Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam đang đối mặt với thách thức lớn trong việc khai thác và sử dụng năng lượng hiệu quả do nhu cầu tiêu thụ năng lượng tăng nhanh, đặc biệt trong giai đoạn 2010-2019, nhu cầu năng lượng sơ cấp tăng khoảng 6% mỗi năm. Tổng tiêu thụ năng lượng cuối cùng đã tăng từ 36,24 triệu tấn dầu tương đương (TOE) lên 59,17 triệu TOE, tương đương mức tăng trung bình 5,08%/năm trong giai đoạn 2007-2017. Sự phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu dự kiến sẽ chiếm từ 53% đến 60% vào năm 2030, trong khi nguồn điện phát triển chậm và các nguồn năng lượng tái tạo còn nhiều rủi ro về biến động. Trước bối cảnh đó, việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả được xem là giải pháp then chốt nhằm giảm áp lực cung ứng năng lượng, đồng thời giảm chi phí và tác động môi trường.

Luận văn tập trung nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng tại Công ty TNHH MTV Apatit Việt Nam, một doanh nghiệp khai thác và chế biến khoáng sản tại Lào Cai. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá thực trạng sử dụng năng lượng, xác định tiềm năng tiết kiệm và đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong dây chuyền sản xuất của công ty. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào Chi nhánh tuyển Tằng Loỏng trong khoảng thời gian từ tháng 1 đến tháng 5 năm 2022.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc góp phần thúc đẩy phát triển bền vững ngành công nghiệp khai thác khoáng sản, giảm chi phí sản xuất và nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp. Đồng thời, kết quả nghiên cứu cũng hỗ trợ các cơ quan quản lý nhà nước trong việc xây dựng chính sách và chương trình tiết kiệm năng lượng phù hợp với thực tiễn sản xuất công nghiệp tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình quản lý năng lượng hiện đại, trong đó có:

  • Lý thuyết sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả: Định nghĩa việc áp dụng các biện pháp quản lý và kỹ thuật nhằm giảm tổn thất và mức tiêu thụ năng lượng mà vẫn đảm bảo mục tiêu sản xuất và đời sống.
  • Mô hình kiểm toán năng lượng: Là công cụ đo lường, phân tích và đánh giá mức tiêu thụ năng lượng, tiềm năng tiết kiệm và đề xuất giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.
  • Khái niệm chỉ số hiệu quả năng lượng (EnPI): Là chỉ số đo lường hiệu suất sử dụng năng lượng của thiết bị hoặc hệ thống, giúp thiết lập mục tiêu và theo dõi tiến độ cải thiện hiệu quả năng lượng.
  • Mô hình quản lý năng lượng theo tiêu chuẩn ISO 50001: Hướng dẫn xây dựng hệ thống quản lý năng lượng bền vững, bao gồm các bước lập kế hoạch, thực hiện, kiểm tra và cải tiến liên tục.

Các khái niệm chính bao gồm: năng lượng sơ cấp, năng lượng tái tạo, hiệu suất năng lượng, kiểm toán năng lượng, nhãn năng lượng, và các chỉ số cường độ năng lượng (CĐNL) và cường độ điện năng (CĐĐN).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng kết hợp các phương pháp sau:

  • Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu: Tra cứu, biên tập và phân tích các tài liệu, số liệu liên quan đến sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong ngành công nghiệp khai thác khoáng sản.
  • Phương pháp điều tra xã hội học và phỏng vấn chuyên gia: Thu thập ý kiến từ lãnh đạo, cán bộ kỹ thuật và chuyên gia tiết kiệm năng lượng để đánh giá thực trạng và đề xuất giải pháp.
  • Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Tiến hành đo đạc các thông số kỹ thuật của thiết bị tiêu thụ năng lượng bằng thiết bị đo chuyên dụng như thiết bị phân tích và giám sát thông số năng lượng, thiết bị đo độ rọi, đo độ ẩm, lưu lượng, áp suất, dòng điện tại Chi nhánh tuyển Tằng Loỏng.
  • Phân tích dữ liệu và đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật: Sử dụng các chỉ số như thời gian hoàn vốn, giá trị hiện tại thuần (NPV), tỷ suất hoàn vốn nội tại (IRR) để đánh giá tính khả thi của các giải pháp tiết kiệm năng lượng.
  • Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 1 đến tháng 5 năm 2022, tập trung vào các thiết bị và hệ thống tiêu thụ năng lượng trong dây chuyền sản xuất của Công ty TNHH MTV Apatit Việt Nam – Chi nhánh tuyển Tằng Loỏng.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ các thiết bị tiêu thụ năng lượng chính trong dây chuyền sản xuất, với phương pháp chọn mẫu toàn diện nhằm đảm bảo tính đại diện và độ chính xác của số liệu thu thập.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng quản lý năng lượng còn nhiều hạn chế: Qua đánh giá ma trận quản lý năng lượng, công ty có chính sách năng lượng rõ ràng (mức 4), tổ chức quản lý năng lượng tích hợp đầy đủ (mức 4), nhưng các khía cạnh như hệ thống thông tin quản lý năng lượng, tiếp thị tiết kiệm năng lượng và đầu tư cho tiết kiệm năng lượng chỉ đạt mức 1-2, cho thấy còn nhiều điểm yếu trong việc triển khai và duy trì các hoạt động tiết kiệm năng lượng.

  2. Tiêu thụ năng lượng của các thiết bị điện lớn và chưa tối ưu: Kết quả đo kiểm cho thấy nhiều động cơ trong dây chuyền sản xuất hoạt động với hệ số công suất thấp (cosφ trung bình từ 0,55 đến 0,76), gây lãng phí điện năng. Ví dụ, động cơ bơm 250 kW có cosφ khoảng 0,55-0,76, động cơ tuyển 37 kW có cosφ trung bình khoảng 0,55-0,75. Các động cơ này tiêu thụ điện năng lớn, nhưng hiệu suất sử dụng chưa cao.

  3. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng đáng kể: Qua kiểm toán năng lượng, các giải pháp kỹ thuật như lắp đặt biến tần cho động cơ bơm, thay thế đèn cao áp thủy ngân bằng đèn LED 150W, cải tạo mái nhà xưởng, và tối ưu hóa vận hành thiết bị có thể tiết kiệm từ 5% đến 20% điện năng tiêu thụ. Ví dụ, giải pháp thay đèn LED 150W có thời gian hoàn vốn dưới 2 năm và tiết kiệm chi phí điện hàng năm đáng kể.

  4. Hiệu quả kinh tế của các giải pháp được đề xuất: Phân tích NPV và IRR cho thấy các giải pháp tiết kiệm năng lượng đều có giá trị hiện tại thuần dương và tỷ suất hoàn vốn nội tại cao hơn lãi suất chiết khấu 15%, chứng tỏ tính khả thi và lợi ích kinh tế rõ ràng khi áp dụng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc sử dụng năng lượng chưa hiệu quả tại Công ty TNHH MTV Apatit Việt Nam là do hệ thống quản lý năng lượng chưa hoàn chỉnh, thiếu hệ thống đo đếm chi tiết tại từng khu vực, dẫn đến khó khăn trong việc theo dõi và kiểm soát mức tiêu thụ năng lượng. Hệ số công suất thấp của các động cơ điện phản ánh việc vận hành chưa tối ưu và thiết bị có thể đã xuống cấp hoặc không được bảo trì đúng cách.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành công nghiệp khai thác khoáng sản tại Việt Nam, kết quả này tương đồng với nhận định rằng tiềm năng tiết kiệm năng lượng trong các doanh nghiệp khai thác có thể lên tới 25-40%. Việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật và quản lý phù hợp không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần giảm phát thải khí nhà kính, phù hợp với các mục tiêu phát triển bền vững quốc gia.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ cột thể hiện mức tiêu thụ điện năng và hệ số công suất của từng thiết bị, bảng tổng hợp hiệu quả kinh tế kỹ thuật của các giải pháp, cũng như biểu đồ đường thể hiện tiến độ tiết kiệm năng lượng dự kiến sau khi áp dụng các giải pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và hoàn thiện hệ thống quản lý năng lượng theo tiêu chuẩn ISO 50001: Thiết lập hệ thống đo đếm chi tiết tại từng khu vực tiêu thụ năng lượng, xây dựng chỉ số hiệu quả năng lượng (EnPI) để theo dõi và đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng liên tục. Thời gian thực hiện: 12 tháng. Chủ thể: Ban lãnh đạo công ty phối hợp phòng kỹ thuật và tư vấn chuyên gia.

  2. Áp dụng các giải pháp kỹ thuật tiết kiệm năng lượng: Lắp đặt biến tần cho các động cơ bơm, quạt; thay thế hệ thống chiếu sáng bằng đèn LED công suất thấp; cải tạo mái nhà xưởng để tận dụng ánh sáng tự nhiên và giảm tiêu hao năng lượng điều hòa. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể: Phòng kỹ thuật, nhà thầu thi công.

  3. Tăng cường đào tạo và nâng cao nhận thức về tiết kiệm năng lượng cho cán bộ, công nhân viên: Tổ chức các khóa đào tạo, hội thảo về quản lý và sử dụng năng lượng hiệu quả, xây dựng văn hóa tiết kiệm năng lượng trong toàn công ty. Thời gian thực hiện: liên tục hàng năm. Chủ thể: Phòng nhân sự phối hợp phòng kỹ thuật.

  4. Xây dựng chính sách khuyến khích và đầu tư cho tiết kiệm năng lượng: Dành ngân sách hàng năm cho các dự án tiết kiệm năng lượng, áp dụng các tiêu chí đánh giá hiệu quả năng lượng trong các quyết định đầu tư mới. Thời gian thực hiện: ngay lập tức và duy trì lâu dài. Chủ thể: Ban lãnh đạo công ty.

  5. Thực hiện kiểm toán năng lượng định kỳ và đánh giá hiệu quả các giải pháp đã triển khai: Đánh giá định kỳ để điều chỉnh, cải tiến các biện pháp tiết kiệm năng lượng, đảm bảo đạt mục tiêu tiết kiệm đề ra. Thời gian thực hiện: mỗi 12 tháng. Chủ thể: Phòng kỹ thuật phối hợp chuyên gia kiểm toán năng lượng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các doanh nghiệp khai thác và chế biến khoáng sản: Nghiên cứu giúp đánh giá thực trạng sử dụng năng lượng, xác định tiềm năng tiết kiệm và áp dụng các giải pháp kỹ thuật phù hợp nhằm giảm chi phí sản xuất và nâng cao hiệu quả hoạt động.

  2. Các nhà quản lý năng lượng và chuyên gia tư vấn: Cung cấp cơ sở lý thuyết, phương pháp kiểm toán năng lượng và các giải pháp thực tiễn để tư vấn, hỗ trợ doanh nghiệp trong việc xây dựng hệ thống quản lý năng lượng hiệu quả.

  3. Cơ quan quản lý nhà nước về năng lượng và môi trường: Tham khảo để xây dựng chính sách, chương trình hỗ trợ và khuyến khích sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong ngành công nghiệp khai thác khoáng sản.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành quản lý năng lượng, kỹ thuật môi trường: Tài liệu tham khảo hữu ích cho việc nghiên cứu, học tập về các giải pháp kỹ thuật và quản lý năng lượng trong thực tiễn sản xuất công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả lại quan trọng đối với doanh nghiệp khai thác khoáng sản?
    Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm giúp giảm chi phí sản xuất, tăng hiệu quả kinh tế và giảm tác động tiêu cực đến môi trường. Trong ngành khai thác khoáng sản, năng lượng chiếm tỷ trọng lớn trong chi phí vận hành, do đó tiết kiệm năng lượng góp phần nâng cao sức cạnh tranh của doanh nghiệp.

