ nắng (giờ) 1 46,9 26,4 73 176,9 2 62,9 21 74 100,6 3 40,5 18,1 71,5 123,5 4 154 24,5 92,5 120,5 5 125 33 93,3 253,1 6 150,5 35 95,2 225,1 7 180,2 34,1 95,4 230,5 8 98 30,6 90 196,7 9 52,5 24,3 80,3 125,8 10 57,3 21,7 80,5 116,5 11 42,5 22,9 84,5 102,2 12 42 17,8 87,9 93 ( Nguồn : Trạm khí tượng Nhổn – Hoài Đức – Hà Nội) 1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội. 1.2.1. Dân số, lao động, việc làm và thu nhập a. Dân số Dân số hai huyện Đan – Hoài tăng từ 228.885 người năm 2000 lên 334.186 người năm 2008. Mật độ dân số của hai huyện Đan – Hoài năm 2008 là hơn 2.100 người/km2, cao hơn nhiều so với mật độ dân số chung của vùng đồng bằng sông Hồng ( khoảng 910 người/km2 ) và cả nước ( 250 người/km2 ). b. Lao động và việc làm Dân số trong độ tuổi lao động của hai huyện năm 2008 có 165.256 nghìn người, chiếm 50,9% tổng dân số hai huyện. Trong đó, lao động đang làm việc trong các nhành kinh tế có khoảng 170,82 nghìn người. Lao động trong nhành công nghiệp chiếm tỉ trọng cao, khoảng gần 50% tổng số lao động trong các ngành. Bảng 2.2: Cơ cấu lao động hai huyện Đan – Hoài (Đơn vị : 1.000 người) Cơ cấu lao động Năm 2008 1. Dân số trong độ tuổi lao động 165.256 Tỷ trọng so với tổng dân số (%) 49,45 2. Lao động làm việc trong các ngành KTQD 159.191 - Công nghiệp 45.528 Tỷ trọng so với tổng số lao động(%) 28,6 - Nông nghiệp 74.697 Tỷ trọng so với tổng số lao động (%) 45,2 - Dịch vụ 37.513 Tỷ trọng so với tổng số lao động (%) 22,7 3. Lao động khi vực Nhà nước 6.065 Tỷ trọng so với tổng số lao động (%) 3,5 (Dựa trên nguồn: Niên giám thống kê huyện Hoài Đức & Đan Phượng năm 2008) c. Thu nhập và mức sống Những năm gần đây đời sống nhân dân đã tăng lên rõ rệt. Năm 2008 giá trị sản xuất bình quân đầu người là 8,6 triệu/người/năm. Bình quân lương thực năm 2003 đạt 262,5 kg/người/năm ; năm 2008 là 252 kg/người/năm. Hai huyện Đan Hoài đã vận dụng thực hiện tốt nhiều chính sách, giải pháp đẩy mạnh quá trình thực hiện xóa đói, giảm nghèo, số hộ nghèo (theo tiêu chí mới) mỗi năm giảm bình quân từ 1% – 1,5% ; năm 2006 là 3.169 hộ chiếm 7,91% số hộ ; năm 2008 là 2.298 hộ chiếm tỉ lệ 4,8% trên tổng số hộ. 1.2.2. Thực trạng phát triển kinh tế a. Tăng trưởng kinh tế Giá trị sản xuất trên địa bàn hai huyện Đan – Hoài năm 2001 đạt 1879,8 tỷ đồng (giá so sánh năm 1994), đến năm 2004 đạt 3287,68 tỷ đồng tăng 1,8 lần so với năm 2001. Năm 2008 đạt 6153,25 tỷ đồng, trog đó tỷ trọng ngành Công nghiệp – xây dựng chiếm 55,4%, Thương mại – dịch vụ chiếm 32% còn lại nông nghiệp 12,6%. Tốc độ tăng trưởng giá trị tăng lên bình quân giai đoạn 2001 – 2004 đạt 12,4% và giai đoạn 2004 – 2008 đạt 13,2% (phương án quy hoạch là 13%/năm). Trong đó, tốc độ tăng trưởng của các khu vực cụ thể như sau: - Khu vực kinh tế nông nghiệp: Chỉ đạt 4,8%, thấp hơn so với quy hoạch (phương án quy hoạch là 6,5%) - Khu vực kinh tế công nghiệp – xây dựng: đạt 18%, cao hơn so với chỉ tiêu quy hoạch là 12%/năm - Khu vực dịch vụ: đạt 15,1%. b. Chuyển dịch cơ cấu kinh tế Cơ cấu kinh tế của hai huyện Đan – Hoài tính theo giá trị sản xuất đã có sự chuyển dịch theo hướng tích cực; giảm mạnh tỷ trọng của ngành nông lâm thủy sản từ 30,2% năm 2001 xuống còn 12,6% năm 2008. Đồng thời tăng tỷ trọng của ngành công nghiệp – xây dựng từ 41,3% năm 2001 lên tới 55,4% vào năm 2008. Riêng ngành dịch vụ tăng từ 28,5% năm 2001 lên 32% năm 2008. 