báo cáo nghiên cứu khoa học 'kiểm toán năng lượng trong các cơ sở sản xuất công nghiệp, đề xuất giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm vầ hiệu quả'

KIỂM TOÁN NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC CƠ SỞ
SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM
VẦ HIỆU QUẢ
AUDIT OF ENERGY USED IN INDUSTRIAL PRODUCTION BASIS
AND SOLUTION TO AN ECONOMIC AND
EFFECTIVE ENERGY UTILIZATION


LÊ KIM HÙNG
Đại học Đà Nẵng
NGUYỄN THỊ NGỌC MINH
Trường Cao đẳng Nghề Đà Nẵng


TÓM TẮT
Bài báo này giới thiệu quy trình xây dựng dự án kiểm toán năng lượng và các phương pháp
sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các cơ sở sản xuất công nghiệp. Dựa trên
các kết quả của công tác kiểm toán để xác định tiềm năng tiết kiệm năng lượng và đề ra các
giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Ứng dụng cụ thể được thực hiện tại Xí
nghiệp Hồ dệt Duy Sơn II- Duy Xuyên.

ABSTRACT
This article introduces procedures of forming an energy audited project and economic and
effective methods of using energy in industrial production basis. Based on audited results,
potentials of energy saving and solutions of economic and effective use of energy are
determined. Concrete application is carried at Duy Son II textile and starching Factory at Duy
Xuyen.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Sử dụng năng lượng một cách hiệu quả có tầm quan trọng ngày càng lớn trong bối
cảnh thị trường cạnh tranh hiện nay. Tại các nước đang phát triển, năng lượng sử dụng kém
hiệu quả hơn ở các nước có nền kinh tế đã phát triển. Điều đó có nghĩa là cơ hội tiết kiệm
năng lượng ở các nước đang phát triển có khả năng lớn hơn vì hầu hết các hệ thống thiết bị đã
quá cũ và công nghệ còn lạc hậu.
Việc sử dụng năng lượng không hiệu quả và lãng phí đồng nghĩa với tăng chi phí sản
xuất và giảm sức cạnh tranh mà một trong những nguyên nhân chính là nhận thức chưa sâu
sắc của lãnh đạo doanh nghiệp, ý thức “lối mòn” của công nhân vận hành hoặc là do sự đầu tư
trang thiết bị chắp vá, không đồng bộ Ngoài ra, điều này còn gây nên lãng phí năng lượng,
tăng sự phát sinh chất thải, ô nhiễm môi trường. Để xác định đâu là nguyên nhân gây tiêu hao
năng lượng lớn của quá trình sản xuất hay của từng thiết bị sử dụng năng lượng bắt buộc
doanh nghiệp phải định kỳ tiến hành kiểm toán năng lượng (KTNL).
1. Quy trình kiểm toán năng lượng trong các cơ sở sản xuất
1.1 Quy trình kiểm toán năng lượng (KTNL)
Kiểm toán năng lượng là hoạt động nhằm xác định một phương tiện sử dụng ở đâu,
với số lượng bao nhiêu và xác định các cơ hội tiết kiệm năng lượng (TKNL). Hay nói cách
khác đó là hoạt động nhằm kiểm tra, tính toán lại các thiết bị, dòng năng lượng, từ đó xác định
các cơ hội TKNL.
Các bước xây dựng quy trình KTNL được minh họa qua sơ đồ khối ở hình 1.

Hình 1: Các bước xây dựng quy trình KTNL
Công cụ kiểm toán năng lượng
1.2.1 Công cụ quản lý:
Để thực hiện công việc tính toán trong quá trình KTNL ở đây chúng tôi sử dụng công
cụ tính toán SaveX. Đây là công cụ mở và là công cụ để quản lý chung các hoạt động sử dụng
năng lượng tiết kiệm và hiệu quả (SDNL TK & HQ ).
Chức năng của SaveX: - Xác định mục tiêu chương trình SDNL TK & HQ; - Đánh giá
khía cạnh kinh tế của các chương trình SDNL TK & HQ; - Thiết kế kế hoạch tài chính của
chương trình SDNL TK & HQ; - Tiền đánh giá chương trình SDNL TK & HQ; - Sắp xếp thứ
tự các phương án SDNL TK & HQ.
Để sử dụng chương trình SaveX, ta cần các cơ sở dữ liệu như hình 2:

