Nghiên cứu cải tạo máy phát điện cỡ vừa sử dụng nhiên liệu khí biogas từ chăn nuôi

 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số 51.2019 62
KHOA HỌC
NGHIÊN CỨU CẢI TẠO MÁY PHÁT ĐIỆN CỠ VỪA 
SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ BIOGAS TỪ CHĂN NUÔI 
STUDY ON CONVERSION OF CONVENTIONAL GENERATOR SET TO FUEL WITH GASES FROM BIOMASS 
Nguyễn Khắc Tùng1, Trịnh Xuân Phong2, 
Nguyễn Đức Khánh1, Hoàng Anh1, Bùi Văn Chinh3,* 
1. GIỚI THIỆU CHUNG 
Khí sinh học biogas hay còn gọi là 
nhiên liệu khí ga được sản suất từ quá 
trình phân hủy yếm khí các chất thải 
nông nghiệp. Thành phần chính của 
biogas là CH4 (50 ÷ 70%) và CO2 (30%) 
còn lại là các chất khác như hơi nước, N2, 
O2, H2S và CO. Khí biogas có nhiệt trị 
khoảng 23.400kJ/m3, trị số octance 
(RON) khoảng 130 [1], do đó khí biogas 
có thể được sử dụng làm nhiên liệu thay 
thế cho nhiên liệu xăng/diesel truyền 
thống. Các nghiên cứu trên thế giới cho 
thấy, sử dụng nhiên liệu biogas làm giảm 
đáng kể phát thải độc hại so với sử dụng 
nhiên liệu truyền thống [2,3]. Hiện nay 
động cơ sử dụng nhiên liệu biogas có hai 
loại, động cơ thiết kế mới chuyên sử 
dụng nhiên liệu biogas và động cơ cải 
tạo từ động cơ xăng/diesel truyền thống. 
Tuy nhiên, việc thiết kế chế tạo mới các 
động cơ biogas sẽ tốn kém kinh phí, giá 
thành cao. Trong khi đó, ở Việt Nam rất 
nhiều động cơ xăng/diesel thế hệ cũ 
đang được sử dụng. Vì vậy, việc nghiên 
cứu chuyển đổi động cơ xăng/diesel 
đang lưu hành sang chạy nhiên liệu 
biogas có ý nghĩa thực tiễn hơn. 
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra 
rằng động cơ xăng/diesel truyền thống 
có thể hoán cải thành động cơ sử dụng 
hoàn toàn biogas hoặc dưới dạng lưỡng 
nhiên liệu. Nghiên cứu của Tjokorda và 
các cộng sự [4] đã tiến hành trên động 
cơ xăng, một xylanh, bốn kỳ, sử dụng 
chế hòa khí. Kết quả cho thấy động cơ 
có thể làm việc với nhiên liệu biogas, 
tuy nhiên cần phải thay đổi kết cấu bộ 
chế hòa khí để động cơ có thể dễ dàng 
khởi động. Ngoài ra, để động cơ làm 
việc ổn định với nhiên liệu biogas, phải 
TÓM TẮT 
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu cải tạo động cơ máy phát điện sử dụng nhiên liệu diesel sang sử 
dụng nhiên liệu khí biogas nguồn gốc từ chăn nuôi. Nghiên cứu thực hiện trên tổ máy phát điện 3 pha sử 
dụng động cơ Isuzu 4JJ1-T, dung tích 3.0 lít, trang bị hệ thống nhiên liệu phun dầu điện tử và tuabin tăng 
áp. Kết cấu và một số hệ thống của động cơ nguyên bản được cải tạo để có thể làm việc với nhiên liệu 
biogas. Để động cơ có thể làm việc với nhiên liệu biogas mà không xảy ra hiện tượng cháy kích nổ, tỷ số 
nén được giảm từ 17,5 xuống 13 bằng cách tăng độ dày đệm nắp máy. Hệ thống cung cấp nhiên liệu dưới 
dạng bộ hòa trộn cùng hệ thống đánh lửa được trang bị để thay thế cho hệ thống bơm cao áp - vòi phun 
nguyên bản. Ngoài ra, động cơ còn được trang bị bộ điều tốc điện tử để ổn định tần số phát điện khi phụ 
tải ngoài thay đổi. Kết quả sau cải tạo, máy phát điện đạt được công suất tối đa 31,14kW, tương đương 
85% công suất định mức của máy nguyên bản với hàm lượng mê tan trong biogas là 64%. Sau thời gian 
chạy khảo nghiệm, kết quả cho thấy hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 1,17 tương ứng 1m3 khí biogas 
với hàm lượng 64% mê tan tạo ra 1,17kW điện. Việc sử dụng nhiên liệu khí biogas phục vụ chạy máy phát 
điện vừa tận dụng được nguồn năng lượng tái tạo, bảo vệ môi trường, vừa tiết kiệm chi phí điện năng tiêu 
thụ tại các trang trại quy mô vừa và nhỏ. 
