module 4: basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass...

52
1 HTW –UT/RE GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 1 ng dng ni lưới ca năng lượng sinh khi, khí sinh hc và cht thi cho nhà máy đin Vit Nam Đào to ngn hn 10-11 tháng 12, 2013, Hà Ni (Mirko Barz) HTW –UT/RE GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 2 On-Grid Applications of Biomass, Biogas and Waste-to-Energy Power Plants for Vietnam Short Term Training Seminar December 10th – 11th, 2013, Hanoi (Mirko Barz)

Upload: devi-renewable-energies

Post on 16-May-2015

219 views

Category:

Education


1 download

DESCRIPTION

Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants (Training on "On-Grid Applications of Biomass, Biogas and Waste-to-Energy Power Plants for " in HN on December 10-12, 2013)

TRANSCRIPT

Page 1: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

1

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 1

Ứng dụng nối lưới của năng lượng sinh kh ối, khí sinh h ọc và ch ất thải cho nhà máy điện Việt Nam

Đào tạo ng ắn hạn

10-11 tháng 12, 2013, Hà N ội

(Mirko Barz)

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 2

On-Grid Applications of Biomass, Biogas and Waste-t o-Energy Power Plants for Vietnam

Short Term Training Seminar

December 10th – 11th, 2013, Hanoi

(Mirko Barz)

Page 2: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

2

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 3

Module IVCác thông s ố thi ết kế cơ bản (kỹ thu ật và kinh t ế) cho các nhà máy nhi ệt và điện nối lưới thương m ại, sử dụng ph ương th ức đốt sinh kh ối (120 phút)

Nội dung: − Rủi ro xảy ra từ các Dự án Phát điện từ sinh khối− Các con đường phát nhiệt và điện− Các yếu tố kỹ thuật ở nhà máy Nhiệt điện− Lưu trữ sinh khối− Logistic cho tiền chuyển biến− Hệ thống đốt nhiệt− Chu trình hơi nước

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 4

Content:- Risks associated with Biomass Power Generation Pro jects- Pathways for Heat and Power Generation- Technical Elements of CHP plants (Thermal Power Pl ants)

- Biomass Storage- Pre Conversion Logistic - Combustion Systems- Steam Cycle Process

Module IVBasic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants (120 minutes)

Page 3: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

3

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 5

Các yếu tố cơ bản

Xây dựng một nhà máy năng lượng sinh học là một quá trình có nhiều thách thứcCác thách thức quan trọng nhất là: • Đảm bảo cung cấp nguyên liệu sinh khối đáng tin cậy và có giá thành thấp

(sản xuất theo phương thức bền vững) trong suốt thời gian vận hành của nhà máy,

• Cân bằng giữa việc cung cấp sinh khối và nhu cầu về năng lượng sinh học, nhiên liệu và vật liệu sinh học,

• Lựa chọn công nghệ chuyển đổi phù hợp nhất

Nguồn: Báo cáo IEA về Hướng dẫn thực hành tốt việc Phát triển dự án năng l ượng sinh học và cung cấp sinh khối

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 6

Ratinale

Developing a bioenergy plant is a challenging proce ss!

Most important challanges are:

� Securing reliable and cost effective supplies of bi omass feedstock's (produced in a sustainable manner) over the operating life of the plant,

� Matching biomass supply & demands for bioenergy, bi ofuels and materials,

� Select the most suitable conversion Technology

Source:IEA report on Good Practice Guidelines for Bioenergy Project Development and Biomass Supply (OECD/IEA 2007)

Page 4: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

4

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 7

Tổ

ng rủi ro

Giảm rủi ro

Tránh r ủi ro

Chuyển đổi Rủi ro

Rủi ro kinh doanh

Có chấp nhận được???

Các rủi ro khác, nh ư môi tr ường, xã h ội

Risk minimization

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 8

Total risk

Risk reduction

Risk avoidance

Risk transfer

Business risk

Acceptable???

Other risks like environmental, social etc.

Risk minimization

Page 5: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

5

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 9

Quản lý r ủi ro để giảm thi ểu rủi ro

Ý tưởng dự án Dự án khả thi

Các giaiđoạn dự án

Xác định rủi ro - Các ch ỉ số- Các yếu tốHoạt động

Ý tưởng dự án (Nhà máy phát điện sinh kh ối)

Giai đoạn lập QH(khả thi, đấu thầu)

Thực hi ện / xây dựng

Vận hành

Giám sát r ủi ro- Đánh giá- Chỉnh sửa

Xây dựng các BP kiểm soát r ủi ro - tránh- giảm- Chuyển

Đánh giá r ủi ro- Ưu tiên

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 10

Risk management to minimize risks

Projekt idea Feasible project

Projectphases

Risk Identifikation- Indicators- FactorsActivity

Project Idea(Biomass PP)

Planing Phase(Feasibility, Tendering)

Implementation/Construction

PhaseOperation

Risk monitoring- Review- Revision

Develop riskcontroll measures- avoidance- reduction- transfer

Evaluation ofrisks- Prioritize

Page 6: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

6

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 11

Activity toMinimizeRisks

Projectphases

Giai đoạn lập QH(khả thi, đấu thầu)

Thực hiện / xây dựng

Vận hành

Ý tưởng dự án (Nhà máy phát điện sinh kh ối)

Xây dựng và th ựchiện các bi ện phápkiểm soát r ủi ro

Xác định rủi ro

Đánh giá r ủi ro

Đánh giá và ch ỉnh sửa(giám sát r ủi ro)

Tránh r ủi ro

Giảm rủi ro

Chuyển rủi ro

Ý tưởng dự án Dự án khả thi

Quản lý r ủi ro để giảm thi ểu rủi ro

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 12

Activity toMinimizeRisks

Projectphases

Project Idea(Biomass PP)

Planing Phase(Feasibility, Tendering)

Implementation/Construction

PhaseOperation

Develop and implement risk controll measures

Risk Identifikation

Evaluation of risks

Review and Revise(Risk monitoring)Risk Avoidance

Risk Reduction

Risk Transfer

Projekt idea Feasible project

Risk management to minimize risks

Page 7: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

7

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 13

Projectphases

Ý tưởng DA Giai đoạn lập QH(khả thi, đấu thầu)

Thực hiện / xây dựng

Vận hành

Ý tưởng dự án Dự án khi

Xác định rủi ro

Đánh giá r ủi ro

Xây dựng và th ực hiện các BP Ki ểm soát r ủi ro

Đánh giá và ch ỉnh sửa (giám sát r ủi ro)

Quản lý r ủi ro để giảm thi ểu rủi ro

Hoạt độngGiảm thi ểuRủi ro

- Tránh- Giảm

- Chuyển

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 14

Projectphases

Project Idea(Biomass PP)

