Giới thiệu một vài phương pháp tiết kiệm năng lượng

NĂM 2008 THÁNG 10 NGÀY 05

HASCON.NET

 

GIỚI THIỆU MỘT VÀI PHƯƠNG PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG, VÀ QUAN HỆ GIỮA ĐƠN VỊ TƯ VẤN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG VỚI DOANH NGHIỆP

 

Tiến sĩ Nguyễn Bách Phúc 

Chủ tịch Hội Tư vấn Khoa học Công nghệ và Quản lý TP. HCM HASCON

Viện trưởng Viện Điện - Điện tử - tin học EEI

 

Mở đầu

 

Theo thống kê, năm 2007 cả nước đã tiêu thụ 58,19 tỷ kWh điện, 13,5 triệu Tấn xăng dầu, và 17 triệu Tấn than đá. Trong những năm gần đây, Mức tăng tiêu thụ năng lượng hàng năm là: điện 15% đến 20%, xăng dầu 10% đến 12%, than 5% đến 6%.

 

Theo dự báo của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, năm 2008 cả nước thiếu khoảng 8,6 tỷ KWh, năm 2009 thiếu 10,3 tỷ KWh, trong khi suốt  nửa đầu năm nay cả nước mới chỉ tiết kiệm được 0,29 tỷ KWh điện.

 

Các nghiên cứu khảo sát cho thâý rằng, nếu sử dụng đúng cách và áp dụng các giải pháp TKNL một cách hợp lý, hiệu quả, chúng ta có thể tiết kiệm từ 15% đến 20% điện năng, 30% đến 40% nhiệt năng.

 

Tiết kiệm năng lượng của chúng ta đi sau các nước trên thế giới nhiều năm. Nâng cao nhận thức của người dân về tiết kiệm năng lượng là rất cần thiết. Đối với các doanh nghiệp, nhận thức của người lãnh đạo về tính bức thiết, lợi ích của công tác TKNL, là vô cùng quan trọng, là yếu tố quyết định thành công của mục tiêu TKNL.

 

I. Tiết kiệm điện năng

 1.    Chiếu sáng

 Hiện cả nước đang dùng khoảng 100 triệu bóng đèn các loại. Trong đó khoảng 80 triệu bóng đèn tại các hộ gia đình và 20 triệu bóng đèn tại các cơ quan, nhà máy xí nghiệp, nhà hàng, khách sạn, quảng cáo. Đây là lĩnh vực có nhiều khả năng thực hiện tiết kiệm và chống lãng phí. 

Tiết kiệm điện trong chiếu sáng không phải là cắt điện, tắt đèn, mà thực chất là phải giảm tiêu thụ điện trong khi vẫn phải giữ đầy đủ độ chiếu sáng cần thiết. 

Sử dụng một số loại bóng đèn theo công nghệ mới sẽ đáp ứng được yêu cầu chất lượng, hiệu suất cao, tiết kiệm điện, bảo vệ môi trường, như: Đèn HQ compact; Đèn HQ T8, T5; Chấn lưu  điện tử EBD; Chấn lưu sắt từ tổn hao thấp, thay thế các bóng đèn sợi đốt bằng đèn compact hoặc bóng đèn neon T8, ballast điện từ;... thực tế đã mang lại hiệu quả tiết kiệm  điện năng tại các trường học, hộ gia đình, khách sạn, công trình chiếu sáng công cộng. 

Tại các xí nghiệp công nghiệp, các phòng, ban, phân xưởng thường xuyên nhắc nhở nhân viên nâng cao ý thức tiết kiệm điện, tắt các thiết bị chiếu sáng ở những nơi không cần thiết; Phân công người chuyên trách quản lý thiết bị điện, thường xuyên bảo dưỡng và kiểm tra, lau chùi và thay thế hệ thống chiếu sáng khi cần thiết; Một số phân xưởng có trần cao, lắp đặt đèn cao áp. Một số phân xưởng có trần thấp, đèn chiếu sáng được hạ thấp xuống. Bóng đèn có chao chụp được sơn màu sáng để tăng độ rọi sáng, đảm bảo đủ độ sáng cho công nhân làm việc. Cứ cách 4 bóng đèn có một bóng đèn sạc được sử dụng trong trường hợp mất điện đột xuất. Thiết kế nhiều dãy đèn, mỗi dãy đèn có một Cầu dao riêng để cung cấp điện chiếu sáng tại khu vực sản xuấtnhỏ; tránh dùng một Cầu dao chung cho nhiều bóng đèn. 