Từ khóa: Nhiên liệu biogas, cải tạo động cơ, máy phát điện biogas, nhiên liệu khí gas. 
ABSTRACT 
This paper presents experimental study on conversion of diesel generator engine to fuel with gases 
from biomass. The study was conducted on 3 phase generator set equippted Isuzu 4JJ1-T engine which 
has displacement of 3.0 liter and uses common rail system and tubocharger. The structure and main 
symtems of the original engine were modified to work with biogas fuel. Specifically, the gases supply and 
ignition system are equipped to replace the original common rail system of the engine. In order for the 
engine to work with biogas without knocking, compression ratio of the engine is reduced from 17.5 to 
13.0 by using a cylinder head gasket. In addition, the engine is equipped with an electronic speed 
controler to stabilize frequency of generation as the external load changes. After the conversion, the 
generator achieved a max power of 31.14kW with 64% CH4 by volume in biogas fuel, equivalent to 85% of 
rated power of the original engine. Experimental results also show that the energy conversion efficiency is 
1.17, equivalent to 1m3 of biogas with 64% CH4 will generate 1.17kW of electricity. Using biogas fuel on 
generator sets has expand widely the usage of renewable energy sources and environmental protection 
and also reduce electricity consumption on small and medium farms. 
Keywords: Biogas fuel, engine conversion, biogas generator, gas fuel. 
1Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 
2Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định 
3Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 
*Email:chinhbv@haui.edu.vn 
Ngày nhận bài: 25/02/2019 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 11/4/2019 
Ngày chấp nhận đăng: 25/4/2019 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số 51.2019 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 63
loại bỏ H2S ra khỏi nhiên liệu [5,6,7]. Nghiên cứu thực 
nghiệm của Debabrata Barik và S. Murugan [8] đã chỉ ra 
rằng, động cơ sử dụng lưỡng nhiên liệu biogas-diesel sẽ cải 
thiện đáng kể hiệu suất nhiệt và suất tiêu hao nhiên liệu. 
Nghiên cứu của Sittiboon Siripornakarachai và cộng sự [9] 
về chuyển đổi động cơ diesel 6 xylanh sang sử dụng biogas 
cho thấy hiệu suất nhiệt của động cơ đạt 28,6% với hệ số 
dư lượng không khí 1,097 và góc đánh lửa sớm là 52 độ trục 
khuỷu. Theo kết quả nghiên cứu trong nước của tác giả Bùi 
Văn Ga và các cộng sự [10], sử dụng biogas trên động cơ 
đốt trong phát điện thay thế cho nhiên liệu hóa thạch sẽ 
giúp tiết kiệm được 10% điện năng và giảm 6,5% phát thải 
các bon vào khí quyển. 
Việc cải tạo động cơ sử dụng nhiên liệu truyền thống 
sang sử dụng nhiên liệu khí biogas cũng tương tự như các 
nhiên liệu khí khác như CNG, LPG, syngas[11,12]. Đối với 
nhiên liệu truyền thống như xăng hay diesel, nhiên liệu hòa 
trộn tạo hỗn hợp được xé tơi và tồn tại ở dạng hạt nhỏ, thể 
tích chiếm chỗ là không đáng kể. Còn với nhiên liệu khí, 
phần thể tích chiếm chỗ là đáng kể nên thể tích không khí 
nạp vào động cơ giảm, hệ số nạp bị giảm dẫn tới công suất 
chuyển đổi động cơ chạy nhiên liệu khí là nhỏ hơn so với 
động cơ nguyên bản sử dụng xăng/diesel. Nghiên cứu của 
Ting DSK và cộng sự [13] đã chỉ ra rằng, động cơ sử dụng 
khí thiên nhiên với 84% CH4, bằng phương pháp cung cấp 
nhiên liệu trên đường ống nạp sử dụng bộ hòa trộn có 
công suất thấp hơn 23% so với động cơ chạy xăng ở cùng 
điều kiện. Riêng đối với động cơ biogas, với sự có mặt 
khoảng 30% CO2 và các tạp chất khác trong khi CH4 chỉ 
chiếm khoảng 60% đến 70% dẫn tới quá trình cháy diễn ra 
chậm hơn nên làm tăng tổn thất nhiệt qua thành vách 
xylanh, từ đó làm giảm hiệu suất của động cơ [14]. 
