Bước Đầu Ước Tính Chi Phí Lợi Ích Kinh Tế Môi Trường Trong Việc Sản Xuất Điện Từ Rơm Rạ Tại Việt Nam

Luận văn thạc sĩ phân tích chi phí lợi ích kinh tế môi trường trong sản xuất điện từ rơm rạ tại Việt Nam, mang lại cái nhìn sâu sắc và thực tiễn.

• Tác giả: Đỗ Hà Thu
• Người hướng dẫn: Pgs.Ts Hoàng Anh Lê
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Bước Đầu Ước Tính Chi Phí - Lợi Ích Về Kinh Tế - Môi Trường Trong Việc Sản Xuất Điện Từ Rơm Rạ Trên Đồng Ruộng Tại Việt Nam
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về đặc điểm cấu tạo của rơm rạ
• 1.2. Tình hình sản xuất lúa gạo tại Việt Nam
• 1.3. Tình hình sử dụng rơm, rạ sau thu hoạch trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.3.1. Làm thức ăn chăn nuôi gia súc
• 1.3.2. Làm nguyên liệu trồng nấm
• 1.3.3. Tích hợp trong đất
• 1.3.4. Làm phân hữu cơ
• 1.3.5. Đốt trực tiếp tại đồng
• 1.4. Tổng quan về năng lượng và năng lượng sinh khối tại Việt Nam
• 1.4.1. Tổng quan về năng lượng và nhu cầu sử dụng năng lượng
• 1.4.2. Tổng quan về năng lượng sinh khối và sử dụng năng lượng sinh khối ở Việt Nam và trên thế giới
• 1.5. Công nghệ sản xuất năng lượng từ nguồn rơm rạ
• 1.5.1. Tình hình sử dụng rơm rạ để sản xuất điện năng trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.6. Tổng quan về phương pháp lượng hóa giá trị môi trường
• 1.6.1. Giá trị Chi phí xã hội của Cacbon (SCC)
• 1.6.2. Giá trị thống kê vòng đời (VSL)
• 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp thu thập, xử lý và tổng hợp tài liệu
• 2.3.2. Phương pháp phân tích chi phí - lợi ích mở rộng
• 2.3.3. Phương pháp phân tích SWOT
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Tiềm năng sản xuất điện từ nguồn rơm rạ tại Việt Nam
• 3.1.1. Ước tính sản lượng sinh khối rơm rạ có sẵn hàng năm
• 3.1.2. Tiềm năng sản xuất điện từ nguồn rơm rạ tại Việt Nam theo tỉnh thành
• 3.2. Đánh giá chi phí - lợi ích kinh tế và môi trường từ việc sản xuất điện từ rơm rạ
• 3.2.1. Đánh giá chi phí - lợi ích kinh tế từ việc sản xuất điện từ rơm rạ
• 3.2.2. Đánh giá chi phí - lợi ích môi trường từ việc sản xuất điện từ rơm rạ
• 3.2.3. Thuận lợi, khó khăn của việc sản xuất điện từ rơm rạ tại Việt Nam
• 3.2.4. Đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao khả năng thực thi trong việc sản xuất điện từ rơm rạ
• 3.2.4.1. Giải pháp cơ chế - chính sách
• 3.2.4.2. Giải pháp kỹ thuật - công nghệ
• KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Ước Tính Chi Phí Lợi Ích Kinh Tế Môi Trường

Việt Nam đang đối mặt với thách thức lớn trong việc quản lý nguồn tài nguyên nông nghiệp, đặc biệt là rơm rạ. Việc ước tính chi phí và lợi ích kinh tế môi trường trong sản xuất điện từ rơm rạ là cần thiết để tối ưu hóa nguồn tài nguyên này. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về tiềm năng và lợi ích của việc sử dụng rơm rạ trong sản xuất điện.

1.1. Đặc Điểm Cấu Tạo Của Rơm Rạ

Rơm rạ là sản phẩm phụ của nông nghiệp, chứa nhiều thành phần hữu cơ có thể sử dụng làm nhiên liệu. Cấu trúc của rơm rạ bao gồm lignin, cellulose và hemi-cellulose, giúp xác định giá trị dinh dưỡng và khả năng làm nhiên liệu sinh khối.

1.2. Tình Hình Sản Xuất Lúa Gạo Tại Việt Nam

Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu gạo lớn nhất thế giới. Sản lượng lúa gạo hàng năm tạo ra một lượng lớn rơm rạ, nhưng phần lớn vẫn bị đốt bỏ, gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Sản Xuất Điện Từ Rơm Rạ

Mặc dù có tiềm năng lớn, việc sản xuất điện từ rơm rạ tại Việt Nam vẫn gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như chi phí đầu tư cao, công nghệ chưa phát triển đồng bộ và nhận thức của người dân về lợi ích của việc sử dụng rơm rạ còn hạn chế.

2.1. Chi Phí Sản Xuất Điện Từ Rơm Rạ

Chi phí sản xuất điện từ rơm rạ bao gồm chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành và bảo trì. Việc ước tính chính xác các chi phí này là rất quan trọng để đánh giá tính khả thi của dự án.