Chiếu sáng công cộng: trên các đường phố hoặc các con đường nội bộ của cơ quan, Doanh nghiệp có thể tiết giảm giờ chiếu sáng, tắt xen kẽ 50% số bóng đèn, thay các loại bóng đèn công nghệ mới tiết kiệm điện. 

Hướng mới trong tiết kiệm chiếu sáng là sử dụng công nghệ đèn LED và đèn công nghệ HID (high intensity discharge-Phóng điện cường độ cao). 

Đèn LED có tuổi thọ 100.000 giờ, tăng số giờ chiếu sáng tới 10 lần so với đèn compact. Mỗi bóng LED công xuất 1W đạt độ phát sáng trên 75lm/W và có khả năng tự động điều tiết độ chiếu sáng theo thời gian và nhu cầu trong ngày.

Đèn HID không những tiết kiệm năng lượng mà còn cho năng suất chiếu sáng cao 

2      Điều hòa nhiệt độ 

Một số điều tra cho thấy, hiện nay ở nước ta điện năng sử dụng để chạy Máy điều hòa là rất lớn, chiếm 20% tổng tiêu thụ điện năng cả nước. 

Trong khi đó, người sử dụng chưa nhận thức được, điều chỉnh cho nhiệt độ căn phòng càng thấp thì điện năng tiêu thụ càng nhiều. Thường thì nhiệt độ căn phòng  24-25⁰C là đã đủ lạnh, nhưng đa số người sử dụng Máy điều hòa ở Việt Nam lại điều chỉnh nhiệt độ xuống 16 – 18⁰C, gây ra lãng phí rất lớn. 

Do đó, cần đẩy mạnh tuyên truyền, khuyến cáo người tiêu dùng sử dụng điều hòa ở nhiệt độ thích đáng. Nhất là, các cơ quan , xí nghiệp nên có những quy định chế tài nội bộ cho việc này. 

3.    Máy móc thiết bị công nghiệp 

Các doanh nghiệp giảm nhập khẩu các công nghệ, thiết bị lỗi thời, tiêu hao nguyên, nhiên liệu lớn. Hiện nay nhiều doanh nghiệp nhỏ có thể chỉ quan tâm tới nhập khẩu được thiết bị rẻ mà không quan tâm tới việc thiết bị tiêu hao nhiều năng lượng, công nghệ lạc hậu không đảm bảo vệ sinh môi trường… 

Nên mua sắm động cơ có lắp sẵn biến tần, hay khởi động mềm, để tăng hiệu quả sản xuất và tiết kiệm điện. Biến tần và khởi động mềm là những thiết bị tiên tiến trên thế giới, nhưng còn khá xa lạ với các đơn vị sản xuất trong nước. Các thiết bị này sẽ mang lại hiệu quả rõ rệt, giúp công nhân có thể điều khiển được tốc độ của động cơ, các phần cơ khí hoạt động êm hơn, chi phí bảo dưỡng động cơ ít hơn, không gây sụt áp đột ngột khi khởi động và giảm tổn hao công suất ban đầu khi vận hành. Thực tế đã chứng minh, sử dụng biến tần điều khiển động cơ bơm quạt tiết kiệm điện năng trung bình 12 - 30%. 

II. Nhiệt năng 

1.  Tái sử dụng nhiệt năng trong công nghiệp

Nhờ việc sử dụng kỹ thuật thu hồi nhiệt từ khí thải và nước thải để sử dụng trở lại, hiệu suất sử dụng nhiệt năng của các dây chuyền công nghiệp có thể đạt tới trên 90%, điều mà cuối thế kỷ 20 rất ít người coi là hiện thực.

Các nhà máy nhiệt điện, luyện kim, xi măng, hóa chất, gạch, gốm sứ, dệt, nhuộm, ép nhựa, chế biến thực phẩm, đường, cà phê, chè... đều có các lò đốt sử dụng than, dầu, gas hoặc điện để tạo ra nhiệt độ cao. Lượng nhiên liệu cung cấp nhiệt năng hữu ích thường chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng số nhiên liệu bị đốt cháy, gây lãng phí tài nguyên, ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường và khí quyển trái đất, tính bình quân lượng nhiên liệu này thường chỉ chiếm từ 5% tới 30%. Hầu hết phần nhiệt năng còn lại đi theo khí thải, nước thải hoặc nước làm nguội máy... và thoát ra môi trường. Khi cải thiện các quá trình đốt và ứng dụng triẹt để các biện pháp thu hồi nhiệt, lượng CO­₂ và SO₂ cùng các chất khí độc hại do công nghiệp sinh ra có thể giảm từ 50% tới 80%, hiện tượng nhiệt độ trái đất nóng lên và các hiện tượng thay đổi khí hậu khác cũng có thể được hạn chế đáng kể.