Planning Phase(Feasibility, Tendering)

Implementation/Construction

PhaseOperation

Project idea Feasible project

Risk Identification

Evaluation of risks

Develop and implement risk control measures

Review and Revise(Risk monitoring)

Risk management to minimize risks

Activity toMinimizeRisks

-Avoidance-Reduction

-Transfer

Page 8: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

8

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 15

Xác định rủi roXác định mục tiêu d ự án

Sắp xếp ưu tiên r ủi ro và nguy c ơ

Đánh giá r ủi ro

Xem xét các đánh giá

Thực hiện các bi ện phápKiểm soát r ủi ro

Xây dựng các bi ện pháp ki ểm soát

Quản lý r ủi ro để giảm thi ểu rủi ro

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 16

Identifying risksDefine project targets

Prioritize risk and hazards

Risk AssessmentEvaluation of Risks

Revision/Review ofassessment

Implementation ofrisk control measures

Development of controlmeasures

Risk management to minimize risks

Page 9: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

9

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 17

� Các cơ hội khác nhau khi xác định rủi ro- Phân tích nguồn gây rủi ro (các nguồn rủi ro nội tại và ngoại lai đối với dự án)- Phân tích vấn đề rủi ro (xác định các mối đe dọa – chẳng hạn mất tiền) .....

� ........................

Xác định rủi ro – b ước đầu tiên trong quá trình qu ản lý r ủi ro

Nhiều phương pháp xác định rủi ro (danh m ục kiểm tra, bài h ọc từ các dự án khác...)

Các phương pháp l ựa chọn để xác định rủi ro ph ụ thuộc vào kinh nghi ệm, nhu c ầu và quan điểm của bên liên quan!

Rủi ro th ị trườngRủi ro tài chínhRủi ro qu ản lýRủi ro k ỹ thuật

Quan điểm của một nhà đầu tư (rủi ro kinh doanh )

Theo quan điểm của nhà phát tri ển dự án

Rủi ro trong g đ trước khi xây dựng

Rủi ro trong khi XDRủi ro trong v ận hành

Các khía c ạnh khác

Rủi ro k ỹ thuậtRủi ro kinh t ếRủi ro môi tr ườngRủi ro xã h ội

Xác định rủi ro ph ụ thuộc vào quan điểm của bên liên quan!

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 18

� Different opportunities of risk identification- risk source analysis (internal and external sources of risks for the project) - risk problem analysis (identification of threats – e.g. loosing money)- ...............................

Risk Identification –first step of a risk management process

Many methods for identifying risks (checklists, lear ning from other projects etc.)

The chosen methods of risk identification depends o n experience, the needs and the perspective of the party concerned!

Market RisksFinancial RisksManagement RisksTechnical Risks

Perspective of an investor(business risks)

Perspective of an project developer

Preconstruction RisksConstruction RisksOperation Risks

Other perspectives

Technical RisksEconomical RisksEnvironmental RisksSocial Risks

Risk classification depending on the view of the pa rty concerned

Page 10: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

10

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 19

Đánh giá r ủi ro

Đánh giá rủi ro sẽ cung cấp thông tin về rủi ro nào là cơ bản và quan trọng nhất đối với dự án.

Tránh, giảm hay chuyển đổi các rủi ro này phải được ưu tiên.

Vì lý do này, cần phải định lượng rủi ro.

Chỉ số Rủi ro tổng hợp = Tác động của một sự kiện rủi ro x tần suất xảy ra

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 20

Risk assessment

The risk assessment will provide information concerning which risks

are the primary and most important risks for the project.

Avoidance, reduction or even transfer of those risks must be prioritized

For this reason, it is necessaryy to quantify risks.

Composite Risk Index = Impact of a Risk event x Probability of Occurrence

Page 11: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

11

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 21

Các công nghệ đốt nhiệt đều tốt nên rủi ro về kỹ thuật

có thể kiểm soát được. Yếu tố rủi ro lớn nhất là đảm bảo

cung cấp nhiên liệutrong dài hạn!

by assessing the feasibility of a in view of our es timates of the availability and anticipated pricing of feedstocks, together with pe rceived technological, environmental and social risks.

Bằng vi ệc đánh giá tính kh ả thi c ủa một nhà máy trên c ơ sở xem xét ngu ồn cung và giá cả nguyên li ệu, cùng v ới các r ủi ro có th ể thấy trước về kỹ thuật, môi tr ường và xã hội.

Đảm bảo nguyên li ệu được cung c ấp dài h ạn là rủi ro l ớn nhất đối với một dự án PDKSH và không ch ỉ dựa vào sự có sẵn của sinh kh ối trong m ột vùng

(chi phí về nhiên liệu thường chiếm hơn 50% tổng

chi phí phát điện, tùy thuộc vào dự án, có thể lên 70%)

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 22

Since combustion technologies are well established, technical risks are controllable!

The biggest risk element is the long term fuel supply security (procurement) of feedstock!

by assessing the feasibility of a in view of our es timates of the availability and anticipated pricing of feedstocks, together with perceived technologica l, environmental and social risks.

Securing a long-term supply of feedstocks is the gr eatest risk to a BPG project and not only based on the current availability of b iomass in a region.

( fuel cost cover often > 50 % of the power generat ionCost ... can reach depending on the project up to 7 0%)

Page 12: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

12

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 23

Thảo lu ận nhóm

Làm th ế nào để giảm thi ểu rủi ro liên quan đến việc đảm bảo ngu ồn cung sinh kh ối trong dài h ạn?

Nguồn: Báo cáo IEA về Hướng dẫn thực hành tốt việc Phát triểnduwj án năng l ượng sinh học và cung cấp sinh khối

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 24

Group discussion – how can the risks, associated wit h a long term biomass suply security be minimized?

Source:IEA report on Good Practice Guidelines for Bioenergy Project Development and Biomass Supply (OECD/IEA 2007)

Page 13: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

13

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 25

Cần xem xét điều gì để giảm thi ểu rủi ro

Để giảm thi ểu rủi ro khi đảm bảo cung c ấp ngu ồn sinh kh ối dài h ạn, các nhà phát tri ển dự án, các bên liên quan, bên ra quy ết định và các nhà đầu tư phải xem xét nhi ều vấn đề:

� Có loại sinh khối gì và khối lượng bao nhiêu trong hiện tại hoặc sẽ đảm bảo sản xuất ổn định?

� Có sự cạnh tranh trong việc sử dụng nguồn sinh khối này không và việc sử dụng cho các mục đích năng lượng có tác động đến các ngành công nghiệp khác không?