2.2. Tác Động Môi Trường Của Việc Đốt Rơm Rạ

Việc đốt rơm rạ không chỉ gây ô nhiễm không khí mà còn làm mất đi nguồn dinh dưỡng trong đất. Cần có các giải pháp thay thế để giảm thiểu tác động tiêu cực này.

III. Phương Pháp Ước Tính Chi Phí Lợi Ích Kinh Tế Môi Trường

Để ước tính chi phí và lợi ích kinh tế môi trường, cần áp dụng các phương pháp phân tích chi phí-lợi ích. Các phương pháp này giúp đánh giá tổng thể giá trị kinh tế của việc sản xuất điện từ rơm rạ.

3.1. Phân Tích Chi Phí Lợi Ích

Phân tích chi phí-lợi ích giúp xác định các lợi ích kinh tế từ việc sản xuất điện, bao gồm tiết kiệm chi phí năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính.

3.2. Đánh Giá Giá Trị Môi Trường

Đánh giá giá trị môi trường liên quan đến việc sản xuất điện từ rơm rạ bao gồm các lợi ích như cải thiện chất lượng không khí và bảo vệ hệ sinh thái.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về tiềm năng sản xuất điện từ rơm rạ mà còn đưa ra các giải pháp thực tiễn để tối ưu hóa việc sử dụng nguồn tài nguyên này. Các ứng dụng thực tiễn sẽ giúp nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường.

4.1. Giải Pháp Kỹ Thuật Trong Sản Xuất Điện

Cần áp dụng các công nghệ tiên tiến trong sản xuất điện từ rơm rạ để tăng hiệu suất và giảm chi phí. Việc đầu tư vào công nghệ mới sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.

4.2. Chính Sách Hỗ Trợ Từ Chính Phủ

Chính phủ cần có các chính sách hỗ trợ để khuyến khích việc sử dụng rơm rạ trong sản xuất điện. Các chính sách này có thể bao gồm ưu đãi thuế và hỗ trợ tài chính cho các dự án năng lượng tái tạo.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Sản Xuất Điện Từ Rơm Rạ

Việc sản xuất điện từ rơm rạ có tiềm năng lớn trong việc phát triển kinh tế xanh tại Việt Nam. Tuy nhiên, cần có sự phối hợp giữa các bên liên quan để tối ưu hóa nguồn tài nguyên này và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

5.1. Tương Lai Của Năng Lượng Tái Tạo Tại Việt Nam

Năng lượng tái tạo, đặc biệt là từ rơm rạ, sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của Việt Nam trong tương lai.

5.2. Khuyến Khích Nghiên Cứu Và Phát Triển

Cần khuyến khích các nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực sản xuất điện từ rơm rạ để tìm ra các giải pháp hiệu quả và bền vững hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam là một trong những quốc gia xuất khẩu lúa gạo hàng đầu thế giới với sản lượng lúa năm 2019 đạt 43,4 triệu tấn trên diện tích canh tác 7.470,1 nghìn ha. Tỷ lệ phát sinh phụ phẩm rơm rạ sau thu hoạch dao động từ 0,7 đến 1,4 lần sản lượng lúa, tạo ra khoảng 54 triệu tấn rơm rạ mỗi năm. Tuy nhiên, nguồn sinh khối khổng lồ này phần lớn đang bị lãng phí do tập quán đốt trực tiếp trên đồng ruộng. Năm 2014, khoảng 13 triệu tấn rơm rạ, tương đương 60% tổng lượng rơm tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long, đã bị thiêu hủy ngoài trời; cá biệt tại Cần Thơ và Tiền Giang, tỷ lệ này lên đến 87%. Hoạt động đốt lộ thiên không chỉ làm suy thoái dinh dưỡng đất mà còn phát thải hàng triệu tấn khí nhà kính, khói độc và bụi mịn PM2.5, gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng tại các vùng nông thôn và đô thị lân cận.

Trong bối cảnh nhu cầu tiêu thụ điện quốc gia được dự báo tăng trưởng bình quân 8,32%/năm giai đoạn 2021 - 2025 và 7,26%/năm giai đoạn 2026 - 2030, mục tiêu nâng tổng công suất nguồn điện toàn hệ thống lên 129.500 MW vào năm 2030 đặt ra yêu cầu cấp bách phải đa dạng hóa cơ cấu năng lượng tái tạo. Luận văn tập trung giải quyết vấn đề cốt lõi: Đánh giá tiềm năng phát điện từ nguồn phụ phẩm rơm rạ trên phạm vi 63 tỉnh thành Việt Nam và ước tính chi phí - lợi ích mở rộng về kinh tế, môi trường của mô hình nhà máy điện sinh khối công suất 10 MW trong vòng đời 20 năm (2022 - 2042). Kết quả nghiên cứu cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn, đóng góp vào mục tiêu của Chính phủ nhằm nâng tỷ trọng điện sinh khối lên 6,3% vào năm 2030 và đạt 8,1% vào năm 2050.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp giữa lý thuyết kinh tế tài nguyên môi trường và lý thuyết chuyển hóa năng lượng sinh khối nhiệt - hóa. Khung phân tích chi phí - lợi ích mở rộng được ứng dụng làm nền tảng lý thuyết chủ đạo, cho phép tính toán toàn diện các dòng tiền tài chính nội tại của dự án cùng các giá trị ngoại ứng môi trường tích cực từ việc cắt giảm phát thải khí nhà kính.

