BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ QUỐC PHÒNG
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
PHAN ĐẮC YẾN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL SINH HỌC
B10, B20 ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, NĂNG LƯỢNG
VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI – NĂM 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ QUỐC PHÒNG
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
PHAN ĐẮC YẾN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL SINH HỌC
B10, B20 ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, NĂNG LƯỢNG
VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số:
Đại học, Khoa Động lực, Bộ môn Động cơ - Học viện Kỹ thuật Quân sự đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận án.
Tôi xin chân thành biết ơn Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Công nghiệp và
Xây dựng đã dành cho tôi những điều kiện thuận lợi trong quá trình làm luận án.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tập thể cán bộ hướng dẫn: PGS-TS Nguyễn
Hoàng Vũ, TS Nguyễn Trung Kiên – Bộ môn Động cơ – Học viện KTQS về những
hướng dẫn khoa học và tạo những điều kiện thuận lợi nhất để nghiên cứu sinh hoàn
thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Nhà máy Z153/Tổng cục Kỹ thuật, Phòng thí
nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc-hóa dầu/Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam,
Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường chất lượng 1 (Quatest 1), Trung tâm Quốc
gia thử nghiệm khí thải Phương tiện cơ giới đường bộ (NETC)/Cục Đăng kiểm Việt
Nam đã tạo điều kiện thuận lợi để nghiên cứu sinh tiến hành nghiên cứu thực
nghiệm và hoàn thành phần thực nghiệm của luận án.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy thuộc Bộ môn Động cơ- Khoa Động
lực- Học viện KTQS và các chuyên gia thuộc lĩnh vực Cơ khí – Động lực trong và
ngoài Học viện đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho NCS trong quá trình thực
hiện và hoàn thành luận án.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả bạn bè, đồng nghiệp và những người
thân trong gia đình đã động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện
luận án.
Nghiên cứu sinh
Phan Đắc Yến
iii
MỤC LỤC
Trang
2
Đối tƣợng nghiên cứu
2
Loại nhiên liệu sử dụng
2
Phƣơng pháp nghiên cứu
2
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3
Bố cục của luận án
4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
6
1.1. Biodiesel là một loại nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu diesel dầu mỏ
6
1.4.1.1. Với mức pha trộn nhỏ (≤ 5%)
19
1.4.1.2. Với mức pha trộn trung bình (từ 6 đến 20%)
19
1.4.1.3. Với mức pha trộn lớn (trên 20%)
20
1.4.2. Các vấn đề cần quan tâm khi sử dụng biodiesel với mức pha trộn trung bình
20
1.5. Tình hình nghiên cứu ảnh hƣởng của biodiesel đến các chỉ tiêu kinh tế,
năng lƣợng, môi trƣờng của động cơ diesel
21
1.5.1. Trên thế giới
21
iv
1.5.2. Tại Việt Nam
32
2.1.3.2. Phương trình điều kiện biên tại vòi phun
34
2.1.3.3. Hệ phương trình vi phân điều kiện biên
35
2.1.4. Xác định quy luật cung cấp nhiên liệu
2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán chu trình công tác các chỉ tiêu kinh tế, năng