� Dây chuyền cung cấp phù hợp và các phát triển công nghệ chuyển đổi nào (hiện tại, hoặc trong tương lai gần)

� Trong tương lai gần, liệu có thể sản xuất ra được các sản phẩm năng lượng sinh học hoặc các vật chuyên chở năng lượng hiệu quả hơn ở hiện tại (như, đầu tư vào Kỹ thuật năng lượng từ sinh khối ngày hôm nay hay vào kỹ thuật BtL trong tương lai)

Các hợp đồng cung c ấp nhiên li ệu dài h ạn với các nhà s ản xu ất sinh kh ối là một cách hay để giảm thi ểu rủi ro.

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 26

What has to be considered to minimize risks

In regard to minimize the risks, associated with a l ong term biomass supply security, different questions have to be considered by the pr oject developers, stakeholders,decision makers and investors:

� What types and amounts of biomass resources are available or can be produced sustainably?

� Are there competing uses for this biomass and would its use for energy purposes impact

on other industries?

� What suitable supply chain and conversion technology developments are available (now, or in the

near future)

� Will the near future enable us to produce other bioenergy products or energy carriers more efficient

than at present ? (e.g. Investing today in a biomass Power Technology or in the future in a BtL

technology

Long-term fuel supply contracts with the Biomass pr oducer is a favorable way to minimize this risks!

Page 14: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

14

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 27

Xem xét các v ấn đề về môi tr ường và xã h ội cũng rất cần thiết

� Đối với việc lập đánh giá tác động môi trường để đạt được sự chấp thuận về quy hoạch, việc gia tăng sử dụng sinh khối trong một vùng có các tác động nào đến môi trường địa phương và việc cung cấp nước?

� Liệu có các lợi ích cho xã hội từ dự án, như việc làm, phát triển nông thôn, liên kết xã hội, sức khỏe , sự công bằng và phát triển được cải thiện?

� Các vấn đề xã hội

Technological Issues

� Các công nghệ cần để chuyển đổi sinh khối thành năng lượng có là hiện đại? � Công nghệ có sẵn trên thị trường?� Công nghệ có thể được sản xuất tại chỗ không? Nếu không, bộ phận nào và

dịch vụ nào phải nhập khẩu?

Cộng đồng, đặc bi ệt là các khu v ực nông thôn, n ơi đặt hầu hết các nhà máy sinh kh ối, muốn có tuy ển dụng đảm bảo và dài h ạn, độc lập, và có tham gia ki ểm soát ngu ồn nhân l ực địa phương

Cho phép c ộng dồng tham gia vào quá trình l ập kế hoạch

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 28

The consideration of environmental and social issue s is required too

� In terms of preparing an environmental impact assessment in order to gain planning approval, what impacts will the increasing use of biomass in a region have on the local environment and on water supplies?

� Will beneficial social issues result from a project, such as employment, rural development, social cohesion, improved health, equity and development?

Technological Issues

� Are the technologies, required to convert the Biomass into useful Energy state of the art?

� Is the technology available on the local market too?� Can the technology produced locally or if not, which parts and which services

have to be imported?

Communities, particularly in rural areas where most biomass plants will be located, want secure and long-term employment, inde pendence, and some control over local resources.

Involve them into the planning process!

Page 15: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

15

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 29

Các vấn đề về kinh t ế

� Mức độ đầu tư sẽ là bao nhiêu để thiết lập dự án năng lượng sinh học như đề xuất, không chỉ là xây dựng, vận hành nhà máy, và mua nguyên liệu, mà còn là đạt được sự đồng thuận cần thiết và đàm phán về rất nhiều các hợp đồng pháp lý?

� Hiện nay hoặc trong tương lai có thị trường nào cho các chất tải năng lượng sinh học?

� Mức độ rủi ro như thế nào từ việc đầu tư trong một ngành kinh doanh như vậy, bao gồm việc cạnh tranh với các hệ thống cung cấp năng lượng khác (như gió, địa nhiệt, nhiên liệu hóa thạch), và đầu tư vào các biện pháp hiệu quả về nhiệtNhư vậy, nếu thành công, có th ể tránh vi ệc cần thi ết phải cung c ấp năng lượng bổ sung

� Việc sử dụng sinh khối có thể kết hợp với các kỹ thuật nhiên liệu hóa thạch, chúng ta có cơ hội áp dụng các giải pháp Cùng đốt/Cùng phát không?

Những ng ười bỏ vốn cho d ự án muốn gi ảm rủi ro đầu tư thông qua các h ợp đồng mua nhi ệt lượng/điện tại chỗ, cùng v ới các h ợp đồng cấp nhiên li ệu, và có th ể các lựa chọn cho nhiên li ệu sạch với giá cao h ơn

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 30

Economic Issues!!!

� What level of investment will be needed to establish the proposed bioenergy project, not just for plant construction, operation and fuel purchase but also for obtaining the necessary consents and negotiating the relevant legal contracts which can be numerous?

� What markets for the bioenergy carriers exist now or will be established in the future?� What is the level of risk from investing in such a business, including competition from

other energy supply systems (such as wind, geothermal and fossil fuels), and investments in energy efficiency measures that, if successful, could avoid the need for addit ional energy supply?

� Biomass utilization can be combined with fossil fuel technologies, do we have opportunities for Co-combustion/Co-generation solutions?

Project financiers want to reduce the risks of inve stment by havingheat or power purchase agreements in place, along w ith fuel supply contracts, and perhaps green pricing options.

Page 16: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

16

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 31

Các phương th ức sửdụng hợp lý

Nguồn: Báo cáo IEA về Hướng dẫn thực hành tốt việc Phát triểnduwj án năng l ượng sinh học và cung cấp sinh khối

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 32

Variety of possible utilization Pathways

Source:IEA report on Good Practice Guidelines for Bioenergy Project Development and Biomass Supply (OECD/IEA 2007)

