TÍNH TOÁN, ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ TẠI KHÁCH SẠN 5 SAO VINPEARL GOLF LAND RESORT - NHA TRANG. LUẬN VĂN THẠC SỸ.

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN TÍNH TOÁN, ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ TẠI KHÁCH SẠN 5 SAO VINPEARL GOLF LAND RESORT – NHA TRANG Học viên: Lê Văn Trường Chuyê

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ VĂN TRƯỜNG

TÍNH TOÁN, ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP

SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM

VÀ HIỆU QUẢ TẠI KHÁCH SẠN 5 SAO VINPEARL GOLF LAND RESORT - NHA TRANG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2017

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ VĂN TRƯỜNG

TÍNH TOÁN, ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP

SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM

VÀ HIỆU QUẢ TẠI KHÁCH SẠN 5 SAO VINPEARL GOLF LAND RESORT - NHA TRANG

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS ĐOÀN ANH TUẤN

Đà Nẵng - Năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Lê Văn Trường

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

TÍNH TOÁN, ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ TẠI KHÁCH SẠN 5 SAO VINPEARL

GOLF LAND RESORT – NHA TRANG

Học viên: Lê Văn Trường Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60.52.02.02 Khóa: K33.KTĐ.KH - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Năng lượng là một trong những yếu tố cần thiết cho sự tồn tại và phát triển xã hội Trong

tương lai, nhiên liệu hoá thạch như dầu thô, than đá, khí tự nhiên, chiếm đa phần năng lượng tiêu thụ sẽ

bị cạn kiệt Hơn nữa, việc sử dụng các dạng năng lượng này đã và đang gây ra nhiều vấn đề ảnh hưởng đến môi trường sống Nhằm tiết kiệm năng lượng, hạn chế tác động khí thải ngành công nghiệp điện đã

có đã có những thay đổi và định hướng đưa ra các giải pháp sử dụng hiệu quả, tiết kiệm điện năng Một trong những giải pháp để tiết kiệm năng lượng nói chung và năng lượng điện nói riêng mà nhiều nước trên thế giới và Việt Nam đang áp dụng là chương trình quản lý nhu cầu DSM (Demand Side Management) Tiềm năng của DSM với các thành phần phụ tải rất đa dạng và phong phú như việc quản

lý hiệu quả các nhu cầu phụ tải công nghiệp, sinh hoạt, khách sạn

Trong luận văn này, tác giả đã nghiên cứu, tính toán và đề xuất 07 giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort – Nha Trang; Kết quả tính toán cho thấy, các giải pháp đều mang lại hiệu quả tiết kiệm điện năng, giảm phát thải khí thải CO 2 , thời gian thu hồi vốn nhanh Nếu khách sạn áp dụng thực hiện, sẽ nâng cao sức cạnh tranh trong công tác kinh doanh,

giảm đầu tư các công trình cung cấp năng lượng Tác giả đã tóm tắt các kết quả đã đạt được và đưa ra

các hướng phát triển tiếp theo

Từ khóa – tính toán; các giải pháp; sử dụng năng lượng tiết kiệm; hiệu quả; nâng cao sức cạnh

tranh trong công tác kinh doanh của khách sạn

CALCULATION, PROPOSED SOLUTIONS TO ENERGY

SAVING AND EFFICIENCY AT 5 STAR HOTEL OF VINPEARL

GOLF LAND RESORT - NHA TRANG

Abstract - Energy is a necessity for the survival and social development In the future, fossil fuels such as

crude oil, coal, gas, these forms of energy will be depleted Moreover, the use of these energies has been causing many problems affecting the environment To save energy, limiting the impact of emissions the power industry has made changes and given oriented solutions using efficient power savings

One of the solutions to save energy in general and electrical power in particular that many countries in the world and Vietnam is applying is demand management DSM (Demand Side Management) The potential of DSM with load components is varied and plentiful, such as the efficient management of demand for industrial, living, hotels loads, …

In this master thesis, the author has studied, calculated and proposed seven solutions for saving energy

at 5 star hotel Vinpearl Golf Land Resort - Nha Trang; Calculation results show that the proposals save electricity, reduce CO 2 emissions, and have a fast return on investment If the hotel applies, will improve competitiveness in business, reduce investment in energy supply The author has summarized the results achieved and set out the next direction

Key words - rapid prototyping; RepRap; CNC milling machine; additive manufacturing; capability

expansion

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài: 1

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 2

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu: 2

3 Phương pháp nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài 2

5 Cấu trúc luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH QUẢN LÝ NHU CẦU (DSM) 3

1.1 Tầm quan trọng của năng lượng 3

1.2 Tổng quan về hệ thống năng lượng của thế giới và Việt Nam 4

1.2.1 Các thành phần năng lượng hóa thạch trên thế giới 4

1.2.2 Hiện trạng năng lượng Việt Nam 5

1.2.3 Triển vọng năng lượng Việt Nam 5

1.3 Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại Việt Nam 6

1.3.1 Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng 6

1.3.2 Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại Việt Nam 7

1.4 Tổng quan về DSM (Demand Side Management) 8

1.4.1 Khái niệm về DSM 8

1.4.2 Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện 9

1.5 Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất 12

1.5.1 Điều khiển trực tiếp dòng điện 12

1.5.2 Lưu trữ nhiệt 14

1.5.3 Điện khí hóa 14

1.5.4 Giá bán điện thay đổi 15

1.6 Kết luận chương 15

CHƯƠNG 2 M T SỐ GIẢI PH P TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC KHÁCH SẠN HIỆN NAY 17

2.1 Quy trình kiểm toán năng lượng 46 17

2.1.1 Khái niệm về kiểm toán năng lượng 17

2.1.2 Các loại kiểm toán năng lượng 17

2.1.3 Quy trình kiểm toán năng lượng 20

2.2 Một số giải pháp tiết kiệm năng lượng trong các khách sạn hiện nay 22

2.2.1 Tiết kiệm năng lượng đối với động cơ điện 22

2.2.2 Lắp đặt bộ điều khiển tốc độ động cơ bằng linh kiện điện tử VSD (Variable Speed Drive) 23

2.2.3 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos 30

2.2.4 Giải pháp tiết kiệm hệ thống lạnh 9 31

2.2.5 Các biện pháp quản lý năng lượng 33

2.3 Các ràng buộc về mặt tài chính và kỹ thuật 34

2.4 Kết luận chương 35

CHƯƠNG 3 THÔNG TIN CHUNG VÀ PHÂN TÍCH, Đ NH GI VIỆC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TẠI KHÁCH SẠN 5 SAO VINPEAL GOLF RESORT - NHA TRANG 37

3.1 Lịch sử thành lập Chi nhánh Nha Trang - Công ty Cổ phần Vinpearl 37

3.1.1 Sản phẩm đặc trưng 38

3.1.2 Quy mô Công ty 38

3.1.3 Thành tích nổi bật 38

3.2 Thông tin về khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort – Nha Trang 39

3.3 Sử dụng năng lượng tại khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort - Nha Trang 41 3.3.1 Các thiết bị sử dụng năng lượng tại khách sạn 42

3.4 Chi phí năng lượng tiêu thụ 45

3.4.1 Chi phí sử dụng năng lương năm 2015 45

3.4.2 Chi phí sử dụng năng lương năm 2016 46

3.5 Một số giải pháp tiết kiệm năng lượng tại khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort – Nha Trang 48

3.5.1 Biện pháp quản lý năng lượng 48

3.5.2 Tiết kiệm năng năng lượng trong chiếu sáng 49

3.5.3 Giảm tổn thất điện năng tại các trạm biến áp 50

3.6 Kết luận chương 50

CHƯƠNG 4 TÍNH TO N, ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ TẠI KHÁCH SẠN 5 SAO VINPEARL GOLF LAND RESORT – NHA TRANG 52

4.1 Lắp biến tần cho động cơ quạt tháp giải nhiệt 52

4.1.1 Hiện trạng 54

4.1.2 Đề xuất , tính toán lắp biến tần cho động cơ quạt tháp giải nhiệt 55

4.2 Lắp biến tần cho động cơ quạt cấp gió tươi và quạt hút bếp Green công suất

30kW 56

4.2.1 Hiện trạng 56

4.2.2 Đề xuất, tính toán lắp biến tần cho động cơ quạt cấp gió tươi và quạt hút bếp Green 57

4.3 Điều khiển bơm nước nóng tuần hoàn theo hoạt động của Chiller 58

4.3.1 Hiện trạng 58

4.3.2 Đề xuất, tính toán điều khiển bơm nước nóng tuần hoàn 01 theo hoạt động của Chiller 58

4.3.3 Đề xuất, tính toán điều khiển bơm nước nóng tuần hoàn 02 theo hoạt động của Chiller 59

