BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
PGS.TS. LPGS.TS. LÊ ANH TUẤNÊ ANH TUẤN
BàiBài giảnggiảng
NHIÊN LIỆU THAY THẾ DÙNG CHO NHIÊN LIỆU THAY THẾ DÙNG CHO
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONGĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
ĐỘNG

CƠ

ĐỐT

TRONGĐỘNG

CƠ

ĐỐT

TRONG
ALTERNATIVE FUELS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINESALTERNATIVE FUELS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
((DùngDùng chocho họchọcviênviên caocao họchọc))
HHà à NộiNội, , 0707//20122012
NHIÊN LIỆU THAY THẾ DÙNG CHO ĐỘNG NHIÊN LIỆU THAY THẾ DÙNG CHO ĐỘNG
CƠ ĐỐT TRONGCƠ ĐỐT TRONG
CƠ

ĐỐT

TRONGCƠ

ĐỐT

liệ
u
th
ay
thế
• Giới thiệu về nhiên liệu sinh học
• Các lo
ạ
i nhiên li
ệ
u khác
ạ ệ
¾ Chiến lược khuyến khích sử dụng nhiên liệu sinh học
School of Transportation Engineering
Hanoi University of Science and TechnologyHanoi University of Science and Technology
Nội dungNội dung
 Chương 2. Nhiên liệu sinh học dùng cho động cơ xăng
(Bio-fuels for gasoline engines)
¾ Giới thiệu chung về bioethanol và biomethanol
¾ Các thuộc tính của ethanol và bioethanol
¾
Tì h hì h ả ấtàử d th l
¾
Tì
n
h

hì
n
h

• Sử dụng nhiên liệu sinh học bioethanol E5, E10 và E20
•
Phương tiệnsử dụng nhiên liệu linh hoạt FFV và nhiên liệuE
85
Phương

tiện

sử

dụng

nhiên

liệu

linh

hoạt

FFV

và

nhiên

liệu

E
85


ứng

của

các

nhà

sản

xuất

ôtô

đối

với

nhiên

liệu

sinh

học

biodiesel
• Đánh giá tính năng kinh tế, kỹ thuật, phát thải và độ bền của động cơ
khi sử dụng nhiên liệusinhhọc biodiesel

LNG và khí thiên nhiên nén
g
CNG
¾ Khí sinh học biogas dùng cho động cơ
¾
Tình hình sản ấtàsử d ng LPG CNG
LNG
¾
Tình

hình

sản
xu
ất
v
à

sử

d
ụ
ng

LPG
,
CNG
,
LNG
¾ Phương tiện sử dụng nhiên liệu LPG, CNG, LNG


liệu

DME

(DeMethil

Ether)
¾ Nhiên liệu hyđrô và pin nhiên liệu (fuel cells)
School of Transportation Engineering
Hanoi University of Science and TechnologyHanoi University of Science and Technology
Giới thiệu chung về học phầnGiới thiệu chung về học phần
H hầ iớithiệ hữ thô ti khái át ề tì h

H
ọc p
hầ
n g
iới

thiệ
u n
hữ
ng
thô
ng
ti
n
khái
qu

học
.
 Quy trình sản xuất nhiên liệu sinh học bioethanol,
biodiesel, biogas

S
ử dụng nhiên liệuthaythế nói chung và nhiên liệu
S
ử

dụng

nhiên

liệu

thay

thế

nói

chung

và

nhiên

liệu


in
-
used

Motorcycles

and

Cars

in

Vietnam
,
WAESE
,
Bangkok.
8
Le Anh Tuan Pham Minh Tuan et
a
l 2009
Experimental Findings of
8
.
Le

Anh

Tuan
,


tài
n
há
n
h
c
ấ
p
Nhà
nư
ớ
c,
PTN

Độ
ng cơ
đốt

t
rong.
10. Le Anh Tuan, 2009, An overview of renewable energy in Vietnam:
Pt ti l h d d l t d ASEAN
Chi N d
Pt
en
ti
a
l
, researc

11)
Lê

Anh

Tuấn
,
2012
,
Nhiên

liệu

thay

thế

dùng

cho

động

cơ

đốt

trong:

