Nghiên cứu, tính toán các giải pháp tiết kiệm điện

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HUỲNH NGỌC MAI

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN
CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG
CHO TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỌ QUANG

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số
: 60 52 02 02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng – Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN VINH TỊNH

Phản biện 1: TS. Đoàn Anh Tuấn
Phản biện 2: TS. Lê Kỷ

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách khoa
vào ngày 13.. tháng 5.. năm 2017.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
 Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học
Bách khoa
 Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, năng
lượng nói chung và năng lượng điện nói riêng luôn đóng một vai trò
then chốt và ảnh hưởng đến mọi lĩnh vực của cuộc sống. Các nguồn
nhiên liệu hóa thạch như dầu thô, than đá, khí tự nhiên cũng đang cạn
dần. Do vậy việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là ưu tiên
quan trọng trong chính sách năng lượng quốc gia.
Một trong những giải pháp để tiết kiệm năng lương nói
chung và năng lượng điện nói riêng mà nhiều nước trên thế giới và
Việt Nam đang áp dụng đó là chương trình quản lý nhu cầu (Demand
Side Managent gọi tắt là DSM). Tiềm năng của DSM với các thành
phần phụ tải là rất đa dạng và phong phú, với phụ tải công nghiệp
chủ yếu là các động cơ điện không đồng bộ là đối tượng tác động
mạnh mẽ và có hiệu quả rất lớn trong chương trình quản lý nhu cầu.
Động cơ không đồng bộ có cấu tạo đơn giản, dải công suất rộng, dễ
sử dụng, bảo dưỡng sữa chữa nên được dùng nhiều trong thực tế. Tuy
nhiên việc lựa chọn và sử dụng động cơ không đồng bộ sao cho hiệu
quả tránh lãng phi không phải là điều đơn giản. Do đó việc sử dụng
hiệu quả động cơ không đồng bộ sẽ góp phần tiết kiệm điện cho nhà
máy, xí nghiệp.
Trạm xử lý nước thải Thọ Quang là 1 trong 5 trạm xử lý
nước thải trực thuộc Công ty Thoát Nước và xử lý nước thải Đà

Nẵng. Có chức năng xử lý toàn bộ nước thải trong khu công nghiệp
chế biến thủy sản Thọ Quang với công suất thiết kế 2000 m3/ngày
đêm . Phụ tải điện chủ yếu của trạm xử lý chủ yếu là động cơ không
đồng bộ 3 pha dùng để bơm nước và cấp khí cho hệ thống xử lý nước
thải. Các động cơ điện không có hệ thống điều khiển điều chỉnh tốc


2
độ hầu hết đều hoạt động ở chế độ định mức. Mỗi năm chi phí tiền
điện khoảng 1,2 tỉ đồng chiếm gần 30% so với tổng doanh thu. Việc
sử dụng điện chưa thực sự hiệu quả tại một số khâu xử lý, động cơ
lắp đặt chưa phù hợp với nhu cầu tải thực tế. Chính vì vậy tôi thực
hiện đề tài: Nghiên cứu, tính toán các giải pháp tiết kiệm điện
năng cho trạm xử lý nƣớc thải Thọ Quang.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu các giải pháp quản lý điện năng, giải pháp sử
dụng điện năng tính toán đề ra giải pháp tiết kiệm điện nhằm mang
lại hiệu giảm thiểu chi phí sản xuất, nâng cao lợi nhuận cho công ty.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Khảo sát nghiên cứu đưa ra các giải
pháp kỹ thuật và quản lý năng lượng nhằm sử dụng năng lượng tiết
kiệm và hiệu quả cho Trạm xử lý nước thải Thọ Quang.
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu dây chuyền công nghệ của
trạm xử lý.
Khảo sát thực trạng sử dụng năng lượng và nghiên cứu các
giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu thực
nghiệm.
Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu sách, báo,

chuyên đề khoa học về tiết kiệm năng lượng, giáo trình.
Nghiên cứu thực nghiệm: Áp dụng các lý thuyết đã nghiên
cứu để tính toán cho trạm xử lý nước thải Thọ Quang.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học: Góp phần phát triển các ứng dụng của các
thiết bị điều khiển thông minh vào quy trình xử lý nước thải, tự động
hóa trạm xử lý, ổn định chất lượng nước thải sau xử lý của trạm xử lý