Về bản chất sinh khối, rơm rạ thuộc nhóm vật liệu lignocellulose với ba thành phần chính gồm 38% cellulose, 25% hemicellulose và 12% lignin, sở hữu hàm lượng chất hữu cơ lên đến 80,3% và nhiệt trị thấp trung bình đạt 14 MJ/kg ở độ ẩm 10 - 12%. Khung nghiên cứu vận dụng ba khái niệm định lượng then chốt:

• Chi phí xã hội của Cacbon: Thước đo thiệt hại kinh tế dài hạn trên phạm vi toàn cầu do 1 tấn phát thải khí nhà kính (CO2, CH4, N2O) gây ra, được Tổ chức Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ chuẩn hóa.
• Giá trị thống kê vòng đời: Công cụ kinh tế lượng hóa mức độ sẵn sàng chi trả của xã hội nhằm giảm thiểu rủi ro tử vong, bệnh tật và tổn thất năng suất nông nghiệp liên quan đến ô nhiễm không khí.
• Các chỉ số hiệu quả tài chính dự án: Giá trị hiện tại ròng, tỷ suất thu hồi nội bộ và thời gian hoàn vốn.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thứ cấp quy mô toàn quốc, bao gồm số liệu thống kê sản xuất lúa giai đoạn 2015 - 2019 từ Tổng cục Thống kê và hệ số phát thải chuẩn hóa từ Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế kết hợp các nghiên cứu thực nghiệm tại Việt Nam. Toàn bộ 63 tỉnh thành được đưa vào diện phân tích không gian để xác định trữ lượng sinh khối lý thuyết và tiềm năng năng lượng thương mại.

Về phương pháp chọn mẫu mô hình, tác giả lựa chọn cấu trúc nhà máy nhiệt điện sinh khối đốt tầng sôi công suất 10 MW (công trình cấp II theo Thông tư 03/2016/TT-BXD). Quy mô 10 MW được xác định là kích thước tối ưu dựa trên ba lý do kỹ thuật - kinh tế: Phù hợp với mật độ sinh khối và bán kính thu gom nguyên liệu 20 - 30 km, tối ưu hóa chi phí đầu tư công nghệ lò hơi tuabin ngưng hơi, và tương thích với khả năng hấp thụ của lưới điện phân phối địa phương.

Phương pháp phân tích dòng tiền chiết khấu với tỷ lệ chiết khấu 10%, tỷ lệ vốn vay thương mại 70% với lãi suất 9,6%/năm trong kỳ hạn 9 năm (2 năm ân hạn, 7 năm trả gốc) được thực hiện trên phần mềm tính toán chuyên dụng. Đồng thời, phương pháp mô hình hóa không gian bằng phần mềm MapInfo được sử dụng để số hóa và thành lập bản đồ phân bố tiềm năng phát điện cấp tỉnh. Toàn bộ chu kỳ tính toán kinh tế - môi trường được thiết lập theo dòng thời gian chuẩn: 2 năm xây dựng (2020 - 2022) và 20 năm vận hành thương mại (2022 - 2042) với định mức 8.000 giờ vận hành/năm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, tổng tiềm năng kỹ thuật phát điện từ nguồn rơm rạ dư thừa tại Việt Nam đạt 2.565 MW/năm, tương ứng với sản lượng sinh khối rơm khô có thể huy động là 27 triệu tấn (chiếm 50% tổng lượng rơm phát sinh sau khi trừ hao hụt). Tiềm năng này vượt xa tổng công suất các nguồn điện gió và điện mặt trời đã vận hành trong giai đoạn trước năm 2019 (khoảng 135 MW). Trên phạm vi cả nước, có 51/63 tỉnh thành sở hữu trữ lượng rơm đủ điều kiện xây dựng và cung cấp nhiên liệu ổn định cho ít nhất một nhà máy điện sinh khối công suất 10 MW.

Thứ hai, tiềm năng phát điện phân bố không đồng đều giữa các vùng kinh tế sinh thái. Vùng Đồng bằng sông Cửu Long chiếm ưu thế tuyệt đối với 55% tổng sinh khối rơm rạ (24,5 triệu tấn), trong đó ba tỉnh có công suất điện tiềm năng lớn nhất cả nước là Kiên Giang (245 MW), An Giang (225 MW) và Đồng Tháp (190 MW). Vùng Đồng bằng sông Hồng đóng góp 15% trữ lượng với Thái Bình đạt sản lượng rơm cao nhất (1,028 triệu tấn rơm rạ, tương đương công suất hơn 30 MW), tiếp theo là Nam Định và Hải Dương. Ngược lại, các tỉnh Đông Nam Bộ và Tây Nguyên có tiềm năng rất thấp do diện tích canh tác lúa hạn chế (Tây Ninh chỉ đạt 1,5 MW, Bình Dương 1,6 MW).