Tiềm năng, sản xuất và sử dụng ở việt nam, Hội nghị toàn quốc ngành

P f E i i d C b ti Ch t i ti f Si l
P
er
f
ormance,
E
m
i
ss
i
ons an
d

C
om
b
us
ti
on
Ch
arac
t
er
i
s
ti
cs o
f
a
Si

cámcám
ơnơn
!!
XinXin
trântrân
trọngtrọng
cámcám
ơnơn
!!
School of Transportation Engineering
Hanoi University of Science and TechnologyHanoi University of Science and Technology
TTỔỔNG QUAN VNG QUAN VỀ Ề NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
VIỆT NAMVIỆT NAM
TIỀMNĂNG NGHIÊN CỨU PHÁTTIỀMNĂNG NGHIÊN CỨU PHÁT
VIỆT

NAM
:
VIỆT

NAM
:
TIỀM

NĂNG
,
NGHIÊN

CỨU


ộ
i
nghị
khoa
họ
c
toà
n
qu
ố
c
ngà
nh
Nhi
ệ
t
Vi
ệ
t
Nam
l
ầ
n
l
ượ
ng

tá
i


Nhi
ệ
t

Vi
ệ
t
Nam

l
ầ
n
thứ 2
NNộội dungi dung
Gi
ớ
ithi
ệ

Gi
ớ
i

thi
ệ
u
 Tiềm năn
g
về năn
g

Electricity Production
(billion kWh)
40.1
Electricity
GDP per capita
(PPP US$):
3,0062
Electricity

Consumption (billion
kWh)
48
GDP growth
(l%)
8.2 % Urban 25%
(
annua
l

%)
:
Human Development
Index
(Rank 1 - 177):
109 % Rural 75%
Life expectancy at birth
(years):
73
Population w.
Electricity


Capita)

Carbon dioxide
emissions per capita
(metric tons):
1.176
Unemployment, total
(% of total labor force):
2.1
School of Transportation Engineering
Hanoi Hanoi
. . University University of of Science Science and and TechnologyTechnology
TiTiềềm năng vm năng về ề năng lnăng lượượng ng tátái i tạtạo o ở ở ViViệệt Namt Nam
 Năng lượng sinh khối
N
g
uồn
Sản lượng tính toán (Mt)
ế
g
2005 2010 (d
ự
ki
ế
n)
Củi, gỗ 23,67 27,60
Ph
ụ


,
34
10
,
54
Chất thải hữu cơ (dầu ăn đã qua sử
dụng, mỡ cá, phụ phẩm của công
n
g
hi
ệ
p
mía đư
ờ
n
g
…
)
0,83 1,37
g
ệ
p
g
)
School of Transportation Engineering
Hanoi Hanoi
. . University University of of Science Science and and TechnologyTechnology
source: H.L.Pham,2009
TiTiềềm năng vm năng về ề năng lnăng lượượng ng tátái i tạtạo o ở ở ViViệệt Namt Nam
 Năng lượng sinh khối

ờ
/
n
ă
m
)
)
Vỏ trấu (Từ đồng
bằng sông
Mekong)
1,51
197 ÷ 225
4800
944 ÷1079
Hòa vào lưới
điện
Mekong)
Bã mía 3,41
221 ÷ 276
4000
880 ÷ 1103
Hòa vào lưới
điện
Chất thải rắn từ
thà
hh
ố
(
đ
ố

3
)
58
5000
290
Khí
Biogas
170

(Mm
)
58
5000
290
Tổng
698 ÷ 781 3066 ÷ 3422
School of Transportation Engineering
Hanoi Hanoi
. . University University of of Science Science and and TechnologyTechnology
source: H.L.Pham,2009
TiTiềềm năng vm năng về ề năng lnăng lượượng ng tátái i tạtạo o ở ở ViViệệt Namt Nam
 Năng lượng mặt trời
Khu vựcSố giờ nắng/năm
Bức xạ mặt trời
kWh/m
2
/năm
Khả năng sử dụng
kWh/m
/năm

n
g
u
y
ên
2000 ÷ 2600 1740 ÷ 2030 Rất tốt
gy
Miền nam 2200 ÷ 2500 1508 ÷ 1740 Rất tốt
Trung bình toàn
q
uốc
1700 ÷ 2500 1000 ÷ 1750 Tốt
Source: H.L.Pham,2009
q
School of Transportation Engineering
Hanoi Hanoi
. . University University of of Science Science and and TechnologyTechnology
TiTiềềm năng vm năng về ề năng lnăng lượượng ng tátái i tạtạo o ở ở ViViệệt Namt Nam
 Năng lượng gió
Năng lượng gió đo được ở một số vị trí điển hình (source: H.L.Pham,2009)
Vị trí
Tốc độ gió trung bình năm ở độ cao
65m so với mặt đất. m/s
Dữ liệu EVN Dữ liệu WB
Mong
Cai
Qang
Ninh
580
735