Số liệu cơ sở
Biểu giá
Chi phí biên
Thuế
Biểu đồ phụ tải
Khí thải
Giá trị xã hội
Dữ liệu đầu vào cho từng
phương án SD NLTK & HK
Chi phí đầu tư
Chi phí ban đầu
Tiết kiệm
Tuổi thọ
Kết quả: Kinh tế xã hội và tư nhân; Hiệu quả và chi phí; Tổng mức chi phí và
tiết kiệm; Giá trị; Cấp ưu tiên; Đặc tính phụ tải
Hình 2: Cơ sở dữ liệu cho công cụ SaveX


Phân tích các
dòng năng lượng

- Liệt kê quy trình công nghệ, thiết bị cung cấp và tiêu hao
năng lượng, xác định định mức tiêu thụ
- Xác định bước đầu các công đoạn tiêu hao năng lượng lớn
Đề xuất các cơ
hội TKNL

Duy trì
Áp dụng
- Xây dựng sơ đồ CN cho phần trọng tâm kiểm toán
- Xác định sơ đồ dòng phân bố năng lượng
- Cân bằng vật chất – năng lượng
- Xác định các cơ hội TKNL
- Lựa chọn các cơ hội tiền khả thi
- Đánh giá khả thi về Kỹ thuật, Kinh tế và Môi trường
- Lựa chọn giải pháp thực hiện
- Thực hiện các giải pháp TKNL
- Đo đạc và đánh giá kết quả
- Duy trì các giải pháp TKNL
- Lựa chọn các công đoạn tiếp theo để kiểm toán
Khảo sát sơ bộ

Lựa chọn các cơ
hội TKNL

1.2.2 Thiết bị đo.
Để phục vụ cho công tác kiểm toán, chúng tôi sử dụng các thiết bị đo sau:
- Máy đo công suất Fluke–model 43B: Đo các loại công suất, cường độ dòng điện,
hiệu điện thế, hệ số công suất, tần số và nhiễu hài của
dòng điện 1 pha và 3 pha.
- Thiết bị phân tích khí thải Testo-model 350XL:
Phân tích nồng độ khói thải, bao gồm các chỉ tiêu sau:
O
2
,

CO

2
, CO, NO, NO
2
, SO
2,
H
2
S, CxHy, hiệu suất
cháy, đo chênh áp, nhiệt độ, vận tốc khí.
- Súng đo nhiệt độ từ xa Omega–model OS523-
2: Đo nhiệt độ các bề mặt và các điểm theo yêu cầu.
- Thiết bị đo ánh sáng Extech – model EA30,
Ampe kìm.
Kết quả đo đạc công suất tiêu thụ, lượng hơi tiêu
thụ được thể hiện trên bảng 1 và bảng 2.
Bảng 1- Kết quả đo lượng hơi tiêu thụ cho nhánh
cung cấp hơi cho các hộ tiêu thụ là nấu hồ, máy hồ và máy sấy lô Xí nghiệp Hồ dệt Duy Sơn
II- Duy Xuyên.
STT
Hộ tiêu
thụ
Số
lượng
Lượng hơi cấp cho
mỗi máy (kg/h)
Tổng lượng
hơi cấp (kg/h)
Áp suất làm
việc ( bar)
Ghi chú

1
Máy sấy
1
200
200
3.0

2
Máy hồ
1
100
100
3.0

3
Khuấy hồ
3
30
90
2.5


Tổng lượng hơi cấp
390



Bảng 2- Kết quả đo ánh sáng (độ rọi) tại phân xưởng dệt và mắc hồ Xí nghiệp Hồ dệt
Duy Sơn II- Duy Xuyên.
STT

Khu vực đo
TCVN3743-83
Kết quả (lux)
1
Phân xưởng dệt
- Đầu xưởng
- Giữa xưởng
- Cuối xưởng

150
150
150

193
165
145
2
Phân xưởng mắc hồ
150
125

2. Các giải pháp SDNL TK & HQ trong sản xuất công nghiệp.
Sau đây là một số giải pháp SDNL TK & HQ có thể áp dụng cho các doanh nghiệp sản
xuất.

2.1 Đối với hệ thống nhiệt
* Đối với lò hơi:
- Kiểm soát hệ số không khí thừa, mật độ khói thải.
- Sản xuất hơi bằng nhiệt thải.
- Kiểm soát xả đáy lò hơi, thu hồi nước ngưng.

