NÂNG CAO KỸ NĂNG ĐÁNH GIÁ NĂNG LƯỢNG Dự án: Triển khai sáng kiến khu công nghiệp sinh tháihướng tới mô hình khu công nghiệp bền vững tại Việt Nam

Công ty phải thường xuyên theo dõi hoá đơn tiền điện để phát hiện ngay các bất hợp lý trong sử dụng điện Hệ thống cung cấp điện nội bộ Hóa đơn tiền điện... Hệ số phụ tải: là tỷ số điện n

NÂNG CAO KỸ NĂNG ĐÁNH GIÁ

NĂNG LƯỢNG

Dự án: Triển khai sáng kiến khu công nghiệp sinh thái

hướng tới mô hình khu công nghiệp bền vững tại Việt Nam

Công ty TNHH Trung tâm Sản xuất sạch hơn Việt Nam

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

 Giảm chi phí vận hành;

 Giảm rủi ro phụ thuộc vào giá cả năng lượng;

 Góp phần tăng cường an ninh năng lượng;

 Tăng độ tin cậy của thiết bị và quy trình sản xuất;

 Vị thế tốt hơn trong chuỗi sản xuất.

2

Lợi ích của sử dụng năng lượng hiệu quả

I Sử dụng hiệu quả điện năng

Cường độ dòng điện (A), điện áp (V), điện trở (), tần số dòng điện (Hz).

Công suất biểu kiến (kVA):

 Một pha: kVA = (V x A)/1000

 Ba pha: kVA = (3 x V x A)/1000

Công suất phản kháng (kVAr).

Công suất hữu dụng (kW):

Điện năng

Điện năng

Điện năng

Điện năng

Các tổn thất điển hình

8

khi đầy tải

1 Cầu dao ngoài trời ( 15  230 KV) 0,002  0,015

3 Cơ cấu đóng - gắt điện áp trung bình (55KV) 0,005  0,02

4 Bộ điện kháng giới hạn dòng điện 0,09  0,30

7 Động cơ khởi động điện áp trung bình 0,02  0,15

8 Đường dây truyền tải điện nhỏ hơn 430 V 0,05  0,50

9 Cơ cấu đóng – ngắt điện áp thấp 0,13  0,34

10 Trung tâm điều khiển động cơ 0,01  0,40

TT Thiết bị điện % Tổn thất NL khi đầy tải

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Hóa đơn điện gồm:

 Phí năng lượng – Là phí liên quan đến năng lượng thực tế hoặc

công suất hữu dụng (kWh) tiêu thụ trong một tháng/khoảng thời gian tính tiền

 Phạt hệ số công suất (yêu cầu hiện nay cos ≥ 0,90)

 Tính phí theo thời gian sử dụng trong ngày: các mức tính khác

nhau cho giờ cao điểm và giờ thông thường

 Phạt do vượt mức yêu cầu trong hợp đồng (nếu có).

Công ty phải thường xuyên theo dõi hoá đơn tiền điện để

phát hiện ngay các bất hợp lý trong sử dụng điện

Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Hóa đơn tiền điện

Xác định tiền mua công suất phản kháng:

Tq = Ta x k% (đồng)

Trong đó:

Tq: Tiền mua công suất phản kháng (chưa có VAT).

Ta : Tiền mua điện năng tác dụng (chưa có VAT).

k : Hệ số bù đắp chi phí do bên mua điện sử dụng quá lượng công suất phản kháng quy định (%).

Cần lắp tụ bù để tránh chi phí tiền điện quá cao do hệ số

cos thấp

Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Cách tính tụ bù

Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Cách tính tụ bù

Bảng tra tụ bù nền cho trạm biến áp không tải

Dung lượng MBA

(KVAR) Po(W) Io(%) Pk(W) Uk(%)

Tụ 400V (Kvar)

Tụ 440V (Kvar)

Tụ bù tập trung tại

đầu nguồn

Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Cách lắp tụ bù

Tụ bù được nối với điện trở và điện kháng phóng điện

Bù tại đầu phụ tải

Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Cách lắp tụ bù

 Biểu diễn công suất điện tiêu thụ

theo thời gian gọi là “Đồ thị phụ

tải”;