4.4 Thay hệ thống bóng đèn huỳnh quang (36W) chấn lưu điện tử bằng hệ thống đèn led (20W) khu giặt ủi 60

4.4.1 Hiện trạng 60

4.4.2 Đề xuất và phân tích lợi ích khi thay hệ thống chiếu sáng 61

4.4.3 Tính toán và phân tích lợi ích của giải pháp 63

4.5 Dùng bồn trữ lạnh để tránh giờ cao điểm 64

4.5.1 Hiện trạng 64

4.5.2 Đề xuất giải pháp dùng bồn lạnh 64

4.5.3 Tính toán và phân tích lợi ích của giải pháp 65

4.6 Xây dựng hệ thống quản lý năng lượng (QLNL) theo tiêu chuẩn ISO 50001 nhằm giảm suất tiêu hao năng lượng sử dụng 66

4.6.1 Hiện trạng 66

4.6.2 Đề xuất giải pháp xây dựng hệ thống quản lý năng lượng 67

4.6.3 Lợi ích của hệ thống quản lý năng lượng 68

4.6.4 Tính toán và phân tích lợi ích của giải pháp 71

4.7 Kết luận chương 72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA H I ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN (BẢN SAO)

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt:

AHU Air Handling Unit (Thiết bị trao đổi nhiệt)

COP Coefficient Of Performance (Hệ số hiệu quả năng lượng)

DO Diesel Oil

DSM Demand Side Management

EMS Hệ thống quản lý môi trường

EVN Tập đoàn Điện lực Việt Nam

KTNL Kiểm toán năng lượng

LPG Liquefied Petroleum Gas

NLTT Năng lượng tái tạo

PAU Primary Air Units - Thiết bị xử lý gió tươi như (lọc, làm

lạnh/ gia nhiệt, tách ẩm hoặc tạo ẩm)

QMS Hệ thống quản lý chất lượng

QLNL Quản lý năng lượng

SSM Supply Side Management

STH Suất tiêu hao

TKNL Tiết kiệm năng lượng

VSD Variable Speed Drive

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số

2.1 Công suất điện cung cấp vào động cơ với yêu cầu phụ tải

3.5 Tổng hợp chi phí sử dụng năng lƣợng năm 2015 45 3.6 Tổng hợp chi phí sử dụng năng lƣợng năm 2016 46 3.7 So sánh chi phí sử dụng năng lƣợng năm 2015 và năm 2016 47 3.8 Biểu giá điện 22kV áp dụng trong tính tính toán 48 4.1 Thông số kỹ thuật của biến tần DELTA- HOB [11] 53 4.2 Tổng hợp hiệu quả của giải pháp lắp biến tần cho động cơ

2.1 Trình tự thủ tục chi tiết thực hiện KTNL 20 2.2 Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và lưu lượng 25

2.4 Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và công suất 26

3.6 Biểu đồ tỷ lệ sử dụng các nguồn năng lượng năm 2015 46 3.7 Biểu đồ tỷ lệ sử dụng các nguồn năng lượng năm 2016 46

Số hiệu

4.2 Biểu đồ phụ tải quạt của tháp giải nhiệt 54

4.4 Biểu đồ phụ tải điện tiêu thụ quạt hút bếp Green 56

1 MỞ ĐẦU

Tình trạng lãng phí và sử dụng năng lượng kém hiệu quả ở nước ta hiện nay

so với các nước trong khu vực và thế giới là rất cao với nhiều nguyên nhân khác nhau như: quản lý chưa tốt, ý thức của người quản lý và người sử dụng chưa quan tâm đúng mức đến tiết kiệm năng lượng (TKNL), sự lạc hậu của trang thiết bị sử dụng năng lượng và công nghệ sản xuất đã gây ra sự tổn hao nguồn năng lượng không mong muốn

1 Lý do chọn đề tài:

Ngày nay, ngành công nghiệp điện đang có sự thay đổi từ khâu sản xuất, phân phối, đến sử dụng điện Năng lượng là một trong những yếu tố cần thiết cho sự tồn tại và phát triển xã hội, đồng thời cũng là yếu tố duy trì sự sống trên trái đất Trong tương lai, nhiên liệu hoá thạch như dầu thô, than đá, khí tự nhiên, chiếm đa phần năng lượng tiêu thụ sẽ bị cạn kiệt, đồng thời việc sử dụng các dạng năng lượng này đã và đang gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến môi trường sống

Một trong những giải pháp để tiết kiệm năng lượng nói chung và năng lượng điện nói riêng mà nhiều nước trên thế giới và Việt Nam đang áp dụng là chương trình quản lý nhu cầu (Demand Side Management gọi tắt là DSM) Tiềm năng của DSM với các thành phần phụ tải rất đa dạng và phong phú, với phụ tải công nghiệp, khách sạn chủ yếu là các động cơ điện không đồng bộ là đối tượng tác động mạnh

mẽ và có hiệu quả rất lớn trong chương trình quản lý nhu cầu 2

Khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort – Nha Trang thuộc Chi nhánh Nha Trang – Công ty Cổ phần Vinpearl, toạ lạc trên đảo Hòn Tre với những bãi biển trong xanh quanh năm, Vinpearl Nha Trang được biết đến như “thiên đường của miền nhiệt đới”, địa danh mà bất kỳ du khách nào cũng muốn đến tham quan, khám phá và nghĩ dưỡng Nguồn điện cấp chính cấp cho khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort – Nha Trang được lấy từ lưới điện Quốc gia với cấp điện áp 22

kV, được hạ áp xuống 0,4kV thông qua các trạm biến áp phụ tải để cấp điện cho toàn bộ các khu vực trên đảo Hòn Tre Tổng công suất đặt của các trạm biến áp trên đảo Hòn Tre là 31.350kVA, sản lượng nhận từ lưới điện quốc gia năm 2016 là 53.448.343kWh với chi phí tiền điện 122.106.209.537 đồng

Qua khảo sát và tìm hiểu, Công ty cũng đã đưa ra các giải pháp để tiết kiệm năng lượng, tuy nhiên, do chỉ đưa ra nội quy sử dụng mà chưa đưa ra các giải pháp

cụ thể đối với từng loại thiết bị, nên việc sử dụng điện chưa thực sự tiết kiệm và hiệu quả

Để góp phần giảm chi phí cho doanh nghiệp, nâng cao sức cạnh tranh trong công tác kinh doanh, giảm bớt chi phí đầu tư cho các công trình cung cấp năng lượng, đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng ngày một cao hơn của nền kinh tế quốc dân, đồng thời giảm sự phát sinh chất thải, bảo vệ tài nguyên môi trường, khai thác

hợp lý các nguồn tài nguyên năng lượng, để phát triển kinh tế - xã hội bền vững Từ

lý do đó, tác giả đã chọn thực hiện đề tài “Tính toán, đề xuất các giải pháp sử

dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort – Nha Trang”

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

2.1 Đối tượng nghiên cứu:

Nghiên cứu việc sử dụng năng lượng trong khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort – Nha Trang

2.2 Phạm vi nghiên cứu:

Phân tích, đánh giá hiện trạng việc sử dụng năng lượng tại khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort – Nha Trang

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:

Khảo sát thực trạng sử dụng năng lượng, đề xuất, tính toán và đánh giá hiệu quả các giải pháp TKNL cho khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort – Nha Trang

3 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu của luận văn là kết hợp lý thuyết, phân tích và đưa

ra các giải pháp sử dụng điện tiết kiểm và hiệu quả trong sản xuất và kinh doanh

4 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

Tính toán, đề xuất các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, ứng dụng cho khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort có thể nhân rộng cho các khách sạn 5 sao và 6 sao hiện có của Chi nhánh Nha Trang – Công ty Cổ phần Vinpearl tại đảo Hòn Tre nhằm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, giảm chi phí đầu vào, đảm bảo môi trường, tiết kiệm nguồn năng lượng sử dụng cho Công ty

5 Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm phần mở đầu và 04 chương

Mở đầu: Lý do chọn đề tài, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, mục tiêu và nhiệm

vụ nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn, cấu trúc của đề tài

Chương 1: Tổng quan về hệ thống năng lượng và chương trình quản lý nhu cầu

(DSM)

Chương 2: Một số giải pháp tiết kiệm năng lượng trong các khách sạn hiện nay Chương 3: Thông tin chung và phân tích, đánh giá việc sử dụng năng lượng tại

khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort – Nha Trang

Chương 4: Tính toán, đề xuất các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu

quả tại khách sạn 5 sao Vinpearl Golf Land Resort – Nha Trang

Kết luận và kiến nghị

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ CHƯƠNG

TRÌNH QUẢN LÝ NHU CẦU (DSM)

Năng lượng hóa thạch là nguồn tài nguyên vô giá mà thiên nhiên ban tặng cho chúng ta, đóng vai trò quan trọng, quyết định đến sự phát triển đời sống kinh tế, chính trị, văn hóa của con người Nhưng nguồn năng lượng ấy không phải là vô hạn, mà nó đang dần cạn kiệt theo năm tháng điều đó đồng nghĩa đời sống nhân loại đang đứng trước những mối đe dọa thiếu hụt năng lượng trầm trọng nếu như chưa tìm được nguồn năng lượng mới để thay thế

Muốn sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, trước tiên chúng ta cần có nhận thức, hành động đúng đắn khi sử dụng chúng, để mang lại lợi ích kinh tế cho

cá nhân cũng như kéo dài thời gian sử dụng năng lượng hóa thạch còn lại và giảm thiểu lượng khí thải ra môi trường, gây hiệu ứng nhà kính, ảnh hưởng đến môi trường, khí hậu toàn cầu