Để đánh giá được hiệu suất chuyển đổi năng lượng, 
nhóm nghiên cứu tiến hành thực nghiệm trên tổ động cơ 
máy - phát điện có công suất định mức ban đầu 45kVA sử 
dụng nhiên liệu diesel truyền thống. Trong nghiên cứu này, 
động cơ máy phát điện được cải tạo để hoạt động với 
nhiên liệu biogas có nguồn gốc từ chăn nuôi. Các hệ thống 
của động cơ được cải tạo để phù hợp với nhiên liệu biogas 
như tỷ số nén, hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa và hệ 
thống ổn định tốc độ động cơ. 
2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 
2.1. Cơ sở cải tiến động cơ diesel sang động cơ biogas 
Để sử dụng khí biogas làm nhiên liệu cho động cơ đốt 
trong, tỷ số nén phù hợp của động cơ thường nhỏ hơn 16:1 
để đảm bảo không xảy ra hiện tượng kích nổ [1]. Tuy nhiên, 
đối với động cơ có tăng áp khí nạp, tỷ số nén của động cơ 
chuyển đổi cần phải có giá trị thấp hơn nữa. Để có thể giảm 
tỷ số nén của động cơ có các phương án như cắt gọt đỉnh 
piston, tăng độ dày đệm nắp máy. Nếu có thể tính toán và 
lựa chọn được vị trí cắt gọt đỉnh piston phù hợp sẽ làm 
tăng độ xoáy lốc trong buồng cháy, giúp hỗn hợp hòa trộn 
tốt hơn, cải thiện chất lượng quá trình cháy. Tuy nhiên khi 
cắt gọt sẽ làm thay đổi khối lượng piston từ đó ảnh hưởng 
tới động lực học của động cơ. Phương án tăng độ dày đệm 
nắp máy có nhiều ưu điểm như không ảnh hưởng nhiều 
đến các kết cấu cơ khí khác trên động cơ, công cải tạo ít, giá 
thành phù hợp. Tuy nhiên đệm nắp máy sẽ phải đảm bảo 
được độ kín khít, tránh trường hợp rò rỉ dầu bôi trơn và 
nước làm mát gây hư hỏng động cơ. 
Trong nghiên cứu này, phương án tối ưu để giảm tỷ số 
nén đó là tăng độ dày đệm nắp máy. Độ dày của đệm được 
thêm chỉ phụ thuộc vào hành trình piston, tỷ số nén trước 
và sau cải tạo. Độ dày của đệm cần tăng thêm sẽ được xác 
định theo công thức (1): 
.
( )( )
0
0
S
1 1
 
 
=
 (1) 
Trong đó, ε và ε0 lần lượt là tỷ số nén trước và sau cải 
tạo, S hành trình pison và α độ dày của đệm cần tăng thêm. 
Để có thể sử dụng với biogas, động cơ diesel chuyển 
đổi cần trang bị hệ thống đánh lửa thay thế hệ thống bơm 
cao áp và vòi phun. Vị trí lắp đặt vòi phun được cải tạo để 
lắp đặt bugi. Tận dụng các cơ cấu sẵn có trên động cơ để 
cải tạo thành bộ tạo xung tín hiệu đánh lửa, chẳng hạn cơ 
cấu dẫn động bơm cao áp. 