Thứ ba, để duy trì vận hành một nhà máy điện 10 MW trong 8.000 giờ/năm với hiệu suất chuyển hóa nhiệt điện 25%, nhu cầu rơm khô hàng năm là 82.290 tấn, tương đương 103.896 tấn rơm tươi thực tế cần thu gom ngoài đồng ruộng (sau khi tính 12% độ ẩm và 10% tỷ lệ thất thoát vận chuyển). Chi phí nguyên liệu đầu vào ước tính ở mức 27 USD/tấn rơm khô.

Thứ tư, về mặt cân bằng phát thải, hoạt động sản xuất điện giúp cắt giảm lượng phát thải khí nhà kính khổng lồ so với việc đốt rơm ngoài đồng. Việc đốt 1 kg rơm rạ lộ thiên thải ra môi trường 1.177 g CO2 và 9,59 g CH4. Trong khi đó, chuỗi sản xuất điện từ thu gom, vận chuyển đến đốt trong lò hơi có kiểm soát chỉ phát thải 132,882 kg CO2 và 0,085 kg CH4 trên mỗi tấn rơm, giúp giảm thiểu hàng chục nghìn tấn CO2 tương đương mỗi năm cho mỗi nhà máy 10 MW.

Thảo luận kết quả

Khi xem xét dữ liệu qua biểu đồ phân bố dòng tiền và bản đồ không gian mật độ công suất, có thể thấy rõ lợi thế địa lý của các cụm nhà máy điện sinh khối tập trung quanh hai vùng châu thổ sông Hồng và sông Cửu Long. Vị trí này nằm gần các trung tâm phụ tải lớn như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, giúp giảm thiểu tổn thất truyền tải điện đường dài từ các nhà máy thủy điện hay nhiệt điện than vùng biên.

Về phương diện kinh tế tài chính, với giá bán điện FiT sinh khối sinh khối theo Quyết định số 08/2020/QĐ-TTg là 0,0847 USD/kWh (8,47 US cents/kWh), việc vận hành nhà máy điện 10 MW đối mặt với biên lợi nhuận khá mỏng do chi phí đầu tư thiết bị ban đầu và chi phí logistics thu gom rơm chiếm tỷ trọng lớn. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu tại Thái Lan, nơi các nhà máy điện rơm 9,5 MW chỉ đạt điểm hòa vốn khả thi khi giá thu mua rơm duy trì trong ngưỡng 30,6 - 47,4 USD/tấn. Kinh nghiệm thực tế từ các nhà máy điện rơm tại tỉnh An Huy (công suất 660 MW) và Giang Tây (công suất 300 MW) của Trung Quốc cũng khẳng định thành công tài chính phụ thuộc chặt chẽ vào mức trợ giá điện của chính phủ và mạng lưới thu gom cơ giới hóa.

Tuy nhiên, khi đưa các giá trị ngoại ứng môi trường vào bảng phân tích chi phí - lợi ích mở rộng thông qua định giá Chi phí xã hội của Cacbon và Giá trị thống kê vòng đời, dự án mang lại giá trị gia tăng xã hội ròng rất lớn. Lợi ích từ việc giảm thiểu tác động biến đổi khí hậu, ngăn ngừa bệnh lý hô hấp và hạn chế thiệt hại năng suất cây trồng lân cận đã chuyển hóa dự án từ ranh giới rủi ro tài chính thành một khoản đầu tư công cộng mang tính chiến lược bền vững.

