Tổng quan nghiên cứu

Tiêu thụ năng lượng toàn cầu đã tăng mạnh trong những năm gần đây, với mức tăng 2,9% năm 2018, gần gấp đôi so với mức trung bình 1,5% trong thập kỷ trước đó. Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng này khi tổng tiêu thụ năng lượng quốc gia năm 2015 đạt 54,1 triệu TOE, trong đó ngành công nghiệp chiếm 47%. Dự báo nhu cầu năng lượng của Việt Nam sẽ tăng gấp 2,5 lần vào năm 2035, đạt 137,8 triệu TOE. Ngành chế biến thủy sản, một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam, đặc biệt tại tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, tiêu thụ năng lượng lớn và có tiềm năng tiết kiệm đáng kể. Suất tiêu hao năng lượng trung bình ngành chế biến thủy sản được khảo sát là khoảng 264 KOE/tấn sản phẩm.

Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho nhà máy chế biến thủy sản tại tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu nhằm giảm chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và tăng sức cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khảo sát thực trạng sử dụng năng lượng tại ba nhà máy tiêu biểu, phân tích các hệ thống tiêu thụ điện chính như hệ thống lạnh công nghiệp, hệ thống nước cấp và xử lý nước thải, hệ thống chiếu sáng và điều hòa không khí. Mục tiêu cụ thể là đề xuất các giải pháp tiết kiệm năng lượng khả thi, hiệu quả và xây dựng chiến lược áp dụng rộng rãi trong ngành chế biến thủy sản tại địa phương.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh Việt Nam đang đối mặt với nguy cơ thiếu hụt năng lượng và áp lực giảm phát thải khí nhà kính. Việc áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần thực hiện Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, đồng thời hỗ trợ phát triển bền vững ngành thủy sản.

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 tiết kiệm năng lượng 4R + P: bao gồm Reduce (giảm tiêu thụ), Reuse (tái sử dụng), Recycle (tái chế), Renewable (năng lượng tái tạo) và Policy (chính sách). Đây là nền tảng để xây dựng các giải pháp tiết kiệm năng lượng toàn diện.
  • Mô hình quản lý năng lượng ISO 50001: tập trung vào việc thiết lập hệ thống quản lý năng lượng hiệu quả, giám sát và cải tiến liên tục tiêu thụ năng lượng trong doanh nghiệp.
  • Các khái niệm chính bao gồm: suất tiêu hao năng lượng (KOE/tấn sản phẩm), hiệu suất sử dụng năng lượng, hệ thống lạnh công nghiệp, biến tần, và hiệu quả kinh tế kỹ thuật.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp khảo sát thực tế kết hợp phân tích số liệu định lượng và định tính:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu tiêu thụ năng lượng từ ba nhà máy chế biến thủy sản tại tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, bao gồm điện năng, dầu DO, và các thông số kỹ thuật thiết bị. Dữ liệu được lấy từ đồng hồ đo điện, báo cáo sản xuất và quan sát thực tế.
  • Cỡ mẫu: Ba nhà máy với công suất thiết kế từ 6.500 đến 25.000 tấn/năm, đại diện cho quy mô nhỏ đến lớn trong ngành.
  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn theo tiêu chí đại diện về quy mô và công nghệ sử dụng trong ngành chế biến thủy sản tại địa phương.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phân tích suất tiêu hao năng lượng, đánh giá hiệu quả các hệ thống tiêu thụ điện, tính toán tiềm năng tiết kiệm và hiệu quả kinh tế của các giải pháp đề xuất. Các công cụ phân tích bao gồm bảng biểu, biểu đồ công suất, và mô hình tính toán chi phí - lợi ích.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và phân tích dữ liệu trong vòng 6 tháng, từ khảo sát thực tế đến đề xuất giải pháp và đánh giá hiệu quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Suất tiêu hao năng lượng trung bình ngành chế biến thủy sản là 264 KOE/tấn sản phẩm, trong đó hệ thống lạnh công nghiệp chiếm khoảng 85% tổng điện năng tiêu thụ của nhà máy.
  2. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng cho hệ thống lạnh công nghiệp đạt từ 5% đến 15%, chủ yếu thông qua việc thay thế máy nén pittông cũ bằng máy nén trục vít hiệu suất cao và tối ưu hóa vận hành giờ thấp điểm.
  3. Hệ thống nước cấp và xử lý nước thải có tiềm năng tiết kiệm khoảng 5% đến 10% điện năng, nhờ lắp đặt biến tần cho bơm và máy thổi khí, đồng thời tránh vận hành giờ cao điểm.
  4. Hệ thống chiếu sáng đã được thay thế 100% đèn huỳnh quang T8 bằng đèn LED công suất 18W, giảm tiêu thụ điện năng chiếu sáng khoảng 5% đến 10%, tuy nhiên vẫn cần nâng cao ý thức tiết kiệm điện trong nhân viên.
  5. Hiệu quả kinh tế của các giải pháp tiết kiệm năng lượng được tính toán cho thấy thời gian thu hồi vốn dao động từ 6 tháng đến 2 năm, tùy theo loại giải pháp và quy mô đầu tư.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của mức tiêu hao năng lượng cao là do hệ thống máy nén lạnh cũ kỹ, vận hành chưa tối ưu và thiếu hệ thống giám sát năng lượng trung tâm. So với các nghiên cứu trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, suất tiêu hao năng lượng của ngành thủy sản tại Bà Rịa Vũng Tàu tương đối cao, cho thấy dư địa tiết kiệm lớn. Việc thay thế thiết bị cũ bằng công nghệ mới, áp dụng biến tần và hệ thống giám sát năng lượng đã được chứng minh hiệu quả trong nhiều nghiên cứu quốc tế.

