Tổng quan nghiên cứu

Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong ngành công nghiệp đóng vai trò then chốt trong phát triển bền vững của mỗi quốc gia. Tại Việt Nam, ngành công nghiệp chiếm tỷ trọng tiêu thụ năng lượng lớn nhất, đồng thời cũng là lĩnh vực có nhiều lãng phí và thất thoát năng lượng. Công ty Cổ phần Kim Khí Bắc Việt, hoạt động trong lĩnh vực sản xuất ống thép và cuộn thép mạ kẽm với sản lượng hàng năm lên đến khoảng 250.000 tấn, là một điển hình tiêu biểu cho việc áp dụng các giải pháp quản lý và sử dụng năng lượng hiệu quả. Nghiên cứu này tập trung đánh giá thực trạng sử dụng năng lượng tại công ty trong giai đoạn 2019-2021, xác định tiềm năng tiết kiệm năng lượng và đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, góp phần giảm chi phí sản xuất và bảo vệ môi trường. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là phân tích các hệ thống tiêu thụ năng lượng chính như hệ thống chiếu sáng, máy nén khí, động cơ bơm quạt, thiết bị sản xuất và hệ thống điều hòa không khí, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý phù hợp. Phạm vi nghiên cứu tập trung tại nhà máy đặt tại Khu công nghiệp Đình Vũ, Hải Phòng, với dữ liệu thu thập trong ba năm gần nhất. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ doanh nghiệp công nghiệp Việt Nam nâng cao năng lực cạnh tranh thông qua quản lý năng lượng hiệu quả, đồng thời góp phần thực hiện các mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình quản lý năng lượng hiện đại, trong đó nổi bật là hệ thống quản lý năng lượng theo tiêu chuẩn ISO 50001:2018. Hệ thống này nhấn mạnh việc xây dựng một quy trình liên tục cải tiến hiệu suất năng lượng, đồng thời khuyến khích sự tham gia của toàn bộ nhân viên trong tổ chức. Các khái niệm chính bao gồm:

  • Quản lý năng lượng (Energy Management): Tổ chức và kiểm soát việc sử dụng năng lượng nhằm tối đa hóa lợi ích kinh tế và giảm thiểu tác động môi trường.
  • Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả: Áp dụng các biện pháp kỹ thuật và quản lý để giảm tổn thất và mức tiêu thụ năng lượng mà vẫn đảm bảo mục tiêu sản xuất.
  • Kiểm toán năng lượng: Hoạt động khảo sát, đo đạc và phân tích nhằm xác định mức tiêu thụ năng lượng, tiềm năng tiết kiệm và đề xuất giải pháp.
  • Phân tích kinh tế - kỹ thuật: Đánh giá các phương án tiết kiệm năng lượng dựa trên chi phí đầu tư, thời gian hoàn vốn, giá trị hiện tại thuần (NPV) và tỷ suất hoàn vốn nội tại (IRR).
  • Hiệu suất năng lượng: Chỉ số biểu thị khả năng chuyển đổi năng lượng thành năng lượng hữu ích của thiết bị hoặc hệ thống.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thu thập số liệu thực tế, phân tích tài liệu và khảo sát thực địa. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ các hệ thống thiết bị tiêu thụ năng lượng chính tại Công ty CP Kim Khí Bắc Việt, với dữ liệu thu thập trong giai đoạn 2019-2021. Phương pháp chọn mẫu là phương pháp toàn bộ, nhằm đảm bảo tính toàn diện và chính xác trong đánh giá.

Quá trình nghiên cứu gồm các bước:

  • Thu thập dữ liệu kỹ thuật và vận hành của các thiết bị tiêu thụ năng lượng thông qua hồ sơ, hóa đơn, và hệ thống đo đếm.
  • Thực hiện kiểm toán năng lượng sơ bộ và chi tiết bằng các thiết bị đo chuyên dụng như thiết bị phân tích điện áp, dòng điện, đo độ rọi, đo nhiệt độ và khí thải.
  • Phân tích số liệu thu thập được để xác định mức tiêu thụ, tổn thất và tiềm năng tiết kiệm năng lượng.
  • Áp dụng các mô hình phân tích kinh tế - kỹ thuật để đánh giá hiệu quả các giải pháp đề xuất.
  • Thời gian nghiên cứu kéo dài khoảng 12 tháng, bao gồm giai đoạn khảo sát, phân tích và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng tiêu thụ năng lượng: Tổng lượng điện tiêu thụ của công ty trong năm 2021 đạt khoảng 10 triệu kWh, trong đó 59,6% tiêu thụ vào giờ bình thường, 19,6% vào giờ cao điểm và 20,8% vào giờ thấp điểm. Sản lượng sản xuất biến động lớn, năm 2020 tăng 44% so với 2019, nhưng năm 2021 giảm 32% do ảnh hưởng dịch bệnh.