- Bảo ôn, gia nhiệt sơ bộ nước cấp lò hơi.
- Xử lý nước cấp cho lò hơi.
* Đối với hệ thống phân phối hơi:
- Lựa chọn áp suất hơi nước.
- Giảm thiểu các rò rỉ.
- Cách nhiệt cho các đường ống phân
phối hơi nước.
- Lắp đặt bẫy hơi.

Hình 3: Máy đo công suất Fluke
2.2 Đối với hệ thống lạnh
Giảm nhiệt độ ngưng tụ, tăng nhiệt độ bay hơi.

2.3 Đối với hệ thống điện
- Điều khiển nhu cầu phụ tải cho thích hợp.
- Sử dụng động cơ hiệu suất năng lượng cao, thiết bị điều khiển tiên tiến, định kỳ kiểm
tra bảo dưỡng thiết bị.
- Nâng cao hệ số công suất.
- Kết hợp chiếu sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo.
- Sử dụng bóng đèn TKNL.

2.4 Nguồn nước cấp
Xử lý nước hay tìm nguồn nước sạch, nước mềm để cung cấp cho thiết bị, tăng khả năng
trao đổi nhiệt của thiết bị.

2.5 Thiết bị-Công nghệ
Cải tiến, hoàn thiện công nghệ và thiết bị theo hướng giảm tiêu hao năng lượng.

3. Ứng dụng kiểm toán năng lượng tại Xí nghiệp Hồ dệt Duy Sơn II Duy Xuyên
Xí nghiệp Hồ dệt Duy Sơn II Duy Xuyên có diện tích 1700m

2
. Chức năng Hồ-Dệt–Mắc
vải các loại, số nhân viên là 53 người, thời gian vận hành hàng năm là 320 ngày/năm, tổng chi
phí năng lượng và nước so với tổng doanh thu là 8%.
Hệ thống phụ tải của xí nghiệp có thể chia thành các loại chính như sau:
Hệ thống điện, hệ thống nhiệt, hệ thống chiếu sáng, hệ thống thông gió.
Dựa trên kết quả của công tác kiểm toán đạt được, ta có thể áp dụng các giải pháp và
đánh giá hiệu quả tiết kiệm năng lượng của xí nghiệp như sau:

3.1 Hệ thống quản lý năng lượng
- Thường xuyên đào tạo, bồi dưỡng nghiệp vụ cho cán bộ làm công tác quản lý năng
lượng. Đặt ra các chỉ tiêu tiêu thụ năng lượng điện, nước, hơi và có chính sách khen thưởng về
tiết kiệm năng lượng.
- Cần trang bị đủ các hệ thống đo đếm, ngoài trang thiết bị bắt buộc vì an toàn như đồng
hồ đo áp suất hơi, đồng hồ đo điện năng tổng nên lắp đặt thêm các đồng hồ đo điện năng và
nước cho từng phân xưởng, thiết bị đo ánh sáng để dễ kiểm soát. Thẩm định lại máy móc,
phân loại, những máy nào không đủ tiêu chuẩn thì cần phải thay mới có hiệu suất cao hơn.
- Hệ thống phân phối điện: Thực hiện cân bằng 3 pha, và có thể xem xét thêm các thành
phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không.
- Quản lý chiếu sáng: Đưa ra qui chế sử dụng đèn cho công nhân trong xí nghiệp.
Đây là giải pháp quan trọng hàng đầu, không thể không thực hiện, nó sẽ chi phối các giải
pháp khác. Chi phí thực hiện một trong các đề xuất của giải pháp này không tốn kém hoặc chi
phí thấp nếu xí nghiệp phát huy nội lực của mình.

3.2 Hệ thống thu hồi nước ngưng
Theo kết quả tính toán lượng nước ngưng có thể thu hồi được khoảng 200kg nước ở
nhiệt độ 96
o
C. Toàn bộ lượng nước ngưng này nếu được thu gom đưa về lò hơi để gia nhiệt
nước cấp thì lượng nhiệt tiết kiệm được là: Q

ngưng
= Gnn *C
P
* T = 59.356 (kJ/h).
Trong đó: Gnn là khối lượng nước ngưng; C
p
là nhiệt dung riêng của nước; T là độ
chênh lệch nhiệt độ khi gia nhiệt.
Hiệu suất lò hơi hiện nay 75%, nhiệt trị của than chọn Q
nl
= 20.000kJ/kg thì lượng than
tiết kiệm được hàng năm sẽ là: M1than=
75*
100*
nl
ngung
Q
Q
= 10,1 tấn than/năm.
Tổng số tiền tiết kiệm được trong năm là: B= 10,1 T x 78 USD/tấn = 787,8 USD
Để thu hồi lượng nước ngưng này cần phải lắp đặt 1 bể thu gom bằng vật liệu Inox với
thể tích 1m
3
đặt gần lò hơi, hệ thống đường ống dẫn nước ngưng từ máy sấy về bể chứa nước
ngưng và đường ống phân phối tới lò hơi.
Chi phí lắp đặt hệ thống thu hồi nước ngưng cần kinh phí 405,625 USD
- Hiệu quả đầu tư:
TT
Hạng mục
ĐVT