Biểu đồ suất tiêu hao năng lượng theo từng công đoạn sản xuất cho thấy công đoạn cấp đông và kho lạnh chiếm tỷ trọng lớn nhất, phù hợp với đặc thù ngành thủy sản. Bảng tổng hợp chi phí và thời gian thu hồi vốn của các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho thấy đầu tư vào hệ thống giám sát năng lượng trung tâm và lắp biến tần cho máy nén trục vít mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất.

Kết quả nghiên cứu cũng phù hợp với các chính sách quốc gia về tiết kiệm năng lượng và phát triển năng lượng tái tạo, góp phần thực hiện mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính và nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành thủy sản Việt Nam trên thị trường quốc tế.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu hóa vận hành thiết bị trong giờ thấp điểm: Giảm thời gian vận hành máy nén lạnh và các thiết bị tiêu thụ điện cao vào giờ cao điểm nhằm giảm chi phí điện năng và tải đỉnh. Thời gian thực hiện: 6 tháng. Chủ thể: Ban quản lý nhà máy và kỹ thuật vận hành.
  2. Lắp đặt hệ thống giám sát năng lượng trung tâm: Đầu tư hệ thống giám sát để theo dõi, phân tích và kiểm soát tiêu thụ năng lượng theo thời gian thực, giúp phát hiện lãng phí và điều chỉnh kịp thời. Thời gian thực hiện: 1 năm. Chủ thể: Ban quản lý nhà máy phối hợp với nhà cung cấp công nghệ.
  3. Thay thế máy nén pittông cũ bằng máy nén trục vít hiệu suất cao: Giải pháp này giúp tăng hiệu suất làm lạnh, giảm tiêu hao điện năng từ 5% đến 15%. Thời gian thực hiện: 1-2 năm. Chủ thể: Ban đầu tư và kỹ thuật nhà máy.
  4. Lắp biến tần cho bơm nước cấp và máy thổi khí: Giúp điều chỉnh công suất phù hợp với nhu cầu thực tế, tiết kiệm điện năng từ 5% đến 10%. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể: Phòng kỹ thuật và bảo trì.
  5. Nâng cao nhận thức và đào tạo tiết kiệm năng lượng cho cán bộ công nhân viên: Tổ chức các khóa đào tạo, tuyên truyền về tiết kiệm điện, khuyến khích tắt thiết bị khi không sử dụng. Thời gian thực hiện: liên tục. Chủ thể: Ban quản lý nhân sự và kỹ thuật.