lƣợng, của động cơ
36
37
2.2.1. Mô hình vật lý dùng để tính toán chu trình công tác của động cơ
37
2.2.2. Các phương trình cơ bản tính diễn biến áp suất, nhiệt độ trong xi lanh
động cơ diesel
37
2.2.3. Mô hình tính toán quá trình cháy
39
53
2.4.1. Lựa chọn phần mềm tính toán QLCCNL
53
2.4.2. Lựa chọn phần mềm tính toán chu trình công tác và các chỉ tiêu kinh tế,
năng lượng, môi trường của động cơ
55
2.5. Kết luận chƣơng 2
56
CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG XÁC ĐỊNH ẢNH HƢỞNG CỦA
BIODIESEL B10, B20 ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, NĂNG LƢỢNG, MÔI
TRƢỜNG CỦA ĐỘNG CƠ B2
57
3.1. Lựa chọn đối tƣợng nghiên cứu
57
v
3.2. Tính toán quy luật cung cấp nhiên liệu của động cơ B2 bằng phần mềm
mô phỏng Inject32
70
3.3.1. Xây dựng mô hình tính và xác định các thông số đầu vào
70
3.3.2. Chế độ, trình tự tính toán và phương pháp đánh giá tác động của B10,
B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ B2
72
3.3.3. Đánh giá, hiệu chỉnh mô hình tính chu trình công tác
73
3.3.4. Kết quả tính toán và nhận xét
75
3.3.4.1. Quá trình hình thành và phát triển tia phun
75
3.3.4.2. Diễn biến quá trình tạo hỗn hợp và cháy
76
3.3.4.3. Kết quả tính toán các thông số nhiệt động trong xi lanh
4.1.2.1. Xác định các thuộc tính của nhiên liệu
96
4.1.2.2. Xác định lượng nhiên liệu cấp cho chu trình
96
4.1.2.3. Xác định các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường
96
4.1.3. Điều kiện thực nghiệm
96
4.1.4. Đối tượng thực nghiệm
97
4.2. Trang thiết bị phục vụ nghiên cứu thực nghiệm
97
4.2.1. Trang thiết bị xác định các thuộc tính của nhiên liệu
97
4.2.2. Trang thiết bị xác định lượng nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình
4.3.3. Xác định các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng của động cơ
116
4.3.4. Xác định mức phát thải NOx và độ khói k của động cơ
117
4.3.5. Nhận xét chung
119
4.4. Đánh giá độ chính xác, tin cậy của các mô hình đã xây dựng
119
4.4.1. Mô hình tính quy luật cung cấp nhiên liệu
119
4.4.2. Mô hình tính các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng
121
4.4.3. Mô hình tính NOx; độ khói k
123
4.5. Kết luận Chƣơng 4
Tổ chức dầu khí
AVLETC
B0 (DO)
Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ (American
Society for Testing and Materials)
Phòng thử nghiệm động cơ hạng nặng (Heavy Duty Engine
Test Cell)
Nhiên liệu diesel dầu mỏ
Biodiesel
Nhiên liệu diesel sinh học
Biofuel
Nhiên liệu sinh học
Bx
Nhiên liệu diesel nguồn gốc hóa thạch được hòa trộn với
nhiên liệu diesel sinh học, trong đó, B thể hiện là hỗn hợp
diesel/biodiesel, x thể hiện tỷ lệ % theo thể tích của diesel
sinh học trong hỗn hợp.
BCA
Bơm cao áp
Điểm chết dưới
ĐCĐT
Động cơ đốt trong
ĐCT
Điểm chết trên
DME
Dimetyl Ete
EGR
Tuần hoàn khí thải
EU
Liên minh Châu Âu (European Union)
FAME
Este metyl a xít béo (Fatty acid methyl esters)
gct
Lượng nhiên liệu cấp cho một chu trình
mg/ct
g/kW.h
viii
HTPNL
Hệ thống phun nhiên liệu
ISO
k
Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế (International Organization
for Standardization)
Độ khói khí thải
KH&CN
Khoa học và công nghệ
LPG
Khí dầu mỏ hóa lỏng
Me
Mô men xoắn có ích
N.m
giới đường bộ (National Emission Testing Center for
Vehicle)
