Tổng quan nghiên cứu

Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) là vùng trọng điểm sản xuất lúa gạo của Việt Nam với diện tích canh tác lúa khoảng 1 triệu ha và sản lượng lúa đạt trên 6 triệu tấn mỗi năm. Tương ứng với sản lượng lúa, lượng rơm rạ thải ra ước tính khoảng 6,3 triệu tấn năm 2019. Tuy nhiên, việc sử dụng hiệu quả nguồn phế phụ phẩm này còn hạn chế, phần lớn rơm rạ bị đốt ngoài đồng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nghiên cứu nhằm đánh giá tiềm năng phát điện từ phế phụ phẩm rơm rạ tại ĐBSH, xác định quy mô, phân bố nguồn sinh khối, đồng thời phân tích các chính sách hỗ trợ phát triển năng lượng sinh khối tại khu vực này. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các tỉnh trọng điểm như Hà Nội, Thái Bình, Nam Định, Hải Dương trong năm 2019. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển năng lượng tái tạo, giảm thiểu ô nhiễm không khí và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên nông nghiệp tại vùng ĐBSH.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết năng lượng sinh khối (Biomass Energy Theory): Sinh khối nông nghiệp như rơm rạ là nguồn năng lượng tái tạo có thể chuyển hóa thành điện năng thông qua các công nghệ đốt và khí hóa.
  • Mô hình đánh giá tiềm năng năng lượng (Energy Potential Assessment Model): Tính toán sản lượng rơm rạ dựa trên diện tích canh tác, năng suất lúa và tỷ lệ chuyển đổi sinh khối thành năng lượng.
  • Khái niệm về hiệu suất chuyển đổi năng lượng: Hiệu suất tổng thể của quá trình chuyển đổi rơm rạ thành điện năng dao động trong khoảng 20-28%, trung bình 25%.
  • Khái niệm về phát thải khí nhà kính và ô nhiễm không khí: Đốt rơm rạ trực tiếp gây phát thải NOx, SOx và bụi mịn, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng.
  • Chính sách năng lượng tái tạo: Các chính sách hỗ trợ giá mua điện sinh khối, mục tiêu phát triển năng lượng tái tạo trong Quy hoạch điện VII và Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu thứ cấp thu thập từ Tổng cục Thống kê, Viện Năng lượng, các báo cáo chính phủ và khảo sát thực địa tại 115 hộ dân canh tác lúa ở Hà Nội.
  • Phương pháp phân tích: Phân tích định lượng dựa trên công thức tính sản lượng rơm rạ từ sản lượng lúa, tỷ lệ thất thoát, hàm lượng nước và giá trị nhiệt lượng. Tính toán tiềm năng công suất phát điện dựa trên hiệu suất chuyển đổi và giờ hoạt động nhà máy (ước tính 8000 giờ/năm).
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập số liệu và khảo sát thực địa trong năm 2020, phân tích và xây dựng bản đồ phân bố tiềm năng phát điện trong cùng năm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân bố và sản lượng rơm rạ: Rơm rạ tập trung chủ yếu tại Hà Nội, Thái Bình, Nam Định, Hải Dương với diện tích canh tác lúa trên 110 nghìn ha mỗi tỉnh, sản lượng rơm rạ thu hoạch trên 1 triệu tấn mỗi tỉnh. Tổng sản lượng rơm rạ ĐBSH năm 2019 đạt khoảng 6,3 triệu tấn, giảm 8,2% so với năm 2015 do diện tích canh tác giảm và chuyển đổi cơ cấu cây trồng.

  2. Hiện trạng sử dụng rơm rạ: Tại Hà Nội, 37% rơm rạ bị đốt ngoài đồng, 35% được cày vùi trực tiếp xuống đất, 21% làm thức ăn gia súc và 7% ủ phân hữu cơ. Việc đốt rơm rạ ngoài đồng gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng sức khỏe cho 71,3% người dân được khảo sát.

  3. Tiềm năng phát điện: Tiềm năng công suất phát điện từ rơm rạ tại ĐBSH năm 2019 ước tính khoảng 310 MW, tương đương công suất thủy điện nhỏ. Hà Nội và Thái Bình là hai tỉnh có tiềm năng công suất cao nhất, đạt trên 100 MW mỗi tỉnh. Tuy nhiên, tiềm năng này chỉ đáp ứng khoảng 0,6% tổng công suất điện quốc gia.