Các giải pháp trên cần được triển khai đồng bộ, có kế hoạch theo từng giai đoạn để đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật, đồng thời phù hợp với điều kiện thực tế của từng nhà máy.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và kỹ sư trong ngành chế biến thủy sản: Nghiên cứu cung cấp các giải pháp tiết kiệm năng lượng thực tiễn, giúp họ tối ưu hóa chi phí sản xuất và nâng cao hiệu quả vận hành.
  2. Các cơ quan quản lý nhà nước về năng lượng và công nghiệp: Thông tin về thực trạng tiêu thụ năng lượng và các giải pháp tiết kiệm giúp xây dựng chính sách hỗ trợ và phát triển ngành bền vững.
  3. Các nhà đầu tư và doanh nghiệp trong lĩnh vực năng lượng sạch và công nghệ tiết kiệm năng lượng: Cơ hội đầu tư vào các thiết bị, công nghệ mới phù hợp với ngành chế biến thủy sản.
  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện, công nghệ môi trường: Tài liệu tham khảo về ứng dụng lý thuyết quản lý năng lượng và các giải pháp kỹ thuật trong thực tế sản xuất công nghiệp.

Luận văn cũng hữu ích cho các tổ chức quốc tế và các dự án phát triển bền vững quan tâm đến tiết kiệm năng lượng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao ngành chế biến thủy sản tiêu thụ nhiều năng lượng?
    Ngành này sử dụng nhiều thiết bị lạnh như máy nén lạnh, tủ đông, và hệ thống cấp đông IQF để bảo quản sản phẩm, chiếm tới 85% tổng điện năng tiêu thụ. Ngoài ra, các công đoạn chế biến, chiếu sáng và xử lý nước cũng tiêu thụ năng lượng đáng kể.

  2. Giải pháp tiết kiệm năng lượng nào hiệu quả nhất cho nhà máy chế biến thủy sản?
    Thay thế máy nén pittông cũ bằng máy nén trục vít hiệu suất cao và lắp đặt hệ thống giám sát năng lượng trung tâm được đánh giá là có hiệu quả tiết kiệm điện năng từ 5% đến 15% và thời gian thu hồi vốn nhanh.

  3. Làm thế nào để đánh giá hiệu quả kinh tế của các giải pháp tiết kiệm năng lượng?
    Hiệu quả được đánh giá qua thời gian thu hồi vốn, chi phí đầu tư so với tiết kiệm chi phí điện hàng năm. Các giải pháp trong nghiên cứu có thời gian thu hồi từ 6 tháng đến 2 năm, phù hợp với khả năng tài chính của doanh nghiệp.

  4. Những khó khăn khi triển khai các giải pháp tiết kiệm năng lượng là gì?
    Khó khăn bao gồm chi phí đầu tư ban đầu, thiếu kiến thức và kỹ năng vận hành thiết bị mới, cũng như sự thiếu đồng thuận trong tổ chức vận hành và quản lý năng lượng.

  5. Làm sao để nhân rộng mô hình tiết kiệm năng lượng trong ngành chế biến thủy sản?
    Cần có sự phối hợp giữa doanh nghiệp, cơ quan quản lý và nhà cung cấp công nghệ để xây dựng kế hoạch đào tạo, hỗ trợ kỹ thuật và chính sách ưu đãi, đồng thời áp dụng các giải pháp đã được chứng minh hiệu quả tại các nhà máy điển hình.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định suất tiêu hao năng lượng trung bình ngành chế biến thủy sản là khoảng 264 KOE/tấn sản phẩm, với hệ thống lạnh công nghiệp chiếm tỷ trọng lớn nhất.
  • Các giải pháp tiết kiệm năng lượng như thay thế máy nén, lắp biến tần, tối ưu vận hành và hệ thống giám sát năng lượng trung tâm có tiềm năng tiết kiệm từ 5% đến 15%.
  • Hiệu quả kinh tế của các giải pháp được đánh giá tích cực với thời gian thu hồi vốn từ 6 tháng đến 2 năm, phù hợp với điều kiện doanh nghiệp.
  • Luận văn góp phần xây dựng chiến lược tiết kiệm năng lượng cho ngành chế biến thủy sản tại tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, hỗ trợ thực hiện chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thí điểm các giải pháp, đào tạo nhân lực và mở rộng áp dụng trên toàn tỉnh, đồng thời tiếp tục nghiên cứu cải tiến công nghệ và quản lý năng lượng.

Để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong ngành chế biến thủy sản, các nhà quản lý và kỹ sư nên áp dụng các giải pháp đề xuất, đồng thời phối hợp với các cơ quan chức năng để nhận được hỗ trợ kỹ thuật và chính sách phù hợp.