Nhiên liệu sinh học
NOx
Các Ô xít Ni tơ
PM
Chất thải dạng hạt (Particulates Matter)
PTCGĐB
Phương tiện cơ giới đường bộ
PTCGQS
Phương tiện cơ giới quân sự
PTCN
Phát triển công nghệ
PTN
Phòng thí nghiệm
QCVN
VP
Vòi phun
hp
Độ nâng pít tông BCA
mm
hk
Độ nâng van cao áp
mm
y
Độ nâng kim phun
mm
p’
Áp suất phun nhiên liệu (áp suất khoang miệng vòi phun)
MPa
1/m
trong vùng loãng bên ngoài dòng sát vách buồng cháy
Phần nhiên liệu trong lõi tia phun
SFront
Phần nhiên liệu phía trước lõi tia phun
% mass
SCoreNWF
Phần nhiên liệu trong lõi tia phun sát thành buồng cháy
% mass
SCrosNWF
% mass
SHead
Phần nhiên liệu vùng ngoài lõi của tia phun sát thành
buồng cháy
Phần nhiên liệu của tia phun bắn lên nắp xi lanh
SLiner
Phần nhiên liệu của tia phun trên thành xi lanh
% mass
Tốc độ tỏa nhiệt
Áp suất trong xi lanh
bar
pxl max
Áp suất lớn nhất trong xi lanh
bar
Txl
Nhiệt độ trong xi lanh
K
Txl max
Nhiệt độ lớn nhất trong xi lanh
K
dp/d
Tốc độ tăng áp suất trong xi lanh
pi
% mass
% mass
Quy luật cháy
K
J/độ GQTK
%
1/độ GQTK
Ngoài ra, còn một số từ viết tắt và ký hiệu được sử dụng và diễn giải
trong các Chương tương ứng của luận án và phần Phụ lục
x
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Ký hiệu
Tên bảng
Trang
Bảng 1.1
Lượng tiêu thụ biodiesel trên toàn cầu (năm 2009)
8
Bảng 3.3
Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 3.6
Kết quả tính toán áp suất lớn nhất trong khoang xi lanh BCA pH max;
khoang đầu nối p’H max; khoang vòi phun p max tại n = 2000
vg/ph, khi sử dụng B0, B10 và B20
Tổng hợp kết quả tính toán các thông số chính của QLCCNL khi sử
dụng B0, B10 và B20 tại n= 2000 vg/ph
Tổng hợp kết quả tính toán ảnh hưởng của B10, B20 đến gct trên toàn
dải tốc độ vận hành
Các thông số về nhiên liệu cần nhập vào phần mềm Diesel-RK
65
68
68
71
74
Bảng 3.8
So sánh kết quả tính toán và thực nghiệm về Me; ge ở chế độ 100%
tải, khi sử dụng B0
Ảnh hưởng của B10, B20 đến hệ số dư lượng không khí
Bảng 3.9
Ảnh hưởng của B10, B20 đến thời gian cháy trễ id
85
Bảng 3.15
Sự thay đổi áp suất chỉ thị trung bình pi khi sử dụng B0, B10, B20
86
Bảng 3.16
Sự thay đổi hiệu suất chỉ thị i khi sử dụng B0, B10, B20
87
Bảng 3.17
Sự thay đổi áp suất có ích trung bình pe khi sử dụng B0, B10, B20
88
Bảng 3.18
Tổng hợp ảnh hưởng của B10, B20 đến Me; ge của động cơ B2
89
Bảng 3.19
Tổng hợp ảnh hưởng của B10, B20 đến mức phát thải NOx
Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định điểm chớp cháy cốc kín
Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định hàm lượng lưu huỳnh
98
99
Bảng 4.6
Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định độ ổn định ô xy hóa
99
Bảng 4.7
99
Bảng 4.8
Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định hàm lượng nước
Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định ăn mòn tấm đồng
100
Bảng 4.9
Thông số kỹ thuật của thiết bị xác định nhiệt trị
100
Bảng 4.10
Các thông số kỹ thuật cơ bản của AVL-553
107
Bảng 4.16
Các thông số kỹ thuật cơ bản của AVL-554
108
Bảng 4.17
Các thông số kỹ thuật cơ bản của hệ thống điều hòa không khí
108
Bảng 4.18
Các thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị AVL439
110
Bảng 4.19
Kết quả phân tích các tính chất của mẫu B0, B10, B20
Bảng 4.3
Bảng 4.4