Đề xuất và khuyến nghị

• Hoàn thiện cơ chế giá điện hỗ trợ (FiT) và chính sách tín dụng xanh: Bộ Công Thương và Bộ Tài chính cần nghiên cứu điều chỉnh biểu giá mua điện sinh khối từ rơm rạ trực tiếp lên mức 0,095 - 0,105 USD/kWh (tăng khoảng 12 - 20% so với mức 0,0847 USD/kWh hiện hành), đồng thời ban hành gói vay ưu đãi lãi suất cố định 5 - 6%/năm trong 10 năm đầu cho các chủ đầu tư, áp dụng từ giai đoạn 2022 - 2026.
• Thiết lập chuỗi cung ứng cơ giới hóa thu gom rơm rạ: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phối hợp cùng Ủy ban nhân dân các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long và Đồng bằng sông Hồng hỗ trợ thành lập các hợp tác xã dịch vụ nông nghiệp trang bị máy cuộn rơm công suất lớn, đặt mục tiêu giảm tỷ lệ thất thoát rơm dưới 8% và hạ giá thành thu gom vận chuyển xuống dưới 22 USD/tấn trước năm 2027.
• Chuẩn hóa công nghệ lò đốt tầng sôi và xử lý phụ phẩm sau đốt: Các doanh nghiệp năng lượng cần ưu tiên áp dụng công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn có hiệu suất nhiệt trên 28%, tích hợp hệ thống lọc bụi tĩnh điện nhằm kiểm soát khí thải đạt chuẩn môi trường, đồng thời thương mại hóa 100% lượng tro đáy và tro bay giàu silica để cung cấp cho các nhà máy sản xuất xi măng và phân bón silicat.
• Tích hợp quy hoạch phát triển điện sinh khối cấp vùng: Tập đoàn Điện lực Việt Nam và chính quyền 51 địa phương có tiềm năng sinh điện cần phê duyệt quy hoạch các cụm nhà máy điện sinh khối quy mô 10 - 20 MW với bán kính cấp nhiên liệu tối ưu dưới 25 km, bảo đảm đấu nối đồng bộ vào lưới điện phân phối 110 kV trong kế hoạch năng lượng quốc gia tầm nhìn đến năm 2035.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Các cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách (Bộ Công Thương, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Viện Năng lượng): Sử dụng số liệu tiềm năng 2.565 MW và mô hình lượng hóa chi phí - lợi ích môi trường làm cơ sở khoa học để điều chỉnh biểu giá FiT sinh khối, xây dựng cơ chế thị trường chứng chỉ carbon và hoàn thiện Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia.
• Các doanh nghiệp và nhà đầu tư năng lượng tái tạo: Tham khảo cấu trúc định mức kỹ thuật - tài chính chi tiết của nhà máy 10 MW (nhu cầu 103.896 tấn rơm/năm, chi phí vốn, chi phí O&M, suất sinh lời IRR) để lập báo cáo nghiên cứu tiền khả thi và tối ưu hóa chuỗi cung ứng nhiên liệu sinh khối.
• Giới nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học khối ngành Môi trường, Kinh tế năng lượng: Khai thác phương pháp luận phân tích chi phí - lợi ích mở rộng kết hợp công cụ định giá Chi phí xã hội của Cacbon và Giá trị thống kê vòng đời để mở rộng nghiên cứu cho các loại phụ phẩm nông - lâm nghiệp khác như trấu, bã mía hay vỏ cà phê.
• Hợp tác xã nông nghiệp và chính quyền địa phương vùng nông thôn: Ứng dụng mô hình thu gom và thương mại hóa rơm rạ để xóa bỏ triệt để tập quán đốt rơm lộ thiên, tạo thêm việc làm thời vụ và nguồn thu nhập ổn định cho người nông dân tại các vùng thâm canh lúa nước.

Câu hỏi thường gặp

Tiềm năng phát điện từ nguồn phụ phẩm rơm rạ trên toàn quốc đạt quy mô bao nhiêu? Tổng tiềm năng kỹ thuật phát điện từ rơm rạ dư thừa tại Việt Nam đạt khoảng 2.565 MW mỗi năm, được tính toán từ 54 triệu tấn rơm rạ phát sinh hàng năm. Toàn quốc có 51 trên tổng số 63 tỉnh thành đủ điều kiện cung ứng sinh khối để vận hành các nhà máy điện công suất 10 MW, tập trung lớn nhất tại Kiên Giang (245 MW) và An Giang (225 MW).

Một nhà máy điện sinh khối rơm rạ công suất 10 MW cần tiêu thụ bao nhiêu nguyên liệu mỗi năm? Để vận hành liên tục 8.000 giờ/năm với hiệu suất chuyển đổi 25%, nhà máy cần 82.290 tấn rơm khô. Khi tính thêm 12% độ ẩm tự nhiên và 10% tỷ lệ hao hụt trong quá trình thu gom, lưu kho và vận chuyển, tổng khối lượng rơm tươi thực tế cần thu mua từ cánh đồng là 103.896 tấn mỗi năm.

Việc đốt rơm rạ truyền thống gây thất thoát dinh dưỡng đất và ô nhiễm môi trường như thế nào? Đốt rơm rạ trên 1 ha đất lúa làm mất hoàn toàn 70 kg Nitơ, 6 kg Phốt pho và 35 kg Kali trong đất. Đồng thời, việc đốt 1 kg rơm thải ra 1.177 g CO2 và 9,59 g CH4. Năm 2018, riêng vùng Đồng bằng sông Hồng đã phát thải 3,82 triệu tấn CO2 và 0,58 triệu tấn SO2 từ hoạt động này.

Biểu giá mua điện sinh khối hiện tại ở Việt Nam có bảo đảm cho dự án điện rơm rạ sinh lời không? Theo Quyết định số 08/2020/QĐ-TTg, biểu giá mua điện sinh khối không đồng phát là 0,0847 USD/kWh. Mức giá này khiến dự án 10 MW đối mặt với áp lực hoàn vốn kéo dài nếu chi phí thu mua rơm vượt 27 USD/tấn, đòi hỏi chính phủ cần nâng giá FiT lên 0,095 - 0,105 USD/kWh hoặc hỗ trợ tín dụng ưu đãi.

