MÔ HÌNH NĂNG LƯỢNG "SẠCH" CHO
ĐÀ NẴNG-THÀNH PHỐ MÔI TRƯỜNG
(Tiếp theo phần 1)
4. Tính toán hiệu quả kinh tế đối với người sử dụng gas thay xăng
Hiệu quả kinh tế đối với người sử dụng phụ thuộc vào chính sách giá cả nhiên liệu của quốc gia chứ không đơn thuần dựa trên giá trị năng lượng của chúng. Về mặt năng lượng, nhiệt trị thấp của LPG là 46,0 MJ/kg. Nhiệt trị thấp của xăng là 47,3 MJ/kg. Khối lượng riêng của xăng là 750kg/m3, vậy nhiệt trị thấp của xăng tính theo lít là 35,475MJ/lít. Vì vậy nếu tính theo giá năng lượng thì tỉ lệ giá 1 kg LPG/giá 1 lít xăng là 1,3. Tuy nhiên để khuyến khích người dân sử dụng LPG nhằm giảm phát thải ô nhiễm, chính phủ các nước công nghiệp phát triển thường áp dụng chính sách thuế đặc biệt để giảm giá bán nhiên liệu khí. Hình 19 giới thiệu biến thiên giá xăng và giá LPG trong 4 năm gần đây tại Pháp. Chúng ta thấy tỉ lệ giá 1kg LPG/1 lít xăng dao động từ 0,9 đến 1,1. Có thể lấy giá trị trung bình này là 1, nghĩa là giá 1 kg LPG tương đương với giá 1 lít xăng 98. Hình 20 giới thiệu biến thiên tỉ giá LPG và xăng ở Anh trong 3 năm gần đây. Thống kê này cho thấy tỉ giá giữa 1kg LPG và 1 lít xăng ở Anh trung bình khoảng 0,95<1. Bảng 1 thống kê tỉ giá giữa LPG và xăng ở một số nước Châu Á. Qua đấy ta thấy rằng giá 1 kg LPG đều thấp hơn giá 1 lít xăng, thậm chí ở một số quốc gia có chính sách khuyến khích sử dụng gas để giảm phát thải ô nhiễm môi trường đặc biệt như Ấn Độ, Thái Lan, giá 1kg LPG xấp xỉ giá 0,5 lít xăng.
Giá nhiên liệu hiện nay ở nước ta (tháng 1 năm 2010) là 16.450 đồng/1 lít xăng và 22.250 đồng/1kg LPG, nghĩa là tỉ giá giữa 1 kg LPG và 1 lít xăng xấp xỉ bằng 1,3, tức bằng tỉ lệ năng lượng giữa 1kg LPG và 1 lít xăng. Cơ cấu giá nhiên liệu hiện nay của nước ta như vậy chưa khuyến khích người tiêu dùng sử dụng gas để giảm phát thải ô nhiễm.
Như vậy nếu không có cải tiến gì về mặt kỹ thuật để nâng cao hiệu suất động cơ, khi chuyển sang sử dụng LPG, người tiêu dùng ở các nước nêu trên được lợi từ 30% đến 40% về mặt giá năng lượng, còn ở nước ta người tiêu dùng hầu như không có lợi gì về mặt kinh tế khi sử dụng nhiên liệu khí. Trong thực tế do nhiên liệu khí dễ tạo được hỗn hợp đồng nhất và cháy tốt hơn nên hiệu suất cháy cao hơn nhiên liệu lỏng. Với bộ phụ kiện chuyển đổi nhiên liệu LPG/xăng GATEC-25 xe gắn tiêu thụ 1 kg LPG khi chạy được quãng đường tương đương với quãng đường chạy được với 2 lít xăng. Vì vậy, về mặt kinh tế, với giá gas ở Việt Nam hiện nay khi chuyển sang sử dụng gas người tiêu dùng tiết kiệm được 32%. Nếu cơ cấu giá nhiên liệu như ở các nước phát triển thì người tiêu dùng lợi đến 54% khi sử dụng LPG so với khi sử dụng xăng.