Để đánh giá tầm quan trọng của năng lượng và tình hình năng lượng hóa thạch còn lại hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng cũng như chiến lược sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, tác giải xin trình bày một số vấn đề

cơ bản như sau:

1.1 Tầm quan trọng của năng lượng

Thực tế đã chứng minh, năng lượng đóng vai trò quan trọng trong tăng trưởng kinh tế và bảo vệ môi trường Đây là đầu vào quan trọng của rất nhiều ngành sản xuất và là một trong những mặt hàng tiêu dùng thiết yếu của hộ gia đình

Việc sử dụng năng lượng tăng lên theo sự phát triển công nghiệp, tuy nhiên việc sử dụng năng lượng quá mức, không khoa học, trái với các nguyên tắt về môi trường làm kéo theo nhiều hệ quả nghiêm trọng như: cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch, sự tăng lên của khí nhà kính (CO2,…) làm trái đất nóng lên, các sự cố từ các

lò hạt nhân… làm đe đọa sự sống trên trái đất Qua đó, đòi hỏi phải tìm kiếm và sử dụng 1 nguồn năng lượng mới – năng lượng sạch và không gây ô nhiễm

Năng lượng hóa thạch là nguồn tài nguyên vô giá mà thiên nhiên ban tặng cho chúng ta, đóng vai trò quan trọng, quyết định đến sự phát tiển đời sống kinh tế, chính trị, văn hóa của con người Nhưng nguồn năng lượng ấy không phải là hữu hạn, mà nó đang dần cạn kiệt theo năm tháng điều đó cũng có nghĩa đời sống nhân loại đang đứng trước những mối đe dọa thiếu hụt năng lượng trầm trọng nếu như chưa tìm được nguồn năng lượng mới thay thế

Muốn sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, trước tiên chúng ta cần có nhận thức, hành động đúng đắn, khi sử dụng chúng, để mang lại lợi ích kinh tế cho

cá nhân cũng như kéo dài thời gian sử dụng năng lượng hóa thạch còn lại và giảm

thiểu lượng khí thải ra môi trường, gây hiệu ứng nhà kính, ảnh hưởng đến môi trường, khí hậu toàn cầu

1.2 Tổng quan về hệ thống năng lượng của thế giới và Việt Nam

1.2.1 Các thành phần năng lượng hóa thạch trên thế giới

Ngày nay, dân số thế giới tăng nhanh, nguồn năng lượng cạn kiệt, ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu là những vấn đề cam go mà nhân loại trên hoàn cầu phải đối mặt Ngay những buổi sơ khai của cuộc cách mạng công nghiệp, năng lượng là một trong những yếu tố đầu vào cơ bản nhất trong sản xuất

Một nghiên cứu chuyên đề của Liên hiệp quốc kết luận rằng: “Sử dụng năng lượng hiệu quả hơn là lựa chọn chính nó để đạt được sự phát triển bền vững trong thế kỷ 21 Đồng thời tuyên bố rằng 20 năm tới hiệu quả kinh tế từ tiết kiệm năng lượng đạt 25% - 35% ở các nước công nghiệp và hơn 40% ở các nước đang phát triển Trên mức độ toàn cầu, 37% năng lượng cơ bản được chuyển hóa thành năng lượng hữu dụng, nghĩa là gần 2/3 bị thất thoát Giành lại phần năng lượng thất thoát bằng cách tăng cường sử dụng năng lượng hiệu quả là một trong những định hướng công nghệ chính cho sự phát triển bền vững trên toàn cầu

Nguồn năng lượng hóa thạch còn lại và được phân bố trên một số vùng tiêu biểu như sau:

- Than: Còn khoảng 1.000 tỷ tấn Trong đó: 31% nằm ở Châu Á và Úc, 30%

nằm ở Đông Âu, 24% nằm ở Bắc Mỹ, 15% nằm rải rác các nơi khác Nếu khai thác như hiện nay chỉ đủ dùng trong 230 năm nữa

- Dầu mỏ: Còn khoảng 1.000 tỷ thùng Trong đó 63% nằm ở Trung Đông,

13% nằm ở Trung và Nam Mỹ, 24% nằm rải rác các nơi khác Nếu khai thác như hiện nay chỉ đủ dùng trong 43 năm nữa

- Khí đốt: Còn khoảng 100.000 tỷ m3 Trong đó 36% nằm ở Trung Đông, 30% nằm ở các nước SNG “Liên xô cũ” và 34% nằm rải rác các nơi khác Nếu khai thác như hiện nay chỉ đủ dùng trong 65 năm nữa

- Năng lượng nguyên tử: 4,5 triệu tấn Nếu khai thác như hiện nay chỉ đủ

dùng trong 73 năm nữa

Nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt, nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày lại càng tăng, đặc biệt tại Trung Quốc, Brazil và các nước đang phát triển Vấn đề sử dụng năng lượng hóa thạch cũng đã gây ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu toàn cầu Trong tương lai, do nhiều rào cản về kỹ thuật và kinh tế nên việc đưa các nguồn năng lượng sạch, nguồn năng lượng khác vào sử dụng chỉ đáp ứng được một phần nhỏ nhu cầu sử dụng năng lượng, dễ dẫn đến khủng hoảng về năng lượng như giá cả, chính trị, cũng như việc tranh giành các nguồn cung cấp năng lượng trên thế giới

Dự báo được tình hình trên, nhiều nước trên thế giới đã có những phản ứng tích cực để bảo tồn, sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

1.2.2 Hiện trạng năng lượng Việt Nam

Ngành năng lượng Việt Nam trong những năm qua đã phát triển mạnh trong tất cả các khâu thăm dò, khai thác, sản xuất, truyền tải, phân phối và xuất nhập khẩu năng lượng Điều đó đã góp phần quan trọng vào quá trình phát triển và đổi mới đất nước Tình hình cung ứng điện của Việt Nam đều có xu hướng tăng qua các năm Theo báo cáo của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), sản lượng điện điện thương phẩm năm 2016 đạt 159,45 tỷ kWh, tăng 11% so với năm 2015 13 Năm 2016,

Việt Nam nhập khẩu điện 4,94 tỷ kWh (chiếm 3,1% tổng sản lượng) và nhập khẩu

than 9,7 triệu tấn, xăng dầu là 12 triệu tấn để phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội đất nước

1.2.3 Triển vọng năng lượng Việt Nam

Trong hai mươi năm qua, ngành năng lượng Việt Nam đã phát triển mạnh,

cơ bản đáp ứng đủ nhu cầu phát triển kinh tế xã hội đất nước Tuy vậy, quy mô và hiệu quả của ngành năng lượng còn thấp Trạng thái an ninh năng lượng Việt Nam chưa được bảo đảm Việt Nam sẽ phải đối mặt với nguy cơ thiếu hụt nguồn năng lượng trong giai đoạn từ 2018 - 2020 trở đi Vấn đề năng lượng của Việt Nam sẽ chuyển từ giới hạn trong phạm vi một quốc gia thành một phần của thị trường quốc

tế và chịu sự tác động thay đổi của nó

Theo kết quả nghiên cứu của Viện Năng lượng Việt Nam năm 2011 về hiện trạng và triển vọng phát triển năng lượng Việt Nam đến năm 2030 Về cơ bản, hệ thống năng lượng Việt Nam luôn dựa trên ba trụ cột chính là dầu khí, than đá và điện Trong đó, thủy điện chiếm tỉ trọng lớn trong cơ cấu sản xuất điện Về hiện trạng tiêu thụ năng lượng, giai đoạn 2000-2009, tổng tiêu thụ năng lượng sơ cấp của Việt Nam tăng trưởng trung bình 6,54%/năm và đạt 57 triệu TOE vào năm 2009 Tiêu thụ than tăng trung bình 12,12%/năm, xăng dầu tăng 8,74%/năm, khí tăng 22,53%/năm, điện tăng 14,33%/năm, đạt 74,23 tỷ kWh năm 2009

Theo dự báo, khả năng khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng sơ cấp ở Việt Nam đến năm 2050 sẽ có các chỉ số cụ thể như sau: Sản lượng Than đá từ 95 –

100 triệu tấn/năm (trong đó phần lớn dành cho phát điện); dầu thô khoảng 21 triệu tấn/ năm (chủ yếu dùng để cung cấp cho các nhà máy lọc dầu trong nước); khí đốt khoảng 16,5 tỷ m3/năm (trong đó có khoảng 14 – 15 tỷ m3

dành cho phát điện); thủy điện khoảng 60 tỷ kWh/năm; nguồn năng lượng tái tạo khoảng 3500 – 4000

MW

Nghiên cứu trên, đã chỉ ra rằng Việt Nam sẽ phải đối mặt với nguy cơ thiếu hụt nguồn năng lượng trong tương lai không xa Nếu không đảm bảo được kế hoạch

khai thác các nguồn năng lượng nội địa hợp lý Điều đó cho thấy vấn đề năng lượng của Việt Nam sẽ chuyển từ giới hạn trong phạm vi một quốc gia thành một phần của thị trường quốc tế và chịu sự tác động thay đổi của nó