  2. Hệ thống chiếu sáng: Công ty đã sử dụng chủ yếu đèn LED tiết kiệm năng lượng với công suất trung bình 150W cho khu vực nhà xưởng, vận hành 12 giờ/ngày trong 350 ngày/năm. Việc tận dụng ánh sáng tự nhiên cũng được áp dụng tại một số khu vực, góp phần giảm tiêu thụ điện năng.

  3. Hệ thống máy nén khí: Bao gồm 6 máy nén khí trục vít với công suất từ 37 kW đến 75 kW, hoạt động liên tục 24 giờ/ngày trong 350 ngày/năm. Hệ thống điều khiển bằng biến tần giúp điều chỉnh áp suất phù hợp với nhu cầu, tuy nhiên vẫn còn tiềm năng tiết kiệm thông qua cải tiến đường ống dẫn khí và tối ưu hóa vận hành.

  4. Hệ thống động cơ bơm, quạt: Sử dụng các động cơ công suất từ 8 kW đến 35 kW, vận hành 24 giờ/ngày. Các thiết bị được trang bị biến tần và khởi động mềm, tuy nhiên việc tối ưu hóa chế độ vận hành và bảo trì có thể giảm tiêu hao năng lượng thêm khoảng 5-7%.

  5. Hệ thống thiết bị sản xuất và lò hơi: Các thiết bị được bảo ôn cách nhiệt tốt, vận hành ổn định với thời gian sử dụng 12-24 giờ/ngày. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng ở hệ thống này không lớn do đã được tối ưu hóa kỹ thuật.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy công ty đã có nhiều bước tiến trong việc áp dụng công nghệ tiết kiệm năng lượng như sử dụng đèn LED, biến tần cho máy nén khí và động cơ. Tuy nhiên, tỷ trọng tiêu thụ điện năng vào giờ cao điểm vẫn còn gần 20%, gây tăng chi phí sản xuất. So với các nghiên cứu trong ngành thép tại Việt Nam, mức tiêu hao năng lượng của công ty tương đối hợp lý nhưng vẫn có thể cải thiện thêm khoảng 5-10% thông qua các giải pháp kỹ thuật và quản lý.

Việc áp dụng hệ thống quản lý năng lượng theo ISO 50001 được đánh giá là phù hợp và cần thiết để duy trì và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Các biểu đồ tiêu thụ điện theo khung giờ và sản lượng sản xuất cho thấy sự biến động lớn, do đó việc điều chỉnh kế hoạch sản xuất và vận hành thiết bị theo khung giờ giá điện thấp sẽ giúp giảm chi phí đáng kể.

Ngoài ra, việc sử dụng khí đốt tự nhiên CNG tăng dần từ năm 2019 đến 2021 cũng góp phần giảm phát thải và chi phí nhiên liệu so với dầu diesel truyền thống. Các giải pháp kỹ thuật như lắp đặt biến tần cho quạt lò ủ và quạt tháp giải nhiệt được tính toán có thời gian hoàn vốn dưới 2 năm, phù hợp với điều kiện đầu tư của doanh nghiệp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Hoàn thiện hệ thống quản lý năng lượng theo ISO 50001: Xây dựng và triển khai chính sách năng lượng rõ ràng, đào tạo nhân viên và thiết lập quy trình hoạch định năng lượng nhằm đảm bảo cải tiến liên tục hiệu suất năng lượng. Thời gian thực hiện trong vòng 12 tháng, do ban quản lý công ty chủ trì.

  2. Tối ưu hóa vận hành hệ thống máy nén khí: Lắp đặt đường ống dẫn khí nóng và gió cấp cho máy nén khí, đồng thời áp dụng điều khiển biến tần linh hoạt theo nhu cầu thực tế để giảm tổn thất khí nén. Mục tiêu giảm tiêu thụ điện năng hệ thống máy nén khí ít nhất 10% trong 6 tháng tới, do phòng kỹ thuật thực hiện.

  3. Nâng cấp hệ thống chiếu sáng: Thay thế các bóng đèn công suất cao còn lại bằng đèn LED tiết kiệm năng lượng, đồng thời tăng cường sử dụng ánh sáng tự nhiên và lắp đặt cảm biến điều khiển chiếu sáng tự động. Mục tiêu giảm 15% điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng trong 1 năm, do phòng quản lý dự án đảm nhiệm.