Quá trình tái sử dụng nhiệt thải gồm nhiều công đoạn kỹ thuật khác nhau, công đoạn chính là việc thu hồi nhiệt. Nhiệt năng thải ra được chuyển tới một quá trình khác, trực tiếp hoặc qua một phương tiện trung gian. Có rất nhiều dạng trao đổi nhiệt với các phương tiện trung gian khác nhau và áp dụng cho các trường hợp sử dụng khác nhau. Thông thường nhiệt năng thu hồi sẽ được sử dụng ngay ở gần đó, dòng khí thải sẽ làm nóng không gian và sấy nóng không khí cung cấp cho sự cháy.

Theo cách này nhiệt năng được truyền từ khí thải hoặc nước thải đến không khí sạch hoặc nước sạch trong một buồng trao đổi nhiệt. Không khí sạch được sấy nóng sẽ chuyển qua một công đoạn sản xuất khác có yêu cầu nhiệt độ thấp hơn, hoặc bơm vào lò để tham gia đốt cháy nhiên liệu, làm cho quá trình đốt cháy nhanh hơn, triệt để hơn và tốn ít nhiên liệu hơn. Nước sạch sau khi được làm nóng cũng sẽ chuyển sang một công đoạn sản xuất cần nước nóng khác hoặc được bơm vào nồi hơi.

Với những quá trình công nghệ không liên tục, thải nhiệt và tái sử dụng nhiệt không thể thực hiện đồng thời, nhiệt lượng thu hồi cần đưa vào những ngăn giữ nhiệt hoặc những thiết bị trao đổi nhiệt.

Tái sử dụng nhiệt năng không chỉ giảm bớt nhiên liệu đưa vào ban đầu, mà còn giảm bớt chi phí đầu tư cho các lò đốt và hệ thống ống khói, tháp lạnh... Các dây chuyền công nghiệp xây dựng thơi gian gần đây thường gắn bó với hệ thống thiết bị tái sử dụng nhiệt, hoạt động đồng bộ với hệ thống đốt nhiên liệu, nồi hơi và dàn khí thải, nước thải. Phần giảm thiểu chi phí đầu tư do thu nhỏ lò đốt, thu nhỏ các ống khói, ống thoát khí thải... thường lớn hơn toàn bộ chi phí đầu tư cho hệ thống tái sử dụng nhiệt.

Tái sử dụng nhiệt năng đã được áp dụng từ những năm giữa thế kỷ 20. Ban đầu hiệu quả thu hồi nhiệt còn rất thấp, giá nhiên liệu chưa cao và giá thành thiết bị rất cao, nên ít được áp dụng. Gần đây, công nghệ sản xuất vật liệu và chế tạo thiết bị thu hồi nhiệt đã đạt được những tiến bộ đáng kể, trong khi tương quan giữa giá nhiên liệu và giá thiết bị đã thay đổi rất nhiều, lợi ích của thiết bị thu hồi nhiệt được minh chứng rất rõ rang và đầy thuyết phục.

Một ví dụ điển hình: Nhà máy cán nhựa Laufenberg, Cộng hòa Liên bang Đức, hàng năm tiêu thụ 2 triệu Euro khí đốt. Khi lắp đặt 3 hệ thống thiết bị tái sử dụng nhiệt với tổng chi phí 150 ngàn Euro, đã hạ mức tiêu thụ nhiên liệu xuống còn 1/3, tiết kiệm mỗi năm khoảng 1,3 triệu Euro.

2.  Thiết bị chống cáu cặn bằng phương pháp siêu âm USP (ultrasonic scale preventer).

Các chuyên gia ngành nhiệt đã xác định rằng: Khi độ dày của lớp cáu cặn là 1mm thì lò hơi tiêu nhiên liệu nhiều hơn định mức từ 2 đến 3%.

Người ta đã chứng minh được rằng sóng siêu âm có tác dụng phá cáu cặn đã bám, hoặc không cho cáu cặn bám mới lên thành ống nước, ống lửa, thành lò hơi.

Như vậy khi sử dụng siêu âm, toàn bộ thiết bị lò hơi sẽ không có cáu cặn. Lợi ích to lớn thu được là, thứ nhất, tiết kiệm được nhiên liệu, thứ hai, không phải dùng hóa chất để xử lý nồi hơi, tiết kiệm chi phí và góp phần bảo vệ môi trường.