Thành tiền
1
Chi phí đầu tư, C
USD
405,625
2
Tiền tiết kiệm, B
USD
787,8
3
Thời gian hoàn vốn giản đơn, THV=C/B
Tháng
6
- Hiệu quả môi trường: Giảm khí hiệu ứng nhà kính
10,1 tấn * 1,75 tấnGHG/tấn than = 17,7 tấn GHG/năm [GHG: Greenhouse gas]

3.3 Hệ thống bảo ôn đường ống, van, bích
Nhiệt trị của than chọn Q
nl
= 20.000kJ/kg thì lượng than đá tiết kiệm được hàng năm khi
bảo ôn đường ống, van, bích sẽ là: M2than=
100*
75*
nl
bo
Q
Q
= 2,5 tấn than/năm.
Trong đó Q
bo

là tổn thất nhiệt do chưa bảo ôn.
Tổng số tiền tiết kiệm được trong năm là: B = 2,5 T * 78 USD/tấn = 195 USD/năm
Để giảm tổn thất, cần phải đầu tư sửa chữa và bảo ôn các đường ống, van, bích hiện chưa
bảo ôn cần kinh phí 75,625 USD.
- Hiệu quả đầu tư:
TT
Hạng mục
ĐVT
Thành tiền
1
Chi phí đầu tư, C
USD
76,625
2
Tiền tiết kiệm, B
USD
195
3
Thời gian hoàn vốn giản đơn, THV=C/B
Tháng
5
- Hiệu quả môi trường: Giảm khí hiệu ứng nhà kính
2,5 tấn * 1,75 tấnGHG/tấn than = 4,4 tấn GHG/năm

3.4 Hệ thống chiếu sáng
Thay thế mới toàn bộ hệ thống bóng đèn huỳnh quang (40W) hiện có bằng bóng đèn
huỳnh quang TKNL 36W (cùng quang thông)
Lượng điện tiết kiệm được trong 1 năm với loại bóng huỳnh quang 36w là:
(40-36)/1000*16h*320*80 = 1638 KW/năm = 1638*980VND (100USD)
Tiền thanh lý các bóng đèn thay ra:

80 bóng * 4000 VND/bóng = 320.000 VND (20 USD)
Tổng tiền tiết kiệm: B = Tiền tiết kiệm điện trong một năm + tiền thanh lý bóng cũ
= 100 + 20 = 120 USD
- Hiệu quả đầu tư:
TT
Hạng mục
ĐVT
Thành tiền
1
Tổng chi phí, C
USD
81,25
2
Tổng tiền tiết kiệm, B
USD
120
3
Thời gian hoàn vốn giản đơn, THV=C/B
Tháng
8
- Hiệu quả môi trường: Giảm khí hiệu ứng nhà kính
1638 kwh*0.75kgGHG/kwh = 1,2 tấn GHG/năm

3.5 Hệ thống thông gió phân xưởng dệt
Hiện tại, khối văn phòng, nhà xưởng mắc và hồ được kết cấu mái trần bằng tôn, chế độ
thông thoáng kém nên nhiệt độ bên trong xưởng hồ thường cao hơn nhiệt độ bên ngoài tường từ
3-6
0
C. Để tăng cường khả năng thông thoáng, tạo môi trường cho công nhân làm việc tốt hơn
nhằm tăng năng suất lao động nên lắp các quả cầu hút nhiệt trên mái tại phân xưởng mắc hồ.

Số lượng quả cầu nhiệt: n = 288m
2
/(30m
2
/1quả cầu ) = 9,6 (10 quả cầu)
Hạng mục
Số lượng
Đơn giá
Thành tiền
Chi phí mua và lắp quả cầu nhiệt
10
25
250 (USD)
Hiệu quả: Cải thiện môi trường làm việc cho công nhân, tăng năng suất lao động

3.6 Lắp đặt bộ điều khiển tốc độ động cơ(VSD) cho môtơ máy hồ trục
Đối với máy hồ trục có tải thay đổi thường xuyên nên khi lắp VSD có thể tiết kiệm được
lượng điện tiêu thụ từ 20-30% mặt khác mở máy êm, ít tốn năng lượng.
Công suất tiêu thụ của máy hồ trục trong 1 h là:
kw
T
tP
P
ii
tb
5.8
.