Page 17: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

17

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 33

Con đường phát nhi ệt và điện

chất rắn/lỏng/khí

Thu ho ạch, thu gom, v ận chuy ển, chu ẩn b ị, dự trữ

Chất thải hữu cơChất thải sinh h ọc Phụ phẩmNông nghi ệp /

gỗ năng lượng

Sinh kh ối

Chuyển đổi nhi ệt – hóa Chuyển đổi lý - hóaChuyển đổi sinh - hóa

Đốt nhi ệt Khí hóa Nhiệt phânLênmen khí

sinh h ọcLên men

cồnChiết xuấtNén Este hóa

đốt nhi ệt

electric energy

nhiệt lượng

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 34

Pathway for Heat and Power Generation

solid/ liquid/gaseous fuels

Harvesting/Collecting, Transportation, Preparation, Storage

Organic wasteBiogeneous residues By-productsEnergy crops/timber

Biomass

thermo-chemicalconversion

physical-chemicalconversion

bio-chemicalconversion

combustion gasification pyrolysisbiogas

fermentationalcohol

fermentationextractioncompacting esterification

combustion

electric energy

thermal energy

Page 18: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

18

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 35

Trọng điểm là các nhà máy Nhi ệt điện

Image source: http://www.unendlich-viel-energie.de/en/electricity/details/article/111/

functioning-principles-of-a-biomass-combined-heat-and-power-chp-station.html

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 36

Focus on Thermal Power Plants

Image source: http://www.unendlich-viel-energie.de/en/electricity/details/article/111/

functioning-principles-of-a-biomass-combined-heat-and-power-chp-station.html

Page 19: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

19

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 37

Các yếu tố kỹ thu ật của nhà máy Nhi ệt điện CHP

� Dự trữ sinh khối� Logistics (hậu cần) giai đoạn trước chuyển đổi� Chuyển năng lượng hóa học (giá trị nhiệt của nhiên liệu) thành năng lượng nhiệt (hệ thống

đốt)� Transfer the thermal energy into a transport/working fluid (steam generation)

Chuyển năng lượng nhiệt vào chất lỏng ... (phát sinh hơi)� Chuyển năng lượng nhiệt thành năng lượng cơ khí (tuabin)

hai phương án- Phát nhiệt và điện - Chỉ phát điện

� Chuyển năng lượng cơ khí thành năng lượng điện (máy phát)� Dẫn năng lượng cần thiết vào hệ thống lưới

- lưới điện- district heating or thermal process energy for production processes

� Cất trữ các chất dư (tro) � sử dụng � thải

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 38

Technical Elements of CHP plants (Thermal Power Pla nts)

� Storage of the Biomass� Pre conversion logistics� Transfer of chemical energy (caloric value of the fuel) into thermal energy (Combustion

system) � Transfer of the thermal energy into a transport/working fluid (steam generation)� Transfer of the transported thermal energy into mechanical energy (turbine)

Two options- CHP generation- only power generation

� Transfer of the mechanical energy into electrical energy (generator)� Feed in Usefull energy into grid systems

- power grid- district heating or thermal process energy for production processes

� Sorage of residues (ash) � use � disposal

Page 20: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

20

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 39

Để xác định một dự án năng lượng sinh học là khả thi (từ các phân tích về kỹ thuật, kinh tế, môi trường và xã hội, dây chuyền toàn bộ quy trình phải được xem xét.

Con đường chuy ển đổi

Dây chuyền toàn bộ quy trình bao gồm các tiểu quy trình: - Sản xuất sinh khối- Cung cấp sinh khối và phân bổ sinh khối (Các bước logistic) - Sử dụng sinh khối (chuyển đổi thành năng lượng)- Sử dụng hay tiêu hủy chất thải và phụ phẩm

Phụ thuộc vào đặc trưng nhiên li ệu mà kỹ thuật và quy trình có th ể khác nhau

Mỗi một tiểu quy trình này có thể bao gồm nhiều quy trình đơn lẻ

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 40

To decide whether a Bioenergy project is feasible (from the technical, economical,environmental and social point of view) the whole process chain must beconsidered!

Conversion Pathway

The whole process chain includes the following sub-processes:- production of the biomass,- Biomass supply and distribution of the biomass (logistic steps)- use of biomass (conversion into useful energy)- use or deposition of waste and byproducts

Depending of the fuel specification techniques and processes may vary.

Each of this sub-process can include several single processes

Page 21: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

21

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 41

Dây chuy ền quy trình s ử dụng sinh kh ối để phát nhi ệt

Ví dụ: Ngô n ăng lượng cho nhà máy khí sinh h ọc

Source: www.terravis-biomasse.de/

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 42

Process chain of energetic biomass use

Example: energy maize for biogas plants

Quelle: www.terravis-biomasse.de/

Page 22: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

22

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 43

Ví dụ: Ngô n ăng lượng cho nhà máy khí sinh h ọc

a) Sản xu ất sinh kh ối:- Làm ruộng- gieo hạt (.... Và sản xuất hạt)- Bón phân- Cchăm sóc cây (tưới, thuốc trừ sâu, thuốc diệt

cỏ)

What is part of the process chain?

b) Cung c ấp và phân ph ối sinh kh ối- Thu hoạch- Tiền xử lý (như chặt, ủ)- Cất giữ

Dây chuy ền quá trình s ử dụng sinh kh ối phát sinh năng lượng

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 44

Example: energy maize for biogas plants

a) Production of the biomass:- preparation of the field- sowing (… and production of the seed)- fertilizing- tending of plants (water, herbicides,

pesticides

Was gehört zur Wandlungskette?

b) Biomass supply and distribution- harvesting - pretreatment (e.g. chopping, silage)- storage

Process chain of energetic biomass use

Page 23: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

23

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 45

Ví dụ: Ngô n ăng lượng cho nhà máy khí sinh h ọc

c) Sử dụng (chuy ển đổi sinh kh ối) ( = sản xu ất sinh khí + đốt trong các nhà

máy CHP)- Chuẩn bị chất nền- Phân hủy- Lưu trữ khí sinh học- sử dụng khí (đốt trong ICE)

d) Sử dụng ho ặc tiêu h ủy ch ất thải và ph ụ phẩm

- Storage of the digestate/lưu trữ các nguyên liệu sử dụng

- Vận chuyển- Sử dụng ở các vùng nông nghiệp

Dây chuy ền quá trình s ử dụng sinh kh ối phát sinh năng lượng

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 46

Example: Energy maize (corn) for biogas plants

c) Utilization (conversion of the biomass)( = production of biogas + combustion in CHP plants )- preparation of substrates- digestion- storage of the biogas- use of the gas (combustion in ICE)

d) Use or deposition of waste and byproducts- Storage of the digestate- Transportation - Use on agricultural areas

Process chain of energetic biomass use

Page 24: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

24

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 47

Ví dụ sử dụng rơm để sinh nhi ệt

b) Cung c ấp sinh kh ối

a) Sản xu ất sinh kh ối ?- Mục tiêu cơ bản của việc sản xuất sinh khối là sản xuất ngũ

cốc- Rơm là phụ phẩm từ sản xuất ngũ cốc, dây chuyền chuyển đổi

được xem như bắt đầu bằng việc cung cấp sinh khối

Dây chuy ền quá trình s ử dụng sinh kh ối phát sinh năng lượng

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 48

Example: Energetic utilization of straw

b) Biomass supply

a) Production of the biomass ?- The primary purpose of biomass production is the production of cereals