Thiết bị USP bao gồm bộ nguồn phát dao động điện tần số 22 KHz, các dao động điện được truyền đến các đầu biến đổi để chuyển thành sóng siêu âm. Các đầu biến đổi được hàn trực tiếp lên thành lò hơi.

Một ví dụ: Lò hơi 6 tấn hơi, hàng tháng đốt khoảng 180.000 lít dầu, tiền hóa chất vệ sinh hàng tháng khoảng 6-7 triệu đồng.Dù sử dụng hóa chất nhưng không thể phá hoàn toàn lớp cáu cặn, vẫn còn khoảng 1-1.5 mm, như vậy vẫn lãng phí khoảng 3-4% nhiên liệu, tương đương 5400 lít dầu, khoảng 20 triệu đồng. Khi đầu tư và sử dụng thiết bị siêu âm, hàng tháng sẽ tiết kiệm được 6 triệu +20 triệu = 26 triệu đồng, trong khi đầu tư cho thiết bị này chỉ tốn khoảng 120 triệu đồng. Như vậy sẽ thu hồi vốn sau chưa đầy 5 tháng.

3.  Nhũ tương mazút và nước

Thêm vào dầu đốt 15-20% nước và trộn đồng nhất để tạo nhũ tương mazút nước.

Các nước châu Âu, đặc biệt là Nga, Đức, Canada, Mỹ… đã bắt đầu sử dụng khoảng 30 năm trước, nhưng việc tạo nhũ tương trước đây chưa tốt, do thiết bị tạo nhũ tương chưa hoàn thiện.

Cách đây khoảng 4-5 năm các chuyên gia chế tạo nhiên liệu động cơ tên lửa của Nga đã chế tạo thành công thiết bị trộn đồng nhất bằng phương pháp siêu âm, có thể tán mịn chất lỏng hoặc nhiên liệu xuống còn khoảng 1-5mc, và trộn đồng nhất nó, tạo ra nhũ tương có tính ổn định không dưới 1 năm. Các lợi thế của thiết bị này:

-  Đốt nhũ tương này tiết kiệm từ 11-18% dầu FO.

- Giảm lượng CO, NOx, SOx trong khí thải xuống 60-80%.

Nếu xí nghiệp hàng tháng dùng khoảng 400-500.000 lít dầu thì sẽ tiết kiệm được 40-50.000 lít dầu, tương đương với 160-200 triệu đồng, trong khi giá thiết bị chỉ khoảng 1 tỷ đồng, như vậy có thể thu hồi vốn đầu tư trong vòng 5-6 tháng.

4.  Hệ tự động điều khiển lò

       Người ta đã nghiên cứu chế tạo Hệ điều khiển tự động để điều khiển lò luyện nhôm, nhằm điều khiển tự động và chính xác nhiệt độ, loại bỏ việc quá nhiệt độ của lò. Thực tế sử dụng đã chứng minh rằng với Hệ thống này có khả năng tiết kiệm 10% dầu đốt

III. Vai trò của các Đơn vị Tư vấn TKNL 

1. Để thực thi một dự án TKNL cho một Doanh nghiệp, cần có sự phối hợp của 3 đối tác, đó là:

- Bản thân Doanh nghiệp, là bên đầu tư Dự án và thụ hưởng lợi nhuận.

- Cơ quan tài trợ: là những Nhà tài trợ cho các Dự án của các Doanh nghiệp về TKNL và sản xuất sạch.

- Đơn vị tư vấn TKNL: làm tư vấn cho Doanh nghiệp: xây dựng Dự án , thiết kế kỹ thuật, lập tổng dự toán, tư vấn mua sắm thiết bị, lắp đặt thiết bị, chuyển giao công nghệ, và giúp Doanh nghiệp thực hiện các thủ tục với Cơ quan tài trợ.

 

2. Ở Việt Nam hiện nay có nhiều cơ quan tài trợ, những cơ quan có vốn tài trợ và mức tài trợ lớn nhất, là:

 