Bảng 1: Tỉ giá LPG và xăng ở một số quốc gia Châu Á
| Quốc gia | Ấn Độ | Pakistan | Bangladesh | Thái Lan |
| Tỉ giá 1kg LPG/1 lít xăng | 0.44 | 0.93 | 0.92 | 0,61 |
5. Tính toán hiệu quả kinh tế của việc đầu tư trạm cấp gas Giả sử xe gắn máy tiêu thụ 1,5kg LPG/chiếc/tuần, tổng đầu tư cho trạm cấp gas là 3 tỷ đồng và khấu hao trong vòng 15 năm, mỗi trạm có 3 công nhân vận hành, kinh phí bảo trì trạm ước tính 120 triệu đồng/năm, nếu chênh lệch giá gas giữa bán và mua là 3000 đồng/kg thì doanh nghiệp có lãi khi số lượng xe gắn máy chạy bằng gas lớn hơn 5000 chiếc (hình 21). Nếu nước ta áp dụng cơ chế giá nhiên liệu như các nước phát triển, nghĩa là giá 1 kg LPG tương đương với giá 1 lít xăng và nhà đầu tư hưởng chênh lệch giá 7000 đồng/kg thì cùng điều kiện đầu tư như trên, trạm cấp gas bắt dầu có lãi khi có 2000 xe gắn máy chuyển sang chạy bằng gas (hình 22). Lợi nhuận nhà đầu tư có thể đạt 5 tỉ đồng/năm khi có 10.000 xe gắn máy chạy bằng gas.
Giả sử ngoài xe gắn máy, có thêm 100 chiếc ô tô chạy bằng gas với mức tiêu thụ 30kg LPG/chiếc/tuần thì kết quả tính toán lợi nhuận của trạm cấp gas khi chênh lệch giá gas 3000 đồng/kg và 7000 đồng/kg được giới thiệu trên hình 23 và hình 24. Do ô tô tiêu thụ lớn (gấp 20 lần xe gắn máy theo giả định) nên chỉ cần khoảng 100 xe ô tô chạy bằng gas là trạm cấp gas đã có thể có lãi.
Theo kết quả khảo sát mật độ giao thông tại Đà Nẵng, mật độ trung bình xe gắn máy (2 chiều) đi qua lại tại một nút giao thông khảo sát khoảng 4.000 chiếc/giờ. Nếu lấy trung bình lưu lượng xe gắn máy đi một chiều mỗi giờ là 2.000 chiếc thì số lượng xe gắn máy qua điểm khảo sát trong ngày là 24.000 chiếc. Nếu 50% số xe này chuyển sang dùng gas thì số lượng xe sử dụng gas trong tuần khoảng 12.000 chiếc. Theo kết quả tính toán trên đây thì khi lắp trạm cấp gas cho xe gắn máy, nhà đầu tư sẽ lãi được khoảng 1,5 tỷ đồng/năm trong trường hợp chênh lệch giá gas 3000 đồng/kg và lãi khoảng 5 tỷ đồng/năm nếu chênh lệch giá gas là 7000 đồng/kg. Cũng theo kết quả khảo sát giao thông hình 1 ta thấy mật độ ô tô, đặc biệt là taxi trong thành phố biến thiên đáng kể theo thời gian và theo vị trí khảo sát. Mật độ này có thể lên đến 400 chiếc/giờ (Ngả Ba Huế). Nếu lấy trung bình mật độ ô tô qua điểm khảo sát là 100 chiếc/giờ (một chiều) thì số lượng ô tô đi qua điểm khảo sát trong ngày (1 chiều) là 1200 chiếc. Giả sử khoảng 10% số ô tô này chuyển sang chạy bằng gas (khoảng 100 chiếc) và với giả định số lượng xe gắn máy chuyển sang chạy bằng gas như vừa nêu, trạm cấp gas có thể lãi 2,5 tỷ đồng/năm nếu chênh lệch giá gas là 3000 đồng/kg và lãi 7 tỷ đồng/năm nếu chênh lệch giá gas là 7000 đồng/kg.
Như đã trình bày ở phần 1.2, tỉ giá LPG/xăng ở nước ta hiện nay rất cao so với các nước phát triển cũng như một số nước trong khu vực. Vì vậy trong tương lai khi cơ cấu giá nhiên liệu của chúng ta tiếp cận cơ cấu giá của thế giới thì giá 1 kg LPG giảm đi 7000 đồng so với giá hiện nay. Nếu việc giảm giá này được dành ra 4000 đồng/kg LPG cho người tiêu dùng và 3000 đồng/kg LPG cho nhà đầu tư hệ thống cấp gas thì người tiêu dùng sẽ được hưởng lợi được 44,5% và lợi nhuận của nhà đầu tư xây dựng trạm cấp gas theo các hình 21 và hình 23.