1.3. Điều kiện văn hóa – xã hội. Đan – Hoài là vùng đất có nhiều thành tựu trong các hoạt động văn hoá - xã hội. Chất lượng giáo dục toàn diện, đại trà và mũi nhọn được nâng lên. Công tác chăm sóc sức khỏe cộng đồng được quan tâm đúng mức. Đời sống văn hóa tinh thần của nhân dân ngày càng được cải thiện. Toàn huyện Đan Phượng có 13 điểm bưu điện – văn hóa. Nhiều nhà văn hóa thôn, cụm dân cư được thành lập, duy trì hoạt động hiệu quả của các tủ sách, đáp ứng nhu cầu tìm hiểu, nâng cao kiến thức của nhân dân. Huyện có 7 làng, khu phố, cơ quan, đơn vị văn hóa, hơn 70% số hộ đạt tiêu chuẩn gia đình văn hoá. Nét đặc sắc nhất trong văn hoá của vùng đất Đan Phượng là Chèo Tàu. Đây là một loại hình nghệ thuật truyền thống của Hà Tây cũ, có nguồn gốc từ lâu đời và phát triển rực rỡ ở thế kỷ XVII và XVIII. Hình thức diễn xướng của hát Chèo Tàu rất độc đáo, chỉ có phụ nữ tham gia biểu diễn (nếu là đàn ông phải cải trang thành nữ) vừa hát vừa biểu diễn các động tác bơi chèo trên mô hình thuyền rồng. Trước đây, hội hát Chèo Tàu 30 năm mới được mở một lần để tưởng nhớ tướng công Văn Dĩ Thành, người có công đánh giặc vào thời vua Trùng Quang. Ngày nay, từ 5 - 7 năm, hội hát được mở một lần vào ngày 15 đến 20 tháng giêng âm lịch tại Lăng Văn Sơn, làng Thượng Hội, xã Tân Hội. Đan Phượng là quê hương của nhà thơ Quang Dũng, tác giả bài Tây Tiến, cùng nhiều danh nhân khác như: Nguyễn Danh Dự, Tạ Đăng Huấn, Phạm Phi Kiến, Thi Sách, Tô Hiến Thành, Nguyễn Hữu Phúc. Từ đời Lê về trước, huyện có 30 người đỗ đại khoa. Huyện Hoài Đức tính đến năm 2008, đối với làng nghề sản xuất công nghiệp – tiểu thủ công nghiệp, đã được tỉnh Hà Tây (cũ) công nhận 11 làng nghề cổ truyền đạt tiêu chuẩn qui định tại các xã như: Minh Khai, Dương Liễu, La Phù, Kim Chung… và thành lập 6 hiệp hội ngành nghề ở các làng nghề (năm 2000 mới chỉ có 7 làng nghề). Theo quy hoạch, trên địa bàn huyện Hoài Đức hiện có 6 cụm công nghiệp và khoảng 17 điểm công nghiệp làng nghề. Tính đến năm 2008, đã có cụm công nghiệp An Khánh, Kim Chung và một số điểm công nghiệp đã có một số doanh nghiệp, hộ sản xuất được giao đất, xây dựng nhà xưởng hoặc đã đi vào sản xuất kinh doanh. 1.4. Nhận xét chung về thực trạng phát triển KT - XH & định hướng phát triển 1.4.1. Những thuận lợi, lợi thế: Mặc dù gặp nhiều khó khăn nhưng Đảng bộ và nhân dân trong huyện đã nỗ lực phấn đấu cơ bản hoàn thành các mục tiêu Nghị quyết Đại hộ Đảng bộ huyện lần thứ XVII đề ra. Kinh tế phát triển tương đối toàn diện, tốc độ tăng trưởng cao, cơ cấu kinh tế chuyển dịch tích cực theo hướng tăng tỷ trọng công nghiệp, dịch vụ; giảm tỷ trọng nông nghiệp; trong nông nghiệp tỷ trọng chăn nuôi tăng nhanh, thu nhập của người dân được nâng cao, các thành phần kinh tế phát triển. Giá trị sản xuất bình quân trong 5 năm đều vượt mục tiêu mà Nghị quyết đã đề ra. Trong những năm qua, tình hình kinh tế - xã hội của huyện vẫn ổn định và có nhiều mặt phát triển tích cực. Về cơ bản đã phát huy được lợi thế của từng vùng, từng ngành. Các hoạt động về văn hóa xã hội, thể thao, y tế, giáo dục đều có chuyển biến tích cực. Cơ sở, trang thiết bị cho các lĩnh vực trên không ngừng được tăng cường và mở rộng, tạo ra sự phát triển ngày càng sâu rộng cả về chất và về lượng. Cơ sở hạ tầng, nhất là mạng lưới giai thông, thủy lợi, điện và bưu chính viễn thông phát triển đồng bộ. Lực lượng lao động dồi dào là nguồn lực quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội của huyện trong tương lai. 1.4.2. Những khó khăn, hạn chế Tốc độ phát triển kinh tế còn chưa tương xứng với tiềm năng, lợi thế của hai huyện Đan – Hoài: Công tác chuyển đổi cơ cấu cây trồng còn chậm, chưa hình thành được các vùng chuyên canh sản xuất nông sản có giá trị kinh tế cao. Một số làng nghề công nghệ còn lạc hậu, sức cạnh tranh thấp. Dịch vụ thương mại còn manh mún, nhỏ bé. Cơ sở hạ tầng nông thôn còn nhiều bất cập, đầu tư phát triển còn thấp. Một số vấn đề trong các lĩnh vực xã hội hóa chưa đáp ứng nhu cầu. Một số cơ sở còn tiềm ẩn yếu tố phức tạp, tệ nạn xã hội tiếp tục gia tăng. Đầu tư thâm canh, áp dụng tiến bộ khoa học công nghệ và nhân rộng mô hình điển hình còn hạn chế. Việc đầu tư xây dựng cơ sở vật chất, quản lý và tổ chức sản xuất giống cây trồng, vật nuôi chưa thích đáng. Đan – Hoài là khu vực ven đô, giáp với thành phố Hà Nội, xu thế công nghiệp hóa, đô thị hóa, dịch vụ diễn ra mạnh mẽ và mứ độ phát triển cơ sở hạ tầng đòi hỏi một quỹ đất không nhỏ, tất yếu sẽ gây ra những áp lực rất lớn đến sử dụng đất, làm xáo trộn mạnh mẽ cơ cấu sử dụng đất