 Đồ thị phụ tải giúp dự đoán nhu

cầu cao thấp của một bộ phận /

toàn bộ nhà máy / một mạng lưới

phân phối, từ đó có chiến lược tối

ưu hoá phụ tải để đạt hiệu quả

tiết kiệm điện cao. Ví dụ về đồ thị phụ tải theo ngàyở một doanh nghiệp

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Quản lý phụ tải

Hệ số phụ tải: là tỷ số điện năng tiêu thụ trong một khoảng thời

gian đã cho với nhu cầu điện năng cần thiết nếu mức tải lớn

nhất (công suất thiết kế) được duy trì trong suốt khoảng thời

gian đó

Cần tính hệ số phụ tải tháng trong 12 tháng Nếu hệ số phụ tải

thay đổi nhiều từ tháng này sang tháng khác thì cần xem xét lại

Chiến lược quản lý phụ tải:

 Chuyển tải không cần thiết và quy trình không liên tục

sang giờ thấp điểm

 Ngắt tải không cần thiết trong giờ cao điểm

 Vận hành máy phát tại nhà máy hoặc máy phát chạy

bằng diezen trong giờ cao điểm

 Lắp đặt thiết bị điều chỉnh hệ số công suất.

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Quản lý phụ tải

Sụt áp đường dây (Rơi áp đường dây) gây ra tổn thất điện

Tổn thất đường dây: U.I = RI2

Điện áp mạng hạ áp: cần duy trì đúng định mức với dao

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Điện áp

Điện áp cấp cao hơn tiêu chuẩn 10% sẽ gây ra tổn thất như sau:

• Động cơ điện 3 pha tăng tiêu thụ điện 1-2%

• Điều hòa nhiệt độ tăng tiêu thụ điện 5%

• Đèn huỳnh quang (đèn tuýp) tăng tiêu thụ điện 8,1%

• Đèn halogen tăng tiêu thụ điện 17%

• Đèn thủy ngân tăng tiêu thụ điện 20%

• Đèn compact không tăng tiêu thụ điện nhưng giảm tuổi thọ 45% (nhanh cháy đèn hơn)

• Các thiết bị điện tử (máy tính, máy photo ) tăng tiêu thụ điện 1%

• Tủ lạnh tăng tiêu thụ điện 5%

• Tủ đá tăng tiêu thụ điện 10%

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Điện áp

Điện áp cấp thấp hơn tiêu chuẩn 5% sẽ gây ra tổn thất như sau:

• Tổn thất đường dây RI2 tăng gần 12%

• Động cơ điện 3 pha tăng tiêu thụ điện 2-4%

• Dòng khởi động động cơ cảm ứng, mô men quay giảm và làmtăng khả năng bị quá tải động cơ khi khởi động 10%

• Nhiệt độ động cơ tăng 5% – nhanh hỏng động cơ do quá nóng

Lệch pha điện áp dây:

D KCB

Ảnh hưởng của không cân bằng pha điện áp:

 Gây ra mất cân bằng dòng điện giữa các dây pha;

 Mô men quay không đều;

 Rung động cơ;

 Quá nóng 1 hoặc 2 cuộn trong 3 cuộn dây pha của

động cơ (nóng không đều dễ gây cháy động cơ);

 Mô men hữu ích trên trục giảm;

 Hiệu suất động cơ giảm trầm trọng.

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Điện áp

Tác động của mất cân bằng điện áp đối với động cơ không

THDu - Hài điện áp

• ≤ 5%: bình thường, không có nguy cơ trục trặc;

• 5 to 8%: hài đáng kể, một số trục trặc là có thể;

• ≥ 8%: hài cao, trục trặc là có thể xảy ra Cần phân tích chuyên sâu

và lắp đặt các thiết bị giảm thiểu được yêu cầu.

THDi - Hài dòng điện.

• ≤ 10%: bình thường, không có nguy cơ trục trặc;

• 10 to 50%: hài đáng kể với nguy cơ tăng nhiệt độ và gây ra nhu cầu quá cỡ cáp điện và nguồn,

• ≥ 50%: hài cao, trục trặc là có thể xảy ra Cần phân tích chuyên sâu

và lắp đặt các thiết bị giảm thiểu được yêu cầu.

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Sóng hài

Ảnh hưởng của sóng hài

• Tổn thất năng lượng: tăng tổn thất năng lượng (do hiệu ứng Joule) trên

dây dẫn và thiết bị.