Phương pháp phân tích chi phí - lợi ích mở rộng lượng hóa giá trị môi trường của dự án bằng cách nào? Nghiên cứu sử dụng hai thước đo chuẩn hóa quốc tế là Chi phí xã hội của Cacbon để định giá thiệt hại kinh tế tránh được từ việc giảm phát thải CO2, CH4, N2O, kết hợp Giá trị thống kê vòng đời để lượng hóa lợi ích ngăn ngừa bệnh tật đường hô hấp và thiệt hại nông nghiệp do khí CH4 gây ra.

Kết luận

• Tiềm năng phát triển điện sinh khối từ rơm rạ tại Việt Nam đạt công suất kỹ thuật 2.565 MW/năm, phân bố tập trung tại 51/63 tỉnh thành, dẫn đầu bởi vùng Đồng bằng sông Cửu Long và Đồng bằng sông Hồng.
• Mô hình nhà máy điện 10 MW đòi hỏi 103.896 tấn rơm thực tế mỗi năm, đóng vai trò giải pháp chuyển đổi năng lượng tái tạo khả thi nhằm giảm phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch.
• Vận hành điện rơm rạ triệt tiêu phát thải từ việc đốt lộ thiên 1.177 g CO2/kg rơm, mang lại giá trị thặng dư môi trường và sức khỏe cộng đồng vượt trội khi lượng hóa qua chỉ số Chi phí xã hội của Cacbon.
• Tính khả thi tài chính của các dự án phụ thuộc mật thiết vào việc tối ưu hóa chuỗi logistics thu gom dưới 27 USD/tấn rơm khô và cơ chế trợ giá điện FiT từ 0,095 USD/kWh trở lên.
• Đóng góp khoa học then chốt của luận văn là thiết lập khung lượng hóa chi phí - lợi ích mở rộng tích hợp ngoại ứng sinh thái, cung cấp luận cứ chuẩn xác cho các quyết sách đầu tư năng lượng xanh.

Về lộ trình triển khai tiếp theo, giai đoạn 2022 - 2025 cần tập trung thí điểm 1 - 2 dự án điện rơm rạ 10 MW tại Kiên Giang hoặc Thái Bình để chuẩn hóa quy trình kỹ thuật. Giai đoạn 2026 - 2035 sẽ nhân rộng mạng lưới nhà máy trên toàn quốc nhằm hiện thực hóa mục tiêu Net Zero vào năm 2050. Các nhà quản lý, doanh nghiệp năng lượng và viện nghiên cứu hãy chủ động tham khảo chi tiết toàn văn luận văn để cùng chung tay thúc đẩy quá trình chuyển dịch năng lượng tái tạo bền vững tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Là một quốc gia có nền nông nghiệp phát triển lâu đời, hiện nay Việt Nam đang đứng thứ 3 trên toàn thế giới về sản lượng xuất khẩu lúa gạo, chỉ sau Thái Lan và Ấn Độ. Năm 2019, Việt Nam đạt tổng sản lượng lúa ước tính sơ bộ là 43,4 triệu tấn. Sau thu hoạch, lượng rơm phát sinh đạt tỷ lệ khoảng 0,7-1,4 lần năng suất lúa, tùy thuộc vào giống lúa, năng suất, vụ mùa và cách thu hoạch. Vì thế, sau khi thu hoạch phát sinh một lượng lớn rơm ngoài môi trường.

Đây là một nguồn nhiên liệu sinh khối dồi dào của Việt Nam và có tiềm năng lớn trong việc sản xuất điện nhưng chủ yếu rơm vẫn bị xem là nguồn phụ phẩm dư thừa và thường bị đốt bỏ. Năm 2014, 13 triệu tấn rơm - tương đương với 60% tổng lượng rơm rạ tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long đã bị đốt tại đồng. Tại Cần Thơ và Tiền Giang, tỷ lệ này đạt 87%. Nếu nguồn tài nguyên này được sử dụng đúng cách và hợp lý sẽ đem lại nhiều lợi ích về kinh tế và môi trường, đặc biệt là tiềm năng sản xuất điện năng.

Theo quy hoạch phát triển điện VII điều chỉnh, nhu cầu sử dụng điện của Việt Nam sẽ tiếp tục tăng 8,32%/ năm trong giai đoạn 2021 - 2025 và duy trì ở mức 7,26%/ năm cho giai đoạn 2026 - 2030, mục tiêu đạt 129.500 MW tổng công suất nguồn điện vào năm 2030. Để đạt được mục tiêu này, việc đa dạng hóa các nguồn điện và đẩy mạnh đóng góp từ nguồn điện sinh khối và năng lượng tái tạo là một việc vô cùng cần thiết. Chính phủ đã đề ra mục tiêu tăng tỷ lệ điện sản xuất từ nguồn sinh khối trong tổng sản lượng điện sản xuất từ khoảng 1% (2015) lên 3% (2020), 6,3% (2030) và đạt 8,1% vào năm 2050. Hiện nay, nhiều quốc gia phát triển nông nghiệp như Việt Nam, Thái Lan, Trung Quốc, v.

