Tài liệu Xây dựng chương trình giám sát và quản lý năng lượng trực tuyến tại nhà máy sợi thăng bình, quảng nam

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ THÁI VĂN XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TRỰC TUYẾN TẠI NHÀ MÁY SỢI THĂNG BÌNH, QUẢNG NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60.52.02.02 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2018 Công trình được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Lê Kim Hùng Phản biện 1: TS. Đoàn Anh Tuấn Phản biện 2: GS.TS. Nguyễn Hồng Anh Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 03 tháng 03 năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Việt Nam hiện nay đang là nước nhập khẩu năng lượng và mức nhập khẩu ngày càng tăng. Hơn 80% nguồn nhiên liệu mà nước ta đang sử dụng là năng lượng hóa thạch, điều này dẫn đến việc tiêu thụ năng lượng sinh ra lượng khí gây ô nhiễm môi trường ( như CO2, SO2…). Vì thế nhu cầu tiết kiệm năng lượng là một trong những ưu tiên hàng đầu và cấp thiết nhằm giải quyết các vấn đề về ô nhiễm môi trường và tiết kiệm chi phí. Công ty CP Sợi Hòa Thọ Thăng Bình là công ty con của Tổng công ty CP Dệt may Hòa Thọ (đơn vị thành viên của Tập đoàn Dệt may Việt Nam - Vinatex). Dự án Nhà máy sợi Thăng Bình nằm trên địa bàn huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam. Dự án được khởi công vào tháng 10/2015, và dự kiến đi vào hoạt động vào tháng 7/2016. Với qui mô và mức đầu tư khổng lồ ( giai đoạn 1 của dự án có mức đầu tư là 270 tỷ đồng), việc tốn hàng tỷ đồng vì thất thoát và sử dụng năng lượng hao phí là vấn đề cấp thiết được ưu tiên giải quyết hàng đầu. Vì vậy, luận văn sẽ điều tra số liệu của nhà máy từ đó đề ra giải pháp cho việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại nhà máy. Bên cạnh đó, việc quản lý năng lượng bằng cách thủ công như đo tay, giám sát trực tiếp rất tốn nhân lực và thời gian. Vì thế, trong luận văn sẽ xây dựng một hệ thống giám sát và quản lý năng lượng trực tuyến tại nhà máy sợi Thăng Bình thuộc tỉnh Quảng Nam để giảm chi phí và tiết kiệm năng lực cũng như thời gian. 2. Mục tiêu nghiên cứu • Khảo sát, nghiên cứu và đề xuất các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm • Xây dựng công cụ giám sát quá trình tiêu thụ năng lượng tại công ty • Xây dựng các biểu mẫu phục vụ cho việc quản lý và sử dụng 2 năng lượng tại công ty. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu • Các giải pháp tiết kiệm năng lượng • Các thiết bị tiêu thụ điện tại nhà máy. • Các phần mềm tiện ích phục vụ thiết kế hệ thống quản lý và giám sát năng lượng trực tuyến. 3.2. Phạm vi nghiên cứu • Hệ thống điều hòa • Hệ thống chiếu sáng • Hệ thống máy móc sản xuất • Phần mềm Photoshop CS6; ngôn ngữ lập trình JAVA; HTML; cơ sở dữ liệu MySQL. 4. Phương pháp nghiên cứu Dựa trên số liệu thu thập được về việc tiêu thụ năng lượng tại nhà máy sợi Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam, từ đó tính toán, tìm ra giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả. Tổng hợp dữ liệu và đưa vào cơ sở dữ liệu, từ đó thiết kế nên hệ thống giám sát và quản lý năng lượng trực tuyến. 