• Phí đăng ký cao hơn: hài dòng điện có thể làm mức công suất cần thiết

cao hơn và do đó chi phí sẽ cao hơn Hơn nữa, có thể bị Sở điện lực phạt do sóng hài cao

• Quá cỡ thiết bị

 Hài dòng cao nên yêu cầu thiết bị cấp điện cao hơn (máy phát điện, máy biến áp và UPS) (cỡ nguồn điện phải lớn hơn)

 Dây dẫn phải có kích thước phù hợp với dòng điện có hài dòng cao

 Ngoài ra, do hiệu ứng bề mặt (skin efect), điện trở của dây dẫn sẽ tăng theo tần số

Để tránh tổn thất quá cao do hiệu ứng Joule, cần phải tăng kích cỡ dây dẫn.

 Dòng điện cao của sóng hài trong dây dẫn trung tính có nghĩa là cũng phải tăng cỡ dây trung tính

• Giảm thời gian sử dụng của thiết bị: Khi hài điện áp đạt 10%, thời gian

sử dụng của thiết bị giảm đáng kể: 32.5% đối với thiết bị 1 pha; 18% đối với

thiết bị 3 pha và 5% đối với máy biến áp

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Sóng hài

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Lệch dòng khi mắc dây trục song song

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Lệch dòng khi mắc dây trục song song

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Lệch dòng khi mắc dây trục song song

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Lệch dòng khi mắc dây trục song song

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Lệch dòng khi mắc dây trục song song

 Lắp đặt máy biến áp phụ gần nơi tiêu thụ để giảm tổn thất đường

dây;

 Xác định các máy biến áp non tải và phân bố lại phụ tải để đạt

được điều kiện tối ưu;

 Phân bố đều phụ tải trên cả 3 pha, tránh hiện tượng lệch pha;

 Sử dụng dây truyền tải có tiết diện phù hợp;

 Cung cấp đúng điện áp định mức, tránh điện áp quá cao hoặc quá

thấp;

 Thường xuyên bảo dưỡng mạng lưới điện nội bộ : các mối ghép

nối, các vị trí tiếp xúc, rò rỉ điện, thay thế tụ bù già (hỏng), tránh

mất pha

 Lắp tù bù cos  tại tủ phân phối điện của đầu xưởng thay cho vị trí

tại máy biến áp.

14

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Các cơ hội tiết kiệm điện

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

 Động cơ điện là thiết bị điện

cơ học giúp chuyển điện năng

Chú ý nhãn động cơ: Công suất nhãn là công suất trên trục.

Đánh giá tải của động cơ: Đo tải của động cơ như là một chỉ số

đánh giá hiệu suất của động cơ Khi tải tăng, hệ số công suất và hiệu

suất của động cơ tăng lên tới giá trị tối ưu ở quanh mức đầy tải.

Trong đó:  = Hiệu suất vận hành của động cơ tính bằng %

Mức tải = Công suất ra chiếm % công suất thiết kế

P i = Công suất ba pha tính bằng kW

Tải = Pi x 

kWh nhãn

I.2 Động cơ điện

Đánh giá tải động cơ

3 phương pháp xác định tải động cơ cho động cơ vận hành riêng lẻ:

 Đo công suất đầu vào: Mức tải là tỷ số giữa công suất đầu vào (đo bằng

bộ phân tích công suất) và công suất định mức ở mức tải 100%;

 Đo cường độ dòng điện:

o Tải được xác định bằng cách so sánh cường độ dòng điện với cường độ dòng điện định mức

o Sử dụng khi không xác định được hệ số công suất và chỉ có sẵn giá trị

cường độ dòng điện, hoặc khi phần trăm tải xuống tới 50%;

o Không sử dụng khi phần trăm tải dưới 50%.

I.2 Động cơ điện

Đánh giá tải động cơ

ĐO CÔNG SUấT VÀO

Mức tải được đo theo ba bước.

 Bước 1 Xác định công suất đầu vào sử dụng phương trình sau:

Trong đó,

Pi = Công suất ba pha tính bằng kW

V = Điện áp hiệu dụng, giá trị trung bình giữa hai dây của ba pha

I = Dòng điện hiệu dụng, giá trị trung bình của ba pha PF= Hệ số công suất, số thập phân

 Bước 2 Xác định công suất định mức bằng cách lấy giá trị trên nhãn động cơ hoặc

Pi 

r

r hp x P



7457

T

r



I.2 Động cơ điện

Đánh giá tải động cơ

42I.2 Động cơ điện

Đánh giá tải động cơ

Đo cường độ dòng điện: Tải được xác định bằng

cách so sánh cường độ dòng điện và điện áp

đo được với cường độ dòng điện và điện áp

định mức (đến 50% tải)

Trong đó:

I, V = Cường độ dòng điện và điện áp đo được

(trung bình của 3 pha)

Ir Vr = Cường độ dòng điện và điện áp định mức

Mức tải = Công suất ra chiếm % công suất thiết kế

Tải = I x V x 100%

I r x V r

Quan hệ giữa năng lượng, dòng điện,

hệ số công suất và tải của động cơ

I.2 Động cơ điện

Đánh giá tải động cơ

Phương pháp trượt: so sánh mức trượt khi động cơ đang hoạt

động với mức trượt động cơ ở đầy tải

Trong đó:

Slip = Tốc độ đồng bộ - Tốc độ đo được (vòng/phút)

Ss = Tốc độ đồng bộ (vòng/phút)

Sr = Tốc độ ghi trên nhãn động cơ (vòng/phút)

Mức tải = Công suất ra chiếm % công suất thiết kế

Tải = Slip x 100%

S s - S r

I.2 Động cơ điện

Đánh giá tải động cơ

 Chọn động cơ có công suất phù hợp yêu cầu sử dụng.;

 Sử dụng động cơ hiệu suất cao;

 Hạn chế vận hành động cơ khi không tải hoặc non tải;

 Thường xuyên bảo dưỡng động cơ: dây curoa, dầu bôi trơn;

 Không nên dùng động cơ quấn lại;

 Bù công suất phản kháng khi cos thấp;

 Duy trì điện áp cung cấp cho đông cơ ở mức ± 5% định mức;

 Cân bằng cung cấp 3 pha cho động cơ;

 Lắp khởi động mềm, biến tần hoặc bộ tự động kiểm soát nănglượng khi cần thiết

I.2 Động cơ điện

Các cơ hội tiết kiệm điện

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Báo cáo năm 2003 của Cơ quan Năng lượng Mỹ cho thấy, 70 – 90% khí nén bị tổn thất dưới dạng nhiệt, ma sát, tiếng ồn và do sử dụng không

đúng Vì vậy, máy nén và hệ thống khí nén là những khu vực quan trọng

để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các nhà máy công

nghiệp.

I.3 Máy nén khí

 Chi phí vận hành một hệ thống khí

nén đắt hơn nhiều so với chi phí mua

máy nén

 Tiết kiệm năng lượng nhờ cải tiến hệ

thống chiếm khoảng 20 - 50% tiêu

thụ điện

 Quản lý hệ thống khí nén hợp lý có

thể giúp tiết kiệm năng lượng, giảm

khối lượng bảo dưỡng, rút ngắn thời

Thường xuyên kiểm tra rò rỉ khí nén tại các vị trí bích nối ống, van, các dụng cụ khí nén không sử dụng (gây tổn thất 40-50% năng lượng).

Rò rỉ (%) = [(Tx100)/(T+t)]

Trong đó: T = thời gian đóng tải (thời gian máy chạy, phút)

t = thời gian ngừng tải (thời gian máy dừng, phút) Mức rò rỉ của hệ thống (m 3 /phút) = Q × T / (T + t)

I.3 Máy nén khí

Rò rỉ khí nén

 Thường xuyên kiểm tra rò rỉ khí nén tại các vị trí bích nối ống,

van, các dụng cụ khí nén không sử dụng (gây tổn thất 40-50%

năng lượng);

 Thường xuyên bảo dưỡng bộ lọc khí cấp (tổn thất áp suất

250mm H2O trên bộ lọc  HS máy nén giảm 2%);

 Giảm nhiệt độ khí cấp 4 o C  tăng 1% hiệu suất;

 Giảm áp 1 bar ở máy nén khí  giảm tiêu thụ điện 6 – 10%;

 Nếu sử dụng nhiều máy nén khí nên bố trí các máy công suất lớn chạy đầy tải, một máy công suất nhỏ nhất dùng để điều chỉnh tải;

 Sử dụng đúng chủng loại dầu bôi trơn.