Việc xem xét phát triển các nguồn năng lượng khác bên cạnh các nguồn năng lượng cơ bản ngày càng trở nên quan trọng trong cơ cấu nguồn năng lượng Việt Nam trong tương lai, đặc biệt là các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) Theo đánh giá của các nhà khoa học Viện Khoa học năng lượng, trong các nguồn năng lượng tái tạo, trong tương lai, nguồn địa nhiệt có thể khai thác tổng cộng khoảng 340 MW; Năng lượng mặt trời, gió, tổng cộng tiềm năng phát triển cả hai loại hình dự báo có thể đạt tới 800-1000 MW vào năm 2025; tiềm năng sinh khối được đánh giá vào khoảng 43-46 triệu TOE/năm Việc phát triển nguồn năng lượng mới này không chỉ giải quyết vấn đề cân bằng cung cầu, an ninh năng lượng mà còn góp phần quan trọng trong hoạt động giảm phát thải khí nhà kính, chống biến đổi khí hậu toàn cầu Theo nghiên cứu trên, tiềm năng khai thác nguồn điện gió, mặt trời trong tương lai

là khả thi nhất Dự báo này, được khẳng định qua Quy hoạch điện VII của Tập đoàn điện lực Việt Nam, giai đoạn (2011- 2020) nhằm phát triển nguồn điện gió, mặt trời đấu nối vào lưới điện Quốc gia

Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg, ngày 11/4/2017 về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam đã rõ thêm định hướng phát triển nguồn năng lượng tái tạo cho Quy hoạch điện VII có hiệu chỉnh Theo QĐ này, Chính phủ sẽ mua hết lượng điện năng từ các hộ dân có dự án điện mặt trời trên mái nhà bán lượng điện dư cho bên mua điện với giá khoảng 2000 đ/kWh tùy theo tỉ giá

đô la Mỹ

1.3 Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại Việt Nam

1.3.1 Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng

Trong thời gian ngắn sắp tới, Việt Nam sẽ bắt đầu phải nhập khẩu than cho phát điện và dự kiến sẽ nhập khẩu khí hóa lỏng từ năm 2023 Do đó, để giảm thiểu

sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng nhập khẩu thì việc thực hiện các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng

Ngày 25/04/2017, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 04/2017/QĐ-TTg Quy định danh mục phương tiện, thiết bị phải dán nhãn năng lượng, áp dụng mức hiệu suất năng lượng tối thiểu và lộ trình thực hiện

Chính phủ đã khẳng định, thời gian tới, ưu tiên phát triển năng lượng xanh, trong đó đặc biệt ưu tiên việc sử dụng các công nghệ hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng, an toàn và thân thiện với môi trường

1.3.2 Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại Việt Nam

Năng lượng cùng với vấn đề biến đổi khí hậu đang trở thành mối quan tâm lớn của toàn nhân loại, trong đó vấn đề năng lượng đã và đang trở thành vấn đề nóng bỏng, được đặc biệt quan tâm không chỉ của riêng quốc gia nào, do khủng hoảng năng lượng toàn cầu, các nguồn năng lượng không tái tạo như than, dầu mỏ, khí đốt đã dần cạn kiệt và trở nên khan hiếm, trong khi đó tình trạng lãng phí năng lượng đã và đang xảy ra đáng báo động ở nhiều quốc gia Nếu mỗi quốc gia, mỗi người dân chúng ta không tự có những biện pháp và động thái tích cực, thì chắc chắn trong tương lai không xa, tình trạng khủng hoảng năng lượng toàn cầu sẽ trở nên trầm trọng hơn Theo kinh nghiệm của các nước phát triển, ít nhất 30% nhu cầu năng lượng có thể và cần phải được đáp ứng bằng biện pháp tiết kiệm

Ở Việt Nam, việc tiết kiệm năng lượng cũng đã và đang trở thành chủ đề nóng bỏng Theo báo cáo gần đây nhất của Bộ Công Thương, dự báo đến cuối thế

kỷ này, nguồn năng lượng của Việt Nam sẽ trở nên khan hiếm, các mỏ dầu và khí đốt sẽ dần cạn kiệt, trong khi đó tình trạng lãng phí năng lượng trong sản xuất công nghiệp, xây dựng dân dụng, giao thông vận tải… của nước ta hiện nay là rất lớn, hiệu suất sử dụng nguồn năng lượng còn rất thấp so với các nước phát triển (hiệu suất sử dụng nguồn năng lượng trong các nhà máy nhiệt điện đốt than, dầu của nước

ta chỉ đạt được từ 28-32%, thấp hơn so với các nước phát triển khoảng 10%; hiệu suất các lò hơi công nghiệp chỉ đạt khoảng 60%, thấp hơn mức trung bình của thế giới khoảng 20% Năng lượng tiêu hao cho một đơn vị sản phẩm các ngành công nghiệp chính của nước ta cao hơn nhiều so với các nước phát triển, làm tăng giá thành sản phẩm, giảm sức cạnh tranh của nền kinh tế Vấn đề tiết kiệm năng lượng trở nên đặc biệt quan trọng khi Việt Nam đang và sẽ trở thành nước phải nhập khẩu năng lượng Trong khi các nguồn năng lượng tái tạo (gió, mặt trời ) hầu như chưa được khai thác, sử dụng thì các nguồn năng lượng không tái tạo (dầu thô, than đá ) đang cạn kiệt dần Nếu chúng ta không có những biện pháp, chiến lược hợp lý trong vấn đề tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả, thì trong thời gian không xa nữa chúng ta sẽ thiếu hụt trầm trọng năng lượng

Thực tế giai đoạn 2011 - 2016, cường độ năng lượng của các ngành sản xuất công nghiệp tiêu thụ nhiều năng lượng đều giảm dần như: ngành thép giảm 8,09%,

xi măng 6,33%, dệt sợi giảm 7,32%

Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

đã tiết kiệm 5,65% lượng điện tiêu thụ, tương đương tiết kiệm 11 triệu tấn dầu quy đổi, từ đó tiết kiệm được đầu tư

Theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới, các ngành công nghiệp Việt Nam có tiềm năng kỹ thuật về tiết kiệm năng lượng lớn, từ 25-40%

Theo ước tính, chi phí bỏ ra để tiết kiệm được 1kWh điện chỉ bằng 1/4 so với chi phí phải bỏ ra để sản xuất thêm lượng điện năng đó Để giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng nhập khẩu thì việc phát triển năng lượng tái tạo và thực hiện các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng

Việc phối hợp giữa sở Công Thương và các sở, ban ngành tại địa phương còn chưa tốt, còn lúng túng trong việc thanh tra, kiểm tra; các cơ sở sử dụng năng lượng chưa thực hiện nghiêm các quy định của Luật

Ngoài ra, nhận thức của nhiều doanh nghiệp và người dân về lợi ích của việc

sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả còn chưa đồng đều, chưa đầy đủ, đôi khi còn hiểu sai lệch về việc áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng, dẫn đến hiệu quả tiết kiệm năng lượng không cao

Để thực hiện đồng bộ và hiệu quả việc tiết kiệm năng lượng, ngày 28/6/2010 Quốc hội đã ban hành Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả số 50/2010/QH12 Luật này quy định về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; chính sách, biện pháp thúc đẩy sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; quyền, nghĩa vụ, trách nhiệm của tổ chức, hộ gia đình, cá nhân trong việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 5; ngày 29/3/2011 Chính Phủ cũng đã ban hành Nghị định số 21/2011/NĐ Quy định chi tiết và biện thi hành Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Với những quyết tâm, nỗ lực của Đảng, Nhà nước, của các ngành, các cấp và toàn thể nhân dân, hy vọng rằng chúng ta sẽ thực hiện hiệu quả các giải pháp tiết năng lượng cho đất nước, góp phần vào chiến lược tiết kiệm năng lượng chung của toàn thế giới trong bối cảnh thiếu hụt nguồn năng lượng như hiện nay

1.4 Tổng quan về DSM (Demand Side Management)

Khi đề cập đến vấn đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, theo kinh nghiệm của nhiều nước, một trong những giải pháp kinh tế và hiệu quả để giảm bớt nhu cầu phát triển nguồn và lưới điện là áp dụng các chương trình quản lý nhu cầu (DSM - Demand Side Management) kết hợp với quản lý nguồn cung cấp (SSM - Supply Side Management)

1.4.1 Khái niệm về DSM

DSM là tập hợp các giải pháp Kỹ thuật - Công nghệ - Kinh tế - Xã hội nhằm

sử dụng điện năng một cách hiệu quả và tiết kiệm

Chương trình DSM gồm các hoạt động gián tiếp hay trực tiếp của các khách hàng sử dụng điện (phía cầu) với sự khuyến khích bởi Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) (phía cung cấp) với mục tiêu giảm công suất phụ tải cực đại và điện năng tiêu thụ của hệ thống Những hoạt động này sẽ giảm chi phí đầu tư xây dựng nguồn,

lưới truyền tải và phân phối trong quy hoạch và phát triển hệ thống điện trong tương lai Giảm được phụ tải đỉnh ngành điện có thể trì hoãn chi phí xây dựng nhà máy điện mới, mở rộng mạng lưới truyền tải và phân phối điện, vận hành và bảo dưỡng

hệ thống cũng như chi phí mua nhiên liệu cho các nhà máy 1 Đầu tư vào DSM sẽ giảm nguy cơ xây dựng vội vã hoặc thừa thải các nhà máy điện Do đó, nguồn vốn khan hiếm được sử dụng một cách tối ưu và có hiệu quả