5. Bố cục luận văn MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: KIỂM TOÁN NĂNG LƯỢNG CHƯƠNG 2: MÔ TẢ CÁC QUÁ TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC CƠ HỘI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TRỰC TUYẾN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3 CHƯƠNG 1 KIỂM TOÁN NĂNG LƯỢNG 1.1. Giới thiệu về cơ sở được kiểm toán Bảng 1.1: Giới thiệu tóm tắt về cơ sở được kiểm toán Tên doanh nghiệp Loại hình doanh nghiệp Năm thành lập Địa chỉ liên lạc Điện thoại Người liên hệ Số điện thoại liên hệ Địa chỉ người liên hệ Số cán bộ, công nhân viên Hoạt động kinh doanh chính Nguyên liệu Thành phẩm Công xuất thiết kế của nhà máy Số ngày vận hành sản xuất CTCP sợi Hòa Thọ Thăng Bình CTCP 2016 Cụm CN Hà Lam – Chợ Được, xã Bình Phục, huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam 0985 009635 Ông Nguyễn Thiện Hùng 0985 009635 Số 145 đường Phùng Chí Kiên, phường Hoa Minh, quận Liêm Chiểu, TP Đà Nẵng 220 Sản xuất sợi Bông vải & vải Sợi và may thành phẩm Ước tính Sợi khoảng 5000 tấn/năm 340 ngày (24h/ngày; 3 ca) 1.2. Tổng quan và phạm vi công việc 1.2.1 Phương pháp KTNL a. Giới thiê ̣u hoạt động KTNL: - KTNL là hoa ̣t đô ̣ng khảo sát, đo đa ̣c, trao đổ i với cán bô ̣ công ty, thu thâ ̣p số liê ̣u thực tế và phân tıć h dữ liê ̣u tiêu thu ̣ năng lươ ̣ng của đố i tươ ̣ng cầ n kiể m toán năng lươ ̣ng. - Mục đích chung của hoạt động là đánh giá hiện trạng sử dụng năng lượng của Doanh nghiệp, đưa ra cơ hội tiết kiệm năng lượng và đưa ra các giải pháp để tiết kiệm năng lượng nhằm giảm chi phí năng lượng cho Doanh nghiệp. - Mu ̣c tiêu của kiể m toán năng lươ ̣ng là đánh giá hiê ̣n tra ̣ng sử du ̣ng năng lươ ̣ng hiê ̣n nay của công ty, phân tıć h ưu và nhươ ̣c điể m, 4 trên cơ sở đó tım ̀ ra các cơ hô ̣i tiế t kiê ̣m năng lươ ̣ng, xây dựng các giải pháp sử du ̣ng năng lươ ̣ng hiê ̣u quả, kế hoa ̣ch triể n khai các giải pháp tiế t kiê ̣m năng lươ ̣ng nhằ m giúp cho đơn vị nắ m rõ đươ ̣c tıǹ h tra ̣ng sử du ̣ng năng lươ ̣ng hiê ̣n nay và giải pháp thực hiê ̣n sao cho thâ ̣t sự tiế t kiê ̣m năng lươ ̣ng cũng như đinh ̣ hướng trong tương lai khi đầ u tư xây dựng và mua sắ m thiế t bi ̣mới sao cho hơ ̣p lý nhấ t. b. Trı̀nh tự và thủ tục thực hiê ̣n KTNL: Trình tự và thủ tục thực hiện KTNL được trình bày sơ lược như hình 1.1: Hình 1.1: Trı̀nh tự và thủ tục thực hiê ̣n KTNL 1.2.2 Danh mục thiết bị sử dụng trong kiểm toán 1.2.3 Phạm vi công việc kiểm toán Mục đích chung của đợt KTNL tại công ty CP sợi Hòa Thọ Thăng Bình là đánh giá toàn bộ hiện trạng sử dụng năng lượng của 5 nhà máy từ các khu sản xuất, kho chứa cho đến khu vực hành chính của nhà máy, từ đó đưa ra những cơ hội tiết kiệm năng lượng và đề xuất các giải pháp để tiết kiệm năng lượng nhằm giảm chi phí năng lượng cho Nhà máy. 1.3. Tình hình sản xuất của công ty 1.3.1 Chế độ vận hành 1.3.2 Tình hình sản xuất a. Tình hình thời tiết từ tháng 1 đến tháng 7 năm 2017 b. Tình hình sử điện năng tại công ty (a) (b) Hình 1.2: Tỉ lệ điện sử dụng(a) và biểu đồ suất tiêu hao điện theo nhiệt độ (b) của các nhóm thiết bị tại công ty CP sợi Hòa Thọ Thăng Bình Tại công ty, chiếm tỉ trọng tiêu thụ điện lớn nhất là phần động lực với tỉ lệ 85,32% và chiếm tỉ lệ thứ 2 là hệ thống làm mát (hệ thống điều không, quạt) chiếm 12,19%. Nhóm thiết bị chiếm tỉ lệ thấp nhất là chiếu sáng với tỉ lệ 2,49%. (hình 1.2) Kết quả tính toán cho thấy suất tiêu hao trung bình là 1,31 kwh/kg sợi. Mặt khác, phân tích chi tiết chỉ ra suất tiêu hao điện tăng cao (giá trị đạt từ 1,4 – 1,55 kWh/kg) vào các tháng hè (từ tháng 3 đến tháng 7) và suất tiêu hao điện đạt giá trị thấp (giá trị đạt từ 1,05 – 1,25 kWh/kg) vào các tháng còn lại(từ tháng 1 đến tháng 2). Như vậy, vào các tháng hè công ty sử dụng điện nhiều hơn cho cùng 1 đơn vị sản phẩm hay lượng tổn hao tăng so với các tháng 6 khác. Đồng thời, giải pháp tiết kiệm đưa ra cần được xem xét dựa trên tỉ lệ công suất điện của các nhóm thiết bị (động lực, làm mát và chiếu sáng). 1.4. Kết luận CHƯƠNG 2 MÔ TẢ CÁC QUÁ TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1 Dây chuyền sản xuất 2.1.1 Tổng quan sơ đồ dây chuyền sản xuất của công ty 2.1.2 Đặc tính kỹ thuật và tính trạng sử dụng của thiết bị trong dây chuyền sản xuất sợi của công ty. a. Giai đoạn cung bông b. Giai đoạn chải thô c. Giai đoạn máy ghép d. Giai đoạn máy sợi thô e. Giai đoạn máy sợi con f. Giai đoạn đánh ống g. Giai đoạn máy xe sợi 2.2. Hiện trạng và các tiềm năng tiết kiệm năng lượng được phát hiện 2.2.1. Hệ thống chiếu sáng trong công ty Bảng 2.1: Tóm tắt tình hình tiêu thụ năng lượng của các loại đèn tại công ty STT 1 2 3 Công Giờ hoạt Tổng Tỉ lệ công Số suất động công suất (%) lượng (W) (h/ngày) suất (W) Đèn T10-ballast sắt từ 380 0.05 22 418 81.75 Đèn T8-ballast sắt từ 81 0.04 22 71.28 13 Compact 10 0.1 22 22 5.25 Loại đèn Qua khảo sát, tác giả thấy rằng hiện nay tại công ty CP sợi 7 Hòa Thọ Thăng Bình đã áp dụng một số giải pháp cho phần chiếu sang trong khu vực sản xuất như chuyển đổi các bóng đèn T10 ballast từ sang loại bóng đèn T8 ballast từ… Tuy nhiên việc chuyển đổi này là chưa đồng bộ tại tất cả các khu vuẹc cũng như tất cả các dãy sản xuất trong mỗi khu vực. Tỉ lệ đèn huỳnh quang T8 mới chiếm tỉ lệ 17,52% trong tổng số lượng đèn huỳnh quang và đèn huỳnh quang T10 còn số lượng khá lớn 80,66%. Tương ứng với tỉ lệ về số lượng này là tỉ lệ công suất sử dụng, đèn huỳnh qunag T8 chỉ chiếm 17,52% và đèn T10 chiếm 80,66%. Mặt khác việc vẫn sư dụng các ballast từ cũng gây những tổn hao nhất định. Từ nhận định ban đầu này, tác giả đề xuất giải pháp cho phần chiếu sáng (các chương sau). 2.2.2. Kết quả đo tại các bộ phận tiêu thụ điện năng trong công ty Qua quá trình đi khảo sát và đo đạc tại 7 điểm đo được chọn, tác giả đã tập hợp được số liệu của các thiết bị được sử dụng trong phần động lực chính tại nhà máy, kết quả cụ thể như sau: a. Động cơ máy nén khí SA 75A b. Động cơ máy nén khí Garden Denver c. Động cơ máy sấy khí d. Động cơ quạt hút 15kW e. Động cơ quạt thổi 7,5kW f. Động cơ quạt hút điều không g. Động cơ quạt thổi điều không Bảng 2.2: Tóm tắt tình hình hoạt động của một số thiết bị, động cơ chính STT 1 2 3 4 Tên động cơ Động cơ máy nén khí SA 75A Động cơ máy nén khí Gardner Denver Động cơ máy sấy khí Động cơ quạt hút 15kW Nội dung vấn đề Hoạt động quá tải Hoạt động quá tải 1. Hoạt động non tải 2. Hệ số công suất cosφ thấp 1. Hoạt động non tải 2. Hệ số công suất cosφ thấp 8 5 6 7 Động cơ quạt thổi 7,5kW Động cơ quạt hút điều không 22 kW Động cơ quạt thổi điều không 11kW Hoạt động non tải Hoạt