Kết quả tính nhiệt trị thấp của các mẫu B0, B10, B20
Bảng 4.24
115
Bảng 4.25
Kết quả thực nghiệm xác định gct của BCA HK10
Ảnh hưởng của B10, B20 đến Me, và ge của động cơ B2
Bảng 4.26
Ảnh hưởng B10, B20 đến hàm lượng NOx, độ khói k
117
Bảng 4.27
Sai số gct tính toán và thực nghiệm khi sử dụng B0, B10, B20
120
Bảng 4.28
Sai số giữa Me tính toán và thực nghiệm khi sử dụng B0, B10, B20
121
Bảng 4.29
Những tương tác chủ yếu giữa các thông số khác nhau trong quá
trình cháy của động cơ diesel
Mô hình hệ thống phun nhiên liệu diesel kiểu cơ khí truyền thống
15
30
Hình 2.3
Mô hình vật lý và các dòng năng lượng, khối lượng ứng với một
CTCT của động cơ diesel
Mô hình tia phun và hình vẽ tia phun va đập với thành buồng cháy
38
41
Hình 2.4
Tương tác giữa chùm tia phun với thành vách
41
Hình 2.5
Sơ đồ phân bố các vùng của chùm tia phun diesel
42
Hình 2.6
Kết quả tính toán và thực nghiệm xác định lượng nhiên liệu cung
cấp cho một chu trình của phân bơm cao áp, ở chế độ 100% tải
Diễn biến áp suât khoang xi lanh BCA pH tại n = 2000 vg/ph
62
63
Hình 3.6
Diễn biến áp suất khoang đầu nối p’H tại n=2000 vg/ph
64
Hình 3.7
Diễn biến áp suất khoang vòi phun p tại n = 2000 vg/ph
64
Hình 3.8
Diễn biến áp suất phun (p‘ ) khi sử dụng B0, B10, B20 tại n = 2000
vg/ph
Diễn biến tốc độ phun q tại n = 2000 vg/ph
66
Hình 2.1
Hình 2.2
75
Hình 3.16
Sự thay đổi hệ số dư lượng không khí khi sử dụng B10, B20
76
Hình 3.17
Sự thay đổi thời gian cháy trễ id khi sử dụng B10, B20
77
Hình 3.18
Diễn biến tốc độ cháy dx/d khi sử dụng B0, B10, B20 tại
Hình 3.19
70
n=2000 vg/ph
78
Diễn biến quy luật cháy xb tại n=2000 vg/ph
80
83
Hình 3.25
Sự thay đổi về tốc độ tăng áp suất trong xi lanh dp/d max khi sử
Hình 3.23
dụng B0, B10, B20 tại n=2000 vg/ph
84
Diễn biến nhiệt độ trong xi lanh Txl tại n=2000 vg/ph khi sử dụng
B0, B10, B20
85
Hình 3.27
Sự thay đổi nhiệt độ Txl max khi sử dụng B0, B10, B20
85
Hình 3.28
Ảnh hưởng của B10, B20 đến áp suất chỉ thị trung bình pi
87
Hình 3.34
Ảnh hưởng của B10, B20 đến mức phát thải NOx của động cơ B2
92
Hình 3.35
Ảnh hưởng của B10, B20 đến tốc độ hình thành độ khói k
93
Hình 3.36
Ảnh hưởng của B10, B20 đến độ khói k động cơ B2
93
Hình 4.1
Động cơ diesel CFR
101
Hình 4.2
Sơ đồ kết nối các trang thiết bị của phòng thử AVL – ETC
102
Hình 4.8
Sơ đồ nguyên lý hệ thống AVL-554
108
Hình 4.9
Sơ đồ nguyên lý hệ thống AVL 439
109
Hình 4.10
Kết quả thực nghiệm xác định gct của BCA HK 10
115
Hình 4.11
Ảnh hưởng của B10, B20 đến Me của động cơ B2
116
Hình 4.12
Ảnh hưởng của B10, B20 đến ge của động cơ B2
117
So sánh ge tính toán và thực nghiệm khi sử dụng B0, B10, B20
122
Hình 4.18
So sánh NOx tính toán và thực nghiệm khi sử dụng B0, B10, B20
123
Hình 4.19
So sánh độ khói tính toán và thực nghiệm khi sử dụng B0, B10, B20
124
1
MỞ ĐẦU
Trong những năm qua, tại Việt Nam nói riêng và tại các quốc gia trên thế
giới nói chung có sự gia tăng nhanh về số lượng động cơ đốt trong (ĐCĐT) sử dụng
làm nguồn động lực trong các lĩnh vực: nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận
tải và nhiều ngành kinh tế khác… Sự gia tăng nhanh cả về số lượng và công suất
của ĐCĐT đã khiến cho nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt và môi
trường ngày càng bị ô nhiễm do khí thải độc hại.
