Nghiên cứu đa dạng hóa nguyên liệu hydro từ năng lượng tái tạo cho nhà máy đạm Cà Mau

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

1. CHƯƠNG 1: LỜI MỞ ĐẦU

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HYDRO VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

2.1. Tổng Quan Về Hydro

2.1.1. Giới thiệu chung về Hydro

2.1.2. Các ứng dụng của Hydro hiện nay

2.1.3. Thị trường giao dịch trên thế giới của Hydro

2.1.4. Đánh giá sơ bộ các hướng công nghệ có thể sản xuất Hydro hiện nay

2.1.5. Các phương pháp cơ bản để sản xuất Hydro

2.1.5.1. Hoá nhiệt nhiên liệu Hydrocarbon

2.1.5.2. Điện phân nước

2.1.5.3. Phương pháp sinh học

2.1.6. Lưu trữ Hydro dưới dạng khí nén áp suất cao

2.1.7. Lưu trữ Hydro dưới dạng khí hoá lỏng

2.1.8. Lưu trữ Hydro nhờ hấp phụ hoá học

2.1.9. Lưu trữ Hydro trong các hydrua kim loại

2.1.10. Lưu trữ Hydro trong các ống carbon nano rỗng

2.1.11. Lưu trữ Hydro trong các vi cầu thuỷ tinh (glass microsphere)

2.2. Xu hướng và thách thức của Hydro trong tương lai

2.2.1. Xu hướng chuyển dịch năng lượng trong tương lai

2.2.2. Chuỗi giá trị Hydro từ khi sản xuất đến ứng dụng Hydro

2.2.3. Những vấn đề và các thách thức cần giải quyết khi phát triển công nghệ Hydro tại Việt Nam

2.3. Tổng Quan Về Các Nguồn Năng Lượng Tái Tạo

2.3.1. Năng Lượng Tái Tạo

2.3.2. Các Nguồn Năng Lượng Tái Tạo Đang Phát Triển Tại Việt Nam

2.3.2.1. Năng lượng gió

2.3.2.2. Năng lượng mặt trời

2.3.2.3. Năng lượng sinh khối

3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY ĐẠM CÀ MÀU

3.1. Tổng quan về nhà máy Đạm Cà Mau

3.2. Lịch sử hình thành và phát triển

3.3. Giới thiệu về Hydro nguyên liệu tại nhà máy DCM

3.4. Công nghệ sản xuất Hydro hiện hữu tại nhà máy Đạm Cà Mau

3.4.1. Công nghệ Steam Reforming của Haldor Topsoe [17, 18]

3.4.2. Các quá trình của phân đoạn Steam Reforming tại Đạm Cà Mau

3.4.2.1. Quá trình khử lưu huỳnh[17]

3.4.2.2. Quá trình Steam Reforming

3.4.2.3. Quá trình chuyển hoá CO

4. CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT HYDRO TỪ CÁC NGUỒN TÁI TẠOVÀ ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG TẠI NHÀ MÁY ĐẠM CÀ MAU

4.1. Tổng quan các phương pháp sản xuất Hydro có thể ứng dụng tại nhà máy Đạm Cà Mau

4.2. Phương pháp điện phân nước

4.2.1. Điện phân dung môi kiềm (Alkaline Electrolysis)

4.2.2. Điện phân sử dụng màng trao đổi proton (Proton Exchange Membrane - PEM Electrolysis)

4.2.3. Điện phân sử dụng điện cực bằng Oxide rắn (Solid Oxide Electrolyser Cells – SOEC Electrolysis)

4.2.4. Điện phân sử dụng màng trao đổi anion (Anion Exchange Membrane - AEM electrolysis) [23-25]

4.3. Phương pháp khí hoá sinh khối

4.4. Các tiêu chí đánh giá tiềm năng ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo tại Đạm Cà Mau

4.4.1. Điện năng sử dụng cho các phương pháp điện phân

4.4.2. Nguồn nước sử dụng cho các phương pháp điện phân

4.4.3. Nguồn Sinh khối

4.4.4. Hiệu suất của các phương pháp sản xuất Hydro

4.4.5. Độ trưởng thành công nghệ của các phương pháp sản xuất Hydro

4.4.6. Chi phí đầu tư và các thông số kinh tế - kỹ thuật

4.4.6.1. Điện gió trên bờ

4.4.6.2. Điện gió ngoài khơi

4.4.6.3. Điện mặt trời

4.4.7. Tác động đến môi trường của chương trình phát triển năng lượng tái tạo

4.4.7.1. Vấn đề thay đổi mục đích sử dụng đất

4.4.7.2. Vấn đề về chất thải rắn và chất thải nguy hại

4.4.7.3. Vấn đề ảnh hưởng sinh thái và đa dạng sinh học

4.4.8. Cơ chế chính sách cho phát triển năng lượng tái tạo

5. CHƯƠNG 5: PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MÔ HÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT HYDRO Ở ĐẠM CÀ MAU

5.1. Mục đích của mô hình tính toán excel

5.2. Cân bằng vật chất và năng lượng của các quá trình

5.3. Dữ liệu về nguyên liệu và nhiệt động học quá trình

5.4. Tính toán cân bằng vật chất của mô hình

5.5. Tính toán cân bằng năng lượng của mô hình

5.6. Giới thiệu tổng quan về mô hình tính toán dựa trên phần mềm Excel

6. CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ, SO SÁNH KẾT QUẢ MÔ HÌNH SO VỚI SỐ LIỆU THIẾT KẾ CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT HYDRO TẠI ĐẠM CÀ MAU