Có nhiều phương pháp cung cấp và tạo hỗn hợp cho 
động cơ biogas tương tự như các phương pháp cung cấp 
nhiên liệu và tạo hỗn hợp trên động cơ xăng. Các phương 
pháp cung cấp nhiên liệu biogas có thể áp dụng như 
phương pháp cung cấp nhiên liệu biogas vào đường nạp 
bằng cách sử dụng bộ hòa trộn (hay bộ chế hóa khí) có 
họng venturi; cung cấp biogas bằng cách phun vào đường 
nạp và phương pháp phun trực tiếp nhiên liệu vào trong 
xylanh động cơ. Để có thể sử dụng công nghệ phun biogas, 
cần cung cấp cho khí biogas một áp suất nhất định. Điều 
này gây tốn công nén và đòi hỏi có công nghệ nén khí 
riêng. Do đó, với động cơ biogas sử dụng phát điện, 
phương án sử dụng bộ hòa trộn có ưu điểm hơn như kết 
cấu rất đơn giản, dễ chế tạo, dễ lắp đặt và giá thành rẻ. 
Với động cơ biogas sử dụng phát điện, cần có bộ ổn 
định tốc độ khi chế độ tải ngoài thay đổi. Bộ ổn định tốc độ 
có thể được cải tiến từ bộ điều tốc của động cơ nguyên bản 
hoặc trang bị mới hoàn toàn. Điều này phụ thuộc vào kết 
cấu của động cơ nguyên bản. Trong nghiên cứu này, nhóm 
tác giả lựa chọn giải pháp trang bị bộ ổn định tốc độ riêng 
biệt cho động cơ biogas mà không sử dụng tới bộ điều tốc 
của động cơ nguyên bản. 
2.2. Thông số kỹ thuật của đối tượng nghiên cứu 
Quá trình nghiên cứu cải tạo được thực hiện trên động 
cơ 4JJ1-T. Thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ được trình 
bày trong bảng 1. 
Bảng1. Thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ 
Động cơ 4JJ1-T 
Kiểu động cơ Diesel, 4 kỳ, tăng áp tua bin máy nén 
Bố trí xy lanh - Số xy lanh Thẳng hàng - 4 xy lanh 
Thứ tự nổ 1-3-4-2 
Đường kính x hành trình (D x S) 95,4 x 104,9 (mm) 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số 51.2019 64
KHOA HỌC
Thể tích công tác (cc) 2999 
Tỷ số nén 17,5 
Công suất max/tốc độ 52kW tại 2000 v/ph 
Mô men max/tốc độ 255Nm tại 1500 v/ph 
Kiểu buồng cháy Buồng cháy thống nhất 
Hệ thống nhiên liệu Common rail 
Để lựa chọn phương án cải tạo tối ưu, việc đánh giá kết 
cấu động cơ là cần thiết. Sau khi phân tích kết cấu, nhóm 
nghiên cứu đánh giá được thuận lợi và khó khăn trong quá 
trình cải tạo. Động cơ cải tạo có cơ cấu phân phối khí sử 
dụng trục cam kép (DOHC) dẫn động bằng xích. Kết cấu 
này thuận tiện cho việc thay đổi tỷ số nén bằng phương 
pháp thêm đệm nắp máy mà hầu như không ảnh hưởng 
đến các kết cấu cơ khí khác trên động cơ. Do lược bỏ được 
hệ thống nhiên liệu nên có thể tận dụng cơ cấu dẫn động 
bơm cao áp để cải tạo thành bộ tạo xung đánh lửa. Ngoài 
ra, trên động cơ có bố trí các cảm biến như cảm biến vị trí 
trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến tốc độ, thuận 
lợi cho việc xác định góc đánh lửa và trang bị bộ ổn định 
tốc độ động cơ. Tuy nhiên, để cải tạo hệ thống đánh lửa, 
phần nắp máy sẽ phải cắt gọt, gia công cơ khí, vị trí lỗ lắp 
vòi phun sẽ được cải tạo để lắp bugi. Do đó, cần tính toán 
đường kính lỗ gia công để không gây ảnh hướng đến kết 
cấu phần nắp máy. 
2.3. Thực hiện cải tạo động cơ 
Khí biogas có trị số RON vào khoảng 130 nên động cơ 
biogas có thể sử dụng ở tỷ số nén khá cao mà không bị kích 
nổ. Theo nghiên cứu của Martin Malenshek và cộng sự [12], 
nhiên liệu biogas với 60% CH4 và 40% CO2 kích nổ ở tỷ số 
nén 17,6 ÷ 1 với hệ số nạp ηv = 0,682. Với động cơ có tăng 
áp, để nhiên liệu không bị kích nổ thì tỷ số nén cần thấp 
hơn rất nhiều. Trong nghiên cứu này, động cơ có tỷ số nén 
ban đầu ɛ0 = 17,5 được giảm xuống tỷ số nén ɛ = 13. Để 
giảm tỷ số nén, nhóm nghiên cứu thực hiện tăng thể tích 
buồng cháy bằng cách tăng độ dày đệm nắp máy. 