động non tải Hoạt động non tải 2.3. Kết luận CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CÁC CƠ HỘI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 3.1. Hệ thống cung cấp điện và nhu cầu tiêu thụ điện 3.1.1 Hệ thống cung cấp điện 3.1.2 Nhu cầu và chi phí tiêu thụ điện Giá mua điện của công ty được áp dụng theo hình thức ba giá của Bộ Công Thương (kể từ ngày 12.3.2015) như sau: Bảng 3.1: Biểu giá điện áp dụng (kể từ ngày 12.3.2015) STT Thời điểm 1 Giờ bình thường 2 Giờ cao điểm 3 Giờ thấp điểm Giờ trong ngày Giá qui định (VNĐ/kWh) Ghi chú 1.518 Ngày chủ nhật từ 4h00 – 22h00 04h00 – 09h30 11h30 – 17h00 20h00 – 22h00 09h30 – 11h30 17h00 – 20h00 22h00 – 04h00 2.735 983 Chủ nhật không có giờ cao điểm Tất cả các ngày (Áp dụng với cấp điện dưới 6kV theo Bộ Công thương quy định về giá bán điện áp dụng từ ngày 12.3.2015) [QĐ số 2256/QĐ/BCT ngày 12.3.2015 của Bộ Công Thương] Bảng 3.2: Lượng điện tiêu thụ từ tháng 1 đến tháng 7.2017 của công ty Tháng 1 2 3 4 5 6 7 kWh 236,947 431,236 461,029 542,675 544,326 550,973 586,607 Theo như bảng số liệu trên thì tổng điện tiêu thụ của công ty 9 trong 7 tháng đầu nằm 2017 là 5,866,374.186 kWh, và giá điện bình quân công ty phải trả là 1,297VND/kWh Hình 3.1: Biểu đồ lượng điện tiêu thụ từ tháng 1 đến tháng 7.2017 của công ty Tác giả thấy rằng lượng điện tiêu thụ theo tháng của công ty tămg dần từ tháng 1, đặc biệt là từ tháng 4, lượng điện bắt đầu đạt ngưỡng. Điều này do nhiều nguyên nhân ảnh hưởng khác nhau trong đó có yếu tố thời tiết và đơn đặt hàng mỗi tháng. 3.2 Ràng buộc về tài chính – kỹ thuật 3.2.1 Ràng buộc tài chính cơ bản - Các loại giá và các chi phí năm cơ bản là năm 2013. - Các loại giá và chi phí trên cơ sở tỷ giá giữa Việt Nam đồng và USD là 1 USD = 22,950VNĐ 3.2.2 Năng lượng và các tiêu chuẩn Dưới đây tóm tắt các loại năng lượng và các thông số tiêu chuẩn về dạng năng lượng. Hệ số CO2 là hệ số trung bình có thể được sử dụng cho công việc tính toán. Bảng 3.3: Các loại năng lượng và các thông số tiêu chuẩn Kiểu nhiên liệu/các tiêu chuẩn Than đá Than Antraxit Giá trị nhiệt trị Đơn vị tự nhiên MJ/unit KWh Kg 23,07 8,30 Kg 32,30 8,97 Phát thải CO2 Kg/GJ Kg/MWh 93 335 110 400 10 Kiểu nhiên liệu/các tiêu chuẩn Gỗ, năng lượng tái tạo Diesel 0,85 kg/dm3 Dầu nhẹ 0,86 kg/dm3 Dầu nặng 0,94 kg/dm3 Xăng Khí tự nhiên Khí hóa lỏng Điện năng Đơn vị tự nhiên M3 lít lít Kg lít M3 Kg MWh Giá trị nhiệt trị MJ/unit KWh 20 5,55 36,12 10,03 36,12 10,03 41,50 11,53 0,00 33,60 9,33 43,70 12,14 12,86 Phát thải CO2 Kg/GJ Kg/MWh 0 0 73 263 74 265 78 280 72 260 55 200 65 235 687 3.2.3. Các giá trị đánh giá giải pháp tiết kiệm năng lượng Các giá trị sau được dùng để đánh giá các biện pháp TKNL: _ Tiết kiệm chi phí năng lượng hằng năm _ Chi phí vốn để thực hiện TKNL _ Thời gian hoàn vốn. Công thức tính thời gian hoàn vốn như sau: Thời gian hoàn vốn (năm) = Chi phí vốn đầu tư ban đầu (đồng) Chi phí tiết kiệm hàng năm (đồng/năm) 3.3. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng 3.3.1. Các cơ hội tiết kiệm năng lượng a. Cải tạo hệ thống chiếu sáng trong nhà Hiện trạng Hiện tại, Công ty đang sử dụng mốt số lượng lớn các loại đèn T10 và T8 ballast sắt từ (461 cái). Tại các bộ phận sản xuất, tỉ lệ công suất điện sử dụng chiểm tỉ lệ tự 5 đến 10% tổng công suất sử dụng. Do đó, tỉ lệ tiết kiệm được từ thị phần chiếu sáng sẽ là cao. Phương án cải thiện Trên cơ sở đó, tác giả đề xuất thay thế các bóng đèn T10 và T8/1,2 m với chấn lưu sắt từ hiện tại bằng chủng loại đèn T5/1,2 m với chấn lưu điện tử. Để tối ưu cho quá trình chuyển đổi mà vẫn đảm bảo cả về độ sáng vừa tiết kiệm được năng lượng tối đa, tác giả đề xuất sử dụng đèn T5 với tổng công suất 28W ( đèn và ballast) có khả năng giảm từ 35% đến 44% lượng tiết kiệm đối loại đèn T10 dùng 11 ballast sắt từ. So sánh các thông số chi tiết của bộ đèn huỳnh quang T5 với đèn T10 (ballast sắt từ) được nêu ra trong bảng dưới 3.4 và bảng 3.5 Bảng 3.4: So sánh các đặc điểm của đèn huỳnh quang T5 và T10 Đèn huỳnh quang T10 Đèn huỳnh quang T5 Đường kính ống: 32mm Đường kính ống: 16mm Chiều dài ống: 1200mm Chiều dài ống 1200mm Hiệu suất phát quang: 60lm/W Hiệu suất phát quang: 90lm/W Công suất cả bộ: 50W (bóng 40W, chấn lưu Công suất cả bộ: 30W 10W) Mức tiết kiệm: Không tiết kiệm Tiết kiệm danh định: 44% Quang thông : 2300lm – 2500lm Quang thông: 2600lm Tuổi thọ bóng 6.000 giờ - 8.000 giờ Tuổi thọ bóng lên đến 20.000 giờ, tuổi thọ chấn lưu đến 40,000h Suy giảm quang thông sau 2.000 giờ : 20% - Suy giảm quang thông : Không đáng kể 30% Phát nhiệt cao khi hoạt động ảnh hưởng đến Tiết kiệm nhiều hơn cho hệ thống điều hoà tiêu thụ điện của hệ thống điều hoà không khí không khí Thị lực: Hại mắt Thị lực: Không hại mắt Quang thông không ổn định: gây nhấp nhá Quang thông rất ổn định: ánh sáng ổn đị y, mỏi mắt do tần số hoạt động 50Hz nh không nhấp nháy do tần số hoạt động 40,000Hz Dòng điện tiêu thụ: 430mA Dòng điện tiêu thụ: 130mA Bảng 3.5: So sánh các đặc điểm của đèn huỳnh quang T5 1,2m và T8 1,2m Đèn huỳnh quang T8 Đường kính ống: 25,5mm Chiều dài ống: 1199mm Hiệu suất phát quang: 72,222lm/W Công suất bóng: 36W Mức tiết kiệm : ít tiết kiệm Quang thông : 2600lm Suy giảm quang thông sau 2.000 giờ : 20% - 30% Phát nhiệt cao khi hoạt động ảnh hưởng đến tiêu thụ điện của hệ thống điều hoà không khí Quang thông không ổn định: gây nhấ p nháy, mỏi mắt do tần số hoạt động 50Hz Có thể gây cháy nổ do chấn lưu có nhiệt độ cao và khi dòng điện thay đổi Dòng điện tiêu thụ: 390-430mA Đèn huỳnh quang T5 Đường kính ống: 16mm Chiều dài ống 1200mm Hiệu suất phát quang: 90lm/W Công suất bóng: 28W Tiết kiệm danh định: 22,2% Quang thông: 2520lm Suy giảm quang thông : Không đáng kể Tiết kiệm nhiều hơn cho hệ thống điều hoà không khí Quang thông rất ổn định: ánh sáng ổn định không nhấp nháy do tần số hoạt động 40,000Hz Có độ an toàn cao: tự động ngắt ballast khi bóng hỏng, tiếp xúc không tốt Dòng điện tiêu thụ: 130mA 12 Hiện nay, công ty sử dụng đèn huỳnh quang 12h/1 ngày và với tuổi thọ của 01 bóng đèn T5 loại này là 20.000 giờ thì trong điều kiện tối ưu bóng đèn T5 có thể được sử dụng trong vòng 5 năm. Chi phí và lợi ích: Bên cạnh tiết kiệm các khoản chi phí về điện năng việc triển khai sử dụng hệ thống chiếu sáng mới hiệu quả sẽ mang lại những lợi ích như sau: - Giúp cải thiện chất lượng sáng và hiệu quả chiếu sáng - Nâng cao tuổi thọ thiết bị - Tổn hao thấp hơn nên giảm bớt sự phát tán nhiệt, tiêu tốn ít điện năng hơn các bộ đèn