6.1. Tiêu chuẩn đánh giá, so sánh kết quả của mô hình tính toán

6.2. Đánh giá so sánh các quá trình trong mô hình

6.2.1. Quá trình khử lưu huỳnh và Reforming

6.2.2. Quá trình chuyển hoá CO

7. CHƯƠNG 7: ĐÁNH GIÁ NHU CẦU HYDRO CỦA NHÀ MÁY KHI BỔ SUNG NGUỒN HYDRO TÁI TẠO

7.1. Đánh giá khả năng tích hợp Hydro tái tạo tại nhà máy Đạm Cà Mau

7.2. Phương pháp điện phân

7.3. Về nguồn năng lượng tái tạo cung cấp cho điện phân

7.4. Phương pháp khí hoá sinh khối

7.5. Phương án đa dạng hoá nguồn nguyên liệu Hydro cho Đạm Cà Mau

7.6. Phương án đa dạng hoá nguồn nguyên liệu Hydro, tích hợp sử dụng Hydro tái tạo cho Đạm Cà Mau

7.7. Chi phí và hiệu quả kinh tế

7.8. Sử dụng mô hình tính toán để khảo sát sơ bộ khi tích hợp Hydro tái tạo vào nhà máy Đạm Cà Mau

8. CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Giới thiệu về nguyên liệu hydro và năng lượng tái tạo

Trong bối cảnh hiện nay, nguyên liệu hydro đang trở thành một trong những nguồn năng lượng quan trọng nhất, đặc biệt trong ngành công nghiệp chế biến và sản xuất phân bón. Năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió, và sinh khối đang được áp dụng rộng rãi nhằm giảm thiểu phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch. Tại nhà máy Đạm Cà Mau, việc sử dụng hydro từ năng lượng tái tạo không chỉ giúp nâng cao hiệu suất sản xuất mà còn góp phần vào việc giảm phát thải carbon. Theo nghiên cứu, việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo vào quy trình sản xuất hydro sẽ tạo ra một mô hình sản xuất bền vững và thân thiện với môi trường.

1.1. Tầm quan trọng của hydro trong sản xuất phân bón

Hydro đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp Ammonia, nguyên liệu chính để sản xuất Urea. Việc sản xuất hydro hiện nay chủ yếu dựa vào khí thiên nhiên qua phương pháp Steam Reforming. Tuy nhiên, nguồn khí thiên nhiên đang dần cạn kiệt, dẫn đến việc cần thiết phải đa dạng hóa nguồn nguyên liệu. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ sản xuất hydro từ các nguồn năng lượng tái tạo sẽ không chỉ cải thiện tính bền vững mà còn tăng cường khả năng cạnh tranh của nhà máy Đạm Cà Mau trong thị trường toàn cầu.

II. Công nghệ sản xuất hydro từ năng lượng tái tạo

Việc áp dụng các công nghệ mới trong sản xuất hydro từ năng lượng tái tạo đang trở thành xu hướng toàn cầu. Các phương pháp như điện phân nước và khí hóa sinh khối đang được nghiên cứu và phát triển. Công nghệ sản xuất hydro từ điện phân nước sử dụng năng lượng từ mặt trời hoặc gió, có thể tạo ra hydro sạch mà không thải ra khí CO2. Theo các chuyên gia, việc tích hợp các công nghệ này vào nhà máy Đạm Cà Mau sẽ giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch và đảm bảo tính bền vững cho sản xuất.

2.1. Phương pháp điện phân nước

Phương pháp điện phân nước là một trong những công nghệ tiên tiến nhất để sản xuất hydro. Quá trình này sử dụng điện năng để phân tách nước thành hydro và oxy. Năng lượng sạch từ các nguồn tái tạo như năng lượng mặt trời và gió có thể cung cấp điện cho quá trình này, từ đó sản xuất hydro mà không tạo ra khí thải. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ điện phân nước tại nhà máy Đạm Cà Mau có thể giúp tăng cường sản lượng hydro, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

III. Đánh giá tiềm năng ứng dụng tại nhà máy Đạm Cà Mau

Đánh giá khả năng ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo tại nhà máy Đạm Cà Mau là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Các yếu tố như chi phí đầu tư, hiệu suất sản xuất và khả năng tích hợp vào hệ thống hiện tại đều được xem xét kỹ lưỡng. Theo số liệu thống kê, việc sử dụng hydro từ năng lượng tái tạo không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn tăng cường tính bền vững cho nhà máy. Điều này sẽ tạo ra một mô hình kinh tế xanh, phù hợp với xu hướng phát triển bền vững trong tương lai.

3.1. Chi phí và hiệu quả kinh tế

Chi phí đầu tư cho các công nghệ sản xuất hydro từ năng lượng tái tạo hiện đang giảm đáng kể nhờ vào sự phát triển công nghệ và chính sách hỗ trợ từ chính phủ. Nghiên cứu cho thấy rằng việc đầu tư vào các nguồn năng lượng sạch sẽ mang lại lợi ích kinh tế lâu dài cho nhà máy Đạm Cà Mau, bao gồm tiết kiệm chi phí vận hành và giảm thiểu rủi ro từ sự biến động của giá khí thiên nhiên. Bên cạnh đó, việc áp dụng các công nghệ này còn giúp nhà máy nâng cao uy tín trong cộng đồng và thu hút thêm đầu tư.

Luận văn thạc sĩ về khả năng đa dạng hóa nguyên liệu hydro cho nhà máy đạm Cà Mau