Để chủ động nguồn năng lượng trong tương lai và để đảm bảo an ninh năng
lượng cho mỗi quốc gia, việc nghiên cứu sử dụng các loại nhiên liệu thay thế cho
nhiên liệu khoáng truyền thống đã trở nên cấp bách và hết sức cần thiết. Đối với các
tế, năng lượng, môi trường của động cơ diesel (đang sử dụng nhiên liệu diesel dầu
mỏ) mang tính cấp thiết và thời sự.
Mục đích và phạm vi nghiên cứu
Xây dựng được mô hình mô phỏng đủ độ tin cậy, cho phép đánh giá ảnh
hưởng của hỗn hợp biodiesel với các mức pha trộn khác nhau đến QLCCNL, diễn
biến các quá trình nhiệt động trong xi lanh, các thông số công tác, mức phát thải
NOx, độ khói k của động cơ trên cơ sở ứng dụng các phần mềm mô phỏng chuyên
dụng (Inject32 và Diesel-RK).
Luận án tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp biodiesel có tỷ lệ pha
trộn 10% và 20% đến các chỉ tiêu kinh tế (suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge); năng
lượng (mô men xoắn có ích Me) và môi trường (mức phát thải NOx; độ khói khí thải
k) của động cơ diesel B2.
Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là động cơ diesel B2 (công suất định mức
là Ne đm=382 kW tại n=2000 vg/ph) do Liên xô sản xuất. Tại Việt Nam, động cơ B2
được sử dụng trên các phương tiện vận tải tại các mỏ khai thác khoáng sản, phương
tiện vận tải đường thủy, trên dàn khoan dầu khí và trên một số loại phương tiện cơ
giới quân sự (PTCGQS)... Đây là loại động cơ diesel có công suất lớn, độ bền cao
nhưng có suất tiêu hao nhiên liệu và mức độ khói cao.
Loại nhiên liệu sử dụng
Luận án sử dụng 3 loại nhiên liệu: nhiên liệu diesel dầu mỏ truyền thống
(B0), hỗn hợp biodiesel có tỷ lệ pha trộn 10% (B10), hỗn hợp biodiesel có tỷ lệ pha
trộn 20% (B20). Trong đó nguồn diesel sinh học gốc (B100) sử dụng để pha trộn
tạo B10, B20 được sản xuất từ phần bã thải của quá trình tinh lọc dầu cọ thô (Crude
Palm Oil) thành dầu ăn (Cooking Oil), [23].
Phƣơng pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp, kết hợp chặt chẽ giữa
nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, nhằm thiết lập được mô hình mô phỏng đủ độ
tin cậy cho phép đánh giá ảnh hưởng của biodiesel B10, B20 đến QLCCNL, diễn
biến các quá trình nhiệt động trong xi lanh, các thông số công tác và mức phát thải
các tiêu chuẩn về nhiên liệu diesel sinh học B10, B20, dùng cho việc hoạch định
chính sách sử dụng nhiên liệu diesel sinh học trên các phương tiện cơ giới đường bộ
(PTCGĐB) nói chung, PTCGQS nói riêng.
- Kết quả nghiên cứu của luận án cũng cung cấp các dữ liệu cụ thể để xem
xét việc sử dụng hỗn hợp biodiesel B10, B20 làm nhiên liệu thay thế các động cơ
diesel đang lưu hành tại Việt Nam.
- Mô hình mô phỏng đã xây dựng, hiệu chuẩn có thể sử dụng làm tư liệu
tham khảo phục vụ cho quá trình đào tạo sau đại học ngành Cơ khí động lực, Động
cơ nhiệt. Ngoài ra, mô hình mô phỏng đã xây dựng của luận án đã đóng góp trực
tiếp cho việc thực hiện Đề tài NCKH & PTCN cấp Quốc gia “Nghiên cứu sử dụng
nhiên liệu diesel sinh học (B10 và B20) cho phương tiện cơ giới quân sự”, mã số
4
ĐT.06.12/NLSH (Thuộc Đề án Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm
nhìn đến năm 2025 của Chính phủ) (luận án của NCS là một sản phẩm đào tạo Sau
đại học của đề tài mã số ĐT.06.12/NLSH), [23].