đang tập trung đẩy mạnh nghiên cứu về tiềm năng sản xuất điện năng từ phụ phẩm nông nghiệp (rơm, rạ, trấu) và bước đầu đã có nhiều kết quả. Tuy vậy, chủ yếu các đề tài này mới chỉ dừng lại ở việc đánh giá tiềm năng sử dụng, phân tích chi phí- lợi ích về mặt kinh tế của việc sản xuất điện từ rơm, rạ, ít nghiên cứu đến các lợi ích và vấn đề về môi trường do hoạt động này gây ra. Từ thực trạng nêu trên, học viên thực hiện đề tài “Bước đầu ước tính chi phí- lợi ích về kinh tế-môi trường trong việc sản xuất điện từ rơm rạ trên đồng ruộng tại Việt Nam” nhằm mục đích tính toán cụ thể hơn về chi phí/ lợi ích của việc sử dụng rơm để sản xuất điện sinh khối tại Việt Nam, đặc biệt dựa trên góc độ môi trường. Kết quả nghiên cứu sẽ chỉ ra tiềm năng sử dụng rơm tại Việt Nam, chi phí và lợi ích ước tính ở góc độ kinh tế và môi trường của việc sản xuất điện năng từ sinh khối rơm.

Từ đó, nghiên cứu này sẽ giúp ích cho việc đánh giá tiềm năng và hiệu quả của việc sản xuất điện từ rơm, phục vụ cho quá trình ra quyết định và là nguồn tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu chuyên sâu sau này. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về đặc điểm cấu tạo của rơm rạ Rơm, rạ là sản phẩm phụ của hoạt động nông nghiệp sau canh tác, là phần thân cây khô của các loại cây lương thực (ví dụ như lúa nước, lúa mạch, lúa mì) sau khi đã thu hoạch hoặc từ các loại cỏ, cây họ đậu, cây thân thảo khác đã được cắt. Rơm rạ từ cây lúa bao gồm vỏ trấu, phiến lá, thân lúa, mắt và rễ rơm [25]. Sau khi cây trồng được thu hoạch, phần rơm rạ c n lại trên cánh đồng có thể được xử lý bằng các hình thức khác nhau như: đốt tại ruộng, làm tro bón cho đất để cải thiện năng suất cây trồng, được thu gom làm thức ăn cho gia súc hoặc phục vụ cho các hoạt động khác trong đời sống thường ngày tại nông thôn như làm chất đốt, lợp mái, trồng nấm.

Năng suất tổng sinh khối rơm dao động từ 7,5 đến 8,0 tấn/ha, trong đó lượng rơm rạ bị loại bỏ dao động từ 2,7 đến 8 tấn/ha, tương ứng với phần cắt nằm trong khoảng từ 50% đến 100% tổng sinh khối rơm [15]. Ước tính, tổng sinh khối rơm rạ hàng năm trên toàn thế giới đạt 370 - 520 triệu tấn/năm, trong đó châu Á nói chung đạt 330 - 470 triệu tấn/ năm và khu vực Nam Á nói riêng đạt 100 - 140 triệu tấn/năm [15].1: Cấu tạo thành phần của rơm rạ Nguồn: Viện Nghiên cứu Lúa thế giới- IRRI (2003) [24] Rơm rạ thuộc nhóm sinh khối lignocelluloza, có cấu tạo từ ba thành phần chính là: lignin (12%), cellulose (38%) và hemi-cellulose (25%) [50], được thể hiện cụ thể ở hình 1. Cellulose và hemi-cellulose là nguồn chất xơ hữu cơ, lignin là thành tế bào thực vật. Các thành phần hóa học này giúp xác định giá trị dinh dưỡng của rơm rạ và khiến chúng có khả năng trở thành nhiên liệu sinh nhiệt năng.

Do được cấu tạo từ các nguồn xơ hữu cơ, rơm rạ rất giàu chất hữu cơ (80%) và Carbon hữu cơ có khả năng 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] oxi hóa (34%) [25], tỷ lệ C/N cao (xấp xỉ 50%), là điều kiện khả thi để các vi sinh vật có thể tồn tại trong điều kiện ủ phân. Về tính chất vật lý, mật độ khối lượng rơm có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào cấu trúc riêng của nó, từ 13 - 18 kg/m3 (đối với rơm rạ) [15] đến 50 - 120 kg/m3 (đối với rơm nghiền nhỏ) [30]. Khi được sử dụng làm năng lượng sinh học, đặc điểm về mật độ khối lượng rơm có thể ảnh hưởng đến quá trình đốt vì nó tác động đến thời gian cần thiết trong l phản ứng [51]. Những tính chất này giúp cho rơm rạ có cấu trúc phù hợp để trộn với bùn thải, khiến các vật liệu này có độ pH, tỷ lệ C/N và độ ẩm phù hợp cho sự phát triển của vi sinh vật có liên quan đến quá trình ủ phân [25].