Hình 1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa sau cải tạo 
Trong nghiên cứu này, để đánh giá hiệu suất chuyển đổi 
năng lượng, động cơ cải tạo được thực nghiệm với góc 
đánh lửa sớm 26 độ trục khuỷu. Theo đó phần dẫn động 
bơm cao áp được cải tạo thành bộ tạo xung đánh lửa. 
Nhóm nghiên cứu sử dụng một giải pháp tuy đơn giản 
nhưng hiệu quả đó là sử dụng nhiều cảm biến và một vấu 
xung, thay vì một cảm biến và nhiều vấu xung như thể hiện 
trên hình 1. Theo đó hai cảm biến được bố trí đối xứng 
nhau qua mặt phẳng kính và có cơ cấu giúp thay đổi vị trí 
tương đối của các cảm biến với vấu tạo xung để điều chỉnh 
góc đánh lửa. Để thuận lợi cho việc lắp đặt bugi đánh lửa, vị 
trí lắp vòi phun diesel nguyên bản được cải tạo để lắp đặt 
bugi một cách dễ dàng mà không ảnh hưởng đến kết cấu 
nắp máy và các cơ cấu khác. 
Khí biogas sau lọc sẽ được cung cấp cho động cơ qua 
bộ hòa trộn có họng khuếch tán kiểu ống venturi như thể 
hiện trên hình 2. Áp suất khí biogas cung cấp được duy trì ở 
giá trị ổn định bằng áp suất môi trường nên việc cung cấp 
nhiên liệu khí vào ống venturi hoàn toàn phụ thuộc vào kết 
cấu họng khuếch tán và lưu lượng không khí nạp đi qua 
họng, tức là phụ thuộc chế độ làm việc của động cơ tương 
tự như nguyên lý tạo hỗn hợp trong bộ chế hòa khí của 
động cơ xăng. 
Hình 2. Bộ tạo hỗn hợp nhiên liệu biogas dùng ống venturi có lỗ xung quanh 
họng 
Hình 3. Sơ đồ hệ thống máy phát điện sử dụng nhiên liệu biogas 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số 51.2019 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 65
Đối với hệ thống nhiên liệu kiểu venturi, do không tự 
động điều chỉnh được tỷ lệ không khí/nhiên liệu phù hợp 
nên hiệu suất sử dụng nhiên liệu không cao. Ngoài ra trong 
quá trình sử dụng, chất lượng của nhiên liệu khí biogas 
không ổn định. Vì vậy, để nâng cao chất lượng cung cấp 
nhiên liệu và tạo hỗn hợp bằng phương pháp sử dụng bộ 
hòa trộn, nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp điều 
chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp điện tử. Van tiết lưu điều 
khiển bằng điện được bố trí trên đường cấp nhiên liệu để 
điều chỉnh tỷ lệ hòa trộn giữ biogas và khí nạp ở giá trị phù 
hợp thông qua tín hiệu gửi về từ cảm biến lambda. Sơ đồ 
tổng thể hệ thống sau khi cải tạo được thể hiện trên hình 3. 
2.4. Hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas 
Nhiên liệu biogas chứa một lượng không nhỏ khí H2S, là 
loại khí gây ăn mòn các chi tiết kim loại. Đặc biệt ở điều 
kiện nhiệt độ và áp suất cao trong buồng cháy của động cơ 
thì tốc độ ăn mòn còn nhanh hơn nữa. Vì vậy, để động cơ 
đốt trong có thể làm việc lâu dài với khí biogas cần thiết 
phải xử lý thành phần H2S. Khí H2S có thể được xử lý bằng 
phương pháp hấp thụ bởi oxit sắt như trình bày trong 
nghiên cứu của Parameshwaran Ravishanker và cộng sự 
[15]. Trên cơ sở đó một hệ thống lọc khí do Công ty Cổ 
phần Kankyo Việt Nam sản xuất được đưa vào hệ thống để 
loại bỏ H2S trước khi đưa biogas vào động cơ như thể hiện 
hình 4. Các hạt lọc chủ yếu là sắt oxit, sau khi hấp thụ H2S 
có thể nhả hấp thụ để tái sinh hạt lọc khi tiếp xúc với không 
khí. Do đó, hệ thống trang bị 2 tháp lọc để sử dụng luân 
phiên, khi một tháp lọc đang trong quá trình hấp thụ H2S 
thì tháp lọc còn lại sẽ trong quá trình nhả hấp thụ. Chất 
lượng khí biogas sau lọc duy trì được hàm lượng CH4 từ 60 
đến 65%, hàm lượng CO2 từ 30 đến 35% và gần như loại bỏ 
hoàn toàn H2S (chỉ còn lại 3 ÷ 8ppm). 