- The straw is a by-product of grain production, the conversion chain is

considered starting with the biomass supply

Process chain of energetic biomass use

Page 25: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

25

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 49

d) Sử dụng ho ặc tiêu h ủy ch ất thải hoặc phụ phẩm

- Tiêu thải tro- Lưu trữ tro- Vận chuyển- Sử dụng tro (ví dụ làm phân bón), hoặc chôn ở khu vực cần n\âng nền

Dây chuy ền quy trình s ản xu ất sinh kh ối để sản xu ất năng lượng sinh h ọc

Ví dụ: Sử dụng rơm

c) Sử dụng (chuy ển đổi) sinh kh ối ( = đốt trong các nhà máy CHP )- Chuẩn bị nhiên liệu (như cắt các kiện) - Vận chuyển (như đưa vào buồng đốt) - Đốt nhiệt- Phát sinh hơi nước- Sử dụng hơi nước trong tuabin- Hòa nhiệt và điện vào mạng lưới phân phối

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 50

c) Utilization (conversion) of the biomass( = combustion in CHP plants)- Fuel preparation (e.g. bale cutting)- transport (e.g. feeding the boiler)- combustion- steam generation- steam utilization in turbine- feed in of heat and power in distribution networks

d) Use or deposition of waste and byproducts

- Ash drain - Ash storage- transportation- Ash use (e.g. fertilizer) or disposal at landfil sit es

Process chain of energetic biomass use

Example: Energetic utilization of straw

Page 26: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

26

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 51

Cung c ấp sinh kh ối (hậu cần)

.... Để cung cấp một lượng sinh khối đủ cho nhà máy điện để đảm bảo vận hành nhà máy một cách kinh tế trong dài hạn

Có nghĩa là gì?

Ví dụ về rơm rạ

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 52

Biomass supply (logistic)

…. To supply reliable the sufficient amount of biomass to the power plant to ensure a long term

economic operation of the plant. .

What does it mean?

Example straw

Page 27: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

27

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 53

Mức độ có sẵn của các lo ại nhiên li ệu sinh kh ối

Từ gỗ� Nguồn: Gỗ ở rừng, gỗ từ ngành lâm nghiệp ngắn xoay, gỗ thải (thường có quanh năm,

yêu cầu thấp trong lưu trữ

Trữ gỗ trong rừng

Phụ phẩm từ nông ng hi ệp� Nhiều nguồn khác nhau

- Các chất thải từ các nhà máy, như bã mía, trấu, EFB (sản xuất tập trung, các nhà máy mía, nhà máy xay xát gạo, nhà máy dầu; thường có quanh năm)

� Chất thải từ đồng như rơm rạ, thức ăn thừa...(có theo mùa, cần có phương tiện cất trữ) Lưu trữ

rơm rạ ở đồng

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 54

Availability of Biomass fuels

Woody Biomass fuels

� Sources: Forest wood, wood from short rotation forestry's, waste wood (usual available during the whole year, limited storage requirements)

Storage of wood in the forest

Agricultural residues

� Many different sources - process based residues such as bagasse, rice husk, EFB

(centralized production … sugar factories, rice-, oil mills etc.; often available duringthe whole year)

- field based residues such as straw, leftovers etc.(seasonal availability, storage facilities required) Straw sorage at

on field sites

Page 28: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

28

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 55

Lưu trữ sinh kh ối

� Lưu trữ là một công việc hậu cần để lấp thời gian giữa việc cung cấp sinh khối với khu vực nhà máy và sử dụng năng lượng từ nhà máy

� Lưu trữ là để đảm bảo việc cung cấp nhiên liệu

Lưu trữ sinh khối có thể có một số rủi ro:

� Hao hụt vật liệu do các quá trình sinh học (rủi ro mất mát)� Tự cháy (rủi ro nguy hiểm) � Nấm và bào tử nấm phát sinh (rủi ro về sức khỏe)� Mùi (rủi ro về m ôi trường),� Rewetting or redistribution of the water content (thấm ướt lại hoặc bị ẩm trở lại)

Phía vận hành nhà máy không mu ốn có các r ủi ro này trong khu v ực nhà máy!

Yêu cầu của phía vận hành nhà máy:

Chuyển giao l ượng sinh kh ối vừa đủ khi c ần!

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 56

Storage of biomass

� Storage is the logistical element to bridge the time between the supply of the biomassto the PP site and its energetic use,

� Storage serves to secure the fuel supply

Biomass storage is associated with a number of risks:

� Loss of material by biological processes (loss risk),� Auto-ignition (hazard risk),� Fungal growth and fungal spore formation (health risk),� Odor (environmental risk),� Rewetting or redistribution of the water content

Power plant operator don‘t want to have this risks on their side!

Requirement of the PP operator:

Delivery of a "sufficient" amount of biomass at the time of need!

Page 29: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

29

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 57

Vấn đề tổng thể �Phía vận hành nhà máy điện không muốn xảy ra rủi ro liên quan đến lưu trữ sinh khối trong khu vực nhà máy.

Thảo luận nhóm: Các cơ hội nào để giảm thiểu hoặc chuyển giao rủi ro từ lưu trữ?

�Ở khu vực nhà máy chỉ dự trữ ngắn hạn (vài ngày hoặc vài tuần)�Ngay cả khi dự trữ ngắn hạn thì cũng áp dụng nguyên tắc: vào trước ra trước�Chuyển rủi ro phát sinh từ việc dự trữ sinh khối sang các nhà sản xuất/cung cấp nhiên liệu�Nếu cần dự trữ dài hạn, cần lựa chọn vài vị trí xung quanh nhà máy với khoảng cách vừa đủ, và có đường đi lại tốt để chuyên chở vật liệu.

Tối thi ểu hóa và chuy ển vai trò l ưu trữ

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 58

General Aspect:Power plant operator don‘t want to have the risks related to Biomass storage on their side!

Group discussion: What are opportunities to minimize or transfer storage risks?

-On the power plant side only short term storage (for days or weeks)-Even for short term storage using the first in – first out principle-Transfer the risks related to biomass storage to the fuel produces/fuel supplier-If long term storage is required, select several locations for the storage, surrounding the plant in moderate distances and with good access for the transport vehicles.

Minimization and Transfer of Storage

Page 30: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

30

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 59

Rủi ro trong l ưu trữ

Nguyên nhân chính trong việc phân hủy vật liệu do các quá trình sinh học, tự cháy, mọc nấm là hàm lượng nước quá cao trong nhiên liệu khi mang cất trữ.

Nấm mọc ở các mảnh bào gỗ 01.11.11 – Cháy khu cất giữ rơm rạ - tự cháy , 400 kiện.