trong thời gian tới. 2. TIỀM NĂNG & HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BIOGAS TẠI 2 HUYỆN ĐAN – HOÀI – HÀ NỘI Trong thời kì công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, hai huyện Đan – Hoài đang ngày càng phát triển mạnh hơn về công nông nghiệp, cũng như thương mại và dịch vụ. Theo đà phát triển, ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm ở hai huyện Đan - Hoài vẫn tiếp tục phát triển. Tuy nhiên, sự phát triển càng tăng thì chất thải ra trong quá trình sản xuất ngày càng nhiều và đây chính là nguồn gốc phát sinh dịch bệnh cho người và gia súc. Hiện trạng chất thải trong sản xuất nông nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, ngành nghề truyền thống và rác thải sinh hoạt của người dân ở Đan - Hoài chưa được quan tâm xử lý. Phần lớn mọi người có thói quen xả các chất thải và rác thải ra cống, rãnh ven đường hoặc xuống ao, hồ. Trong khi đó, hệ thống cống rãnh tiêu thoát nước thải trong nông thôn chưa hoàn thiện làm ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm không khí nặng mùi xú uế đã tác động trực tiếp và xâm hại mạnh đến sức khoẻ con người, mất vệ sinh làng xóm. Tình trạng trên làm cho nguồn nước sinh hoạt ở Đan - Hoài bị ô nhiễm trầm trọng, hàm lượng Colifom đo vượt quá giới hạn cho phép đối với nước sinh hoạt. Lượng trứng giun có trong đất rất cao, môi trường không khí bị ô nhiễm nặng, các khí gây mùi ở khu chuồng trại và hố xí không hợp vệ sinh có nông độ khá cao. Những tồn tại này là là nguồn gốc gây ra nhiều loại bệnh tật cho con người và chi gia súc.Chăn nuôi được coi là một trong những nguyên nhân lớn gây ra ô nhiễm môi trường. Một sự thật là người dân chưa nhận thức rõ ràng đó là tác nhân gây ra các bệnh truyền nhiễm và ung thư. Giải pháp khắc phục tổng thể là quy hoạch lại ngành chăn nuôi, song còn nhiều khó khăn, do những lực cản khác nhau. Các nhà chuyên môn cho rằng cần tăng cường giải pháp kỹ thuật thân thiện với môi trường, trong đó, mũi nhọn là ứng dụng hầm khí Biogas, lồng ghép chăn nuôi vào các trang trại theo mô hình sinh thái VAC. Bảng 2.3: Thống kê số lượng đàn gia súc, gia cầm của huyện Đan Phượng. STT Tên xã Tháng 4 năm 2010 Trâu (con) Bò (con) Lợn (con) Gia cầm (con) Chăn nuôi khác (con) Toàn huyện 18 2191 51215 177266 8579 1 Thị trấn 3 5 1452 6700 348 2 Trung Châu 310 5228 7596 930 3 Thọ An 335 3057 8820 1130 4 Thọ Xuân 290 1612 8500 643 5 Hồng Hà 152 8050 8015 596 6 Liên Hồng 2 64 1767 15418 1024 7 Liên Hà 33 1100 6015 399 8 Hạ Mỗ 95 3067 22167 6909 9 Liên Trung 33 670 4736 506 10 Phương Đình 222 3315 24000 313 11 Thượng Mỗ 8 70 4109 1220 700 12 Đan Phượng 2 11 3685 16226 50 13 Tân Hội 6 11 3399 23800 839 14 Tân Lập 55 5285 17553 886 15 Đồng Tháp 425 1769 6500 10 16 Song Phượng 80 830 30 17 HTX Hường Bích 2820 (Nguồn: Phòng Thống kê huyện Đan Phượng tháng 4/2010) Bảng 2.4: Thống kê số lượng đàn gia súc, gia cầm của huyện Hoài Đức. STT Tên xã Tháng 4 năm 2010 Trâu (con) Bò (con) Lợn (con) Gia cầm (con) Chăn nuôi khác (con) Toàn huyện 486 3963 59424 407168 78400 1 Thị trấn Trôi 1 11 96 4630 2 Đức Thượng 7 25 3715 56400 2500 3 Minh Khai 3 9 2280 4000 4 Dương Liễu 22 219 3475 23480 5 Đức Giang 20 1800 9500 6 Kim Chung 5 22 1110 10682 1800 7 Di Trạch 11 335 1445 8 Vân Canh 8 2 135 1847 9 Cát Quế 15 951 22541 75403 10 Sơn Đồng 3 35 1201 8579 200 11 Yên Sở 3 326 2982 15713 100 12 Đắc Sở 12 118 960 9250 13 Tiền Yên 9 969 2322 93826 14 Song Phương 22 140 1670 12200 15 Lại Yên 38 30 2045 10389 16 An Khánh 205 60 2160 14180 17 An Thượng 20 181 2400 22400 18 Vân Côn 15 769 3200 13000 71000 19 La Phù 24 3 2917 3115 20 Đông La 74 62 2215 17129 2800 (Nguồn: Phòng Thống kê huyện Hoài Đức tháng 4/2010) Từ số liệu thống kê gia súc, gia cầm ở trên, ta có thể tổng hợp được về dân số và số lượng đàn gia súc của hai huyện Đan – Hoài: Bảng 2.5: Dân số và số lượng gia súc, gia cầm hai huyện Đan Hoài năm 2009: Dân số & số lượng gia súc Đơn vị Tổng số Người Trâu Bò Lợn Gia