Việt Nam hiện có trên 20 triệu mô tô và xe máy. Dự báo đến năm 2015, cả nước có khoảng 31 triệu xe. Đà Nẵng hiện có hơn 300.000 xe gắn máy đang lưu hành. Nếu hệ thống cấp gas được hình thành tạo thuận lợi cho người sử dụng thì ước chừng có 50% số lượng xe gắn máy nêu trên chuyển sang chạy bằng gas, tức khoảng 150.000 chiếc. Nếu mỗi trạm cấp gas phục vụ cho 12.000 chiếc xe gắn máy thì Đà Nẵng cần có 13 trạm lập thành mạng lưới. Dựa trên kết quả khảo sát mật độ giao thông, chúng tôi đề nghị mạng lưới cấp gas cho Thành phố Đà Nẵng như hình 25.
6. Tính toán hiệu quả môi trường
Về hiệu quả môi trường, mức độ phát thải các chất ô nhiễm tương đối của ô tô, xe gắn máy khi chạy bằng LPG so với khi chạy bằng xăng được trình bày trên hình 26. Theo đó, khi chạy bằng LPG, mức độ phát thải của ô tô giảm từ 40 đến 80% so với khi chạy bằng xăng. Vì vậy các phương tiện chạy bằng xăng đạt tiêu chuẩn EURO II khi chạy bằng LPG có thể đạt tiêu chuẩn EURO III.
Đối với mức độ phát thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính CO2, nếu nhiên liệu sử dụng có công thức CnH2n+2 thì lượng CO2 thải ra khi chạy 1 mol nhiên liệu là 44n. Thành phần chủ yếu của xăng là octane C8H18, do đó mức độ thải CO2 là 352g/mol xăng hay 2,3kg/lít xăng. Đối với LPG, lấy thành phần trung bình là 50% Propan và 50% Butan, vậy n=3,5, mức độ phát thải CO2 là 154g/mol LPG hay 3,02kg/kg LPG. Như vậy để có cùng năng lượng với 1 lít xăng, lượng CO2 phát thải ra khi đốt cháy LPG là 2,3kg, tương đương với lượng CO2 phát sinh khi đốt cháy 1 lít xăng.
Nếu không có cải tiến gì về kỹ thuật để nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ thì mức độ phát thải CO2 của ô tô, xe máy khi chạy bằng LPG và bằng xăng không khác biệt nhau nhiều. Tuy nhiên như đã trình bày ở phần 1.2, nhờ quá trình cháy LPG diễn ra tốt hơn xăng nên với công nghệ GATEC, cứ 1 kg LPG xe chạy được quãng đường tương đương với 2 lít xăng, do đó mức độ phát thải CO2 giảm đi 34% khi xe chạy bằng LPG so với khi chạy bằng xăng, góp phần hạn chế sự gia tăng nồng độ carbon trong khí quyển.
7. Năng lượng sạch phục vụ sinh sinh hoạt, đời sống đô thị
Song song với quá trình qui hoạch đô thị, Thành phố Đà Nẵng đã xây dựng các khu chung cư, các khu nhà ở cho người có thu nhập thấp. Cung cấp năng lượng phục vụ cho việc đun nấu gia đình là vấn đề rất cần thiết nhằm giảm phát thải ô nhiễm.