3
nước thải. Trên cơ sở đó có thể áp dụng cho các trạm xử lý nước thải
khác trong công ty cũng như các trạm xử lý ngoài công ty.
Ý nghĩa thực tiễn: Nghiên cứu các giải pháp sử dụng năng
lượng hiệu quả đối với các phụ tải điện, qua đó tiết kiệm được điện
năng, giảm chi phí sản xuất của trạm xử lý, góp phần cải tạo môi
trường.
6. Tên luận văn
Căn cứ theo đối tượng và phạm vi nghiên cứu, mục tiêu và
nhiệm vụ nghiên cứu, luận văn được đặt tên là: “nghiên cứu, tính
toán các giải pháp tiết kiệm điện năng cho Trạm xử lý nước thải
Thọ Quang”.
7. Cấu trúc của luận văn
Luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận thì gồm có 3
chương:
Chương 1: Tổng quan về chương trình quản lý nhu cầu
(DSM)
Chương 2: Các giải pháp và hiệu quả tiết kiệm điện năng
trong sản xuất ở Việt Nam.
Chương 3: Tính toán tiết kiệm năng lượng tại trạm xử lý
nước thải Thọ Quang.

4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CHƢƠNG TRÌNH QUẢN LÝ NHU CẦU
(DSM)
1.1. KHÁI NIỆM VỀ DSM
DSM là một hợp tác giải pháp kỹ thuật – Công nghệ- Kinh
tế- Xã hội- nhằm sử dụng điện năng một cách hiệu quả và tiết kiệm.
1.2. CHIẾN LƢỢC CỦA DSM
1.2.1. Điều khiển nhu cầu điện năng phù hợp với khả
năng cung cấp điện một cách kinh tế nhất
1.2.1.1. Điều khiển trực tiếp dòng điện
1.2.1.2. Tích trữ năng lượng
1.2.1.3. Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng
mới
1.2.1.4. Giá bán điện thay đổi
1.2.2. Nâng cao hiệu suất sử dụng điện của hộ tiêu thụ
1.2.2.1. Sử dụng thiết bị điện có hiệu suất cao
1.2.2.2. Giảm thiểu sựu tiêu phí năng lượng một cách vô
công
1.3. KẾT LUẬN


5
CHƢƠNG 2
CÁC GIẢI PHÁP VÀ HIỆU QUẢ TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG
TRONG SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM
2.1. MỞ ĐẦU
2.2. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

2.2.1. Khái niệm và một số định nghĩa
2.2.1.1. Ánh sáng
2.2.1.2. Độ rọi E
2.2.1.3. Quang thông Φ
2.2.1.4. Hiệu quả ánh sáng
2.2.2. Thiết kế chiếu sáng
2.2.2.1. Phương pháp tính toán chiếu sáng
2.2.2.2. Bố trí đèn
2.2.3. Giải pháp sử dụng năng lƣợng hiệu quả
2.2.3.1. Sử dụng nguồn sáng hợp lý
2.2.3.2. Lựa chọn chủng loại chiếu sáng phù hợp
Mỗi loại đèn được thiết kế và chế tạo với một mục đích sử
dụng nhất định, phù hợp với chác phân bố ánh sáng của đèn. Việc sử
dụng không dung chủng loại đèn sẽ làm ảnh hưởng đến hiệu quả của
hệ thống chiếu sáng, tăng chi phí điện năng tiêu thụ và có thể tăng cả
chi phí đầu tư ban đầu. Xu thế phát triển của công nghệ chiếu sáng
đang thay đổi rất nhanh. Các nhà sản xuất tung ra thị trường nhiều
loại đèn và liên tục cải tiến kỹ thuật cho chúng, các loại đèn cũ dần
dần nhường chỗ cho các loại đèn mới tân tiến hơn phù hợp với nhu
cầu thực tế hơn.
2.2.3.3. Điều khiển và vận hành hợp lý hệ thống chiếu
sáng
Việc sử dụng các cảm biến ánh sáng để lấy tín hiệu từ việc
thay đổi độ sáng tại khu vực cần chiếu sáng để điều khiển cho hệ