Các chương trình DSM sẽ giúp khách hàng tiết kiệm được một khoản tiền điện đáng kể để chi phí cho các kế hoạch thiết thực khác DSM giúp giảm thiểu tác động xấu đến môi trường, cải thiện hiệu suất sử dụng thiết bị (cả phía cung và phía cầu)

DSM được xây dựng trên hai chiến lược chủ yếu sau:

- Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện

- Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất

1.4.2 Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện

- Sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao

- Giảm thiểu sự tiêu phí năng lượng một cách vô ích

Ngoài ra nó còn có những biện pháp hỗ trợ mang tính kinh tế - xã hội thông qua thể chế của nhà nước

1.4.2.1 Sử dụng thiết bị có hiệu suất cao

Nhờ sự tiến bộ của khoa học công nghệ, giờ đây người ta đã chế tạo được các thiết bị dùng điện có hiệu suất cao, tuổi thọ lớn nhưng giá thành cao hơn không đáng kể

Cho đến thời điểm này, viêc sử dụng các thiết bị tiêu thụ điện hiệu suất cao

có thể tiết kiệm được 5-10% điện năng tiêu thụ so với trước đây Nền kinh tế ngày càng phát triển, đời sống nhân dân được nâng cao, tốc độ gia tăng các thiết bị dùng điện càng lớn, vì vậy việc lựa chọn thiết bị hiệu suất cao sẻ tiết kiệm được một lượng điện năng đáng kể

Có thể chia các thiết bị dùng điện ra làm 2 loại: Thiết bị dùng điện dân dụng

và thiết bị dùng điện công nghiệp

- Các thiết bị dùng điện dân dụng được sử dụng phổ biến trong khu vực dân

cư, công sở, các toà nhà thương mại, các khu vực hành chính… như đèn chiếu sáng, quạt, máy thu thanh, thu hình, tủ lạnh, bình đun nước nóng, máy điều hoà không khí, máy giặt, máy hút bụi, bàn là, bếp điện, lò sưởi, nồi cơm điện… các thiết bị này thường được sử dụng thường xuyên và tiêu thụ một lượng điện năng rất lớn Do đó chúng thường được đầu tư nghiên cứu để nâng cao hiệu suất

- Các thiết bị dùng điện công nghiệp được sử dụng ở các khu công nghiệp, các cơ sở sản xuất…như là đèn chiếu sáng nhà xưởng, hệ thống máy lạnh, hệ thống khí nén, các động cơ điện…Theo thống kê, các loại động cơ điện là thiết bị tiêu thụ điện năng lớn nhất trong tổng điện năng thương phẩm, các động cơ thường được sử dụng phổ biến là loại động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, đây là loại động cơ có kết cấu đơn giản, rẽ tiền, chi phí bảo quản thấp song hiệu suất và cosφ thấp dẫn đến hiệu quả sử dụng năng lượng thấp Do đó chúng thường được đầu tư nghiên cứu để nâng cao hiệu suất

Để thực hiện nội dung sử dụng các thiết bị có hiệu suất cao cần chú ý đến các công việc:

- Luôn cập nhật các thông tin về công nghệ chế tạo thiết bị điện

- Thành lập các hệ thống kiểm định đánh giá chất lượng và hiệu suất của các thiết bị điện được sản xuất hoặc nhập khẩu

- Thực hiện chế độ dán nhãn cho các thiết bị điện có chất lượng và hiệu suất

Tuỳ thuộc vào điều kiện và hoàn cảnh cụ thể, có thể thực hiện đồng thời hoặc từng phần các công việc trên Tuy nhiên, kết quả cuối cùng còn phụ thuộc rất nhiều vào việc thực hiện đó

1.4.2.2 Giảm thiểu tiêu phí năng lượng một cách vô ích

Các biện pháp cụ thể để tiết kiệm điện năng thuộc giải pháp này có thể tạm thời chia thành 3 khu vực:

nước nóng ra khỏi lưới khi không sử dụng trong một thời gian hạn định nào đó,… lắp thêm các lớp vỏ bọc để hạn chế sự thất thoát nhiệt, sử dụng các mẫu thiết kế nhà thông thoáng, tận dụng ánh sáng tự nhiên nhằm hạn chế thời gian làm việc của đèn chiếu sáng và quạt điện,…

b Khu vực công cộng:

Cần quan tâm đến khâu thiết kế công trình để hạn chế tiêu tốn năng lượng trong các hệ thống chiếu sáng, làm mát, sưởi ấm có thể cho những kết quả đáng kể Các điều luật về thiết kế, xây dựng, môi trường và công tác thẩm định hiệu quả sử dụng năng lượng khi cấp phép xây dựng, những quy định cụ thể, rõ ràng về việc sử dụng các thiết bị điện, đặc biệt với thiết bị chiếu sáng, máy văn phòng, v.v… hỗ trợ nhiều cho công tác an toàn và tiết kiệm điện Việc trang bị thêm các thiết bị tự động đóng cắt, tự động khống chế (ánh sáng, nhiệt độ,…) là cần thiết

c Khu vực công nghiệp:

Các biện pháp giảm sự tiêu phí năng lượng trong khu vực này khá đa dạng

và thường có hiệu quả cao với chi phí thấp

- Thiết kế và xây dựng nhà xưởng hợp lý

- Hợp lý hoá các quá trình sản xuất

- Bù công suất phản kháng để cải thiện cosφ

- Thiết kế và vận hành kinh tế các trạm biến áp

- Với các động cơ điện:

+ Giữ đúng lịch bảo hành

+ Giảm hoặc tránh chạy non tải hoặc không tải

+ Sử dụng các động cơ có công suất phù hợp

+ Lắp đặt thêm bộ biến tần cho các động cơ có phụ tải luôn thay đổi

+ Lắp tụ bù cho các động cơ có công suất lớn

- Với hệ thống máy lạnh:

+ Bảo hành đúng quy định

+ Vận hành thiết bị ở hệ số làm lạnh (COP) cực đại

+ Sử dụng thiết bị có hiệu suất cao (COP cao)

+ Điều chỉnh theo entanpi

+ Dùng chao đèn có hiệu suất cao

+ Cải thiện thông số phòng

+ Dùng phương pháp chiếu sáng không đồng đều

+ Tận dụng ánh sáng tự nhiên

+ Thường xuyên bảo dưỡng các hệ thống chiếu sáng

1.5 Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất

1.5.1 Điều khiển trực tiếp dòng điện

Mục tiêu chính của giải pháp này là san bằng đồ thị phụ tải của hệ thống điện nhằm giảm tổn thất, dễ dàng định được phương thức vận hành kinh tế hệ thống, giảm nhẹ vốn đầu tư phát triển nguồn và lưới điện, cung cấp điện cho khách hàng linh hoạt, tin cậy, chất lượng cao và giá thành rẻ Đánh giá tác động của DSM lên biểu đồ phụ tải được trình bày ở các hình (1.1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.6)

Hình 1.1 Cắt đỉnh

- Cắt giảm đỉnh: Đây là biện pháp khá thông dụng để giảm đồ thị phù tải đỉnh trong giờ cao điểm của hệ thống điện nhằm làm giảm nhu cầu gia tăng công suất phát và tổn thất điện năng Có thể điều khiển trực tiếp dòng điện của khách hàng để giảm đỉnh bằng các tín hiệu điều khiển từ xa hoặc trực tiếp tại hộ tiêu thụ Ngoài ra bằng chính sách giá điện cũng có thể đạt được mục tiêu này Tuy nhiên khi áp dụng

biện pháp này các khách hàng thường được thoả thuận hoặc thông báo trước để tránh những thiệt hại do ngừng cung cấp điện Được trình bày ở hình 1.1

Hình 1.2 Lấp thấp điểm

- Lấp thấp điểm: Là tạo thêm các phụ tải vào thời gian thấp điểm Bằng cách khuyến khích như thực hiện biểu giá thấp hơn giá điện trung bình Biện pháp này làm tăng tổng điện năng thương phẩm nhưng không làm tăng công suất đỉnh, tránh được hiện tượng xả nước (thuỷ điện) hoặc hơi (nhiệt điện) thừa Có thể lấp thấp điểm bằng các kho nhiệt (nóng, lạnh), xây dựng các nhà máy thuỷ điện tích năng, nạp điện cho ăcqui, điện ôtô… Được trình bày ở hình 1.2

Hình 1.3 Chuyển dịch phụ tải

- Chuyển dịch đồ thị phụ tải: Chuyển phụ tải từ thời gian cao điểm sang thời gian thấp điểm Kết quả làm giảm được công suất đỉnh song không làm thay đổi điện năng tiêu thụ tổng Các ứng dụng phổ biến trong trường hợp này là các kho nhiệt, các thiết bị tích năng lượng và thiết lập hệ thống giá điện hợp lý Được trình bày ở hình 1.3