  4. Chính sách và chi phí: Giá mua điện sinh khối hiện tại là 1.968 đồng/kWh (tương đương 8,47 UScent/kWh), thấp hơn nhiều so với các nước trong khu vực như Thái Lan (11-14 UScent/kWh). Chi phí đầu tư và vận hành nhà máy điện sinh khối 10 MW ước tính khoảng 10,3 triệu USD, trong khi doanh thu chỉ đạt 6,7 triệu USD/năm, gây khó khăn trong thu hút đầu tư.

Thảo luận kết quả

Việc phân bố rơm rạ không đồng đều tại ĐBSH phản ánh sự khác biệt về cơ cấu kinh tế và chuyển đổi đất đai giữa các tỉnh. Hà Nội và Thái Bình với diện tích canh tác lớn và năng suất cao có tiềm năng sinh khối lớn, phù hợp để phát triển các dự án điện sinh khối quy mô vừa và lớn. Tuy nhiên, hiện trạng đốt rơm rạ ngoài đồng vẫn phổ biến do thói quen và hạn chế về công nghệ thu gom, vận chuyển.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, hiệu suất chuyển đổi năng lượng sinh khối của Việt Nam tương đương mức trung bình thế giới (khoảng 25%). Tuy nhiên, chi phí đầu tư cao và giá mua điện thấp là rào cản lớn nhất. Các chính sách hỗ trợ hiện nay chưa đủ hấp dẫn để thúc đẩy đầu tư mạnh mẽ vào lĩnh vực này.

Việc xây dựng bản đồ phân bố tiềm năng phát điện giúp các nhà hoạch định chính sách và nhà đầu tư xác định vị trí ưu tiên phát triển nhà máy điện sinh khối, góp phần đa dạng hóa nguồn năng lượng, giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện môi trường sống.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường chính sách hỗ trợ giá điện sinh khối: Điều chỉnh giá mua điện sinh khối lên mức cạnh tranh (khoảng 11-14 UScent/kWh) nhằm thu hút đầu tư, đồng thời áp dụng các ưu đãi thuế và hỗ trợ tín dụng cho các dự án điện sinh khối. Chủ thể thực hiện: Bộ Công Thương, Bộ Tài chính. Thời gian: 1-2 năm tới.

  2. Phát triển hệ thống thu gom và vận chuyển rơm rạ hiệu quả: Đầu tư cơ sở hạ tầng và công nghệ thu gom, chế biến rơm rạ tại các vùng trọng điểm để giảm thất thoát và chi phí vận chuyển. Chủ thể thực hiện: UBND các tỉnh ĐBSH, doanh nghiệp năng lượng. Thời gian: 3-5 năm.

  3. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình truyền thông về lợi ích của việc sử dụng rơm rạ làm năng lượng sạch, giảm đốt ngoài đồng, bảo vệ sức khỏe và môi trường. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp, Sở Tài nguyên Môi trường, các tổ chức xã hội. Thời gian: liên tục.

  4. Khuyến khích nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới: Hỗ trợ nghiên cứu phát triển công nghệ chuyển đổi sinh khối hiệu quả, thân thiện môi trường như khí hóa, đốt tầng sôi, đồng thời xây dựng mô hình nhà máy điện sinh khối phù hợp với điều kiện Việt Nam. Chủ thể thực hiện: Viện nghiên cứu, trường đại học, doanh nghiệp công nghệ. Thời gian: 5 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà hoạch định chính sách: Luận văn cung cấp cơ sở dữ liệu và phân tích tiềm năng năng lượng sinh khối, giúp xây dựng chính sách phát triển năng lượng tái tạo hiệu quả.

  2. Doanh nghiệp năng lượng tái tạo: Thông tin về tiềm năng nguồn nguyên liệu, chi phí đầu tư và vận hành giúp doanh nghiệp đánh giá khả năng đầu tư dự án điện sinh khối.