6
thống chiếu sáng giúp nâng cao hiệu quả vận hành. Những hệ thống
chiếu sáng có điều khiển thuộc loại điều khiển tập trung, chúng giúp
giảm thiểu sự lãng phí năng lượng. Bên cạnh đó cách phương pháp

vận hành hợp lý hệ thống cũng góp phần không nhỏ trong việc tiết
kiệm điện năng cho hệ thống chiếu sáng.
2.2.3.4. Áp dụng một số công nghệ mới
2.3. HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ
Phụ tải tiêu thụ điện trong các xí nghiệp nhà máy thì phần
lớn là các động cơ điện. Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của dây chuyền
sản xuất ta cần quan tâm đến các thông số cơ bản của động cơ như
hiệu suất, hệ số công suất cosφ, tốc độ động cơ và tốc độ của dây
chuyền sản xuất yêu cầu khi có sự thay đổi về tải, từ đó ta đưa ra các
giải pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả hợp lý.
2.3.1. Giải pháp điều chỉnh hệ số công suất
2.3.1.1. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ được
chia làm hai nhóm chính
a) Nâng cao hệ số cosφ tự nhiên
b) Nâng cao hệ số cosφ bằng phương pháp bù.
2.3.2. Bù công suất phản kháng
2.3.3. Xác định dung lƣợng bù
Dung lượng bù được xác định theo công thức sau:

Qb  P(tg1  tg2 )

(2.17)

Hệ số công suất cosφ2 thường lấy bằng hệ số công suất do cơ
quan quản lý hệ thống điện quy định cho mỗi hộ tiêu thụ điện,
thường cosφ2=0,85÷0,95.
2.3.4. Các thiết bị bù
2.3.4.1. Tụ điện
2.3.4.2. Máy bù đồng bộ

7
2.3.5. Vị trí đặt thiết bị bù
Sau khi tính dung lượng bù bà chọn thiết bị bù, thì việc bố trí
thiết bị bù tại vị trí nào trong mạng điện sao cho hiệu quả kinh tế cao
nhất cũng là một việc quan trọng. Nguyên tắc bố trí thiết bị bù là lám
sao cho đạt được chi phí tính toán nhỏ nhất.
 Đối với máy bù đồng bộ: Vì công suất lớn nên thường đặt
tập trung ở nhũng điểm quan trọng của hệ thống điện. Ở các xí
nghiệp nhà máy công suất lớn thì máy bù đồng bộ được đặt tại phhias
điện áp cao của trạm biến áp trung gian.
 Đối với tụ điện: Có thể đặt ở mạng có điện áp cao hoặc
mạng có điện áp thấp.Tụ điện được bố trí theo 3 cách:
+ Đặt tập trung ở thanh cái phía điện áp thấp của trạm biến
ấp phân xưởng
+ Đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực hoặc đường dây
chính trong phân xưởng nhà máy.
+ Đặt phân tán ở từng thiết bị dùng điện: phương pháp này
xét về mặt giảm tổn thất điện năng thì có lợi nhất. với cách bố trí này
khi thiết bị ngừng hoạt động thì tụ điện cũng nghỉ theo. Phương án
này được dùng để bù cho các động cơ không đồng bộ công suất lớn.
2.4. GIẢI PHÁP DÙNG BIẾN TẦN
2.4.1. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ khi thay đổi tần số
2.4.2. Các bộ biến tần dùng để điều chỉnh tốc độ động cơ
Các bộ biến tần bán dẫn gồm có: Bộ biến tần bán dẫn trực tiếp
và bộ biến tần có khâu trung gian một chiều (biến tần gián tiếp).
a. Bộ biến tần trực tiếp dùng Thyristor
b. Bộ biến tần dùng Thyristor có khâu trung gian một chiều
2.4.3. Sự thay đổi công suất khi thay đổi tốc độ động cơ
Với động cơ tương thích ( quạt, bơm ly tâm), khi sử dụng biến

tần để điều chỉnh tốc độ động cơ dẫn đến thay đổi lưu lượng và thay


8
đổi công suất, tiết kiệm được năng lượng và nâng cao độ tin cậy của
hệ thống. Theo lý thuyết về thủy lực [2], công suất trên trục động cơ,
lưu lượng dòng chảy Q, áp suất chất lỏng H có quan hệ theo phương
trình:

P  K .H .

