Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh ngành công nghiệp Việt Nam ngày càng phát triển, việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trở thành một yêu cầu cấp thiết nhằm giảm thiểu chi phí sản xuất và bảo vệ môi trường. Theo báo cáo của ngành, ngành công nghiệp chiếm tỷ trọng tiêu thụ năng lượng lớn nhất, đặc biệt là các doanh nghiệp sản xuất thép như Công ty Cổ phần Kim khí Bắc Việt. Năm 2021, công ty có sản lượng sản phẩm đạt khoảng 371.871 tấn, giảm 32% so với năm 2020 do ảnh hưởng của dịch bệnh, nhưng vẫn tiêu thụ lượng điện năng và nguyên liệu lớn trong hoạt động sản xuất.

Luận văn tập trung nghiên cứu các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại Công ty Cổ phần Kim khí Bắc Việt, nhằm mục tiêu giảm thiểu thất thoát năng lượng, nâng cao hiệu suất sử dụng và giảm chi phí sản xuất. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các hệ thống chiếu sáng, máy nén khí, động cơ bơm quạt, thiết bị sản xuất và hệ thống điều hòa không khí trong giai đoạn 2019-2021 tại nhà máy đặt tại Khu công nghiệp Đình Vũ, Hải Phòng. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc góp phần thực hiện các mục tiêu tiết kiệm năng lượng quốc gia, đồng thời nâng cao năng lực cạnh tranh và phát triển bền vững cho doanh nghiệp.

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 nổi bật là:

  • Lý thuyết Quản lý Năng lượng (Energy Management): Định nghĩa quản lý năng lượng là tổ chức chủ động trong việc khai thác, cung cấp, chuyển đổi và sử dụng năng lượng nhằm đạt hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường. Quản lý năng lượng theo tiêu chuẩn ISO 50001:2018 được áp dụng để xây dựng hệ thống quản lý năng lượng hiệu quả, bao gồm các nguyên tắc như giảm thiểu lãng phí, tái đa hóa hiệu quả sử dụng và tối ưu chi phí năng lượng.

  • Mô hình Kiểm toán Năng lượng (Energy Audit): Phân loại thành kiểm toán sơ bộ và kiểm toán chi tiết, nhằm khảo sát, thu thập và phân tích dữ liệu tiêu thụ năng lượng để xác định các cơ hội tiết kiệm năng lượng. Kiểm toán năng lượng là bước đầu tiên và quan trọng trong việc đánh giá hiện trạng sử dụng năng lượng và đề xuất các giải pháp cải tiến.

  • Khái niệm Sử dụng Năng lượng Tiết kiệm và Hiệu quả (Energy Efficiency and Conservation): Áp dụng các biện pháp quản lý và kỹ thuật nhằm giảm thiểu tổn thất năng lượng, nâng cao hiệu suất thiết bị và quy trình sản xuất, đồng thời đảm bảo đáp ứng nhu cầu sản xuất và tiêu dùng.

Các khái niệm chính bao gồm: hiệu suất năng lượng, mức tiêu hao năng lượng, chỉ số sử dụng năng lượng hiệu quả (EEI), và các chỉ tiêu tài chính như giá trị hiện tại ròng (NPV), tỷ suất hoàn vốn nội bộ (IRR).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thu thập dữ liệu thực tế và phân tích lý thuyết:

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu tiêu thụ năng lượng, sản lượng sản xuất, thông số kỹ thuật thiết bị được thu thập từ hồ sơ vận hành của Công ty Cổ phần Kim khí Bắc Việt giai đoạn 2019-2021. Ngoài ra, dữ liệu đo đạc trực tiếp từ các thiết bị chiếu sáng, máy nén khí, động cơ bơm quạt, lò hơi và hệ thống điều hòa không khí được thực hiện bằng thiết bị đo chuyên dụng như Kyoritsu, TESTO.

  • Phương pháp phân tích: Áp dụng kiểm toán năng lượng sơ bộ và chi tiết để đánh giá hiện trạng sử dụng năng lượng, xác định các khu vực tiêu hao lớn và tiềm năng tiết kiệm. Phân tích kinh tế kỹ thuật được thực hiện thông qua tính toán NPV, IRR và thời gian hoàn vốn của các giải pháp đầu tư tiết kiệm năng lượng. Các chỉ số hiệu suất năng lượng được tính toán dựa trên dữ liệu đo đạc và tiêu chuẩn quốc tế.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được tiến hành trong năm 2022, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu (3 tháng), phân tích và đánh giá hiện trạng (4 tháng), đề xuất giải pháp và tính toán hiệu quả (3 tháng), hoàn thiện luận văn (2 tháng).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng tiêu thụ năng lượng: Công ty tiêu thụ điện năng trung bình khoảng 1.200.000 kWh/tháng, với tỷ trọng tiêu thụ điện năng tập trung chủ yếu vào khung giờ bình thường và thấp điểm, chiếm trên 85% tổng lượng điện tiêu thụ. Tỷ trọng tiêu thụ điện năng trong khung giờ cao điểm giảm dần qua các năm, từ 15% năm 2019 xuống còn khoảng 10% năm 2021 nhờ áp dụng cắt giảm giờ cao điểm.