truyền thống và giảm tải nhiệt cho máy lạnh, hoạt động ngay cả trong trường hợp điện áp thấp, bảo vệ tuổi thọ cho bóng đèn và dễ lắp đặt, thay thế. Bảng 3.6: Phân tích các lợi ích kinh tế của bộ đèn T5-1,2m và chấn lưu điện tử (Kèm máng phản quang) so với bộ đèn T10- 1,2m và chấn lưu sắt từ TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Thay đèn T10 bằng đèn T5 Thông tin Giá trị Đơn giá điện trung bình 1297 Số lượng đèn T10/1.2m 380 Công suất tổ ng cô ̣ng bô ̣ đèn T10 – 50 Chấn lưu Công suất thực tế của bô ̣ đèn 30 T5/1.2m–chấn lưu Mức tiết kiệm khi thay đèn T10/1.2m 20 bằng T5 Số giờ làm viê ̣c trong ngày 22 Hệ số sử dụng đồng thời 90 Số ngày làm viê ̣c trong năm 300 Lượng điện tiết kiệm mỗi năm 45,144 Tổng tiền tiết kiệm mỗi năm 58,552 Đầu tư đèn T5/1.2m 200 Nhân công và vật tư kèm theo 7600 Tổng chi phí đầu tư 839,740 Giảm khí thải CO2 18,644 Thời gian hoàn vốn 172.10 Đơn vị tính VND/kWh chiếc W W W h % ngày kWh 1000đ 1000đ 1000đ 1000đ kg tháng 13 TT 16 Thay đèn T10 bằng đèn T5 Thông tin Giá trị Tuổi thọ bóng đèn 40 Đơn vị tính tháng Bảng 3.7: Phân tích các lợi ích kinh tế của bộ đèn T5-1,2m và chấn lưu điện tử (Kèm máng phản quang) so với bộ đèn T8- 1,2m và chấn lưu sắt từ Thay đèn T8 bằng đèn T5 TT Thông tin Giá trị 1 Đơn giá điện trung bình 1297 2 Số lượng đèn T8/1,2m - ballast sắt từ 80 3 Công suất tổ ng cô ̣ng bô ̣ đèn T8 40 ballast sắt từ 4 Công suất thực tế của bô ̣ đèn T5/1,2m30 ballast sắt từ 5 Mức tiết kiệm khi thay đèn 10 6 Số giờ làm viê ̣c trong ngày 22 7 Hệ số sử dụng đồng thời 100 8 Số ngày làm viê ̣c trong năm 300 9 Lượng điện tiết kiệm mỗi năm 5,280 10 Tổng tiền tiết kiệm mỗi năm 6,848 11 Đầu tư đèn T5/1.2m 200 12 Nhân công và vật tư kèm theo 1,600 13 Tổng chi phí đầu tư 17,600 14 Giảm khí thải CO2 2,181 15 Thời gian hoàn vốn 31 16 Tuổi thọ bóng đèn 40 Đơn vị tính VND/kWh chiếc W W W h % ngày kWh 1000đ 1000đ 1000đ 1000đ kg tháng tháng Kết luận: Như vậy, bằng việc cải tạo hệ thống chiếu sáng trong nhà với tổng chi phí đầu tư 102,212,000 đồng, Công ty có thể tiết kiệm được 50,817.4 kWh tương ứng 65,910,100 đồng mỗi năm. Thời gian hoàn vốn trung bình cho giải pháp này là 19 tháng. Lượng khí CO2 giảm phát thải là 20,825 kg. b. Điều khiển tối ưu máy nén khí bằng sử dụng biến tần Hiện trạng Hiện tại, Công ty đang sử dụng với 1 máy nén khí SA 75A và 1 máy nén khí Garden Vender với công suất lớn (75kW). Khí nén 14 được sử dụng chủ yếu cho dây chuyền tại khu vực sản xuất sợi. * Cấu tạo của máy nén khí trục vít: * Một số vấn đề chính đối với hoạt động máy nén khí: Phương án cải thiện Lợi ích tiết kiệm điện năng đã được chứng minh bằng thực tế trong thời gian dài, việc ứng dụng biến tần vào hệ thống cung cấp khí và dùng công nghệ thay đổi tần số thay đổi tốc độ quay của máy nén khí điều chỉnh lưu lượng để thay thế cho việc dùng valve có thể đạt được hiệu quả trong việc tiết kiệm điện. Bình thường, lượng điện tiết kiệm là hơn 30%. Ngoài ra, chức năng khởi động mềm và đặc tính điều chỉnh tốc độ mịn của biến tần INVT có thể thực hiện điều chỉnh lưu lượng ổn định và giảm rung khi khởi động kéo dài tuổi thọ cho toàn bộ máy và đường ống. Chi phí và lợi ích Tổng hợp lợi ích về mặt kinh tế của giải pháp lắp đặt biến tần cho các động