Trước khi vào chung cư, các hộ gia đình này thường sử dụng than, củi hay dầu làm chất đốt. Khi chuyển vào ở các khu chung cư, các dạng chất đốt này không còn phù hợp. Đại bộ phận người dân đã chuyển sang sử dụng khí hoá lỏng LPG để đun nấu. Kết quả điều tra nhu cầu sửu dụng gas làm chất đốt ở các chung cư Đà Nẵng cho thấy có đến 92% các hộ gia đình ở các khu chung cư sử dụng khí hoá lỏng LPG làm chất đốt hiện nay, so với 7,2% sử dụng dầu. Hầu như không còn hộ nào dùng than, củi (hình 27). Đại bộ phận các hộ gia đình tiêu thụ dưới 1 bình gas 12 kg mỗi tháng làm chất đốt (chiếm 92,3%). Chỉ có 7,2% số hộ được hỏi sử dụng từ 1 đến 3 bình gas mỗi tháng (hình 28). Người dân hiện nay đã quen với sử dụng nguồn gas cung cấp qua các đại lý bán lẻ với các bình 12kg. Điều này gây rất nhiều phiền hà trong việc sử dụng gas ở các nhà cao tầng, đặc biệt là vấn đề đảm bảo an toàn cháy nổ. Trong nghiên cứu này chúng tôi đề xuất phương án cung cấp ga tập trung cho các khu chung cư. Khi sử dụng hệ thống ga tập trung này người tiêu dùng có thể hưởng giá gas cung cấp cho công nghiệp, rẻ hơn đáng kể so với giá ga bán lẻ hiện nay. Điều này sẽ khuyến khích người dân sử dụng nhiên liệu sạch, góp phần bảo vệ môi trường. Hiện nay ở nước ta chưa có hệ thống cung cấp gas tập trung như vậy nên khi thăm dò ý kiến của người sử dụng, do chưa biết được lợi ích của hệ thống mới nên chỉ có 41,4% số hộ được hỏi có nguyện vọng sử dụng hệ thống cấp gas tập trung của khu chung cư so với 58,2% số hộ vẫn muốn tiếp tục sử dụng các bình gas bán lẻ (hình 29). Quan điểm này của người tiêu dùng chắc chắn sẽ thay đổi khi hệ thống cung cấp gas tập trung được hình thành và lợi ích của nó được minh chứng.
Các khu chung cư lớn của Đà Nẵng hiện nay được cho ở bảng 1. Nếu lấy trung bình mỗi hộ dùng 10kg gas/tháng (dưới 1 bình 12kg) và hệ thống cung cấp gas tập trung sử dụng các bình chứa tiêu chuẩn 2m3 (chứa 80% LPG lỏng, tức 800kg) thì số lượng bình chứa cần lắp đặt tại các khu chung cư và chu kỳ nạp gas được giới thiệu trên bảng 2.
8. Năng lượng sạch phục vụ cho sản xuất và đời sống ở nông thôn
Chất thải hữu cơ trong sản xuất nông nghiệp là nguyên liệu rất tốt trong sản xuất biogas. Ngoài sản xuất nông nghiệp, ngành chăn nuôi khu vực quanh Đà Nẵng cũng rất phong phú. Bảng 3 thống kê hiệu quả sản xuất biogas từ các nguồn nguyên liệu khác nhau. Sản xuất biogas từ các nguồn nguyên liệu này vừa làm giảm được khối lượng chất thải cần chôn lấp, vừa tiết kiệm được năng lượng hoá thạch. Với một hộ gia đình 4-5 người, nuôi 2 con trâu, bò, 6 con lợn có thể xây dựng một hầm biogas 4-5 m3, với 20-50 kg nguyên liệu nạp hàng ngày có thể thu được 200-500 lít khí, lượng biogas sinh ra có thể đun nấu liên tục được 1,5 giờ/ngày.
Bảng 3: Hiệu quả sản xuất biogas từ các nguồn nguyên liệu khác nhau
| Loại nguyên liệu | Lượng thải hàng ngày (kg/con) | Hàm lượng chất khô (%) | Tỷ lệ khối lượng C/N | Sản lượng khí hàng ngày (l/kg nguyên liệu tươi) |
| Chất thải bò | 15 – 20 | 18 – 20 | 24 – 25 | 15 – 32 |
| Chất thải trâu | 18 – 25 | 16 – 18 | 24 – 25 | 15 – 32 |
| Chất thải lợn | 1,2 – 4 | 24 – 33 | 12 – 13 | 40 – 60 |
| Chất thải gia cầm | 0,02 – 0,05 | 25 – 50 | 5 – 15 | 50 – 60 |
| Chất thải người | 0,18 – 0,34 | 20 – 34 | 2,9 – 10 | 60 – 70 |
| Bèo tây tươi | – | 4 – 6 | 12 – 25 | 0,3 – 0,5 |
| Rơm rạ khô | – | 80 – 85 | 48 – 117 | 1,5 – 2,0 |
Hiện nay qui mô sản xuất biogas ở khu vực ngoại thành Đà Nẵng rất đa dạng. Phổ biến nhất là qui mô gia đình, hầm biogas khoảng 4-5m3 sử dụng chất thải hữu cơ sinh hoạt hay chất thải chăn nuôi. Hầm biogas này đủ dùng để đun nấu gia đình. Những hầm biogas có qui mô lớn hơn (sử dụng chất thải chăn nuôi của khoảng 10 con heo), ngoài năng lượng làm chất đốt, biogas có thể được sử dụng để chạy máy phát điện phục vụ cho việc bơm nước hay kéo các máy công tác (hình
30). Để có thể chuyển đổi động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng sang chạy bằng biogas phù hợp với qui mô đa dạng của các hầm sinh khí ở vùng ngoại ô Đà Nẵng, chúng tôi đã nghiên cứu chế tạo các bộ phụ kiện chuyển đổi nhiên liệu GATEC [9]. Các bộ phụ kiện trên đây, động cơ có thể biến 1m3 biogas thành 1kWh điện, tiết kiệm được 0,4 lít dầu diesel và góp phần làm giảm phát thải 1kg CO2 vào bầu khí quyển.