Điện năng tiêu thụ trong 1 năm là: 8.5kw*8h*320ngày = 21.760kwh/năm
Điện năng tiết kiệm khi lắp VSD là:

21.760 kwh * 25% = 5.440 kwh/năm
Hay: B = 5440 kwh * 980 VND = 5.331.200 VND (331,25 USD)
- Hiệu quả đầu tư:
TT
Hạng mục
ĐVT
Thành tiền
1
Tổng chi phí, C
USD
812,5
2
Tổng tiền tiết kiệm, B
USD
331,25
3
Thời gian hoàn vốn giản đơn, THV=C/B
Tháng
30
- Hiệu quả môi trường: Giảm khí hiệu ứng nhà kính
5.440 kwh*0.75 kgGHG/kwh = 4,08 tấn GHG/năm

3.7 Thay thế môtơ của máy dệt bằng môtơ hiệu suất cao
Hiện tại, các môtơ máy dệt đã qua thời gian hoạt động trên 35 năm, các tổn thất điện năng
lớn cũng như hệ số thiết kế dự phòng cao nên việc thay thế bằng môtơ hiệu suất cao thì sẽ tiết
kiệm được điện năng tiêu thụ.
Công suất môtơ của máy dệt: 0.75kw
Công suất môtơ hiệu suất cao: 0.55kw
Lượng điện năng tiết kiệm được trong 1 năm khi sử dụng động cơ hiêu suất cao 0.55kw là:
(0.75-0.55)*0.95*0.887*14h*280ngày*60máy = 39.638 Kwh/năm

hay: B = 39.638 kwh * 980 VND/kwh = 38.820.000 VND (2426,25USD)
trong đó: 0,95: Hiệu suất động cơ
0,887: Hệ số sử dụng thiết bị dệt
280ngày: Số ngày máy dệt hoạt động thực tế trong năm
- Hiệu quả đầu tư:
TT
Hạng mục
ĐVT
Thành tiền
1
Tổng chi phí, C
USD
2448,75
2
Tổng tiền tiết kiệm, B
USD
2426,25
3
Thời gian hoàn vốn giản đơn, THV=C/B
Tháng
13

- Hiệu quả môi trường: Giảm khí hiệu ứng nhà kính
39.638 kwh*0,75 kgGHG/kwh = 28,5 tấn GHG/năm


KẾT LUẬN
- Qua việc phân tích, xây dựng quy trình KTNL và đánh giá kết quả, ta thấy lợi ích thu
được từ hậu KTNL là những giải pháp TKNL, chúng không những tiết kiệm được chi phí sản
xuất nhằm hạ giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh mà còn giảm bớt chi phí đầu tư cho các

công trình cung cấp năng lượng, giảm sự phát sinh chất thải, bảo vệ tài nguyên và môi trường.
- Với các kết quả phân tích tại Xí nghiệp Hồ dệt Duy Sơn II – Duy Xuyên, xí nghiệp có
thể tiết kiệm được năng lượng tiêu thụ tuỳ theo khả năng thực hiện các giải pháp đầu tư thích
hợp. Tuy nhiên, ngoài các giải pháp về công nghệ, việc thường xuyên thay đổi ý thức làm việc
của con người trong doanh nghiệp sao cho việc sử dụng năng lượng đạt hiệu quả là quan trọng.
- Chương trình TKNL có thể triển khai áp dụng ở bất cứ cơ sở nào, nhất là trong thời
điểm chủ trương của nhà nước đang kêu gọi người dân SDNL TK & HQ.


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Thế Bảo - Bảo toàn năng lượng sử dụng hợp lý, tiết kiệm và
hiệu quả trong công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006.
[2] Ngô Thị Hoài Lam - Phân tích kinh tế tài chính - Các Biện pháp tiết kiệm năng lượng-
Hà Nội.
[3] Nguyễn Bội Khuê - Kiểm toán năng lượng, phần phương pháp luận điện năng - Chương
trình Kiểm toán năng lượng Quốc gia - Đà Nẵng, 2000.
[4] DSM-Baseline Training Program, 28 November – 1 December 2005, Electricity of
Vietnam, Hanoi.