  2. Các phương pháp nào được sử dụng để đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng trong doanh nghiệp?
    Phương pháp kiểm toán năng lượng là công cụ chính, bao gồm đo đạc, phân tích dữ liệu tiêu thụ năng lượng, xác định tiềm năng tiết kiệm và đề xuất giải pháp. Ngoài ra, các chỉ số như EnPI, NPV, IRR cũng được sử dụng để đánh giá hiệu quả kỹ thuật và kinh tế.

  3. Giải pháp kỹ thuật nào có hiệu quả cao trong việc tiết kiệm năng lượng tại Công ty TNHH MTV Apatit Việt Nam?
    Lắp đặt biến tần cho động cơ bơm và quạt, thay thế hệ thống chiếu sáng bằng đèn LED, cải tạo mái nhà xưởng để tận dụng ánh sáng tự nhiên là những giải pháp có hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao, giúp tiết kiệm từ 5% đến 20% điện năng tiêu thụ.

  4. Làm thế nào để doanh nghiệp duy trì và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng lâu dài?
    Doanh nghiệp cần xây dựng hệ thống quản lý năng lượng theo tiêu chuẩn ISO 50001, thực hiện kiểm toán năng lượng định kỳ, đào tạo nâng cao nhận thức nhân viên và duy trì chính sách đầu tư cho các dự án tiết kiệm năng lượng.

  5. Chi phí đầu tư cho các giải pháp tiết kiệm năng lượng có cao không và thời gian hoàn vốn là bao lâu?
    Chi phí đầu tư tùy thuộc vào từng giải pháp, nhưng các phân tích cho thấy thời gian hoàn vốn thường dưới 2 năm đối với các giải pháp như thay đèn LED hay lắp biến tần, với giá trị hiện tại thuần (NPV) dương và tỷ suất hoàn vốn nội tại (IRR) cao hơn lãi suất chiết khấu 15%, chứng tỏ tính khả thi và lợi ích kinh tế rõ ràng.

Kết luận

  • Nhu cầu sử dụng năng lượng tại Công ty TNHH MTV Apatit Việt Nam tăng nhanh, trong khi hiệu quả sử dụng năng lượng còn thấp, đặc biệt là hệ số công suất của các động cơ điện chưa tối ưu.
  • Hệ thống quản lý năng lượng của công ty đã có chính sách và tổ chức quản lý, nhưng còn thiếu hệ thống đo đếm chi tiết và các hoạt động tuyên truyền, đào tạo về tiết kiệm năng lượng.
  • Các giải pháp kỹ thuật như lắp biến tần, thay đèn LED, cải tạo mái nhà xưởng có tiềm năng tiết kiệm năng lượng từ 5% đến 20%, đồng thời có hiệu quả kinh tế rõ ràng với thời gian hoàn vốn ngắn.
  • Đề xuất xây dựng hệ thống quản lý năng lượng theo ISO 50001, tăng cường đào tạo, hoàn thiện hệ thống đo đếm và chính sách đầu tư cho tiết kiệm năng lượng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng bền vững.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai các giải pháp kỹ thuật, xây dựng hệ thống quản lý năng lượng, thực hiện kiểm toán định kỳ và đánh giá hiệu quả để đảm bảo mục tiêu tiết kiệm năng lượng được thực hiện hiệu quả.

Khuyến nghị các doanh nghiệp trong ngành khai thác khoáng sản và các cơ quan quản lý nhà nước tham khảo kết quả nghiên cứu để áp dụng và phát triển các chương trình tiết kiệm năng lượng phù hợp, góp phần phát triển bền vững ngành năng lượng và công nghiệp Việt Nam.