cơ máy nén khí tại công ty được trình bày trong bảng sau: Bảng 3.8: Phân tích các lợi ích kinh tế của giải pháp lắp biến tần STT Hạng mục 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 CSĐM Công suất trung bình thực tế Phần trăm tiết kiệm Lượng điện tiết kiệm trong 1h Thời gian hoạt động trong 1 ngày Số ngày hoạt động trong 1 năm Thời gian hoạt động trong 1 năm Điện năng tiết kiệm trong 1 năm Giá điện trung bình Lượng tiền tiết kiệm trong 1 năm Chi phí đầu tư Nhân công và vật tư Tổng chi phí đầu tư Thời gian thu hồi vốn Lượng giảm CO2 phát thải Giá trị Hitachi2 SA 75A 55 75 46.8 71.5 20 10 9.36 7.15 9 24 25 25 2,700 7,200 22,622 51,480 1,297 1,297 32,778 66,770 56,020.3 62,598.6 1,250 1,250 57,270 63,849 21 11 10,437 21,261 GĐ S1 75 75 10 7.5 24 25 7,200 47,880 1,297 70,038 42,570 1,000 63,849 8 19,774 Đơn vị kW kW % kW h Ngày h/1 năm kWh 1000 VNĐ 1000 VNĐ 1000 VNĐ 1000 VNĐ 1000 VNĐ Tháng kg 15 Kết luận Như vây, bằng việc lắp biến tần cho cho các máy nén khí Hitachi2, SA 75A, và Garden Venden, cho công ty với chi phí 184,968,000 VNĐ, công ty có thể tiết kiệm được 130,752 kWh tương ứng 169,586,000 VNĐ mỗi năm. Thời gian thu hồn vốn trung bình cho giải pháp là 13 tháng. Lượng khí CO2 giảm phát thải là 51,472kg. c. Điều khiển tối ưu các loại quạt hút thổi, điều không bằng sử dụng thiết bị biến tần Hiện trạng Qua quá trình khảo sát, tác giả nhận thấy hầu hết các động cơ quạt hút điều không cũng như các quạt hút, quạt thổi tại các khu vực sợi nhà máy chưa được lắp đặt biến tần. Kết quả đo đạc cho thấy các động cơ đều chạy non tải và có hệ số công suất thấp hoặc chạy vừa tải nhưng lại có biên độ dao động tải rộng và lặp lại nhiều lần. Các đặc tính kỹ thuật của quạt: Các đặc tính của hệ thống và đồ thị quạt : Có hai phương pháp để giảm lưu lượng khí từ Q1 xuống Q2: Phương pháp thứ nhất là giới hạn lưu lượng khí bằng cách đóng một phần van tiết lưu của hệ thống. Cách này sẽ tạo ra đường đồ thị hiệu suất của hệ thống mới (SC2) tại đó áp suất sẽ lớn hơn đối với bất cứ lưu lượng nào. Quạt sẽ hoạt động ở điểm "B" tạo ra lưu lượng cần thấp hơn Q2 với áp suất cao hơn, P2. Phương pháp thứ hai để giảm lưu lượng là giảm tốc độ từ N1 xuống N2, giữ van mở hoàn toàn. Quạt sẽ hoạt động tại điểm "C" tạo ra lưu lượng Q2 tương tự, nhưng ở áp suất thấp hơn, P3. Vì vậy, giảm tốc độ quạt là phương pháp hiệu quả hơn để giảm lưu lượng vì yêu cầu công suất thấp hơn và tiêu thụ ít năng lượng hơn. Chi phí và lợi ích Do vây, để sử dụng quạt một cách tối ưu và tiết kiệm điện 16 năng, tác giả đưa ra giải pháp sử dụng biến tần để điều khiển hoạt động của động cơ quạt tháp giải nhiệt. Bảng 3.9: Phân tích lợi ích kinh tế của giải pháp điều khiển tối ưu các loại quạt hút và thổi của công ty bằng sử dụng thiết bị biến tần STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Hạng mục Giá trị H15S1 T7,5S1 H22S1 H11S1 CSĐM 15 7.5 22 11 Công suất trung bình thực tế 7.64 7.21 20.6 9.49 Phần trăm tiết kiệm 25 10 10 10 Lượng điện tiết kiệm trong 1h 1.91 0.721 2.06 0.949 Thời gian hoạt động trong 1 ngày 24 24 24 24 Số ngày hoạt động trong 1 năm 25 25 25 25 Thời gian hoạt động trong 1 năm 7,200 7,200 7,200 7200 Điện năng tiết kiệm trong 1 năm 13,752 5,191 14,832 6,833 Giá điện