cầm Người Con Con Con Con 334.186 504 6.154 110.639 584.434 Bảng 2.6: Hệ số tính toán lượng phân tươi và lượng khí thu được từ 1 vật nuôi hoặc 1 người trong 1 ngày. Đơn vị Trâu Bò Lợn Gia cầm Người Lượng phân tươi Kg/con.ngày 20 18 5 0.05 0.34 Lượng khí thu được Kg/con.ngày 500 450 250 3 22 (Nguồn: Viện Khoa học năng lượng) Từ số lượng gia súc, gia cầm của huyện và bảng hệ số tính toán lượng khí thu được từ 1 vật nuôi trong 1 ngày, ta có thể tính được Tiềm năng lí thuyết, Tiềm năng kĩ thuật về sản lượng Biogas do chất thải của người và gia súc sinh ra theo công thức sau: TN lí thuyết = Số lượng vật nuôi × 365× Lượng khí thu được trong 1 ngày /106 TN kĩ thuật = TN lí thuyết × Hệ số thu hồi phân. Bảng 2.7: Tính toán Sản lượng khí theo tiềm năng Huyện Người và gia súc Sản lượng khí theo TN lí thuyết (1.000 m3 khí/năm) Hệ số thu hồi phân (%) Sản lượng khí theo TN kĩ thuật (1.000 m3 khí/năm) Đan Phượng Người Trâu Bò Lợn Gia cầm 1188 3 309 4853 194 80 40 50 80 75 950 1 154 3883 146 Hoài Đức Người Trâu Bò Lợn Gia cầm 1462 89 651 5422 409 80 40 50 80 75 1169 35 325 4338 307 Tổng số 14580 11308 Sản lượng khí theo tiềm năng kĩ thuật là 11308.103 m3 khí/năm. Từ đây, ta có thể tính được Tiềm năng về sản lượng khí Biogas do người và gia súc sinh ra. 2.1 Tiềm năng sản lượng khí Biogas của hai huyện Đan – Hoài. Bảng 2.8: Tính toán tiềm năng sản lượng khí của hai huyện Đan – Hoài và quy đổi sản lượng khí sang các dạng năng lượng khác Sản lượng khí Tổng nhiệt năng Quy đổi tương đương Đơn vị 1.000 m3 Gcal GJ TOE TCE Tấn củi Hệ số chuyển đổi 5,2 4,186 10 7 3,5 Năng lượng 11.308 58.802 246.143 5.880 8.400 16.800 Ngoài ngành chăn nuôi phát triển chủ đạo, hai huyện Đan – Hoài còn có nhiều làng nghề chế biến nông sản như: làm bún, phở khô, miến khô… Với nguồn nước thải chứa nhiều tinh bột, đây là nghuên kiệu thích hợp để làm nguyên liệu cho hầm Biogas. Song, đa phần ở các làng nghề này lại không sử dụng hầm Biogas. Hiện nay, nguồn năng lượng Biogas đã và đang được người dân Đan – Hoài chú ý khai thác. Việc ứng dụng biogas đã xuất hiện ở nhiều nơi trong khu vục hai huyện Đan – Hoài và bước đầu có hiệu quả rõ rệt, nhưng thực tế số hộ có hầm chưa đáng kể. Theo thống kê của Phòng Thống kê huyện Đan Phượng và huyện Hoài Đức, tất cả các chương trình do Nhà nước và các tổ chức hỗ trợ phát triển biogas đến nay, và do nhân dân tự phát, mới triển khai được khoảng hơn 2.500 hầm Biogas, lọt thỏm so với số lượng hộ chăn nuôi rất lớn của toàn huyện. Thông qua những con số tính toán có được, chúng ta có thể khẳng định rằng: Huyện Hoài Đức có tiềm năng năng lượng Biogas rất dồi dào, song chưa được người dân khai thác hết tiềm năng, lượng năng lượng khai thác còn thương đối ít so với tiềm năng của huyện. 2.2. Hiện trạng sử dụng Biogas của hai huyện Đan – Hoài. Trước những lợi ích của khí sinh học mang lại, người dân Đan – Hoài đã tích cực ứng dụng hầm khí Biogas. Theo điều tra thực tế, năng lượng Biogas đã được người dân Đan – Hoài bắt đầu sử dụng từ hơn 10 năm nay. Trên hai huyện Đan – Hoài có khoảng hơn 6700 hầm biogas. Đa số các hầm Biogas được người dân sử dụng tới nay vẫn dùng tốt, chưa có sự cố. Trong đó: Khoảng gần 1600 hầm được xây dựng theo tiêu chuẩn của các dự án hỗ trợ khí sinh học. Còn lại đa phần là các hộ gia đình chăn nuôi xây hầm tự túc. Hiện nay, Ủy ban nhân dân hai huyện Đan Phượng và Hoài Đức đang triển khai trương trình Khí sinh học của Thành phố Hà Nội, do Hà Lan hỗ trợ xây dựng hơn 90 hầm Biogas cho huyện Đan Phượng và 70 hầm Biogas cho huyện Hoài Đức. Từ số liệu thống kê các hầm Biogas xây theo các dự án về Khí sinh học do hai huyện Đan – Hoài triển khai trong năm 2009 là 359 hầm biogas (chi tiết xem phụ lục), ta có thể đánh giá tổng quan về sự phân bố hầm biogas trên hai huyện Đan – Hoài như sau: Hình 2.1: Đồ thị phân bố hầm biogas theo xã của huyện Đan Phượng Hình 2.2: Đồ thị phân bố hầm biogas theo xã của huyện Hoài Đức Mặc dù số liệu thống kê được chỉ là số lượng hầm được xây theo các dự án hỗ trợ (359 hầm), một số lượng hầm khá nhỏ so với số lượng hầm thực tế (6700 hầm) của hai huyện Đan – Hoài, song cũng đã thể hiện được sự phân bố không đồng đều của hầm Biogas trên các xã (đã được thống kê). Hiện nay, xã Trung Châu – Đan Phượng và cã Cát Quế - Hoài Đức là hai xã tập trung số hộ chăn nuôi nhiều nhất huyện, nên đây cũng là khu vực có số lượng hầm Biogas nhiều nhất huyện. Để hiểu rõ hơn về thực trạng sử dụng Biogas, chúng ta tới thăm một hộ gia đình hiện đang sử dụng hầm Biogas tại hai huyện Đan Phượng và Hoài Đức. CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NL BIOGAS TẠI HỘ GIA ĐÌNH THUỘC KHU VỰC ĐAN – HOÀI – HÀ NỘI & ĐỀ SUẤT GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ 1. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BIOGAS TẠI GIA ĐÌNH BÀ NGUYỄN THU TRINH (Đội 7 - xã Hạ Mỗ - huyện Đan Phượng - Hà Nội). 1.1. Thực trạng sử dụng năng lượng Biogas tại gia đình bà Trinh Hình 3.1: Gia đình bà Trinh sử dụng Biogas để đun nấu Gia đình bà Nguyễn Thu Trinh cư trú tại đội 7 – xã Hạ Mỗ – Đan Phượng, là một trong những hộ gia đình sử dụng năng lượng khí sinh học – Biogas. Hầm biogas của gia đình bà Trinh là một trong những hầm biogas được xây dựng đầu tiên ở đội 7, xã Hạ Mỗ. Hầm biogas của gia đình bà được xây từ năm 2000, với thể tích 7m3, kinh phí lúc ấy hết 4 triệu đồng, được hỗ trợ 500 nghìn đồng, do gia đình xây hầm biogas theo mẫu của dự án “Chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam 2007–2011” do Trung tâm nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường nông thôn Hà Nội triển khai với sự hỗ trợ của Hà Lan. Hầm biogas luôn cho đủ gas sử dụng, giúp gia đình bà có thể đun nấu sinh hoạt thoải mái, và nấu 2 nồi cám 30 lít mỗi ngày, mà không còn lo ngại về giá gas, than, dầu nữa. Gia đình bà Trinh có 5 người, trung bình thường nuôi 15 con lợn. Hiện nay vừa xuất chuồng 10 con lợn, nên hiện tại, trong chuồng chỉ còn 6 con lợn. Hình 3.2: Đàn lợn nhà bà Trinh Trước khi sử dụng hầm biogas, gia đình bà Trinh sử dụng gas đóng bình để đun nấu. Ngoài ra, gia đình thường xuyên phải cọ rủa chuồng lợn, để chống mùi hôi thối. Khi sử dụng hầm biogas, vấn đề môi trường đã được giải quyết, chuồng không còn mùi hôi thối, mỗi tuần, gia đình bà Trinh bơm nước rửa chuồng 1 lần. Nước rửa chồng được dẫn xuống bể nạp nhiên liệu của hầm biogas. Khi có hầm biogas, vì hầm biogas luôn cho đủ khí dùng, nên gia đình bà chỉ sử dụng gas đóng bình khi hầm biogas tắc bể, hở đường ống khiến hầm biogas không có gas. Trước khi gia đình sử dụng năng lượng biogas, ngoài năng lượng điện, gia đình bà Trinh còn sử dụng than để đun đậu phụ (gia đình làm đậu phụ) và đun cám cho lợn, gas đóng bình để đun nấu sinh hoạt hàng ngày. Hình 3.3: Hầm biogas nhà Bà Trinh 1.2. So sánh cơ cấu chi phí năng lượng trước và sau khi sử dụng biogas. Khi không sử dụng năng lượng biogas: Cơ cấu chi phí năng lượng theo các dạng năng lượng sử dụng trong 1 tháng của gia đình bà Trinh như sau: Điện: khoảng 100.000 đ/ tháng, chủ yếu là đồ dùng gia dụng. Gas đóng bình: 1 bình gas 12kg (với gái gas hiện nay là 270.000 VNĐ) dùng trong 2 tháng. Than: Nhà làm đậu phụ, dùng than nấu đậu phụ và nấu cám, ước tính khoảng 200 nghìn đồng/ tháng. Khi đã sử dụng năng lượng biogas: Gia đình sử dụng biogas để đun nấu sinh hoạt và đun 2 nồi cám 30 lít cho lợn mối ngày. Như vậy, chi phí cho gas đóng bình đã giảm đáng kể, và cũng giảm một phần năng lượng than. Hiện nay, cơ cấu chi phí năng lượng theo các dạng năng lượng sử dụng trong 1 tháng của gia đình bà Trinh như sau: Điện: khoảng 100.000 đ/ tháng, chủ yếu là đồ dùng gia dụng. Gas đóng bình: 1 bình gas 12kg dùng trong 4 – 6 tháng. Dùng gas bình trong những lúc biogas tắc bể, hoặc hở đường ống. Than: Nhà làm đậu phụ,thường mua 1 xe công nông 200 viên than, ước tính khoảng 150 nghìn đồng/ tháng. Trong đó: Năng lượng điện chủ yếu sử dụng cho các thiết bị dân dụng như: ti vi, tủ lạnh, đèn, quạt, nồi cơm điện, máy bơm nước. Năng lượng than, bbiogas sử dụng cho việc đun nấu: nấu ăn hàng ngày, nấu cám… Hình 3.4: Cơ cấu chi phí năng lượng khi không sử dụng biogas Hình 3.5: Cơ cấu chi phí năng lượng khi đã sử dụng biogas 1.3. Đánh giá hiệu quả sử dụng biogas tại gia đình bà Trinh. Từ hai đồ thị Cơ cấu chi phí năng lượng trước và sau khi sử dụng năng lượng biogas, ta dễ dàng nhận thấy: Tỉ trọng năng lượng Biogas chiếm tới 30% tổng năng lượng gia đình sử dụng trong 1 tháng. Tỉ trọng sử dụng năng lượng than của gia đình bà Trinh rất lớn, chiếm tới 46% tổng năng lượng gia đình sử dụng. Và khi sử dụng biogas, tỉ trọng sử dụng năng lượng than đã giảm bớt ¼ tỉ trọng ban đầu, giảm từ 46% xuống còn 35%. Tỉ trọng năng lượng gas đóng bình giảm đáng kể, từ 31% xuống còn 12%. Như vây, khi thay thế năng lượng than, gas bằng năng lượng tái tạo biogas thì chi phí năng lượng tiết kiệm được rất lớn. 2. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BIOGAS TẠI GIA ĐÌNH ÔNG NGHUYỄN KHẮC PHAN (Đội 7 – xã Cát Quế - Hoài Đức – Hà Nội) 2.1. Thực trạng sử dụng năng lượng Biogas tại gia đình ông Phan Hình 3.6: Gia đình ông Phan dung biogas đun nấu và thắp sáng Xã Cát Quế - huyện Hoài Đức là một trong những xã có số lượng hộ chăn nuôi lớn nhất huyện Hoài Đức, và đây cũng là một trong những xã có số lượng hầm Biogas nhiều nhất huyện. Trong đó, gia đình ông Nguyễn Khắc Phan, cư trú tại đội 7 – xã Cát Quế - huyện Hoài Đức, là một trong những hộ gia đình có sử dụng năng lượng khí sinh học - Biogas, với thể tích hầm Biogas tương đối lớn (54 m3). Gia đình ông Phan xây hầm Biogas tự phát vào tháng 2/2010, với thể tích bể khí là 54m3, kinh phí hết khoảng 25 triệu đồng. Mặc dù thời gian sử dụng hầm Biogas chưa lâu, nhưng gia đình ông đã nhận thấy rõ hiệu quả của việc sử dụng năng lượng Biogas. Hình 3.7: Hầm biogas nhà ông Phan. Hầm Biogas luôn cho khí nhiều, luôn có đủ gas giúp gia đình ông có thể đun nấu sinh hoạt, và nấu cám, mà không còn lo ngại về giá gas, than, dầu nữa. Gia đình ông Phan dự kiến sẽ sử dụng năng lượng Biogas thay thế cho việc sử dụng năng lượng than, củi như trước kia. Trước khi gia đình sử dụng năng lượng Biogas, ngoài năng lượng điện, gia đình ông Phan có sử dụng thêm than, củi để phục vụ nhu cầu sinh hoạt hàng ngày. Gia đình ông Phan gồm có 6 người, và có một trang trại lợn hơn 100 con. Hình 3.8: Đàn lợn nhà ông Phan. 3.2. So sánh cơ cấu chi phí năng lượng trước và sau khi sử dụng biogas Khi không sử dụng năng lượng biogas: Cơ cấu chi phí năng lượng theo các dạng năng lượng sử dụng trong 1 tháng của gia đình ông Phan như sau: Điện: khoảng 300.000 đ/ tháng, chủ yếu là đồ dùng gia dụng, máy bơm nước, đèn sưởi cho lợn. Than: Khoảng 800.000 đ/tháng, dung than đun nấu sinh hoạt và nấu cám. Củi: khoảng 100.000 đ/tháng. Khi đã sử dụng năng lượng biogas: Gia đình sử dụng biogas để đun nấu sinh hoạt và đun 4 nồi cám 80 lít và 2 nồi cám 50 lít cho lợn mỗi ngày. Như vậy, chi phí cho than đã giảm đáng kể. Hiện nay, cơ cấu chi phí năng lượng theo các dạng năng lượng sử dụng trong 1 tháng của gia đình ông Phan như sau: Điện: khoảng 300.000 đ/ tháng, chủ yếu là đồ dùng gia dụng. Than: Khoảng 200.000 đ/tháng. Dùng than trong những lúc biogas ít gas, tắc bể, hoặc hở đường ống. Củi: 50.000 đ/tháng. Trong đó: Năng lượng điện chủ yếu sử dụng cho các thiết bị dân dụng như: ti vi, tủ lạnh, đèn, quạt, nồi cơm điện, máy bơm nước. Năng lượng than, biogas sử dụng cho việc đun nấu: nấu ăn hàng ngày, nấu cám… Hình 3.9: Cơ cấu chi phí năng lượng khi không sử dụng biogas Hình 3.10: Cơ cấu chi phí năng lượng khi đã sử dụng biogas 2.3. Đánh giá hiệu quả sử dụng biogas tại gia đình ông Phan. Nhìn vào đồ thị ta nhận thấy sự thay đổi rõ rệt của cơ cấu chi phí năng lượng trước và sau khi gia đình sử dụng năng lượng biogas: Tỉ trọng năng lượng Biogas chiếm tới 53% tổng chi phí năng lượng gia đình sử dụng trong 1 tháng. Tỉ trọng sử dụng năng lượng than của gia