Bố cục của luận án
Luận án được thực hiện với 129 trang thuyết minh và 6 Phụ lục (trình bày
trong 28 trang), bao gồm những nội dung chính sau:
Chương 1 tập trung phân tích, đánh giá nhu cầu sử dụng nhiên liệu thay thế
nói chung và biodiesel nói riêng cho động cơ diesel; sự thay đổi các thuộc tính của
biodiesel so với nhiên liệu diesel truyền thống; sự ảnh hưởng của thuộc tính nhiên
liệu đến quá trình phun, tạo hỗn hợp và cháy của động cơ diesel; các vấn đề chính
cần quan tâm khi sử dụng biodiesel cho động cơ diesel đang lưu hành; tình hình
nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của biodiesel đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng,
môi trường của động cơ diesel bằng lý thuyết và thực nghiệm ở trong nước và trên
thế giới. Đây là nội dung rất cần thiết nhằm xác định rõ mục đích, phương pháp,
phạm vi nghiên cứu, loại nhiên liệu sẽ sử dụng, nội dung và đối tượng nghiên cứu
6
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Biodiesel là một loại nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu diesel dầu mỏ
Mặc dù kỹ thuật thăm dò, khai thác đã ngày càng hiện đại nhưng các mỏ dầu
mới phát hiện cũng như lượng dầu khai thác được trên toàn thế giới ngày càng sụt
giảm. Các mỏ dầu lớn của thế giới, đặc biệt là ở vùng Trung Đông là nơi chiếm 2/3
trữ lượng dầu mỏ của thế giới, đã bắt đầu được khai thác cách đây vài chục năm.
Hơn nữa, khu vực này lại là vùng đang có nhiều bất ổn về chính trị, các cường quốc
đều muốn can dự để chia sẻ quyền lợi khiến cho tình hình an ninh năng lượng của
thế giới ngày càng phức tạp.
Hiện nay động cơ diesel là một nguồn động lực chính sử dụng phổ biến trên
các PTCGĐB, phương tiện giao thông đường thủy, PTCGQS... Thời gian gần đây,
xu hướng diesel hóa trên PTCGĐB thể hiện rất rõ trên phạm vi toàn cầu do chúng
có ưu điểm nổi bật về công suất riêng và suất tiêu thụ nhiên liệu. Việc gia tăng sử
dụng động cơ diesel đã làm tăng mạnh nhu cầu nhiên liệu diesel (tại thời điểm tháng
04/2014, giá nhiên liệu diesel tại Việt Nam là 22.680 VNĐ/lít và giá xăng A92 là
24.900 VNĐ/lít).
Từ những phân tích trên cho thấy, việc nghiên cứu sử dụng các loại nhiên
liệu thay thế cho nhiên liệu khoáng là rất cần thiết. Đối với động cơ xăng, nguồn
nhiên liệu thay thế chủ yếu là các loại cồn công nghiệp biến tính (Ethanol và
Methanol) được pha trộn với tỷ lệ khác nhau hoặc các loại nhiên liệu khí (bao gồm
khí thiên nhiên CNG, khí dầu mỏ hóa lỏng LPG và biogas). Đối với động cơ diesel,
nhiên liệu thay thế được sử dụng phổ biến hiện nay là khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG)
và nhiên liệu diesel sinh học (biodiesel).
Hiện nay, LPG có thể sử dụng cho động cơ diesel theo 2 phương án sau:
- Sử dụng tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp LPG-không khí hòa trộn trước:
Với phương án này, LPG được cấp vào đường nạp và động cơ diesel cần được cải
tạo lại (giảm tỷ số nén, thay thế hệ thống phun diesel bằng hệ thống đánh lửa...).
2001) lên gần 100 triệu gallon (năm 2004) và khoảng 316 triệu gallon vào năm
2009 (Bảng 1.1). Phần lớn biodiesel được sử dụng dưới dạng B20 cho các đoàn xe
công của chính phủ (xe buýt trung chuyển và dùng cho trường học, xe gạt tuyết, xe
chở rác, xe chuyển thư báo và các PTCGQS). Theo dự kiến đến năm 2020 toàn bộ
thiết bị quân sự trên bờ và tàu chiến đều được thay thế 50% năng lượng tiêu dùng
bằng các nguồn năng lượng thay thế. Đến năm 2020, hải quân Mỹ sẽ được cung cấp
khoảng 330 triệu gallon nhiên liệu biodiesel. Hiện nay, Mỹ cũng đang đầu tư rất
nhiều ngân sách vào các dự án trọng điểm nhằm nghiên cứu phát triển và sử dụng
B10, B20 trên các PTCGĐB, [67]. Ngoài ra, ở Mỹ đã hình thành mạng lưới các
trạm cung cấp biodiesel tại hầu hết các tiểu bang.