Dự trữ sinh kh ối

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 60

Storage risks

The main reason of degradation for loss of material by biological processes, self-ignition,fungal development is a too high water content in the fuel when the fuel is stored

Fungal attack at wood chips 01.11.11 – burning straw storage site at Groß Hesepe – self ignation, 400 bale burning

Storage of biomass

Page 31: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

31

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 61

Rủi ro trong l ưu trữ

Để giảm thiểu rủi ro trong lưu trữ, hoạt động sinh học có thể phát sinh phải được phòng tránh.

Phải làm gì

Đảm bảo hàm lượng nước thấp nhất trong nhiên liệu lưu trữ .

Ở mức hàm lượng nước 15%, hầu hết các loại sinh khối có thể được lưu trữ trong thời gian lâu hơn mà không có vấn đề gì.

� For long term storage, emplacement time during (e.g. summer dry wood)/Để lưu trữ lâu, chú ý thời gian lưu trữ (chẳng hạn gỗ khô vào mùa hè)

� Không khí lưu thông tốt (không bị nóng và ẩm)� Cấu trúc vật liệu thô khi lưu trữ dài hạn sẽ giúp lưu thông khí tốt hơn. � Phơi khô nhiên liệu trước khi cất

Dự trữ sinh kh ối

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 62

Storage risks

To minimize the storage risks, the possible biological activity must be prevented!

What to do:

Ensure minimal water contents at the time when the fuels are stored! .

At water contents below 15%, most biomass types can be stored for a longerextended period of time without problems.

� For long term storage, emplacement time during (e.g. summer dry wood)� good air access to the facility (heat and moisture removal),� coarse material structure for long term storage results in improvement of the air

access,� active drying of the fuel prior to storage.

Storage of biomass

Page 32: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

32

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 63

Rủi ro hao h ụt vật li ệu do các quá trình sinh h ọc trong l ưu trữ

Rủi ro hao hụt vật liệu là không thể tránh.

Chuyển rủi ro này sang nhà sản xuất hoặc cung cấp nhiên liệu, bằng cách chuyển nhiệm vụ lưu trữ sang họ

Chỉ lưu trữ ngắn hạn ở khu vực nhà máy

Dự trữ sinh kh ối

Cấc điều kiện vật liệu/lưu trữ % - tỷ lệ mất

Mảnh bào nhỏ (1 cm), ướt sau khi thu hoạch, không có che đậy

20 - > 35

Mảnh bào nhỏ (1cm), khô, có che đậy 2 - 4

Mmảnh bào lớn (7-15cm), ướt sau khi thu hoạch, không có che đậy

4

Khúc gỗ (gỗ thông), ướt, không che 1 - 3

Cây từ rừng ngắn hạn, ướt sau khi thu 6 - 15

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 64

Risk of material loss by biological processes durin g storage

Material loss risks are omnipresent (difficult to prevent)

Transfer of the risk to the fuel producer or supplier by transferring the storage tasksto them.

Only short term storage at the PP site.

Storage of biomass

Material/storage conditions Material loss in %

Small scale wood chips (ca. 1 cm), wet after harvest, uncovered storage

20 - > 35

Small scale wood chips (ca. 1 cm), dry, covered storage

2 - 4

Big wood chips (7 – 15 cm), wet after harvest, uncovered

4

Split logs (pine wood), wet, uncovered 1 - 3

Trees from short plantation forestry, wet after harvest, uncovered

6 - 15

Page 33: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

33

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 65

Rủi ro trong l ưu trữ

Tự bốc cháy

Rủi ro cháy chủ yếu là do nhiệt độ bắt lửa. Nhiệt độ bắt lửa là nhiệt độ mà tại đó vật liệu tự cháy.

Rủi ro tự bốc cháy phụ thuộc vào hàm lượng nước, thành phần hóa học của nhiên liệu, thành phần các chất dễ bay hơi, độ xốp và kích thước hạt nhiên liệu.

Nhiệt độ bắt lửa của sinh khối trong khoảng từ 240-270oC

Rủi ro này không ch ỉ là tổn thất về vật ch ất, mà còn nguy h ại đến đời sống và s ức khỏe con ng ười

Dự trữ sinh kh ối

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 66

Storage risks

Self ignitions, fire

The fire risk is mainly determined by the ignition temperature.The ignition temperature means the temperature, when a spontaneous combustion begins.

Self ignition risk depends on water content, chemical composition of the fuel, the contentOf volatile components, the porosity and the size of the fuel particles.

The ignition temperature of biomass is in the range between 240 and 270 ° C.

The risk is not only related to material loss, more over an risk towards the health and life of people (hazard risk!)

Storage of biomass

Page 34: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

34

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 67

Ví dụ: Tháp đốt mẩu gỗ ở Đan mạch1998

Một số vụ tai nạn nghiêm trọng trong thập kỷ qua, công nhân bị chết hoặc bị thương

Source: Safety aspects in small scale biomass combustion, SP Technical Research Institute of Sweden

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 68

Example: Burning Silo for

Wood pellets in Denmark 1998

(85 m high silo, 2000 m3)

Some serious incidents have happened in the last

decade in which workers were killed or injured

Source: Safety aspects in small scale biomass combustion, SP Technical Research Institute of Sweden

Page 35: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

35

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 69

Các rủi ro trong d ự trữ

Phát sinh n ấm và bào t ử nấm (rủi ro v ề sức khỏe)Nếu các mảnh bào gỗ được cất giữ (đặc biệt là các mảnh bào nhỏ có độ ẩm hơn 20%), thì

nấm có thể phát sinh. Các bào tử nấm được hình thành và có thể phát tán qua không khí tới hệ hô hấp của người trong khi vận chuyển nhiên liệu, gây ra các bệnh nấm gây dị ứng ở người.

Dự trữ sinh kh ối

Các biện pháp đề phòng• Đảm bảo cất giữ nhiên liệu khô• Thời gian lưu trữ ngắn (lâu nhất là 3 tháng)• Sắp xếp sử dụng theo trình tự (đến trước dùng trước)

• Sử dụng các hệ thống kín với mức độ tự động cao

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 70

Storage risks

Fungal growth and fungal spore formation (health ri sk),

If wood chips are stored (especially fine wood chips with water contents above 20%) fungalgrowth may occur.The formed and released fungal spores can go via the air in the humanrespiratory tract during handling the fuel cause allergenic reactions human mycoses.

Biomasselagerung

Precautionary measures:- ensurey dry fuel storage.

- short storage times (max. three months)

- spatial arrangement of the use in the order of delivery (first in - first out).

