Chương 1: Cơ sở lý luận về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ở nhà máy nhiệt điện Chương 2: Phân tích thực trạng sử dụng năng lượng của nhà máy Nhiệt điện Mông Dương Chương 3: Đề xuất giải pháp TKNL cho nhà máy Nhiệt điện Mông Dương. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TK&HQ Ở NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1. Khái niệm và sự cần thiết sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 1. Khái niệm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Nghị định số 102/2003/NĐ-CP ngày 03 tháng 09 năm 2003 của Chính phủ về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã đưa ra giải thích như sau: “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là sử dụng năng lượng một cách hợp lý, nhằm giảm mức tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí năng lượng cho hoạt động của các phương tiện, thiết bị sử dụng mà vẫn đảm bảo nhu cầu năng lượng cần thiết cho các quá trình sản xuất, dịch vụ và sinh hoạt”.
Luật số 50/2010/QH12 ngày 23 tháng 09 năm 2010 của Quốc hội về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã đưa ra khái niệm: “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là việc áp dụng các biện pháp quản lý và kỹ thuật nhằm giảm tổn thất, giảm mức tiêu thụ năng lượng của phương tiện, thiết bị mà vẫn bảo đảm nhu cầu, mục tiêu đặt ra đối với quá trình sản xuất và đời sống”. Như vậy, sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả bao gồm hai nội dung chính là sử dụng tiết kiệm tức là giảm tổn thất, chống lãng phí năng lượng và sử dụng hiêu quả tức là giảm mức tiêu thụ năng lượng nhờ tăng hiệu suất của phương tiện, thiết bị tiêu thụ năng lượng, sử dụng hợp lý tài nguyên năng lượng, sử dụng năng lượng tái tạo thay thế năng lượng truyền thống. Sự cần thiết phải sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả ngày nay đang là xu hướng chung của tất cả các quốc gia trên thế giới, từ các quốc gia phát triển, các nước có nguồn năng lượng dồi dào cũng như các nước khan hiếm nguồn tài nguyên năng lượng. Việc sử dụng năng lượng TK&HQ cũng là yêu cầu cấp thiết của mỗi quốc gia và là một trong các giải pháp quan trọng để góp phần giải quyết các vấn đề toàn cầu hiện nay, trước hết đó là vấn đề môi trường, vấn đề phát triển bền vững.
Các lý do cụ thể phải sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả có thể nêu lên là: − Do nguồn năng lượng truyền thống (năng lượng hóa thạch) ngày càng cạn kiệt. − Do ảnh hưởng tiêu cực đối với môi trường của việc sử dụng các nguồn năng lượng phục vụ đời sống con người. 4 − Sức ép dân số và phát triển kinh tế ngày càng gia tăng trong khi các nguồn tài nguyên, nhiên liệu có hạn đang cạn kiệt dần. Chúng ta đã sử dụng nhiên liệu hóa thạch gấp 50.000 lần tốc độ chúng đang được tái tạo lại.
Chắc chắn rằng chúng sẽ không còn tồn tại nữa ở tương lai không xa. − Giải quyết vấn đề năng lượng đòi hỏi chúng ta không chỉ ưu tiên cho việc phát triển các nguồn năng lượng thay thế mới mà còn cần chú ý đến khía cạnh bảo tồn và nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng. Có bảo tồn và nâng cao hiệu suất năng lượng đều nhằm một mục đích – tiết kiệm năng lượng. − Tiết kiệm năng lượng sẽ đem lại cho chúng ta những lợi ích đáng kể về kinh tế, giảm thiểu suy thoái do việc khai thác và “tiết kiệm” được những tài nguyên quý giá cho mai sau.
Đó cũng là một thái độ sống có trách nhiệm với cộng đồng và với thế hệ tương lai. − Sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả đóng góp vào việc thực hiện các nguyên tắc phát triển bền vững của trái đất cũng như mỗi quốc gia. − Hạ giá thành sản phẩm, nâng cao năng lực cạnh tranh của ahnfg hóa trong bối cảnh hội nhập quốc tế, thương mại tự do, cũng cần phải nghĩ đến việc giảm tiêu thụ năng lượng, tức là giảm phần đóng góp của năng lượng vào giá thành sản phẩm. Vai trò và lợi ích của việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Sử dụng năng lượng TK&HQ có vai trò rất lớn đối với cuộc sống con người, nó quyết định sự tồn tại, phát triển và chất lượng cuộc sống con người.
Ngày nay, có thể thấy rõ các vấn đề khủng hoảng năng lượng thường có tác động rất lớn tới kinh tế và xã hội của các nước trên thế giới. Do vậy, nhiều nước đã đưa vấn đề năng lượng thành quốc sách, đặt thành vấn đề “an ninh năng lượng” đối với sự phát triển quốc gia. Việc gia tăng khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên năng lượng như hiện nay trên thế giới cũng như Việt Nam đã dẫn đến nguồn tài nguyên năng lượng không tái sinh như than, dầu lửa, khí đốt đang bị cạn kiệt. Việc khai thác và sử dụng các nguồn nguyên liệu hóa thạch có quy mô càng lớn thì càng ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và làm gia tăng hiệu ứng nhà kính là một trong những nguyên nhân chủ yếu tác động đến môi trường, mà môi trường lại ảnh hưởng trực 5 tiếp đến đời sống con người.
Do vậy, việc sử dụng năng lượng TK&HQ có vai trò vô cùng to lớn. Dân số toàn cầu hiện nay đã gần 8 tỷ người. Muốn duy trì sự phát triển của xã hội cần khai thác được các nguồn tài nguyên lớn trong đó có tài nguyên năng lượng. Cần sử dụng năng lượng TK&HQ để đảm bảo an ninh năng lượng và phát triển bền vũng, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu.