Hình 1.4 Biện pháp bảo tồn

- Biện pháp bảo tồn: Đây là biện pháp giảm tiêu thụ cuối cùng dẫn tới giảm điện năng tiêu thụ tổng nhờ việc nâng cao hiệu năng của các thiết bị dùng điện Được trình bày ở hình 1.4

Hình 1.5 Tăng trưởng dòng điện

- Tăng trưởng dòng điện: Tăng thêm các khách hàng mới dẫn tới tăng cả công suất đỉnh và tổng điện năng tiêu thụ Được trình bày ở hình 1.5

Hình 1.6 Biểu đồ phụ tải linh hoạt

- Biểu đồ phụ tải linh hoạt: Biện pháp này xem độ tin cậy cung cấp điện như một biến số trong bài toán lập kế hoạch tiêu dùng Và do vậy đương nhiên có thể cắt điện khi cần thiết Kết quả là công suất đỉnh và cả điện năng tiêu thụ tổng đều giảm xuống Được trình bày ở hình 1.6

1.5.2 Lưu trữ nhiệt

Đây là giải pháp hiệu quả để nâng cao đường cong phụ tải trong giai đoạn thấp điểm nhằm san bằng đồ thị phụ tải của hệ thống Nó thường được áp dụng với các thiết bị có khả năng thay đổi thời điểm cung cấp điện năng ở đầu vào mà vẫn đảm bảo lịch trình cung cấp năng lượng ở đầu ra theo yêu cầu sử dụng

1.5.3 Điện khí hóa

Mở rộng điện khí hoá nông thôn, điện khí hoá của các hệ thống giao thông hoặc dùng điện để thay thế việc đốt xăng dầu trong các thiết bị động lực làm gia tăng dòng điện đỉnh và điện năng tổng toàn hệ thống Song đó là việc làm cần thiết

bởi nó sẽ thúc đẩy sự phát triển của kinh tế - xã hội và giảm thiểu sự huỷ hoại môi trường

1.5.4 Giá bán điện thay đổi

Nhu cầu điện năng của các phụ tải điện thường phân bố không đều theo thời gian Một cách tự nhiên theo tập quán sinh hoạt, làm việc và sản xuất sẽ xuất hiện các cao điểm và thấp điểm trong đô thị phụ tải của hệ thống Tại thời gian cao điểm

hệ thống phải huy động mọi khả năng phát điện để đáp ứng nhu cầu của phụ tải và đôi khi vẫn không tránh khỏi cắt điện nếu không xây dựng thêm các nguồn điện cũng như các hệ thống truyền tải mới

Trong các nước phát triển, giá bán điện được sử dụng như một công cụ rất hiệu quả để điều hoà nhu cầu dùng điện Biểu giá bán điện được thay đổi một cách linh hoạt theo phụ thuộc vào mùa, từng thời điểm cấp điện, khả năng đáp ứng của

hệ thống, trị số công suất và điện năng yêu cầu địa điểm tiếp nhận, đối tượng khách hàng… Nhờ vậy điện năng được sử dụng một cách hiệu quả đem lại lợi ích cho cả người cung cấp và người sử dụng

1.6 Kết luận chương

DSM là một chương trình mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng rất cao đã được thực hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới Ở nước ta chương trình DSM thực hiện tuy có phần chậm hơn so với các nước khác nhưng tiềm năng thực hiện DSM rất lớn DSM thực sự là một công cụ rất hữu ích không chỉ cho các hộ tiêu dùng điện, các doanh nghiệp mà còn đem lại hiệu quả cho Tập đoàn điện lực Việt Nam chủ động quản lý và điều khiển nhu cầu điện năng phù hợp với cung cấp một cách hợp lý nhất 2

Nguồn năng lượng hóa thạch trên thế giới đang dần cạn kiệt, nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày lại càng tăng, đặc biệt tại các nước đang phát triển Bên cạnh đó,

sử dụng năng lượng hóa thạch đã gây ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu toàn cầu

Ở Việt Nam,các chương trình tiết kiệm năng lượng với kết quả mang lại chưa cao, các doanh nghiệp chỉ thực hiện tiết kiệm năng lượng khi cảm thấy nó mang lại hiệu quả kinh tế cho công ty chứ không phải vì cảm thấy đó là điều bức thiết và lợi ích của toàn xã hội

Do đó, yêu cầu cấp thiết lúc này là cần đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho các lĩnh vực tiêu thụ điện và Chính phủ cần có hướng dẫn thi hành luật

về sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả với các điều khoản qui định rõ ràng, cụ thể, các biện pháp chế tài nghiêm khắc cũng như hỗ trợ và khuyến khích, nhằm đẩy nhanh chương trình triển khai sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, đáp ứng

sách lược hài hoà 3-E

- An ninh năng lượng (Energy Security)

- Bảo vệ môi trường (Environment Protection)

- Phát triển kinh tế (Economic Development)

Chương 2 M T SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC

KHÁCH SẠN HIỆN NAY

Muốn sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, trước tiên chúng ta cần tiến hành kiểm toán năng lượng (KTNL), nhằm giúp ta đánh giá, nhận diện các cơ hội TKNL, sau đó áp dụng các giải pháp đó vào dây chuyền sản xuất để cải tiến, thay thế nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, mang lại lợi ích kinh tế cho khách sạn cũng như giảm thiểu khí thải ra môi trường

2.1 Quy trình kiểm toán năng lượng 46

- Xác định được tiềm năng TKNL và mức độ ưu tiên của từng giải pháp

- Đánh giá được ảnh hưởng của giải pháp TKNL tới các hoạt động sản xuất, kinh doanh của doanh nghiệp trong tương lai

- Tăng cường nhận thức về sử dụng năng lượng của lãnh đạo và nhân viên trong doanh nghiệp

2.1.1 Khái niệm về kiểm toán năng lượng

KTNL là hoạt động khảo sát, thu thập và phân tích dữ liệu tiêu thụ năng lượng của đối tượng cần KTNL (doanh nghiệp, tòa nhà, quy trình sản xuất hay một

hệ thống…) Mục tiêu của KTNL là tìm ra các cơ hội TKNL, xây dựng các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả hơn

2.1.2 Các loại kiểm toán năng lượng

a Kiểm toán sơ bộ (Walk Through Assessment)

Là hoạt động khảo sát thoáng qua quá trình sử dụng năng lượng của hệ thống Kiểm toán sơ bộ giúp nhận diện và đánh giá các cơ hội và tiềm năng TKNL của thiết bị tiêu thụ năng lượng chính trong hệ thống, hoạt động này có thể phát hiện ra ít nhất 70% cơ hội TKNL trong hệ thống

- Tên cơ hội TKNL

- Khả năng tiết kiệm có thể (ước lượng)

- Chi phí thực hiện khảo sát định lượng sâu hơn

b Kiểm toán năng lượng tổng thể (Energy Survey and Analysis)

Là hoạt động khảo sát, thu thập, phân tích số liệu tiêu thụ năng lượng trong quá khứ và hiện tại Phát hiện các cơ hội TKNL chi tiết hơn (nhờ thu thập và phân tích các số liệu quá khứ và hiện tại, nhận diện cơ hội và phân tích tính khả thi về kinh tế, kỹ thuật)

- Thu thập và phân tích số liệu quá khứ

- Khảo sát và kiểm tra các vị trí cần đo lường, thu thập số liệu, lấy mẫu

- Nhận dạng giải pháp

- Lập bảng kế hoạch thu thập số liệu tại chỗ

- Tiến hành thu thập số liệu tại chỗ

- Khảo sát thị trường để xác định mức độ sẵn có về công nghệ và giá các thiết bị (nếu có)

- Phân tích tính khả thi về kỹ thuật của các giải pháp

- Phân tích tính khả thi về kinh tế, chi phí/lợi ích đầu tư của các giải pháp

- Phân loại mức độ ưu tiên của các giải pháp (theo yêu cầu của doanh nghiệp)

 Nội dung kết quả thông tin thể hiện:

- Danh mục các cơ hội

- Giải pháp TKNL

- Mức tiết kiệm tính toán của từng giải pháp

- Mức đầu tư của từng giải pháp

- Thời gian thu hồi vốn của từng giải pháp

- Kiến nghị thứ tự ưu tiên của các giải pháp (nếu cần, tuỳ theo yêu cầu của doanh nghiệp)

c Kiểm toán năng lượng chi tiết (Detailed Analysis of Capital Intensive Modifications):

Là hoạt động khảo sát, thu thập, phân tích sâu hơn về kỹ thuật, lợi ích kinh

tế, tài chính…cho một vài giải pháp TKNL của hệ thống tiêu tụ năng lượng

- Thu thập số liệu quá khứ của đối tượng (thiết bị, dây chuyền,)

- Lập danh sách các phương án chi tiết có thể áp dụng

- Khảo sát, đo lường, thử nghiệm, theo dõi hoạt động của thiết bị đối tượng + Tập quán vận hành