Liên minh Châu Âu là khu vực có sự phát triển mạnh của biodiesel. Theo
Chỉ thị 2003/30/EC của EU, từ ngày 31/12/2005, biodiesel được pha trộn với tỷ lệ ít
nhất là 2% và đến ngày 31/12/2010 với tỷ lệ pha trộn ít nhất là 5,75%. Yêu cầu này
của Liên minh Châu Âu đã được một số quốc gia thực hiện sớm hơn (từ ngày
8
01/11/2005, tại Áo đã sử dụng biodiesel B5).Tại Anh, theo thống kê của Tổ chức
dầu khí (AEA) trong năm 2011, tổng mức tiêu thụ nhiên liệu biodiesel của nước này
là 925 triệu lít; ước tính năm 2016 có thể lên đến 1268 triệu lít và tiếp tục tăng trong
những năm tiếp theo, [67].
Bảng 1.1. Lượng tiêu thụ biodiesel trên toàn cầu (năm 2009), [63]
Nƣớc/khu vực
Lƣợng tiêu thụ (Tỷ gallon)
Toàn cầu
4,64
Các nước khác
2,07
45
Tỷ lệ (%)
Ở khu vực Châu Á, theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường
Indonesia, lượng tiêu thụ nhiên liệu biodiesel của nước này tăng từ 358 triệu lít năm
2011 lên 670 triệu lít năm 2012; đồng thời mức pha trộn cũng tăng từ 5% năm 2011
lên 7,5% năm 2012. Tổ chức này cũng dự đoán mức tiêu thụ biodiesel B10 tại
Indonesia có thể đạt trên 1 tỷ lít trong năm 2014, [68].
Tại Thái Lan đã bắt đầu việc nghiên cứu, sử dụng nhiên liệu biodiesel từ
năm 2005 nhưng với mức không đáng kể. Ngày 01/2/2008, Chính phủ Thái Lan
này đã thông qua chính sách nhằm khuyến khích việc chuyển các động cơ diesel
thông thường sang dùng biodiesel B2, B5. Theo thống kê lượng tiêu thụ nhiên
liệu B2, B5 ở Thái Lan năm 2011 là 1,72 triệu lít/ngày, mức tiêu thụ này sẽ tăng
lên trong các năm tiếp theo do chính phủ Thái Lan quy định bắt buộc dùng nhiên
liệu B5 từ tháng 1 năm 2012, [69].
Việt Nam có nhiều tiềm năng về sản xuất nhiên liệu sinh học, điều kiện đất
đai và khí hậu Việt Nam cho phép hình thành những vùng nguyên liệu tập trung.
Mỡ cá, dầu thực phẩm thải được sử dụng để sản xuất biodiesel có thể giúp giải
quyết được các vấn đề về môi trường và tăng hiệu quả kinh tế của quá trình chế biến
thủy sản. Ước tính, Việt Nam có thể sản xuất khoảng 500 triệu lít biodiesel mỗi năm
nếu như tổ chức quy hoạch và thực hiện vùng nguyên liệu theo hướng sử dụng đất
triệt để, tạo ra nhiều loại giống có sản lượng cao và sở hữu các công nghệ tách dầu
B100 hoàn toàn đáp ứng QCVN 1:2009/BKHCN [3] và TCVN 7717:2007 [5].
Trong đó, một số chỉ tiêu như: hàm lượng FAME, hàm lượng nước và cặn, điểm
chớp cháy, tro sulphát, cặn các bon, trị số a xít, hàm lượng Na và Ka... đều ở mức
khá tốt. Tuy nhiên, mẫu B100 có điểm đông đặc khá cao (15 0C) và độ ổn định ô xy
hóa chỉ ở mức đạt yêu cầu (6,02 giờ so với mức yêu cầu tối thiểu là 6,0 giờ).
Copyright: Tài liệu đại học ©