- use of closed systems with a high degree of automation

Page 36: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

36

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 71

Để giảm thiểu rủi ro, phía nhà máy muốn:

� Dự trữ ngắn hạn (vài ngày hay vài tuần trong khu vực nhà máy)� Lưu trữ dài hạn được chuyển sang cho bên cung cấp hoặc sản xuất sinh khối

Dự trữ sinh kh ối

Lưu trữ ngắn hạn tại khu vực nhà máy để đảm bảo vận hành từ 2-4 tuần.

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 72

To minimize their risks, PP operator prefer:

� Short-term storage (a few days or weeks) at the PP site� Long term storage is transferred to the biomass producers or suppliers

Storage of biomass

Short term storrage at the PP site to ensure 2 – 4 weeks operation

Page 37: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

37

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 73

Cất giữ vật liệu trong ngắn hạn có mái che tại khu vực PP (để đảm bảo vận hành trong một số giờ /ngày )

Dự trữ sinh kh ối

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 74

Roofed short term storage at PP site (to ensure operation for a number of hours or days

Storage of biomass

Page 38: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

38

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 75

Dự trữ và vận chuy ển trấu ở nội bộ nhà máy

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 76

Storage and internal transport within a rice husk f ired PP

Page 39: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

39

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 77

Dự trữ dài hạn là cần thiết đối với loại sinh khối chỉ có theo mùaVí dụ rơm

Nhu cầu của 1 nhà máy phát điện 10 MWel

(about 40 MWthermisch) ca. 110.000 t/a ™

Thời gian t hu hoạch 2-3 tháng

Dự trữ sinh kh ối

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 78

Long term storage is required for biomass of limited seasonal availability

Example straw

Demand of a PP with 10 MWel (etwa 40 MWthermisch) capacity

ca. 110.000 t/a ™

Harvest time 2 – 3 months

Storage of biomass

Page 40: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

40

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 79

Dự trữ trung hạn ở đồng (thường gần nhà máy điện)

Nếu dự trữ dài hạn là cần thiết (chẳng hạn như loại sản phẩm nông nghiệp chỉ có theo mùa, như rơm rạ), cần phải có nhiều vị trí dự trữ ở ngay ruộng.

Ví dụ rơm rạ:

Dự trữ thường dưới dạng bó.

Vì chỉ có theo mùa, cần dự trữ dài hạn ở các khu vực ngoài ruộng hoặc ở các khu vực dự trữ trung gian

Dự trữ sinh kh ối

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 80

Interim storage on the field (usually near the power plant)

If long term storage is required (e.g. caused by the limited seasonal availability of agricultural

residues like straw) a field based storage at different sites is required

Example straw:

Storage occurs usually in the form of balls.Because due to seasonal availability long term storage is required mostly distributed locallyon multiple intermediate storage sites)

Storage of biomass

Page 41: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

41

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 81

Dự trữ sinh kh ối

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 82

Page 42: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

42

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 83

Logistics cho giai đoạn tiền chuy ển đổi –giao chuy ển nhiên li ệu

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 84

Pre conversion logistics – fuel handling

Page 43: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

43

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 85

Ví dụ - giải pháp th ực hành t ốt nh ấtNhà máy sinh kh ối CHP Neustrelitz …. Video clip

Phát điện bằng tuabin h ơi nước (NM CHP bắt đầu hoạt động vào tháng1/2006 -Đầu tư: 17 Mio € (hoàn thiện nhà máy)

Tài li ệu kỹ thuật:

Nguyên t ắc đốtLò vỉ (hệ thống vỉ động)Công suất đốt: 28.500 kW \Nhiên li ệuVỏ bào gỗ, tiêu thụ hàng năm: 85.000 t/a Giá nhiên liệu 60,- €/t (sinh khối khô) Nồi hơi Lượng hơi nước 30 t/h Nhiệt độ hơi 485 °C

áp suất: 66 bar Nhiệt lượngTuabin hơi max. 7.500 kWel Công suất đốt tổng cộngL: 18.000 kW

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 86

Example - Best Practice SolutionBiomass CHP plant Neustrelitz …. Video clip

Technical data:

Combustion principleGrate furnace (moving grate system)

Combustion capacity: 28.500 kW

FuelWood chips, annual consumption: 85.000 t/a

Fuel price (2006): 60,- €/t (dry mass)

Steam boiler Steam production: 30 t/h Steam Temperature: 485 °C

Pressure: 66 bar

Energy production Steam turbine: max. 7.500 kWel

Community heating capacity: 18.000 kW

Electricity Generation by steam turbine (CHP plant started operation in January 2006

Investment: 17 Mio € (complete power plant) )

Page 44: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

44

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 87

Logistic tr ước khi chuy ển đổi gồm:

• Vận chuyển từ vị trí dự trữ tới thiết bị nhận.

• Đưa vào dây chuyền vận chuyển

• Dây chuyền vận chuyển đưa tới bongke nhiên liệu (trữ đệm)

• Đưa vào buồng đốt

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 88

Pre conversion logistic include

- Transport from storage site to feeding devices

- Feeding of the conveyor belt

- Conveyor belt to feed the fuel bunker

(Buffer storage)

- Feeding the combustion chamber

Page 45: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

45

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 89

Hệ thống đốt ở nhà máy điện sinh h ọc

Đối với phát điện từ sinh khối, các ứng dụng phi tập trung trong khoảng công suất từ 2-10 Mwel là thích hợp nhất.

Lý do�Các hoạt động hậu cần trong việc dự trữ và vận chuyển là hợp lý về mặt kinh tế�Có thể đảm bảo cung cấp nhiên liệu�Thường là với chi phí phù hợp

Chú ý: Việc đảm bảo cung cấp nhiên liệu - một trong những rủi ro lớn nhất đối với vận hành kinh tế dài hạn sẽ gặp nhiều khó khăn hơn nếu công suất lắp đặt tăng quá lớn.

Exception: Biomass Power Generation facilities using byproducts from industrial processing of agricultural products (e.g. bagasse from big sugarcane based sugar factories)

Most of the existing Biomass Power Plants are using grate furnace system with moving grates.Hầu hết các nhà máy điện sinh kh ối sử dụng hệ thống lò đốt có v ỉ chuy ển động

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 90

Combustion System for Biomass Power Plants

For Biomass Power Generation, decentralized applications in a capacity range between2 – 10 MWel are most favorable.

Reason:-Logistic efforts for storage and transportation are economically justifiable-fuel supply security manageable-Often with reasonable expense feasible

Note: To ensure the fuel supply security as one of the most important risks for long term economic operation will be more difficult if the installed capacities increase to much.

Exception: Biomass Power Generation facilities using byproducts from industrial processing of agricultural products (e.g. bagasse from big sugarcane based sugar factories)

Most of the existing Biomass Power Plants are using grate furnace system with moving grates.