- Tính toán chi phí đầu tư

+ Phân tích lợi ích tài chính

+ Nhận dạng và phân tích các nguồn vốn

- Thông tin chi tiết các giải pháp TKNL được sử dụng

+ Thời gian thu hồi vốn

+ Nguồn tài chính, lợi ích/chi phí sử dụng vốn

2.1.3 Quy trình kiểm toán năng lượng

Hình 2.1 Trình tự thủ tục chi tiết thực hiện KTNL

Khi thực hiện bất kỳ hoạt động KTNL nào thường tuân thủ theo quy trình như sau:

a Bắt đầu kiểm toán

- Nhận quyết định thực hiện kiểm toán năng lượng

- Xác định mục tiêu kiểm toán năng lượng

- Xác định các tiêu chí kiểm toán năng lượng

- Xác định phạm vi kiểm toán năng lượng

- Tham khảo ý kiến tổ chức được kiểm toán

- Thỏa thuận nguyên tắc và bảo mật thông tin

- Chuẩn bị nội dung thông tin cần được cung cấp

b Chuẩn bị cho kiểm toán

- Nếu việc khảo sát năng lượng đã được thực hiện trong nhà máy, xem xét lại các kết quả khảo sát ấy Nếu công tác khảo sát chưa thực hiện, đi một vòng nhà máy

để làm quen Chuyến đi bộ xuyên qua nhà máy này xem như một đợt khảo sát nhanh về năng lượng

- Xác định các khu vực đặc biệt của nhà máy cần phải đo đạc và thông báo cho nhà máy về các phương tiện hoặc thiết bị nơi mà việc đo lường sẽ được thực hiện

- Thảo luận với nhà máy về mục tiêu và phạm vi KTNL

- Chỉ định nhân sự và xác định nhiệm vụ của mỗi người trong đoàn kiểm toán Đồng thời cũng mời một số nhân viên nhà máy làm thành viên của đoàn kiểm toán

- Xác định và chuẩn bị các yêu cầu về hậu cần trước kiểm toán

- Xác định và chuẩn bị bộ dụng cụ đo dùng cho KTNL

- Xác định và thông báo cho nhà máy những yêu cầu khác phục vụ cho công tác KTNL (ví dụ các lưu đồ, số liệu về năng lượng và chi phí năng lượng, )

- Chuẩn bị các thời biểu chung, chi tiết và trình bày chúng với nhà máy trước khi tiến hành kiểm toán

c Thực hiện kiểm toán

- Thảo luận với nhà máy về các hoạt động và tiến độ công việc sẽ được thực

hiện

- Thu thập dữ liệu phù hợp về sử dụng năng lượng và chi phí năng lượng cho toàn nhà máy và cho mỗi đơn vị sử dụng năng lượng Tập hợp thông tin liên quan tới các thực tiễn quản lý năng lượng trong thực tế và/hoặc mới chỉ trong kế hoạch của nhà máy (nếu có)

- Tham quan các khu vực đã được xác định trước và tập hợp dữ liệu liên quan:

- Xem xét các tài liệu liên quan (báo cáo, nhật ký vận hành, ghi chép, hoá đơn, hoá đơn tạm )

- Đối thoại hoặc phỏng vấn các nhân viên phù hợp tại khu vực có liên quan

- Đọc các số liệu thực (dòng điện, điện áp, công suất…) từ các dụng cụ đo hiện có

- Thực hiện các đo lường thực tế bằng các dụng cụ KTNL

- Khi đang ở trong khu vực được khảo sát, hãy quan sát các phí tổn và tổn thất năng lượng trước đây và thực tế năng lượng phí tổn, xác định các tiềm năng TKNL

- Đưa ra những khuyến nghị tức thời (nếu có) và trình bày các phát hiện trong các buổi thảo luận đã hoạch định với nhân viên của nhà máy

d Báo cáo kết quả

- Báo cáo chi tiết hơn về việc sử dụng năng lượng của nhà máy

- Phân tích chi tiết hơn về hiệu quả sử dụng năng lượng bằng cách xây dựng các bảng cân bằng nguyên liệu và năng lượng

- Định lượng tất cả các tổn thất năng lượng và tiềm năng TKNL Chuẩn bị bảng đánh giá tóm tắt về tiềm năng TKNL có thể rút ra được nhờ thực hiện các cơ hội TKNL đã xác định

- Chuẩn bị các phân tích tiền khả thi cho việc thực hiện các cơ hội chính

- Chuẩn bị các đề xuất về cơ hội khả thi và dự thảo tiến độ thực hiện

- Đánh giá công tác quản lý năng lượng hiện hành và theo kế hoạch trong nhà máy

- Chuẩn bị báo cáo KTNL Báo cáo bao gồm một số thông tin chính sau: Giới thiệu tiêu thụ và chi phí năng lượng; Một số nhận xét cơ bản về vận hành hiện tại; Các đề xuất TKNL và lượng tiết kiệm tiên đoán; Các đề xuất cho KTNL chi tiết, ước đoán các chi phí và đề xuất khung công việc khảo sát chi tiết; nhận dạng các khu vực có tiềm năng TKNL

2.2 Một số giải pháp tiết kiệm năng lượng trong các khách sạn hiện nay

2.2.1 Tiết kiệm năng lượng đối với động cơ điện

Phụ tải tiêu thụ trong các nhà máy, khách sạn phần lớn là động cơ điện Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật dây chuyền sản xuất ta cần quan tâm đến các thông số cơ bản của động cơ như hiệu suất, hệ số cosφ, tốc độ động cơ và tốc độ dây chyền sản xuất yêu cầu khi thay đổi về tải, từ đó đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả hợp lý

Đối với động cơ điện, công suất ra P2 (Pra) chính là công suất cơ hay công suất ở trục rôto, còn công suất P1(Pvao) là công suất mà lưới điện cung cấp cho động

cơ Hiệu suất động cơ là ηdongco

-P ra= Công suất động cơ

-P vào= 3.I.U.cosφ.1000: Giá trị dòng điện vào động cơ

Các hiệu suất và tổn thất thông thường của động cơ như sau:

- Hiệu suất động cơ : 90%

Trong đó nếu tính theo 100% thì:

Phương pháp đo lường phụ tải : Đo vận tốc trượt sau đó ta xác định được

% tải thực hoạt động so với tải thiết kế trong một khoảng chu kỳ thời gian theo công thức:

-St : Tốc độ thực

-Sr : Tốc độ định mức

Qua nhiều lần đo đạc, ta có % tải thực tế hoạt động so với tải thiết kế

2.2.2 Lắp đặt bộ điều khiển tốc độ động cơ bằng linh kiện điện tử VSD (Variable Speed Drive)

Trong thực tế, động cơ xoay chiều là thiết bị tiêu thụ nhiều điện năng nhất trong các nhà máy xí nghiệp, khách sạn Thông thường các nhà thiết kế luôn trang

bị động cơ cho máy móc lớn hơn mức độ cần thiết để tăng độ an toàn của máy Nhưng trong quá trình làm việc rất ít khi động cơ hoạt động ở chế độ đầy tải, thông thường dao động từ 20% tới 80% tải định mức, 70% động cơ trang bị trong máy móc hoạt động với tải thay đổi từ 20% tới 80%

Vấn đề tồn tại là động cơ điện không tự điều chỉnh được điện năng tiêu thụ theo mức độ tải hoạt động thay đổi Ví dụ Một động cơ hoạt động ở chế độ 50% tải vẫn tiêu thụ lượng điện năng khoảng bằng 90% khi hoạt động ở chế độ đầy tải hoặc động cơ hoạt động ở chế độ không tải vẫn tiêu thụ lượng điện năng bằng 50% tới 75% so với khi hoạt động đầy tải Mức tiêu thụ vượt quá này không chỉ tăng chi chí tiền điện mà còn góp phần làm hỏng thiết bị vì năng lượng dư thừa thông qua vòng quay động cơ được chuyển hóa thành nhiệt độ, độ rung và tiếng ồn

Hiệu suất của động cơ suy giảm nhanh khi động cơ chạy non tải hoặc không tải Với động cơ có tải không đều, để sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, ta

có thể lắp đặt PowerBoss hoặc Biến tần… tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể…

a Nguyên lý điều chỉnh tốc độ khi thay đổi tần số

Trước đây, nếu có yêu cầu điều chỉnh tốc độ cao thường dùng động cơ điện một chiều, nhưng ngày nay nhờ kỹ thuật điện tử phát triển nên việc điều chỉnh tốc

độ động cơ không đồng bộ không gặp khó khăn mấy với yêu cầu phạm vi điều

chỉnh, độ bằng phẳng khi điều chỉnh tốc độ

Các phương pháp điều chỉnh chủ yếu có thể thực hiện:

+ Thay đổi tổ đấu dây

+ Trên stator: Thay đổi điện áp U đưa vào dây quấn stator, thay đổi số đôi

cực từ P của dây quấn stator và thay đổi tần số f nguồn điện

+ Trên rotor: Thay đổi điện trở rotor, nối cấp hoặc đưa sức điện động phụ

vào rotor

Ta nghiên cứu điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số, từ biểu thức:

(2.3)