  2. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng tại hệ thống chiếu sáng: Hệ thống chiếu sáng hiện tại sử dụng chủ yếu đèn LED công suất từ 20W đến 150W, hoạt động trung bình 8.400 giờ/năm tại khu vực sản xuất. Qua kiểm toán, có thể tiết kiệm khoảng 12-15% điện năng tiêu thụ bằng việc tối ưu hóa bố trí đèn và sử dụng cảm biến ánh sáng tự nhiên.

  3. Hiệu quả sử dụng máy nén khí: Máy nén khí có công suất từ 37 kW đến 75 kW hoạt động liên tục 24 giờ/ngày. Kiểm toán cho thấy có khoảng 10-12% năng lượng bị lãng phí do rò rỉ khí nén và vận hành không tối ưu. Việc lắp đặt biến tần và cải tiến hệ thống đường ống có thể giảm tiêu thụ điện năng từ 8-10%.

  4. Động cơ bơm, quạt và thiết bị sản xuất: Các động cơ điện công suất lớn hoạt động liên tục, với thời gian vận hành 8.400 giờ/năm. Hiệu suất trung bình của động cơ đạt khoảng 85-90%, còn tiềm năng tiết kiệm năng lượng khoảng 7-9% thông qua việc bảo trì định kỳ và thay thế động cơ hiệu suất cao.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của thất thoát năng lượng tại công ty là do hệ thống vận hành chưa tối ưu, thiết bị cũ kỹ và thiếu các biện pháp quản lý năng lượng hiệu quả. So với các nghiên cứu trong ngành thép tại Việt Nam, mức tiêu hao năng lượng của công ty tương đối cao, cho thấy dư địa cải tiến còn lớn. Việc áp dụng tiêu chuẩn ISO 50001 và triển khai hệ thống quản lý năng lượng đã giúp công ty giảm tỷ trọng tiêu thụ điện năng trong giờ cao điểm, góp phần giảm chi phí sản xuất.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố tiêu thụ điện năng theo khung giờ, bảng so sánh hiệu suất thiết bị trước và sau cải tiến, cũng như biểu đồ tiết kiệm năng lượng dự kiến từ các giải pháp đề xuất. Kết quả nghiên cứu khẳng định tầm quan trọng của kiểm toán năng lượng và quản lý hiệu quả trong việc nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng tại các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Hoàn thiện hệ thống quản lý năng lượng theo ISO 50001:2018

    • Xây dựng và triển khai chính sách năng lượng rõ ràng, quy trình hoạch định và kiểm soát tiêu thụ năng lượng.
    • Mục tiêu: Giảm 5-7% tiêu thụ năng lượng trong 2 năm tới.
    • Chủ thể thực hiện: Ban lãnh đạo công ty phối hợp phòng kỹ thuật và phòng quản lý năng lượng.

  2. Tối ưu hóa hệ thống chiếu sáng

    • Lắp đặt cảm biến ánh sáng và chuyển đổi toàn bộ đèn sang LED công suất thấp hơn, đồng thời tận dụng ánh sáng tự nhiên.
    • Mục tiêu: Tiết kiệm 12-15% điện năng chiếu sáng trong 1 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Phòng kỹ thuật và nhà thầu điện.

  3. Nâng cấp và bảo trì hệ thống máy nén khí

    • Lắp đặt biến tần điều chỉnh công suất, kiểm tra và sửa chữa rò rỉ khí nén định kỳ.
    • Mục tiêu: Giảm 8-10% điện năng tiêu thụ máy nén khí trong 18 tháng.
    • Chủ thể thực hiện: Phòng bảo trì và nhà cung cấp thiết bị.

  4. Bảo trì và thay thế động cơ điện hiệu suất cao

    • Thực hiện bảo trì định kỳ, thay thế động cơ cũ bằng động cơ IE3 hoặc IE4.
    • Mục tiêu: Tiết kiệm 7-9% năng lượng động cơ trong 2 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Phòng kỹ thuật và phòng quản lý dự án.