  3. Nhà nghiên cứu và học viên: Cung cấp kiến thức chuyên sâu về công nghệ chuyển đổi sinh khối, phương pháp đánh giá tiềm năng và tác động môi trường.

  4. Người dân và cộng đồng nông thôn: Hiểu rõ tác động của việc sử dụng rơm rạ, từ đó thay đổi thói quen đốt rơm rạ ngoài đồng, hướng tới phát triển bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao rơm rạ lại có tiềm năng lớn để phát điện?
Rơm rạ là phế phụ phẩm nông nghiệp dồi dào, với sản lượng hàng triệu tấn mỗi năm tại ĐBSH. Chất lượng sinh khối cao, dễ chuyển đổi thành năng lượng qua các công nghệ đốt và khí hóa, giúp tận dụng nguồn tài nguyên sẵn có, giảm phát thải khí nhà kính.

2. Hiện trạng sử dụng rơm rạ tại ĐBSH như thế nào?
Phần lớn rơm rạ bị đốt ngoài đồng (khoảng 37%), gây ô nhiễm môi trường. Một số được cày vùi hoặc làm thức ăn gia súc. Việc thu gom và sử dụng hiệu quả còn hạn chế do thói quen và thiếu công nghệ.

3. Các công nghệ chính để chuyển đổi rơm rạ thành điện năng là gì?
Các công nghệ phổ biến gồm đốt trực tiếp trong lò hơi tầng sôi, khí hóa sinh khối tạo khí tổng hợp dùng cho động cơ đốt trong hoặc tua bin khí, và tuabin hơi nước truyền thống. Mỗi công nghệ có ưu nhược điểm về hiệu suất và chi phí.

4. Những khó khăn chính trong phát triển điện sinh khối từ rơm rạ tại Việt Nam?
Chi phí đầu tư và vận hành cao, giá mua điện thấp, hệ thống thu gom và vận chuyển nguyên liệu chưa hiệu quả, cùng với nhận thức cộng đồng còn hạn chế là những thách thức lớn.

5. Chính sách hỗ trợ hiện nay có đủ để thúc đẩy phát triển điện sinh khối?
Chính sách đã có nhưng mức giá mua điện sinh khối còn thấp so với các nước trong khu vực, chưa đủ hấp dẫn nhà đầu tư. Cần điều chỉnh chính sách tài chính, thuế và hỗ trợ kỹ thuật để phát triển bền vững.

Kết luận

  • Đồng bằng sông Hồng có tiềm năng lớn về nguồn sinh khối rơm rạ với sản lượng khoảng 6,3 triệu tấn năm 2019, phân bố tập trung tại Hà Nội, Thái Bình, Nam Định, Hải Dương.
  • Hiện trạng sử dụng rơm rạ chủ yếu là đốt ngoài đồng, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng sức khỏe cộng đồng.
  • Tiềm năng phát điện từ rơm rạ tại ĐBSH ước tính khoảng 310 MW, tương đương công suất thủy điện nhỏ, nhưng chỉ đáp ứng khoảng 0,6% nhu cầu điện quốc gia.
  • Chi phí đầu tư và vận hành cao, giá mua điện thấp là rào cản lớn cho phát triển điện sinh khối.
  • Cần có chính sách hỗ trợ giá điện hợp lý, phát triển hệ thống thu gom, tuyên truyền nâng cao nhận thức và ứng dụng công nghệ mới để khai thác hiệu quả tiềm năng năng lượng sinh khối tại ĐBSH.

Next steps: Triển khai các giải pháp đề xuất, xây dựng mô hình thí điểm nhà máy điện sinh khối quy mô vừa tại các tỉnh trọng điểm, đồng thời hoàn thiện chính sách hỗ trợ.

Call to action: Các nhà hoạch định chính sách, doanh nghiệp và nhà nghiên cứu cần phối hợp chặt chẽ để thúc đẩy phát triển năng lượng sinh khối bền vững, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế vùng Đồng bằng sông Hồng.

Luận văn thạc sĩ: Đánh giá tiềm năng phát điện từ phế phụ phẩm rơm rạ tại Đồng bằng sông Hồng

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội – 2020
Học viên: Phương Tâm Thảo Ly
Hướng dẫn khoa học: TS.TS Hoàng Anh Lê