Q

(2.27)



Trong đó:

K là hằng số
P là công suất của trục động cơ
H là áp suất
Q là lưu lượng
 là hiệu suất

Quan hệ Q, H, P với tốc độ N của động cơ như sau:
- Lưu lượng tỷ lệ bậc nhất với tốc độ của động cơ (hình 2.3)

Q1 N1


Q2 N 2

Hình 2.3. Biểu đồ quan hệ giữa tố độ và lưu lượng

(2.28)


9
Lưu lượng tuyến tính bậc nhất với tốc độ động cơ, khi yêu
cầu điều chỉnh lưu lượng thì ta điều chỉnh tốc độ động cơ tương ứng.
- Áp suất tỷ lệ bậc 2 với tốc độ động cơ ( hình 2.xx)
Khi điều chỉnh lưu lượng bằng biến tần thì áp suất là hàm phi
tuyến bậc 2 đối với tốc độ động cơ.
Khi điều chỉnh lưu lượng bằng van tiết lưu: áp suất là hàm
phi tuyến tỉ lệ nghịch với tốc độ động cơ, ví dụ khi cần giảm lưu
lượng ta đóng bớt van, thì lúc này sức cản đường ống tăng lên, dẫn
đến áp suất tăng lên và ngược lại.

H1  N1 


H 2  N2 

2

(2.29)

Hình 2.4. Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và áp suất
- Công suất tỷ lệ bậc ba với tốc độ của động cơ ( hình 2.5)
Công suất là hàm phi tuyến bậc ba đối với tốc độ động cơ.

P1  N1 


P2  N 2 

3

(2.30)


10
Khi ta cần điều chỉnh lưu lượng thì công suất cũng thay đổi
theo sự điều chỉnh, sự thay đổi này rất rõ rệt. Ví dụ ứng với 100% tốc
độ thì công suất tương ứng là 100%, khi yêu cầu cần giảm lưu lượng
(tốc độ) xuống còn 90% thì công suất chỉ xấp xỉ 73% (0,93= 0,729)

. Hình 2.5. Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và áp suất
Trong các công thức (2.28), (2.29), (2.30): N1 là tốc độ của
động cơ tương ứng với lưu lượng Q1, áp suất Q1, áp suất H1 và công
suất P1. N2 là tốc độ động cơ ứng với lưu lượng Q2, áp suất H2 và
công suất P2.
Sự thay đổi công suất khi thay đổi lưu lượng ( hình 2.6),
trong hình 2.6:
- C1 là đường cong thể hiện mối quan hệ giữa áp suất H và
lưu lượng Q khi tốc độ của cánh quạt lắp trên trục động cơ là không
đổi.
- C2 là đường cong thể hiện đặc tính cản của đường ống khi
van mở hoàn toàn.

11
- C3 là đường cong thể hiện đặc tính cản của đường ống khi
có sự điều chỉnh van tiết lưu ( đóng bớt van lại).
- C4 là đường cong thể hiện mối quan hệ giữa áp suất H và
lưu lượng Q khi sử dụng bộ biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ.