  5. Đào tạo và nâng cao nhận thức nhân viên về tiết kiệm năng lượng

    • Tổ chức các khóa đào tạo, tuyên truyền về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.
    • Mục tiêu: 100% nhân viên được đào tạo trong 1 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Phòng nhân sự phối hợp phòng quản lý năng lượng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Ban lãnh đạo và quản lý doanh nghiệp sản xuất công nghiệp

    • Lợi ích: Hiểu rõ về quản lý năng lượng, áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng để giảm chi phí sản xuất và nâng cao hiệu quả hoạt động.

  2. Chuyên gia và kỹ sư năng lượng

    • Lợi ích: Tham khảo phương pháp kiểm toán năng lượng, phân tích kỹ thuật và kinh tế các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong ngành thép.

  3. Cơ quan quản lý nhà nước về năng lượng và môi trường

    • Lợi ích: Cung cấp dữ liệu thực tiễn và đề xuất chính sách hỗ trợ doanh nghiệp trong việc thực hiện tiết kiệm năng lượng và phát triển bền vững.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành quản lý năng lượng, kỹ thuật công nghiệp

    • Lợi ích: Nắm bắt kiến thức lý thuyết và thực tiễn về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong sản xuất công nghiệp, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

Câu hỏi thường gặp

  1. Kiểm toán năng lượng là gì và tại sao quan trọng?
    Kiểm toán năng lượng là hoạt động khảo sát, thu thập và phân tích dữ liệu tiêu thụ năng lượng nhằm xác định các cơ hội tiết kiệm. Nó giúp doanh nghiệp nhận diện điểm yếu trong sử dụng năng lượng và đề xuất giải pháp cải tiến, từ đó giảm chi phí và bảo vệ môi trường.

  2. ISO 50001 có vai trò gì trong quản lý năng lượng?
    ISO 50001 là tiêu chuẩn quốc tế về hệ thống quản lý năng lượng, giúp tổ chức xây dựng quy trình kiểm soát và cải tiến liên tục hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm lãng phí và chi phí vận hành.

  3. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả nhất tại công ty là gì?
    Các giải pháp bao gồm tối ưu hóa hệ thống chiếu sáng bằng đèn LED và cảm biến, nâng cấp máy nén khí với biến tần, bảo trì và thay thế động cơ điện hiệu suất cao, cùng với đào tạo nâng cao nhận thức nhân viên.

  4. Làm thế nào để đánh giá hiệu quả kinh tế của các giải pháp tiết kiệm năng lượng?
    Hiệu quả được đánh giá qua các chỉ số tài chính như giá trị hiện tại ròng (NPV), tỷ suất hoàn vốn nội bộ (IRR) và thời gian hoàn vốn. Các chỉ số này giúp xác định tính khả thi và lợi ích lâu dài của dự án.

  5. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng trong ngành thép tại Việt Nam là bao nhiêu?
    Theo ước tính, ngành thép có thể tiết kiệm từ 5% đến 16,5% năng lượng tùy loại sản phẩm và công nghệ sản xuất, nếu áp dụng các biện pháp quản lý và kỹ thuật hiện đại.

Kết luận

  • Luận văn đã đánh giá toàn diện hiện trạng sử dụng năng lượng tại Công ty Cổ phần Kim khí Bắc Việt trong giai đoạn 2019-2021, xác định các khu vực tiêu hao năng lượng lớn và tiềm năng tiết kiệm.
  • Áp dụng các giải pháp quản lý và kỹ thuật như ISO 50001, kiểm toán năng lượng, nâng cấp thiết bị giúp công ty tiết kiệm từ 7% đến 15% năng lượng tiêu thụ.
  • Các chỉ số tài chính NPV và IRR cho thấy các dự án tiết kiệm năng lượng có hiệu quả kinh tế rõ rệt, thời gian hoàn vốn hợp lý.
  • Nghiên cứu góp phần nâng cao nhận thức và năng lực quản lý năng lượng cho doanh nghiệp, đồng thời hỗ trợ thực hiện các mục tiêu tiết kiệm năng lượng quốc gia.
  • Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm triển khai đồng bộ các giải pháp, đào tạo nhân viên và xây dựng hệ thống giám sát năng lượng liên tục.

Call-to-action: Các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp nên áp dụng kiểm toán năng lượng và xây dựng hệ thống quản lý năng lượng theo tiêu chuẩn quốc tế để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm chi phí và phát triển bền vững.