TT	Tên Chương trình, Dự án	Cơ quan cấp Vốn tài trợ	Vốn tài trợ	Cơ quan quản lý trực tiếp	Mức tài trợ  %
01	Chương trình mục tiêu Quốc gia về sử dụng Năng lượng tiết kiệm và hiệu quả	Chính Phủ Việt Nam	Phê duyệt hàng năm	Ban chỉ đạo Chương trình mục tiêu Quốc gia về sử dụng Năng lượng tiết kiệm và hiệu quả	20% đến 40%
02	Dự án sử dụng năng lượng hiệu quả và quản lý phía nhu cầu Việt Nam	Ngân hàng thế giới WB	19,44 triệu USD	Bộ Công Thương và Tập đoàn Điện lực Việt Nam EVN
03	Dự án “Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các doanh nghiệp nhỏ và vừa” của Việt Nam	Quỹ môi trường toàn cầu (GEF), thông qua Chương trình phát triển Liên hiệp quốc (UNDP)	29,23 triệu USD	Bộ Khoa học và công nghệ
04	Chương trình tiết kiệm Năng lượng thương mại thí điểm CEEP, thuộc Dự án Quản lý tiết kiệm năng lượng thí điểm DSM/EE	Quỹ môi trường toàn cầu (GEF), thông qua Ngân hàng thế giớI WB	3,25 triệu USD	Cục điều tiết điện lực- Bộ Công Thương	20% đến 40%
05	Dự án hỗ trợ các chương trình Biogas cho ngành chăn nuôi tại các tỉnh được lựa chọn ở Việt Nam	Chính Phủ Hà Lan	2 triệu USD	Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn
06	Chương trình phát triển năng lượng tái tạo	Cơ quan hợp tác quốc tế Thụy Điển (SIDA) và Ngân hàng thế giới	4,5 triệu USD	Bộ Công Thương

 3. Ở Việt Nam và ở Tp. Hồ Chí Minh đã có một số Đơn vị tư vấn TKNL, Viện Điện – Điện tử - Tin học EEI là Đơn vị tư vấn TKNL có nhiều đóng góp trong lĩnh vực này.

Từ những năm 70 của thế kỷ 20, khi bắt đầu có một số Chương trình, Đề tài về tiết kiệm Năng lượng và Sản xuất sạch, nhiều chuyên gia của Viện EEI đã tham gia nghiên cứu, đào tạo, kiểm toán năng lượng, và thực thi những Chương trình, Dự án.

Những năm sau 1992, khi các Tổ chức Quốc tế phối hợp và giúp đỡ Thành phố Hồ Chí Minh và Việt Nam đẩy mạnh công tác Tiết kiệm Năng lượng và Sản xuất sạch, các Thành Viên của Viện đã tích cực tham gia và đã đóng góp rất nhiều công sức.

Những năm gần đây, nhất là sau Nghị định 102, các Thành Viên của Viện tiếp tục tích cực nghiên cứu và tham gia trực tiếp vào các Đề tài liên quan đến Tiết kiệm Năng lượng và Sản xuất sạch.                                     

Viện EEI đã đặt việc nghiên cứu Tiết kiệm Năng lượng và Sản xuất sạch là một trong   những trọng tâm hoạt động của mình. Viện đã xây dựng “Chương trình Tiết kiệm năng lượng 4 bước cho các Doanh nghiệp”, phối hợp với một số Doanh nghiệp thực thi Chương trình này, như Công ty may Nhà Bè Thành phố Hồ Chí Minh (là cơ sở may lớn có hơn 10.000 công nhân sử dụng hàng nghìn động cơ, thiết bị điện…), như Công ty Xe Lửa Dĩ An thuộc Tổng Công ty Đường Sắt Việt Nam, Công ty may Thái Tuấn, Công ty Moutech, đầu tư nước ngoài của Đức …. 

Những hoạt động chính hiện nay của Viện: 

             1.     Tư vấn về tiết kiệm năng lượng cho các Doanh nghiệp.

          2.    Tổ chức đào tạo về tiết kiệm năng lượng và An toàn Điện cho các Doanh nghiệp.

            3.     Phối hợp với các Hôi, Hiệp Hội, các Đơn vị tư vấn TKNL và các cơ quan chức năng để tổ chức những Hội thảo về Tiết kiệm Năng lượng và Sản xuất sạch cho các Doanh nghiẹp, các Nhóm đối tượng.

          4.     Nghiên cứu chế tạo và xây dựng công nghệ sản xuất thiết bị và hệ thống điều khiển cơ điện ở chế độ Tiết kiệm Năng lượng.   

     Với đội ngũ 128 Nhà Khoa học, thuộc các lĩnh vực Điện - Năng lượng, Điện tử - Viễn thông, Tin Học, Tự động hóa, Cơ khí, Xây dựng, Môi Trường, Kinh tế và Luật, trong đó có 19 GS-TS và PGS-TS, 43 Tiến Sĩ, 18 Thạc Sĩ, và 47 Kỹ Sư, Cử Nhân, có những Nhà Khoa học có tiếng ở TP. Hồ Chí Minh và cả nước, Viện luôn luôn nỗ lực phục vụ cho các Doanh nghiệp trên lĩnh vực Tiết kiệm Năng lượng và Sản xuất sạch.