50

I.3 Máy nén khí

Các cơ hội tiết kiệm điện

Tổn thất rò rỉ khí nén tại P = 7,8 at

Đường kính lỗ

thủng (mm)

Mất mát khí nén (lít/phút)

Tổn thất điện (kWh/năm)

Tổn thất tiền (đồng/năm)

Tác động của sụt áp qua bộ lọc khí vào tới mức tiêu thụ điện:

Nguồn: Confederation of Indian Industries

I.3 Máy nén khí

Các cơ hội tiết kiệm điện

Giảm áp suất Tiết kiệm điện (%)

Từ

(bar)

xuống đến (bar)

Làm mát bằng nước 1 cấp

Làm mát bằng nước 2 cấp

Làm mát bằng khí 2 cấp

Tác động của việc giảm áp suất cấp tới mức tiêu thụ điện:

Nguồn: Confederation of Indian Industries

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Hệ thống chiếu sỏng bao gồm tất cả những bộ phận cần thiết để phõn phối đạt độ sỏng cần thiết: cụng tắc kiểm soỏt năng lượng, hệ thống dõy điện, ổn ỏp, chụp đốn, hỡnh dỏng phũng v.v…

T-ờng

Sàn

Chụp đèn

Khu vực làm việc

 Thay thế bóng đèn dây tóc bằng đèn tuýp sẽ giảm được 80% tiêu thụ năng lượng chiếu sáng;

75- Thay đổi từ đèn tuýp thường - chấn lưu sắt từ sang đèn tuýphiệu suất cao - chấn lưu điện tử sẽ giảm 40-50% năng lượng;

 Sử dụng chao đèn inox giúp giảm số lượng bóng đèn chiếu

sáng;

 Chiếu sáng đúng yêu cầu sử dụng, tránh thừa độ sáng;

 Tắt đèn chiếu sáng khi không sử dụng (nghỉ ăn ca);

 Tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên thay cho chiếu sáng điện

58

I.4 Hệ thống chiếu sáng

Các cơ hội tiết kiệm

I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ

Hệ thống làm lạnh có một số chu trình trao đổi nhiệt, như minh hoạ ở hình vẽ Nhiệt năng chuyển từ trái sang phải, được trích từ không gian

và đưa vào các cửa ra qua các chu trình trao đổi nhiệt:

60

I.5 Hệ thống điện lạnh

Hệ thống điện lạnh

 Có xu hướng áp dụng biên độ an toàn cao cho việc vậnhành  ảnh hưởng đến áp suất hút của máy nén/ điểm thiếtlập của thiết bị bay hơi VD: Cần làm lạnh ở 15oC sẽ cần môi

lý hoá yêu cầu về nhiệt độ để đạt giá trị cao nhất có thể;

 Tăng nhiệt độ thiết bị bay hơi thêm 1oC  tiết kiệm 2-3%năng lượng tiêu thụ

62

I.5 Hệ thống điện lạnh

Tối ưu hóa bộ trao đổi nhiệt

Tác động của nhiệt độ thiết bị bay hơi tới mức tiêu thụ năng lượng của máy nén:

Mức tăng kW/tấn (%)

Tác động của nhiệt độ bình ngưng tới mức tiêu thụ năng lượng:

Máy nén pittông sử dụng môi chất lạnh R22.

Nhiệt độ thiết bị bay hơi -10 0 C

64

I.5 Hệ thống điện lạnh

Tối ưu hóa bộ trao đổi nhiệt

Tác động của sự biến đổi trong nhiệt độ bình ngưng/bay hơi đối với mức tiêu thụ năng lượng:

• Hệ thống nén lạnh 02 cấp: áp suất hút tăng từ (-29 o C) lên (-23 o C) giúp tiết kiệm năng lượng 8%.

• Tủ đông gió, IQF: áp suất hút tăng từ (-40 o C) lên (-34 o C) giúp tiết kiệm năng lượng 12%.

Cách hiệu chỉnh hệ thống lạnh: mỗi lần cài đặt tăng nhiệt độ bay hơi lên 01 độ

và theo dõi nhiệt độ máy lạnh/kho lạnh (sản phẩm đông lạnh) Đến khi máy/kho (sản phẩm) bắt đầu tăng nhiệt độ thì hạ 01 độ là đạt nhiệt độ vận hành tối ưu VD: đang đặt nhiệt độ (-45 o C) ta tăng dần nhiệt độ -44,-43 -37 Tại -37 o C thấy nhiệt độ sản phẩm bắt đầu tăng thì ta hạ lại nhiệt độ -38 o C (đây là nhiệt độ vận hành tối ưu)

Dự án SUPA: đặt nhiệt độ quá thấp:

• Kho lạnh (-21,5 o C) ÷ (-22 o C)  (tối ưu -20 o C)  tiềm năng tiết kiệm 3-4%

• Hệ IQF (-45 ÷ -40 o C)  (tối ưu -38 o C)

I.5 Hệ thống điện lạnh

Tối ưu hóa bộ trao đổi nhiệt