Bong
,
Khanh

Hoa
5
,
14
6
,
81
Phuoc Minh, Ninh Thuan
7,22 8,03
Da Lat, Lam Dong
6,88 7,57
Tuy Phong, Binh Thuan
6,89 7,79
i
ih
• Tổng tiềm năng về năng lượng gió :1785 MW
•
Mi
ề
nB
ắ
c:
50
MW
Mi
ề

ề
n

Trung:

880
MW
,
Mi
ề
n

Nam:

855

MW
TiTiềềm năng vm năng về ề năng lnăng lượượng ng tátái i tạtạo o ở ở ViViệệt Namt Nam
 Thủy điện cỡ nhỏ
GiảicôngsuấtTiềm năng lý thuyết
0,1 ÷ 1,0 126,8
1,0 ÷ 5,0 1030,2
5,0 ÷ 10,0 1048,3
10 0
÷
15 0
648 0
10
,
0

,
Miền Bắc (Lai Châu…Hà
Tĩnh
1685 7734 0,52
Miền Trung (Quảng
Bì
nh Lâm
Đồ
ng
132 5109 0,52
Bì
nh
…
Lâm

Đồ
ng
Miền Nam (Ninh Thuận,
Bình Thuận, Bình Phước)
108 511 0,54
Tổng 2925 13355 0,52
School of Transportation Engineering
Hanoi Hanoi
. . University University of of Science Science and and TechnologyTechnology
source: H.L.Pham,2009
HiHiệện n trạtrạng sng sử dụử dụng năng lng năng lượượng ng tátái i tạtạo o ở ở ViViệệt Namt Nam
 Khai thác và sử dụng cho sản xuất điện
¾
Tí
nh

ng

công

su
ấ
t

l
ắ
p

đ
ặ
t

cá
c

nhà

má
y
/
trạ
m

phát điện từ NLTT đạt khoảng 600MW (khoảng 2% tổng
điện sản xuất)
• Điện gió: trên 30MW

t đi
ệ
nn
ố
il
ướ
i:
¾
Sả
n

xu
ấ
t

đi
ệ
n

n
ố
i

l
ướ
i:

•
Thủy điện nhỏ, tổng công suất khoảng 450MW (1,65 tỷ kWh
năm 2010)

i

sinh

hoạ
t:

2
,
4
MW
HiHiệện n trạtrạng sng sử dụử dụng năng lng năng lượượng ng tátái i tạtạo o ở ở ViViệệt Namt Nam
¾ Cung cấp điện ngoài lưới và tự dùng
•
Khai thác tại chỗ để cung cấp điện cho vùng sâu, vùng xa, hải
ả
đ
ả
o
• Điện mặt trời: 1,2MW
•
Đi
ệ
n
gió
:
1
2
MW
Đi

: 24,5 triệu t
ấ
n
Rơm rạ: 7,8 triệu tấn
Trấu: 2,7 triệu tấn
Bã í
150 MW
Bã
m
í
a:
150

MW
Các loại sinh khối và phụ phẩm
khác: Vỏ café, vỏ hạt, cây và bắp ngô,
đậudừangọnvàlámía gỗ lát :
đậu
,
dừa
,
ngọn

và

lá

mía
,
gỗ

g

miền
Loạ
i

sinh

kh
ố
i
Tổng tiêu thụ
Tỷ

l
ệ
(%)
Gỗ TrấuRơm rạ Bã mía Khác
Hộ gia đình
6997 665 1950 165 890 10667 76
Miền núi và trung du 1875 30 150 15 20 2090
Đồng bằng sông Hồng 685 200 1220 20 40 2165
Bắc trung bộ 1085 140 500 30 120 1875
Nam trung bộ 710 130 80 29 240 1189
Cao nguyên 605 - - - 32 637
Vù
ng