  4. Quản lý và xây dựng định mức tiêu thụ năng lượng: Thiết lập hệ thống giám sát và báo cáo tiêu thụ năng lượng theo từng khu vực, thiết bị để phát hiện kịp thời các bất thường và điều chỉnh phù hợp. Thời gian triển khai 9 tháng, phối hợp giữa phòng kỹ thuật và phòng kế hoạch.

  5. Tuyên truyền và nâng cao nhận thức tiết kiệm năng lượng: Tổ chức các chương trình đào tạo, hội thảo và truyền thông nội bộ nhằm nâng cao ý thức tiết kiệm năng lượng cho toàn bộ cán bộ công nhân viên. Mục tiêu đạt 100% nhân viên tham gia trong vòng 6 tháng, do phòng nhân sự phối hợp với ban quản lý.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp: Đặc biệt là các nhà máy thép, kim loại và vật liệu xây dựng có quy mô tương tự, nhằm áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng phù hợp với đặc thù sản xuất.

  2. Cơ quan quản lý nhà nước về năng lượng và môi trường: Để tham khảo các mô hình quản lý năng lượng thực tiễn, đánh giá hiệu quả các chính sách và xây dựng các chương trình hỗ trợ doanh nghiệp.

  3. Các chuyên gia và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực quản lý năng lượng: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu thực tế và phương pháp phân tích chi tiết, hỗ trợ phát triển các công trình nghiên cứu tiếp theo.

  4. Sinh viên và học viên cao học chuyên ngành quản lý năng lượng, kỹ thuật năng lượng: Tài liệu tham khảo hữu ích cho việc học tập, nghiên cứu và thực hành trong lĩnh vực sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao công ty cần áp dụng hệ thống quản lý năng lượng ISO 50001?
    ISO 50001 giúp doanh nghiệp xây dựng quy trình quản lý năng lượng bài bản, liên tục cải tiến hiệu suất, giảm chi phí và đáp ứng yêu cầu pháp luật. Ví dụ, sau khi áp dụng ISO 50001, một cảng hàng không quốc tế đã tiết kiệm 6,5% năng lượng trong năm đầu tiên.

  2. Kiểm toán năng lượng có vai trò gì trong tiết kiệm năng lượng?
    Kiểm toán năng lượng giúp xác định mức tiêu thụ, tổn thất và tiềm năng tiết kiệm năng lượng, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý phù hợp. Đây là bước đầu tiên quan trọng để doanh nghiệp hiểu rõ tình hình sử dụng năng lượng.

  3. Các giải pháp kỹ thuật nào hiệu quả cho hệ thống máy nén khí?
    Lắp đặt biến tần điều khiển tốc độ, cải tiến đường ống dẫn khí, và bảo trì định kỳ giúp giảm tổn thất khí nén và tiêu thụ điện năng. Thời gian hoàn vốn các giải pháp này thường dưới 2 năm.

  4. Làm thế nào để giảm chi phí điện năng trong giờ cao điểm?
    Doanh nghiệp có thể điều chỉnh kế hoạch sản xuất, giảm công suất thiết bị không cần thiết hoặc chuyển sang vận hành vào giờ thấp điểm để tận dụng giá điện rẻ hơn, từ đó giảm chi phí đáng kể.

  5. Tại sao cần đào tạo và tuyên truyền tiết kiệm năng lượng cho nhân viên?
    Ý thức và hành vi của nhân viên ảnh hưởng lớn đến hiệu quả sử dụng năng lượng. Đào tạo giúp nâng cao nhận thức, khuyến khích thực hiện các biện pháp tiết kiệm trong công việc hàng ngày, góp phần giảm tiêu hao năng lượng tổng thể.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã đánh giá toàn diện thực trạng sử dụng năng lượng tại Công ty CP Kim Khí Bắc Việt trong giai đoạn 2019-2021, xác định các hệ thống tiêu thụ năng lượng chính và tiềm năng tiết kiệm.
  • Áp dụng hệ thống quản lý năng lượng theo tiêu chuẩn ISO 50001 và các giải pháp kỹ thuật như lắp biến tần, cải tiến hệ thống chiếu sáng, tối ưu vận hành máy nén khí được đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
  • Các giải pháp đề xuất có thời gian hoàn vốn hợp lý, phù hợp với điều kiện đầu tư của doanh nghiệp, đồng thời góp phần giảm chi phí sản xuất và bảo vệ môi trường.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho các doanh nghiệp công nghiệp khác trong việc triển khai sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thí điểm các giải pháp, đánh giá hiệu quả thực tế và mở rộng áp dụng trong toàn công ty, đồng thời tiếp tục đào tạo nâng cao nhận thức cho cán bộ công nhân viên.

Hãy bắt đầu hành trình tiết kiệm năng lượng ngay hôm nay để nâng cao hiệu quả sản xuất và phát triển bền vững!