Page 46: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

46

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 91

Những công ngh ệ phù h ợp có s ẵn ở Việt Nam!

Ví dụ ở Thái Lan

Nhà máy sản xuất buồng đốt ở

Thái (như BiB) thường đưa ra

loại buồng và

hệ thống đốt loại nhất dựa trên

sự đồng ý về bản quyền của

nhà máy sx buồng đốt của Đức

Thảo l u ận nhómH

TW

–U

T/R

E

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 92

Are suitable Technologies available in Vietnam!

Example Thailand:

Thai Boiler manufacturer (such as e.g. BIB) are offering first-class boiler and combustion systems

based on license agreements with German boiler manufacturer …..

Group discussion

Page 47: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

47

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 93

Ưu điểm của một lò đốt có v ỉ động

� Đốt hết và liên tục và bỏ tro . � Tách các khu vực sấy khô, nhiệt phân, đốt hơi và đốt than.

Nhược điểm

• Phức tạp hơn do có nhiều bộ phận c huyển động• Lò có vỉ động thường đát hơn các hệ thống khác và thường được sử dụng với

công suất cao (>500kW)

Combustion systems with moving gratesCác hệ thống đốt với vỉ lò động

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 94

Advantages of a furnace with a moving grate

- Reliable and continuous combustion (burnout) and ash-removal- Separation of drying, pyrolysis, volatile combustion and coke combustion zone.

Disadvantage

- More complex caused by moving parts - Furnaces with a moving grate are usually more expensive than other systems and

are commonly used at high capacities (> 500 kW)

Combustion systems with moving grates

Page 48: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

48

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 95

Các nhà máy điện sinh kh ối với vỉ động

Công suất điển hình

0,2 – 50 MWthermal

Có độ linh động cao trong việc sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau và đốt nhiên liệu với lượng nước lớn

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 96

Biomass Power Plants with moving grates

Typical capacity:

0,2 – 50 MWthermal

High flexibility to use different fuels andburning fuels withhigh water content

Page 49: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

49

HT

W –

UT

/RE

GIZ RE Training Hanoi – Dec. 201397

Các quá trình chuyển đổi nhiệt hóa

Các quá trình đốt Các quá trình khí hóa, nhiệt phân

• Phát sinh hơi

- 0,5 – 20 MWel

Quá trình tua bin hơi nước

- 0,2 – 1,5 MWel

Quá trình động cơ hơi nước

- steam screw type engines

(0,1 – 2,5 MWel)

Các động cơ hơi

đốt kiểu xoáy

• Organic Rankine Cycles

0,5 – 3 Mwel

• Các

Động cơ

0,01 – 0,15 MWel

• Phát sinh khí đốt nhờ khí hóa sinh khối

- Phát điện trong các động cơ đốt trong

(0,005 – 5 MWel)

- Phát điện trong tuabin khí (0,02 – 1

MWel)

• Phát khí hydro nhờ chuyển đổi khí đốt

- phát điện trong các hệ thống FC (0,0005

– 5 MWel)

• Sản sinh nhiên liệu lỏng từ nhiệt phân sinh

khối

- Phát điện từ các động cơ đốt trong (0,005

– 5 MWel)

Hiện đại !!!

Giai đoạn thử nghiệm hoặc nhà máy thí điểm, cần phải R%D

Các công ngh ệ chuy ển đổi có th ể áp dụngCác công ngh ệ sản xu ất điện từ kinh kh ố

HT

W –

UT

/RE

GIZ RE Training Hanoi – Dec. 201398Joint Graduate School of Energy and Environment – King Mongkut‘s University of

Technologies to produce electricity from biomass

Thermochemical conversion processes

Combustion processes Gasification/Pyrolysis processes

• Generation of steam

- steam turbine process

(0,5 – 20 MWel)

- steam engine process

(0,2 – 1,5 MWel)

- steam screw type engines

(0,1 – 2,5 MWel)

• Organic Rankine Cycles

(0,5 – 3 MWel)

• Stirling engine

(0,01 – 0,15 MWel)

• Generation of combustible gases by

biomass gasification

- electricity generation in internal

combustion engines

(0,005 – 5 MWel)

- electricity generation in gas turbines

(0,02 – 1 MWel)

• Generation of Hydrogen by reforming

of the combustible gases

- electricity generation in FC systems

(0,0005 – 5 MWel)

• Generation of Liquid Fuels by biomass

pyrolysis

- electricity generation ininternal

combustion engines (0,005 – 5 MWel)

State of the Art !

Experimental stage or pilot plants, R&D necessary !

Viable conversion technologies

Page 50: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

50

HT

W –

UT

/RE

GIZ RE Training Hanoi – Dec. 201399

Chuyển đổi sinh khối – hóa học Chuyển đổi vật lý – hóa học

• Sản xuất nhiên liệu sinh học thứ cấp bằng cơ chế vi sinh

• - sinh khí bằng cơ chế phân hủy kỵ khí

• - ethanol sinh học bằng cơ chế lên men

• Sản xuất nhiên liệu sinh học thứ cấp bằng nén/chiết xuất- Dầu thực vật - Xăng sinh học

� Phát điện trong máy đốt trong (0,005 – 5 MWel)

� Phát sinh khí hydro nhờ chuyển nhiên liệu thứ cấp và phát điện trong các hệ thống FC

(0,0005 – 5 MWel)

Các kỹ thu ật chuy ển đổi có th ể thực hiện đượcCác công ngh ệ sản xu ất điện từ sinh kh ối

HT

W –

UT

/RE

GIZ RE Training Hanoi – Dec. 2013100Joint Graduate School of Energy and Environment – King Mongkut‘s University of

Technologies to produce electricity from biomass

Bio-chemical conversion Physical-chemical conversion

• Production of secondary bio fuels

by microorganism

- biogas by anaerobic digestion

- bioethanol by fermentation

• Production of secondary bio fuels

by pressing/extraction

- plant oil

- biodiesel etc.

• Electricity generation in internal combustion engines

(0,005 – 5 MWel)

• Generation of Hydrogen by reforming of the secondary

fuels and electricity generation in FC systems

(0,0005 – 5 MWel)

Viable conversion technologies

Page 51: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

51

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 101

Chu trình h ơi nước để phát điện

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 102

Steam cycle process to generate electricity

Page 52: Module 4: Basic design parameters (technical and economic) for commercially viable on-grid biomass combustion heat and power plants

52

HT

W –

UT

/RE

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 103

Thảo lu ận cuối cùng v ề nội dung c ủa Module 4H

TW

–U

T/R

E

GIZ Training RE Vietnam_Dec. 2013 - 104

Final discussion of the contents of Module 4