Các đặc điểm cụ thể vể vật lý, sinh lý và hóa lý của rơm rạ được trình bày cụ thể ở bảng 1.1: Đặc điểm vật lý, sinh lý và hóa lý của rơm rạ Giá trị Chỉ số Đơn vị Phạm vi trung bình C/N - 30 – 58,3 46,8 Tỷ trọng g/cm3 0,05 – 0,1 0,06 Độ ẩm tổng số 11 – 20 12,7 Tồn dư khoáng 10 – 13 11,8 Chất hữu cơ tổng số 78,1 – 85 80,3 Cacbon hữu cơ có thể 32,1 – 35,6 33,6 oxy hóa N tổng số % 0,6 – 1,3 0,93 P2O5 0,12 – 0,35 0,19 K2O5 0,91 – 2,1 1,55 CaO 0,46 – 0,6 0,32 MgO 0,1 – 0,3 0,2 Na2O 0,1 – 0,97 0,5 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] S 0,09 – 0,22 0,15 Fe 100 – 430 174,2 Mn 50 – 130 72,2 Zn 20 – 50 32,2 Cu 3,5 – 7,5 4,32 mg/kg Ni 1,2 – 5,5 3,0 Pb 0,0 – 4,0 0,75 Cd 0,0 – 0,3 0,12 Cr 2,8 – 9,1 9,0 Vi khuẩn 1,8 x 106 – 5 x 106 3,23 x 106 CFU/g Nấm 8,7 x 103 – 9,5 x 106 3,75 x 106 Nguồn: Lê và cộng sự (2017) [25] Với những đặc điểm trên, rơm rạ là một nguồn sinh khối tiềm năng cho việc sản xuất nhiệt năng, nhưng cũng đồng thời là nguồn phát thải các chất khí gây ô nhiễm môi trường nếu bị đốt không đúng cách. Do đó, việc quản lý nguồn phụ phẩm nông nghiệp này một cách đúng đắn và khoa học là vô cùng quan trọng, giúp tận dụng nguồn tài nguyên, hạn chế việc thất thoát dinh dưỡng trong đất và giảm phát thải khí ô nhiễm ra môi trường.2 Tình hình sản xuất lúa gạo tại Việt Nam Việt Nam là một quốc gia đang phát triển và có nền văn minh lúa nước lâu đời. Trong các năm gần đây từ 2010-2019, ngành nông nghiệp - lâm nghiệp - thủy sản chiếm tỷ trọng trung bình 17,35% [2] tổng sản phẩm trong nước, phần lớn dân số và lực lượng lao động vẫn đang tập trung chủ yếu tại khu vực nông thôn. Tính đến năm 2019, dân số Việt Nam đạt 96,48 triệu người, trong đó 62,67 triệu người tập trung tại khu vực nông thôn, chiếm 65%, 33,81 triệu người tập trung tại khu vực thành thị, chiếm 35%.

Lực lượng lao động cũng chủ yếu tập trung ở khu vực nông thôn, số lao động từ 15 tuổi trở lên là 54,7 triệu người, trong đó 18,8 triệu người đang làm việc 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] trong ngành Nông nghiệp - lâm nghiệp - thủy sản, giảm 1,7 triệu người so với năm 2018, chiếm 34,5% tổng số lao động [2]. Sơ bộ năm 2019, tổng diện tích canh tác lúa đạt 7.470,1 nghìn ha, tiếp tục có xu hướng giảm so với năm 2018 do thay đổi cơ cấu cây trồng và ảnh hưởng của thời tiết. Sản lượng lúa đạt 43,4 triệu tấn, giảm 597,8 nghìn tấn so với năm 2018 [2]. Việt Nam có hai khu vực tập trung canh tác lúa lớn là khu vực đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) và khu vực đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).

Đồng bằng sông Hồng thuộc hạ lưu sông Hồng và sông Thái Bình, bao gồm 10 tỉnh thành. Nhờ có hai d ng sông lớn bồi đắp phù sa nên khu vực này có đất đai trù phú, giàu phù sa, thích hợp cho việc nuôi trồng và canh tác nông nghiệp. Diện tích canh tác lúa và sản lượng lúa cả năm tại khu vực đồng bằng sông Hồng thường đạt khoảng 1.000 ha và 6,4 triệu tấn, chiếm lần lượt 13% và 15% cả nước, chỉ đứng sau đồng bằng sông Cửu Long với diện tích và sản lượng trung bình đạt khoảng 4. Trong đó, Hà Nội, Hải Dương, Thái Bình và Nam Định là 4 tỉnh thành có diện tích lúa cả năm lớn nhất khu vực đồng bằng sông Hồng.

Mặc dù là thành phố có diện tích canh tác giảm mạnh nhất từ giai đoạn 2015-2019 (29 nghìn ha), Hà Nội vẫn là khu vực có diện tích lúa lớn nhất đồng bằng sông Hồng, đạt 171,6 nghìn ha vào năm 2019, theo sau là Nam Định (146,9 ha), Thái Bình (155,2 ha) và Hải Dương (114,9 ha) [2]. Về sản lượng, năm 2019, toàn thành phố Hà Nội đạt 0,96 triệu tấn, thấp hơn giai đoạn 2015-2018 với sản lượng trung bình giai đoạn này là 1,09 triệu tấn. Điều này khiến Thái Bình trở thành khu vực có sản lượng lúa cả năm cao nhất ĐBSH năm 2019, đạt 1,02 triệu tấn.