Khi hệ số trượt thay đổi ít thì tốc độ của động cơ điện không đồng bộ thay

đổi tỷ lệ thuận với tần số Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số

là một phương pháp điều chỉnh trơn trượt, phạm vi điều chỉnh rộng nhưng đòi hỏi

phải có nguồn điện đặc biệt có tần số biến đổi được, do đó chỉ được dùng khi cần

điều chỉnh tốc độ của một nhóm động cơ điện có tốc độ thay đổi theo cùng một quy

luật

Với điều kiện năng lực quá tải không đổi, có thể tìm ra được quan hệ giữa

điện áp U1, tần số f1 và mô men M

Khi bỏ qua điện trở r1 của dây quấn stator thì biểu thức của mô men cực đại

có thể viết dưới dạng:

2 1

2 1 max

1

f

UC

, trong đó C là một hằng số Gọi U2 và M2 là điện áp và mô men lúc tần số là f2 thì căn cứ vào điều kiện

năng lực quá tải không đổi, ta có:

1

max 1

M



hay :

2 2 2 1

2 1 2 2

max 1

max 2

1

2

fU

fUM

MM

1

2

M

Mf

fU

U 

(2.4) Trong thực tế ứng dụng, khi phụ tải yêu cầu mô men không đổi thì phải có:

1 2

1

2

f

f U

U



hay: (2.5) Khi yêu cầu điều chỉnh tốc độ đảm bảo công suất cơ không đổi (Pcơ = const),

nghĩa là mô men tỷ lệ nghịch với tần số thì ta có:

)s(1p

60fs)

(1n



1 2

f

f M

2

2  

Suy ra: (2.6) Nếu yêu cầu mô men tỷ lệ với bình phương của tốc độ, nghĩa là M tỷ lệ với f 2

thì ta có:

2

1 2

1

2

f

f M

Tóm lại: khi thay đổi tần số điều chỉnh tốc độ ta phải đồng thời điều chỉnh

điện áp đưa vào động cơ điện

b.Sự thay đổi công suất khi thay đổi lưu lượng (tốc độ):

Với những động cơ tương thích (quạt, bơm ly tâm), khi sử dụng biến tần để

điều chỉnh tốc độ của động cơ dẫn đến thay đổi lưu lượng và thay đổi công suất, tiết

kiệm năng lượng và nâng cao độ tin cậy của hệ thống Theo lý thuyết về thuỷ lực,

công suất trên trục động cơ P, lưu lượng dòng chảy Q, áp suất chất lỏng H có quan

hệ theo phương trình:

Trong đó: K là hằng số, P là công suất của động cơ, H là áp suất, Q là lưu

lượng và η là hiệu suất Quan hệ giữa: Q, H, P với tốc độ N của động cơ như sau:

- Lưu lượng tỷ lệ bậc nhất với tốc độ của động cơ (hình 2.2)

Q1/Q2=N1/N2 (2.9)

Lưu lượng tuyến tính bậc nhất với tốc độ, khi có yêu cầu điều chỉnh lưu

lượng ta phải điều chỉnh tốc độ thay đổi tương ứng

Hình 2.2 Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và lưu lượng

2

1 2

1

2

f

f U

1

2f

fUU



- Áp suất tỷ lệ bậc hai với tốc độ của động cơ (hình 2.3)

Khi điều chỉnh lưu lượng bằng biến tần: áp suất là hàm phi tuyến bậc hai đối với tốc độ động cơ

Khi điều chỉnh lưu lượng bằng van: áp suất là hàm phi tuyến tỷ lệ nghịch với tốc độ động cơ, ví dụ như khi cần giảm lưu lượng ta đóng bớt van lúc này sức cản đường ống tăng lên, dẫn đến áp suất tăng lên và ngược lại

H1/H2=(N1/N2)2 (2.10)

Hình 2.3 Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và áp suất

- Công suất tỷ lệ bậc ba với tốc độ của động cơ (hình 2.4)

Công suất là hàm phi tuyến bậc ba đối với tốc độ động cơ:

P1/P2=(N1/N2)3 (2.11)

Hình 2.4 Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và công suất

Khi ta cần điều chỉnh lưu lượng thì công suất cũng thay đổi theo sự điều chỉnh sự thay đổi này rất rõ rệt Ví dụ như ứng với 100% tốc độ thì công suất là 100%, khi do yêu cầu cần giảm lưu lượng (tốc độ) xuống còn 80% thì công suất chỉ xấp xỉ 50% (0.83 = 0,51)

Trong các công thức (2.9), (2.10), (2.11), với N1 là tốc độ của động cơ ứng với lưu lượng Q1, áp suất H1 và công suất P1; N2 là tốc độ của động cơ ứng với lưu lượng Q2, áp suất H2 và công suất P2

Sự thay đổi công suất khi thay đổi lưu lượng (hình 2.5)

- C4 là đường cong thể hiện mối quan hệ giữa áp suất H và lưu lượng Q khi

sử dụng bộ biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ

Giả sử là động cơ được thiết kế để hoạt động hiệu quả nhất tại điểm A, khi

đó lưu lượng đầu ra Q là Q1 là 100%, công suất trên trục động cơ sẽ là P1 = Q1*H1(giả sử các hệ số đều bằng 1), tương ứng với diện tích của hình: A-H1-O-Q1

Hình 2.5.Giản đồ thay đổi công suất

Khi lưu lượng đầu ra giảm, giả sử giảm xuống Q2 theo yêu cầu của công nghệ, sức cản của đường ống bị tăng lên do phải điều chỉnh van

Khi điều chỉnh đóng bớt van, đặc tính cản của đường ống chuyển sang đường cong C3 và hệ thống chuyển sang hoạt động tại điểm B thay vì điểm A ban đầu Lúc này ta thấy áp suất tăng lên và công suất trên trục động cơ được tính bằng diện tích của hình: B-H2-O-Q2, như vậy công suất giảm rất ít so với ban đầu, lượng công suất giảm được là diện tích chênh lệch giữa hình A-H1-O-Q1 và hình B-H2-O-Q2 Nếu sử dụng biến tần điều chỉnh tốc độ, tốc độ quạt có thể giảm xưống đường cong C4 Khi

đó điểm làm việc là điểm C, có cùng lưu lượng đầu ra Q2 nhưng áp suất trong đường ống được giảm đáng kể xuống H3 và công suất trên trục động cơ cũng giảm

rõ rệt, tính theo diện tích của hình: C-H3-O-Q2, lượng công suất giảm được là diện tích chênh lệch giữa hình A-H1-O-Q1 và hình C-H3-O-Q2 Như vậy khi sử dụng biến tần sẽ mang lại hiệu quả rõ ràng về tiết kiệm năng lượng tiêu thụ của động cơ

Với những động cơ có tải thay đổi, việc sử dụng biến tần cũng sẽ mang lại hiệu quả về tiết kiệm năng lượng tiêu thụ của động cơ

Bảng 2.1 Công suất điện cung cấp vào động cơ với yêu cầu phụ tải biến đổi

Tốc độ

v (%)

Tỉ lệ lưu lượng dòng chảy (%)

Công suất cần thiết yêu cầu (%)

Do vậy, dùng VSD đã tiết kiệm được 48,8% công suất điện

Tóm lại, nếu ta sử dụng bộ điều khiển tốc độ động cơ với linh kiện điện tử, VSD sẽ có những ưu nhược điểm sau:

Ưu điểm:

- Tiết kiệm được điện năng trong việc sử dụng đúng và phù hợp với phụ tải

- Có khả năng sử dụng động cơ không đồng bộ xoay chiều trong quá trình sản xuất cần điều chỉnh tốc độ Động cơ không đồng bộ xoay chiều là loại có giá thành rẻ hơn nhiều và dễ dàng vận hành, bảo dưỡng hơn các loại động cơ khác

- Tăng được tính linh hoạt và quy mô sản xuất

- Tăng an toàn và độ tin cậy cao

- Giá thành sản phẩm rẻ hơn do tiết kiệm được chi phí tiền điện

- Không cần thay thế động cơ mới khi phụ tải tăng lên so với động cơ cũ (sau khi tính toán và tăng cường áp dụng VSD đối với động cơ cũ)

- Không cần tháo dỡ VSD khi tháo dỡ động cơ (thông qua tính toán thấy VSD phù hợp)

- Nhiều động cơ có thể kết cấu vào một bộ VSD

- Dùng VSD có thể giảm công suất của nguồn và không cần trang bị máy phát điện dự phòng

- Dùng VSD có thể vận hành động cơ điện với tốc độ từ vài % đến vài trăm

% so với tốc độ ghi trên nhãn động cơ

- Giảm được tiếng ồn, tăng tuổi thọ cho động cơ

Nhược điểm: Chủ yếu của VSD là tốc độ cực thấp thì trục động cơ có thể

không quay tròn đều

c Phạm vi ứng dụng bộ điều khiển tốc độ VSD

Hình 2.6 Phạm vi ứng dụng bộ điều khiển tốc độ S

Việc sử dụng bộ điều khiển VSD sẽ có lợi nhuận nhất nếu:

- Trong quá trình sản xuất, phụ tải đầu vào luôn thay đổi

- Các thay đổi xảy ra trong quá trình xử lý

- Đầu ra cũng biến đổi