đình ông Trinh chiếm tới 67% , hơn một nửa tổng năng lượng gia đình sử dụng. Và khi sử dụng biogas, tỉ trọng sử dụng năng lượng than đã giảm bớt 3/4 tỉ trọng ban đầu, giảm từ 67% xuống còn 17%. Tỉ trọng năng lượng củi giảm một nửa, giảm từ 8% xuống còn 4%. Như vây, khi thay thế năng lượng than, củi bằng năng lượng tái tạo biogas thì chi phí năng lượng tiết kiệm được rất lớn. Nếu gia đình sử dụng máy phát điện khí Biogas, ta sẽ nhận thấy rõ hơn hiệu quả kinh tế mà năng lượng Biogas mang lại. Gia đình ông Phan nuôi hơn 100 đầu lợn, thể tích hầm Biogas là 54 m3, phù hợp để lắp đặt máy phát điện khí biogas công suất 7,5 kW. Do gia đình ông không sản xất, kinh doanh, mà chỉ sử dụng năng lượng phục vụ chăn nuôi và sinh hoạt hàng ngày, nên phù hợp với hệ thống đường dây điện 1 pha, thay vì sử dụng đường dây 3 pha. 2.4. Đề suất sử dụng máy phát công suất 10kW, với đường dây 1 pha. Nếu gia đình ông Phan sử dụng máy phát điện Biogas công suất 7,5kW, với đường dây 1 pha, thì hiệu quả kinh tế mang lại như sau: Giá thành máy phát điện khí Biogas công suất 7,5 kW: 27 triệu đồng. Sử dụng 6 giờ/ngày, công suất sử dụng trung bình 5 kW/giờ, với giá điện hiện nay tính trung bình là 1.000đ/kWh. Lượng điện năng tiết kiệm được trong 1 năm: 6 × 5 × 300 = 9.000 (kWh) (Chỉ tính cho 300 ngày, bởi có những ngày sửa chữa và những ngày không có khí). Chi phí điện năng tiết kiệm được trong 1 năm: 9.000 × 1.000 = 9.000.000 (VND) Với chi phí đầu tư bao gồm: Chi phí xây dựng hầm biogas và chi phí mua máy phát điện. Ta tính được thời gian hoàn vốn: (25.000.000 + 30.000.000) / 9.000.000 = 6 ,11 (năm) Vậy, sau thời gian hơn 6 năm sử dụng máy, gia đình đã hoàn vốn xây hầm và mua máy phát điện. Trong khi nếu sử dụng máy phát điện chạy bằng xăng, dầu như bình thường, thì không có thời điểm hoàn vốn, chưa kể chi phí năng lượng cho xăng, dầu chạy máy phát điện. 3. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIÚP TĂNG HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG 3.1. Giải pháp quản lý Để các hộ gia đình nhận thức được những lợi ích của việc sử dụng năng lượng Biogas, đòi hỏi ban lãnh đạo huyện, xã phải có cách thức tổ chức, lãnh đạo các Chương trình, dự án về khí sinh học do Cục, Bộ đưa xuống triển khai ở địa phương. Các cấp lãnh đạo cần phải xây dựng một chính sách chất lượng đúng đắn để làm cơ sở định hướng hành vi, nhận thức cho từng cán bộ, nhân viên và các hộ gia đình tham gia vào hoạt động nhân rộng lượng khí sinh học được sử dụng. Giải pháp 1: Đẩy mạnh tuyên truyền về lợi ích mà khí sinh học mang lại. + Thực trạng: Người dân Đan – Hoài đã và đang nhận thức được những hiệu quả mà năng lượng Biogas mang lại. Đa phần số hộ gia đình có chăn nuôi gia súc đều đang sử dụng hầm khí Biogas và nhận thức được hiệu quả tiết kiệm năng lượng mà khí sinh học mang lại, và tuyên truyền, khuyến khích các hộ gia đình khác cũng sử dụng khí Biogas. + Giải pháp: Sử dụng Biogas giúp tiết kiệm năng lượng và giảm ô niễm môi trường. Tiết kiệm năng lượng than, củi, điện… giúp giảm chi phí và tăng lợi nhuận. Tiết kiệm năng lượng giúp tăng cường mối quan hệ than thiện với môi trường, sử dụng nguồn rác thải nông lâm nghiệp có hiệu quả. Tiết kiệm năng lượng giúp tăng cường chất lượng cuộc sống và thực hiện tốt trách nhiệm với cộng đồng, xã hội. Tuyên truyền về sử dụng khí sinh học giúp tiết kiệm nămh lượng để toàn bộ các hộ gia đình chăn nuôi cùng thực hiện. Giải pháp 2: Xây dựng chế độ khen thưởng, xử phạt đúng đắn, nghiêm minh để đảm bảo hiệu quả thi hành của các dự án về năng lượng Biogas. + Thực trạng: Hai huyện Đan Phượng – Hoài Đức có nhiều dự án hỗ trợ về khí sinh học, triển khai tốt về các thôn, xã, với đội ngũ cán bộ nhân viên nhiệt tình. Song, vẫn tồn tại tình trạng: một vài hộ gia đình không nhận được kinh phí hỗ trợ, hầm xây xong không sử dụng được… Khi hầm xây xong, cho ít gas hoặc xảy ra sự cố, đội ngũ kĩ sư, cán bộ kĩ thuật xã, huyện không giúp người dân giải quyết hậu