9. Kết luận Sử dụng năng lượng sạch phù hợp là một trong những yếu tố quan trọng góp phần xây dựng Đà Nẵng thành Thành phố Môi trường. Nghiên cứu trên đây cho phép chúng ta rút ra những kết luận sau đây:
– Về giao thông công cộng, Đà Nẵng nên phát triển 3 tuyến tàu điện trên mặt đất để vận chuyển khối lượng lớn kết hợp với các tuyến xe bus chạy bằng khí dầu mỏ hoá lỏng LPG.
– Về phương tiện giao thông cá nhân, trước mắt Đà Nẵng nên sử dụng nhiên liệu khí dầu mỏ hoá lỏng LPG cho ô tô, xe gắn máy với sự hình thành mạng lưới cung cấp LPG rộng rãi trong thành phố. Trong tương lai Thành phố khuyến khích sử dụng ô tô, xe gắn máy hybrid hay phương tiện chạy bằng khí thiên nhiên.
– Cung cấp gas tập trung là giải pháp tối ưu giải quyết nguồn chất đốt cho các khu chung cư.
– Phát triển biogas để chạy động cơ phát điện và kéo máy công tác ở khu vực ngoại thành góp phần tiết kiệm nhiên liệu hoá thạch và bảo vệ môi trường
Tài liệu tham khảo
- Taillard :Regional Planning and Urban Renewal in Danang, Đại học Chulalongkorn, Băng cốc, 2005
- http://www.baomoi.com/Home/KinhTe/www.hanoimoi.com.vn/Nam-2008-GDP-da-vuot-nguong-1000-USDnguoi/2324308.epi
- Bui Van Ga, Tran Van Nam : Planning Urban Transport System for Danang City. ICAT 2002, PROCEEDINGS International conference on automotive technology, paper 032. Science and Technics publishing house.
- BUI Van Ga, TRAN Van Nam, PHUNG Xuan Tho : Clean Buses in Vietnam. International Conference on Automotive Technology, ICAT’02, Paper 033, Hanoi, 24-28 October 2002
- Bui Van Ga, Ho Tan Quyen, Nhan Hong Quang : Phương tiện giao thông sạch phùhợp với điều kiện Việt Nam. Hội nghị Nghiên cứu Khoa học, chuyển giao công nghệ môi trường phục vụđào tạo và bảo vệ môi trường công nghiệp, Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 22-23/8/2003
- BUI VAN GA : Tramway-Giải pháp phù hợp với giao thông công cộng ở Đà Nẵng. Khoa học và Phát triển, số 102, pp. 9-11,15, Sở Khoa học và Công nghệ Đà Nẵng, 2004
7. BUI VAN GA : Các thông số kỹ thuật phù hợp với hệ thống tramway tương lai của Đà Nẵng. Khoa học và Phát triển, số 104, pp. 4-8, Sở Khoa học và Công nghệ Đà Nẵng, 2004
8. Bùi Văn Ga: Bằng độc quyền sáng chế số 6643 “Hệ thống ba van chức năng cung cấp nhiên liệu khí cho xe gắn máy LPG/xăng”. Cục Sở Hữu Trí Tuệ, ngày 09-10-2007
9. BUI VAN GA, TRAN VAN QUANG, TRUONG LE BICH TRAM: Động cơ tĩnh tại chạy bằng hai nhiên liệu biogas-diesel. Tạp chí Giao Thông Vận Tải, pp 23-26, tháng 12-2008