Hình 4. Sơ đồ hệ thống lọc biogas sử dụng cho máy phát điện 
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 
Sau cải tạo, cụm động cơ - máy phát được chạy thử 
nghiệm để đánh giá tính năng kỹ thuật động cơ khi sử 
dụng biogas. Công suất cực đại của động cơ được xác định 
bằng cách tăng dần phụ tải điện cho đến khi cụm động cơ - 
máy phát phát không duy trì được tần số. Công suất sẽ 
được tính theo công thức P 3UI= . Trong đó, U là điện áp 
ra của máy phát (400VAC) và I là cường độ dòng điện tiêu 
thụ. Giá trị Imax đo được tại thời điểm này là 45A, tương 
đương công suất P = 31,14kW với tỷ lệ CH4 trong nhiên liệu 
là 64%. 
So với động cơ nguyên bản, khi sử dụng nhiên liệu 
biogas, có thể đạt được có hệ số chuyển đổi công suất tối 
đa là: 
biogas-max
max
dm
P 31,14k 0,865
P 36
= = = (2) 
Tiến hành thực nghiệm cho động cơ - máy phát vận 
hành phát điện liên tục 2 ca/ngày và mỗi ca 4 tiếng để đảm 
bảo tuổi thọ của động cơ. Kết quả số liệu năng lượng điện 
sản sinh và lượng biogas tiêu thụ (bảng 2) được ghi chép 
để đánh giá hiệu suất chuyển đổi năng lượng. 
Bảng 2. Thống kê lượng điện sản sinh và lượng khí tiêu thụ 
TT Số điện (kW) 
Lượng khí tiêu 
thụ (m3) 
Tỷ lệ CH4 
(%) Số giờ 
Ca 1 67 57,3 64,1 4h 
Ca 2 40 33,9 64.5 4h 
Ca 3 75 64,7 65,0 4h 
Ca 4 50 45,5 63,2 4h 
Ca 5 58 50,4 64,5 4h 
Ca 6 62 52,1 65,2 4h 
Ca 7 67 55,8 65,7 4h 
Ca 8 53 44,9 66,0 4h 
Ca 9 65 54,6 64,0 4h 
Ca 10 61 51,7 63,8 4h 
Trung bình 59,80 51,9 64,7 
Hiệu suất chuyển đổi năng lượng: 
, ,
,
= =
59 80φ 1 17
51 09
Kết quả thực nghiệm chạy máy phát điện biogas nhiều 
ngày liên tục cho thấy nếu duy trì tần suất chạy máy phát 8 
tiếng một ngày phục vụ trang trại trong giờ cao điểm thì 
trung bình mỗi ngày có thể tiết kiệm tới 120kW điện. Với 
giá điện giờ cao điểm tại nước ta là 2,871 đồng/kWh thì mỗi 
ngày trang trại có thể tiết kiệm tới 300 ngàn đồng. Như vậy, 
một tháng có thể tiết kiệm khoảng 10 triệu đồng. Như vậy, 
việc cải tạo máy phát điện sử dụng nhiên liệu diesel sang sử 
dụng khí biogas có nguồn gốc từ chăn nuôi đã đem lại hiệu 
quả về kinh tế. Ngoài ra, việc sử dụng biogas phát điện còn 
là giải pháp hữu hiệu trong bảo vệ môi trường, tận dụng 
nguồn năng lượng tái tạo trong sản suất nông nghiệp, 
hướng tới phát triển nông nghiệp bền vững. 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số 51.2019 66
KHOA HỌC
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Klaus von Mitzlaff, 1988. Engines for biogas. Gesellschaft für Technische 
Zusammenarbeit (GTZ). 