quả. + Giải pháp: Hỗ trợ kinh phí khi xây dựng hầm Biogas. Đưa ra chính sách hỗ trợ kinh tế như: Những gia đình xây hầm biogas được miễn phí về công kỹ thuật, đào tạo kỹ thuật viên và được hỗ trợ cho các hộ gia đình sử dụng hầm Biogas được vay vốn ngân hàng với lãi xuất thấp. Xử phạt nghiêm minh những trường hợp cán bộ xã, huyện không thực thi đúng trách nhiệm về việc hỗ trợ kinh phí cho các hộ gia đình. Xây dựng chế độ sử phạt đúng đắn và chế độ bồi thường hợp lý cho các hộ gia đình, đối với các trường hợp hầm không sử dụng được do sai sót kĩ thuật của đội ngũ kĩ sư, giám sát xây dựng hầm Biogas (hầm xây theo các dự án). Giải pháp 3: Đưa ra các chính sách về xây dựng và sử dụng hầm Biogas. + Thực trạng: Hiện nay, ở Đan – Hoài đã có một số chính sách về: Hỗ trợ kinh phí xây dựng hầm Biogas. Bảo dưỡng hầm Biogas miễn phí 1 năm kể từ khi xây dựng hầm. + Giải pháp: Xây dựng chính sách bắt buộc các hộ chăn nuôi với số lượng lớn phải sử dụng hầm Biogas (có quy định giới hạn tối thiểu về số lượng đàn gia súc, gia cầm). Xây dựng chế độ bảo dưỡng, thông hút bể theo định kì. Định hướng chăn nuôi theo mô hình sinh thái VAC và sử dụng hầm biogas. Lập kế hoạch sử dụng năng lượng Biogas cho ngắn hạn và trung hạn làm cơ sở cho việc xem xét đầu tư hệ thống thiết bị sản xuất và sử dụng khí sinh học, đảm bảo duy trì ổn định các hoạt động trong gia đình, trang trại. Giải pháp 4: Quy hoạch lại khu vực chăn nuôi theo hướng quy mô tập trung và ứng dụng công nghệ hầm Biogas. + Thực trạng: Khu vực Đan - Hoài có 1 số trang trại gà, trang trại lợn quy mô nhà nước, nhưng không sử dụng hầm Biogas. Đa phần các hộ chăn nuôi với quy mô nhỏ, lẻ, không tập trung, nên thường ứng dụng hầm Biogas quy mô hộ gia đình. + Giải pháp: Đưa khu chăn nuôi ra xa đô thị, khu dân cư, khu công nghiệp và nhất thiết phải thực hiện quy định chăn nuôi an toàn gắn với bảo vệ môi trường. Gắn tổ chức chăn nuôi tập trung với công nghệ hầm Biogas và tạo lập thị trường khí sinh học, phân bón vi sinh có giá trị cao sau xử lý. Ứng dụng hầm Biogas để vừa xử lý triệt để chất thải, vừa tạo ra nguồn năng lượng khí gas làm chất đốt, chạy máy phát điện, vừa có phân bón phục vụ sản xuất rau quả an toàn. 3.2. Giải pháp kĩ thuật Để sử dụng năng lượng Biogas hiệu quả, không chỉ cần tới phương pháp quản lý tốt, mà còn cần nâng cao công nghệ về hầm Biogas và các giải pháp kĩ thuật hiệu quả. Giải pháp 1: Tích cực nghiên cứu công nghệ mới giúp nâng cao hiệu suất hầm khí Biogas, giúp giảm giá thành xây dựng hầm. + Thực trạng: Các hộ gia đình thường xây theo mẫu hầm Biogas mới nhất vào thời điểm xây dựng hầm. Cụ thể ở Đan – Hoài, mẫu hầm KT1 được ứng dụng phổ biến nhất. Một số hộ gia đình đã phá bỏ hầm cũ, xây hầm Biogas theo mẫu mới, giúp tăng hiệu suất hầm khí. + Giải pháp: Thiết kế các mẫu mã mới, du nhập các công nghệ mới về hầm Biogas. Tìm hiểu, nghiên cứu ra các biện pháp kiểm tra, bảo dưỡng hầm, giúp nâng cao hiệu suất hầm khí. Sử dụng kỹ thuật cho vào thức ăn và chất thải chăn nuôi các men, các chế phẩm sinh học nhằm hạn chế khí độc hại và vi sinh vật có hại. Giải pháp 2: Ứng dụng tiến bộ kỹ thuật thân thiện với môi trường. + Thực trạng: Vào thời điểm xây hầm, các hộ gia đình sử dụng hầm Biogas với công nghệ mới nhất, giúp xử lí chất thải chăn nuôi, giảm ô nhiễm môi trường. + Giải pháp: Ngoài hầm Biogas, có thể kết hợp 3 quy trình kỹ thuật xử lý chất thải: Bể lắng - Hầm Biogas - Ao sinh học. Hầm biogas - Ao sinh học. Hầm biogas - Thùng sục khí - Ao sinh học Giải pháp 3: Phối hợp sử dụng các năng lượng mới khác với năng lượng Biogas, giúp sử dụng năng lượng hiệu quả hơn. + Thực trạng: Đa số các hộ gia đình mới chỉ sử dụng hầm Biogas, chưa biết kết hợp với các dạng năng lượng mới khác để năng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. + Giải pháp: Kết hợp năng lượng gió và năng lượng Biogas để chạy tua bin phát điện. Kết hợp năng lượng mặt trời và năng lượng Biogas để chạy tua bin phát điện. KẾT LUẬN