đông


24
g
nghiệp
1808
250
-
447
798
3333
24
CN đường mía - - - 377 - 377
Sản xuất v
ậ
t li
ệ
u xâ
y

663
140
100
903
ậ
ệ
y
dựng
663
140

100

Gỗ TrấuRơm rạ Bã mía Khác
Nhi
ệ
t
Đun nấu hộ gia đình 6,997 665 1,950 165 890 10,667
97 3
Lò gạ
ch
663
140
-
-
100
903
Nhi
ệ
t
97
.
3
Lò

gạ
ch
663
140
-
-
100
903

mía
- - - 377 - 377 2.7
Total 8,805 915 1,950 642 1,688 14,000 100
School of Transportation Engineering
Hanoi Hanoi
. . University University of of Science Science and and TechnologyTechnology
HiHiệện n trạtrạng sng sử dụử dụng năng lng năng lượượng ng tátái i tạtạo o ở ở ViViệệt Namt Nam
Lò đun hộ ở gia đ
ì
nh
Công suất nhiệt: 3-20 kW
th
đốt trực tiếp
3/4 hộ gia đình sử dụng sinh khối làm nguyên liệu đun nấu
chính
ề
ố
ấ
ấ
+ C
á
c lò đun truy
ề
n th
ố
ng: H
i
ệ
u
s

đ
ố
t

b
ằ
ng

trấu,
• Lò nung sứ đốt bằng
ỗ
g
ỗ
,
• Lò nung chế biến
đ
ườ
ng
đ
ố
t
bã
mí
a
đ
ườ
ng
đ
ố
t

. . University University of of Science Science and and TechnologyTechnology
ồ
HiHiệện n trạtrạng sng sử dụử dụng năng lng năng lượượng ng tátái i tạtạo o ở ở ViViệệt Namt Nam
S
ử

dụ
n
g

bã
m
í
a
l
à
m n
guyê
n li
ệ
u

đ
ố
t
(
đ
ộ

ẩ

đ
ố
t
(
đ
ộ

ẩ
m
48
52
%
)
Hầu hết các lò hơi đều được nhập khẩu
Nhà máy mía đường
Trạ
m
phá
t đi
ệ
nnh
ờ
đ
ố
ttr
ấ
u
50
kW
School of Transportation Engineering

School of Transportation Engineering
Hanoi Hanoi
. . University University of of Science Science and and TechnologyTechnology
HiHiệện n trạtrạng sng sử dụử dụng năng lng năng lượượng ng tátái i tạtạo o ở ở ViViệệt Namt Nam
¾ Khí sinh học: 200.000 hầm khí sinh học được xây dựng
(cuối 2010), quy mô hộ gia đình (5 - 20 m
3
), tổng năng
lượng khoảng 85 TOE
¾ Năng lượng mặt trời: sử dụng để đun nước nóng; tăng mạnh
t
ừ
4000
2
(
2005
)lê
70
000
2
(
2012
)
t
ừ

4000
m
2
(

giai đoạn 2006-2015
ể
ế
ầ
• Dự án phát tri
ể
n nhiên liệu sinh học đ
ế
n năm 2015, t
ầ
m nhìn 2025:
bio-ethanol, bio-diesel và biogas
¾ Sử d
ụ
n
g
các chính sách thuế để khu
y
ến khích
p
hát triển
ụ
g
y
p
năng lượng tái tạo
School of Transportation Engineering
Hanoi Hanoi
. . University University of of Science Science and and TechnologyTechnology
CáCác c chíchính nh sásách vch về ề năng lnăng lượượng ng tátái i tạtạoo


thụ

năng

l
ượ
ng:

Chương

trì
nh

qu
ố
c

gia

v
ề

sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
• Tiết kiệm 3 ÷ 5% tiêu thụ năng lượng: giai đoạn 2006 – 2015
•
Ti
ế
tki
ệ

iô h
ệ
c
hí
n
h
c
h
o
đ
ổ
i
m
ớ
i
c
ô
ng ng
h
ệ
School of Transportation Engineering
Hanoi Hanoi
. . University University of of Science Science and and TechnologyTechnology
CáCác c chíchính nh sásách vch về ề năng lnăng lượượng ng tátái i tạtạoo
 Quyết định số 177/2007/QĐ-TTg: Dự án phát triển
nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2025:
¾ Đến 2010:
ấ
• Làm chủ công nghệ sản xu
ấ