[2]. Anne Roubaud, Daniel Favrat, 2005. Improving performances of a lean 
burn cogeneration biogas engine equipped with combustion prechambers. Fuel, 
volume 84, Issue 16, November 2005, Pages 2001-2007 
[3]. Santosh Kumar Hotta, Niranjan Sahoo, Kaustubha Mohanty, 2019. 
Comparative assessment of a spark ignition engine fueled with gasoline and raw 
biogas. Renewable Energy, Volume 134, April 2019, Pages 1307-1319. 
[4]. Tjokorda Gde Tirta Nindhia, Wayan Surata, Ketut Adi Atmika, Dewa 
Ngakan Ketut Putra Negara, and Ari Wardana, 2013. Method on Conversion of 
Gasoline to Biogas Fueled Single Cylinder of Four Stroke Engine of Electric 
Generator. International Journal of Environmental Science and Development, 
Vol. 4, No. 3, June 2013, pp.300-303. 
[5]. Bùi Văn Ga, Ngô Văn Lành, Ngô Kim Phụng, 2007. Tinh luyện khí biogas 
để chạy động cơ đốt trong. Tạp chí Sở khoa học và Cộng nghệ thành phố Đà Nẵng, 
Khoa học và Phát triển, số 127. 
[6]. I Wayan Surataa, Tjokorda Gde Tirta Nindhia, I Ketut Adi Atmikac, Dewa 
Ngakan Ketut Putra Negarad, and I Wayan Eka Permana Putrae, 2013. Simple 
Conversion Method from Gasoline to Biogas Fueled Small Engine to Powered Electric 
Generator. International Conference on Alternative Energy in Developing 
Countries and Emerging Economies, pp 626 - 632. 
[7]. Juan Pablo Gomez Montoya, Andres A. Amell Arrieta, and Jaime F. 
Zapata Lopez, 2015. Spark ignition engine performance and emissions in a high 
compression engine using biogas and methane mixtures without knock occurrence. 
Thermal science, Vol. 19, No. 6, pp. 1919-1930. 
[8]. Debabrata Barik and S. Murugan, 2016. Experimental investigation on 
the behavior of a DI diesel engine fueled with raw biogas-diesel dual fuel at 
different injection timing. Journal of the Energy Institute,Volume 89, Issue 3, 
August 2016, Pages 373-388. 
[9]. Sittiboon Siripornakarachai and Thawan Sucharitakul, 2007. 
Modification and tuning of diesel bus engine for biogas electricity production. 
Maejo International Journal of Science and Technology, pp 194-207. 
[10]. Văn Ga Bùi, Minh Tiến Lê, Bích Trâm Trương Lê, Văn Đông Nguyễn, 
2009. Khả năng giảm phát thải CO2 ở Việt Nam nhờ sản xuất điện năng bằng 
biogas. Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, số 1(30), pp. 7-13. 
[11]. Semin and Rosli Abu Bakar. A Technical Review of Compressed Natural 
Gas as an Alternative Fuel for Internal Combustion Engines. American Journal of 
Engineering and Applied Science, Volume 1, Issue 4, Pages 302-311 
[12]. Martin Malenshek, Daniel B. Olsen, 2009. Methane number testing of 
alternative gaseous fuels. Fuel 88, 650–656. 
[13]. Ting DSK, Checkel MD, 1995. The effects of turbulence on spark-ignited, 
ultra lean, premixed methane-air flame growth in a combustion chamber. SAE 
Paper 952410. 
[14]. E.Porpatham, A.Ramesh, B.Nagalingam, 2008. Investigation on the 
effect of concentration of methane in biogas when used as a fuel for a spark 
ignition engine. Fuel, Volume 87, Issues 8–9, July 2008, Pages 1651-1659. 
[15]. Parameshwaran Ravishanker and David Hills, 1984. Hydrogen sulfide 
removal from anaerobic digester gas. Agricultural Wastes, Volume 11, Issue 3, 
Pages 167-179. 
AUTHORS INFORMATION 
Nguyen Khac Tung1, Trinh Xuan Phong2, Nguyen Duc Khanh1, 
Hoang Anh1, Bui Van Chinh3,* 
1Hanoi University of Science and Technology 
2Namdinh University of Technology Education 
3Hanoi Universiy of Industry