trung bình 12,97 1,297 1,297 1,297 Lượng tiền tiết kiệm trong 1 năm 17,836 6,733 19,237 8,862 Chi phí đầu tư 17,693.9 9,846.5 24,741.95 10,684.5 Nhân công và vật tư 1,000 1,000 1,250 1,250 Tổng chi phí đầu tư 18,640 10,847 25,992 11,935 Thời gian thu hồi vốn 13 19 16 16 Lượng giảm CO2 phát thải 5,680 2,144 6,126 2,822 Đơn vị kW kW % kW h Ngày h/1 năm kWh 1000VNĐ 1000 VNĐ 1000 VNĐ 1000 VNĐ 1000 VNĐ Tháng kg Kết luận Như vậy, bằng việc điều khiển tối ưu các loại quạt hút thổi, điều không bằng sử dụng thiết bị biến tần, Công ty chỉ cần đầu tư 67,414,000 VNĐ, Công ty có thể tiết kiệm được 40608 kWh tương ứng 52,668,000 VNĐ mỗi năm. Thời gian hoàn vốn trung bình cho nhóm giải pháp là 15 tháng. Lượng khí CO2 giảm phát thải là 16772kg. d. Cơ hội tiết kiệm năng lượng cho công tác quản lý năng lượng (Giải pháp nâng cao trình độ cán bộ quản lý ) Hiện trạng Phương án Tác giả đề xuất công ty nên thiết lập hệ thống quản lý năng lượng Lợi ích của hệ thống quản lý năng lượng Thành lập Ban quản lý năng lượng  Chức năng và nhiệm vụ của ban quản lý năng lượng 17 • Đánh giá hiện trạng sử dụng năng lượng và quản lý năng lượng của doanh nghiệp. • Phân tích các điểm mạnh và điểu yếu về hoạt động quản lý năng lượng của doanh nghiệp. • Chuẩn bị chính sách năng lượng. • Xác định các khu vực năng lượng (hay còn gọi là khu vực sử dụng năng lượng) trong doanh nghiệp. • Thiết lập và phê duyệt tất cả các quy trình quản lý năng lượng, các công cụ để quản lý năng lượng. • Phê duyệt suất tiêu hao năng lượng cho toàn doanh nghiệp. • Phối hợp tổ chức phổ biến các hoạt động TKNL cho tất cả CBCNV trong doanh nghiệp biết. • Chuẩn bị và phê duyệt kế hoạch và mục tiêu TKNL của toàn bộ doanh nghiệp. • Giám sát việc thực hiện quản lý năng lượng. • Hỗ trợ thực hiện quản lý năng lượng và các giải pháp TKNL. • Phê duyệt các chỉ tiêu đánh giá việc thực hiện. • Thường xuyên xem xét lại để đánh giá việc thực hiện quản lý năng lượng • Xem xét lại và điểu chỉnh chính sách năng lượng, kế hoạch và mục tiêu TKNL.  Cấu trúc đề nghị của Ban quản lý năng lượng: bao gồm Trưởng ban; Thư ký; Nhân viên kỹ thuật; Nhân viên hành chính  Tiểu ban năng lượng • Xác định dựa trên các khu vực chức năng (khu vực văn phòng, xưởng 1, xưởng 2,…) • Xác định theo thiết bị và hệ thống năng lượng (khu vực làm lạnh, khu vực máy nén,...) • Xác định dựa trện sự kết hợp khu vực chức năng và hệ thống năng lượng. • Theo dõi năng lượng tiêu thụ 18 Hình 3.3:. Sơ đồ hệ thống quản lý năng lượng 3.3.2. Phân tích về tài chính năng lượng và môi trường Bảng 3.10: Các giải pháp tiết kiệm và chi phí tiết kiệm năng lượng STT 1 2 3 4 Giải pháp Tiết kiệm Năng Chi phí tiết Giảm Đầu tư Thời gian lượng kiệm phát thải (1000VNĐ Hoàn vốn (1000VNĐ/ C02(Kg) tiết kiệm /năm) (tháng) (kWh) năm) Điều khiển tối ưu các loại quạt hút thổi, điều không 40,608 bằng sử dụng thiết bị biến tần Cải tạo hệ thống chiếu 50,817.4 sáng trong nhà Điều khiển tối ưu máy nén 130,752 khí bằng sử dụng biến tần Cơ hội tiết kiệm năng lượng cho công tác quản Ít lý năng lượng (Giải pháp nâng cao trình độ cán bộ quản lý) Tổng 222,177.4 67,474 52,668 102,212 65,910.1 184,968 169,586 15 19 13 16,772 20,825 51,472 chi phí hoặc không tốn chi phí 354,654 288,164.1 16 89,096