Tầm quan trọng của việc sử dụng năng lượng TK&HQ. Năng lượng là nguồn động lực duy trì sự tồn tại và phát triển của tất cả các ngành kinh tế trong một quốc gia. Do đó, năng lượng nói chung và điện năng nói riêng luôn đóng một vai trò đặc biệt quan trọng trong đời sống chúng ta và quá trình sản xuất sự khan hiếm và thiếu hụt năng lượng là một trong những nguyên nhân lớn làm hạn chế việc nâng cao chất lượng cuộc sống và kìm hãm sự phát triển kinh tế xã hội. Lợi ích của việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả: • Lợi ích cho các hộ sử dụng năng lượng − Các hộ gia đình giảm được chi phí sử dụng năng lượng, nâng cao mức sống; − Các doanh nghiệp có thể: + Hạ giá thành, nâng cao tính cạnh tranh của sản phẩm, dịch vụ + Cải thiện chất lượng sản phẩm/mức tiện nghi + Tạo được hình ảnh thân thiện (“Xanh”) với môi trường + Có thể tìm kiếm được các nguồn tài trợ quốc tế cho các chương trình tiết kiệm năng lượng để giảm chi phí đầu tư.
• Lợi ích đối với chính các doanh nghiệp cung cấp năng lượng − Giảm sức ép đầu tư phát triển nguồn cung cấp và thông thường thì chi phí cho tiết kiệm rẻ hơn rất nhiều so với chi phí đầu tư phát triển nguồn cung cấp. Ví dụ đầu tư thay thế tiết kiệm điện trong chiếu sáng thường ở mức 200$ cho 1 kW công suất tiết kiệm trong khi suất đầu tư phát triển nguồn điện thường ở mức 1000$/kW. − Điều hòa đồ thị phụ tải. Hiện nay, phụ tải đỉnh của hệ thống điện Việt Nam rơi vào khoảng thời gian từ 18 đến 20 giờ.
Nhu cầu cho chiếu sáng chiếm 6 đến 40% nhu cầu phụ tải đỉnh. Nếu thay thế được đèn tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm được công suất chiếu sáng sẽ góp phần giảm phụ tải đỉnh. Ví dụ mỗi hộ trong số 20 triệu hộ gia đình Việt Nam thay thế 1 bóng đèn T10 (52W) bằng đèn T8 (40W) sẽ giúp giảm phụ tải đỉnh 240MW gần bằng ¼ công suất của nhà máy thủy điện Hòa Bình. − Giảm được chi phí sản xuất.
Thông thường trong thời gian cao điểm hệ thống điện phải huy động những nguồn có giá thành sản xuất cao như các cụm Diesel. Tỷ trọng của thành phần nhà máy này càng cao thì giá thành chung của hệ thống càng cao. Do đó khi cắt giảm được nhu cầu phụ tải đỉnh thì tỷ trọng của Diesel sẽ giảm và giá thành trung bình của hệ thống cũng giảm tương ứng. • Lợi ích đối với quốc gia và toàn cầu − Tiết kiệm nguồn tài nguyên năng lượng quốc gia góp phần đảm bảo an ninh năng lượng cho quá trình phát triển − Góp phần giảm phát thải các chất gây ô nhiễm, phát thải các khí nhà kính góp phần bảo vệ môi trường cho nhân loại − Tiết kiệm chi phí đầu tư cho phát triển các hệ thống cung cấp năng lượng, sử dụng cho phát triển kinh tế, xã hội.
Công nghệ và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả năng lượng ở nhà máy nhiệt điện • Công nghệ nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện là tổ hợp trang thiết bị biến đổi hoá năng của nhiên liệu thành nhiệt năng và điện năng. Nhà máy nhiệt điện truyền thống dụng chất lỏng sử (thường là nước) làm chất mang nhiệt và hoạt động theo chu Rankine (hình trình 1. 7 Hình 1-1: Sơ đồ công nghệ nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có quá nhiệt trung gian Từ hình 1.1 ta thấy, lò hơi đốt nhiên liệu tạo ra nhiệt lượng q1 truyền cho nước tạo ra hơi quá nhiệt (điểm 1) đi vào tuabin giãn nở làm quay tua bin, tại đây nhiệt năng được chuyển hoá thành cơ năng trên trục tua bin; sau khi giãn nở đến điểm 6 hơi nước được đưa trở lại lò hơi, nhận nhiệt tăng nhiệt độ tại bộ quá nhiệt trung gian và quay trở lại tua bin (điểm 7), tiếp tục giãn nở sinh công đến áp suất trong bình ngưng (điểm 2). Tại bình ngưng hơi nước áp suất thấp truyền nhiệt q2 cho nước làm mát và ngưng tụ thành nước ngưng (điểm 3).
Nước ngưng được bơm cấp nước bơm vào lò hơi để thực hiện chu trình tiếp theo. Hiệu suất chu trình nhiệt phụ thuộc vào áp suất P và nhiệt độ T của hơi nước sản xuất trong lò hơi và áp suất hơi cuối chu trình trong bình ngưng. Áp suất và nhiệt độ tăng, hiệu suất chu trình nhiệt tăng và ngược lại. Phần nhiệt tổn thất trong bình ngưng do nước làm mát mang ra môi trường q2 phụ thuộc vào áp suất trong bình ngưng, áp suất trong bình ngưng càng nhỏ thì hiệu suất nhiệt của chu trình càng cao và ngược lại.