ầ
utư
và
o
cá
c
Cá
c

t
ổ

ch
ứ
c
,
cá

nhân

trong

và

ngoà
i

Vi
ệ
t

Việt Nam.
•
Cá
cd
ự á
nnăng l
ượ
ng
tá
i
tạ
o
sẽ
đ
ượ
cmi
ễ
nthu
ế tà
i nguyên
Cá
c

d
ự

á
n

năng

• Các dự án năng lượng tái tạo được phep vay nợ dài hạn (7
đế
10
ă
)
ớ
i
lã
i
ấ
t đ
ã
it
ừ ỹ há
tti
ể
ă l
tá
i
đế
n
10
n
ă
m
)
v
ớ
i


tạo.
¾ Chính
p
hủ cần có chính sách nhất
q
uán t
r
ợ

g
iá cho mỗi 1kWh
School of Transportation Engineering
Hanoi Hanoi
. . University University of of Science Science and and TechnologyTechnology
p
q
ợ g
điện năng sản xuất từ năng lượng tái tạo.
ấấ
PGSPGS TS Lê Anh TuTS Lê Anh Tu
ấấ
nn
Viện Cơ khí động lực, Đại học Bách khoa Hà Nội
NHIÊN LIỆU THAY THẾ DÙNG CHO
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
ĐỘNG

CƠ

ĐỐT


Tính

chất

của

nhiên

liệ
u
tha
y
thế
 Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu thay thế
ế
• Tình hình trên th
ế
giới
• Tình hình tại Việt Nam
ế

Đ
ặc tính động cơ khi sử dụng nhiên liệu thay th
ế
 Kết luận
Đặt vấn đề
 Sự phát triển của công nghiệp và số lượng các phương tiện
GTVT Æ nhu cầu sử dụng năng lượng tăng cao:
• Trung bình tiêu thụ hết 87 triệu thùng dầu mỗi ngày

cti
ế
p,
•
A
n
t
o
à
n
t
rong
tiê
u
th
u
̣
,
ti
ệ
n
l
ợ
i
t
rong v
ậ
nc
h
uy

VD: khí thiên nhiên, hyđrô, mêtan,
prôpan
êtan
khí hó
a
lỏ
ng
ệ
g
Là loại nhiên liệu tốt nhất đáp ứng các yêu
cầu trên, bao gồm các hợp chất H-C,
Chủ yếu được chế biến từ dầu thô (xăng,
di l)
prôpan
,
êtan
,
khí

hó
a

lỏ
ng

(LPG)
di
ese
l)
Lượng dầudự trữ năm 2005 (tỷ thùng)


hoá

nguồn

năng

lượng:

năng

lượng

mặt

trời
,
năng

lượng

gió
,
năng lượng thuỷ triều, năng lượng hạt nhân
¾ Sử dụng nhiên liệu thay thế (NLTT) trên động cơ đốt trong
Các loại nhiên liệu thay thế
Phân loại các nhiên liệu thay thế dùng cho động cơ
Độ
đáhlử
Độ

lỏng

(GTL)
Khí thiên nhiên (NG) Dimethyl Ether (DME)
Khí dầu mỏ hoá lỏng (LPG)
Ng
u
Hyđrô
tái tạo
Bio-ethanol / bio-methanol Diesel sinh học (biodiesel / FAME)
Bio-buthanol Dầuthực vật (vegetable oil)
Khí
sinh học (biogas)
Dầu
thựcvậthyđrát hoá (HVO)
Nguồn
Khí
sinh

học

(biogas)
Dầu
thực

vật

hyđrát

hoá


học

là

C
n
H
2
n+
1
OH,

thể

lỏng,

không

màu

có

trị

số

octane

cao

Lên menthuphân
Bio‐ethanol
Tinhbt
Nghin
Lênmen
Chtg(lignin)
Vito
Ánhsángmttri
Nghin
Phânrãtbào
CO2
Hi
nc