Hình 2.6. Giản đồ thay đổi công suất khi thay đổi lưu lượng
Giả sử điểm D là điển làm việc theo thiết kế của động cơ, khi
đó lưu lượng đầu ra Q tương ứng Q1là 100%, công suất trên trục
động cơ là P1=Q1.H1 ( giả sử các hệ số đều bằng 1) tương ứng với
diện tích hình D-H1-O-Q1. Khi yêu cầ đầu ra giảm, giả sử giảm
xuống Q2 theo yêu cầu công nghệ, sức cản đường ống tăng lên do
giảm van tiết lưu.
Khi điều chỉnh đóng bớt van, đặc tính đường ống chuyển
sang đường cong C3 và hệ thống chuyển sang điểm làm việc mới là
E. Lúc này ta thấy áp lực tăng lên và công suất trên trục động công


12
suất trên trục động cơ tính bằng diện tích E-H2-O-Q2, ta thấy công
suất giảm rất ít so với ban đầu, lượng công suất giảm được là phần
diện tích chênh lệch giữa 2 hình D-H1-O-Q1 và E-H2-O-Q2.
Nếu giả sử dùng biến tần điều chỉnh tốc độ động cơ. Điều
chỉnh tần số đưa vào động cơ sao cho lưu lượng Q ra bằng với Q2 do
hệ thống yêu cầu. lúc này tốc độ quạt giảm xuoongss đường cong C,
có cùng lưu lượng Q2 nhưng áp suất trong đường ống H3 giẩm đáng
kể và công suất trên trục cũng giảm rõ rệt đó là phần diện tích hình FH3-O-Q2. Như vậy dùng biến tần sẽ tiết kiệm được điện năng vag
mang lại hiệu quả kinh tế rõ ràng.
2.5. KẾT LUẬN

13
CHƢƠNG 3
TÍNH TOÁN TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG TẠI TRẠM XỬ LÝ
NƢỚC THẢI THỌ QUANG
3.1. MỞ ĐẦU
3.2. TỔNG QUAN VỀ TRẠM XỬ LÝ
3.2.1. Quy trình xử lý
3.2.2. Danh mục thiết bị
3.3. CÁC HỆ THỐNG VÀ THIẾT BỊ TIÊU THỤ ĐIỆN NĂNG
3.3.1. Hệ thống động cơ
3.3.1.1. Động cơ bơm nước trạm bơm trung chuyển SPS 2
3.3.1.2. Hệ thống động cơ trong trạm xử lý
3.3.2. Hệ thống chiếu sáng
Hệ thống chiếu sáng tại trạm sử dụng 2 loại bóng đó là bóng
đèn huỳnh quang 36W và loại bóng đèn cao áp 125W đây là loại
bóng đèn tiêu thụ năng lượng lớn qua khảo sát thực tế ta có được số
liệu tổng hợp trong bảng 3.5
3.4. TÍNH TOÁN KINH TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KHI
DÙNG GIẢI PHÁP THAY THẾ LOẠI BÓNG TIẾT KIỆM
ĐIỆN CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
3.4.1. Hiện trạng
3.4.2. Biện pháp đề xuất
Thay các bóng đèn huỳnh quang 36 W thành bóng đèn led
TUBE LED 01 120/20W loại này tiết được 16W cho mỗi bóng. Ưu
điểm của loại bóng led này là tiêu thụ điện năng thấp, tuổi thọ 30.000
h dài gấp 2,5 lần so với bóng đèn huỳnh quang. Mặc khác loại bóng
này thân thiện với môi trường không chứa thủy ngân và các hóa chất
độc hại an toàn cho người sử dụng.

Thay các bóng đèn cao áp 125W thành các bóng đèn đường
sử dụng công nghệ led model D CSD01L/35W của Rạng Đông cùng


14
quang thông (6500lm) sẽ tiết kiệm được 90W cho mỗi mỗi bóng
đèn. Ưu điểm của loại này là tiêu thụ điện năng thấp hơn nhưng tuổi
thọ lại cao hơn với bóng đèn cao áp là 5000h.
3.4.3. Phân tích lợi ích khi thay thế cho hệ thống chiếu
sáng
Chi phí thay thế thiết bị chiếu sáng:
Ni = gi x ni ( đồng)
(3.1)
Trong đó:
Ni : chi phí để mua các loại bóng và vật tư thiết bị kèm theo
gi : đơn giá loại đèn I ( đồng/bộ)
ni : số lượng bộ đèn cần thay thế
Từ giải pháp như trên công suất điện giảm được là:

P 

ni  ( P1  P2 )
(kW )
1000

(3.2)

Trong đó:
P1 : công suất tiêu thụ của bóng đèn cũ
P2 : công suất tiêu thụ của bóng đèn mới

Điện năng sẽ tiết kiệm được:
ΔA= ΔP.a .h (kWh/năm)
(3.3)
Trong đó:
ΔA : điện năng tiết kiệm được trong năm khi thay bóng đèn
mới
a : số ngày hoạt động trong năng
h : số giờ hoạt động trong ngày
Chi phí điện năng tiết kiệm hàng năm:
ΔC= ΔA .C ( đồng)
Trong đó:
ΔC : chi phí điện năng tiết kiệm được nhờ giải pháp
C : đơn giá điện ( đồng/kWh)

(3.4)


15
Chi phí nhân công lắp đặt:
Z = m.V
Trong đó:
m : là số nhân công
V : đơn giá 1 công

(3.5)

3.4.3.1. Thay bóng đèn huỳnh quang 36W bang bóng led
tube 20W
Bảng 3.6. Thông số kỹ thuật của các loại bóng
FL T8-36

TUBE LED 01
120/20W

36

20

2500

2200

Hiệu suất phát quang (lm/W)

65

110

Chỉ số hoàn màu

70

80

15000

30000

Thông số kỹ thuật
Công suất (W)

Quang thông (lm)

Tuổi thọ (h)

Với việc sử dụng bóng đèn led giúp trạm xử lý tiết kiệm
được 16W, tăng 50% hiệu suất phát quang. Giảm được chất phế thải
độc hại ra môi trường. Loại bóng này không dùng đến chấn lưu,
không cần stater, khởi động ngay khi bật. Tuổi thọ bóng tăng gấp 2
lần nên giảm được chi phí và tần suất sữa chữa bảo dưỡng.
Hệ số công suất gần như bằng 1, dòng điện chạy trong dây
dẫn bé 100mA.
Do không dùng chấn lưu nên không phát sinh tiếng ồn trong
lúc bóng đèn làm việc, hoạt động được trong trường hợp điện áp
thấp.
Công suất tiết kiệm được khi thực hiện giải pháp:

P 

ni  ( P1  P2 ) 26  (36  20)

 0, 416 (kW)
1000
1000


16
Tổng điện năng tiết kiệm được trong 1 năm là:
ΔA= ΔP.a .h = 0,416 x 365 x 12 = 1.822,08 (kWh)
Số tiền tiết kiệm được trong năm là:
ΔC= ΔA . C = 1.822,08 x 1.638 = 2.984.567 (đồng)

Trong đó: C = 1.638 đồng- giá tiền 1 kWh điện ( tính trung
bình)
Số tiền đầu tư ban đầu:
Ni = gi x ni = 26 x 341.000 = 8.866.000 (đồng)
Chi phí nhân công ước tính:
Z = m.V = 2 x 300.000 = 600.000 ( đồng)
Thời gian thu hồi vốn:

T

Ni  Z 8.866.000  600.000

 3,17 (năm) ≈38
C
2.984.567

tháng
1Bảng 3.8. Hiệu quả đầu tư đèn tube led 01 120/20W
Hạng mục
Tổng chi phí
Tổng tiền tiết kiệm
thời gian thu hồi vốn

Đơn vị tính

thành tiền

đồng

9.466.000

đồng/năm

2.984.567

tháng

38

3.4.3.2. Thay bộ đèn cao áp 125W bằng đèn led D
CSD01L/35W
Công suất tiết kiệm được khi thực hiện giải pháp:

P 

ni  ( P1  P2 ) 10  (125  35)

 0,9 (kW)
1000
1000

Tổng điện năng tiết kiệm được trong 1 năm là:
ΔA= ΔP.a .h = 0,9 x 365 x 11 = 3.613,5 (kWh)
Số tiền tiết kiệm được trong năm là:
ΔC= ΔA . C = 3.613,5 x 1.638 = 5.918.992,9 (đồng)


17
Trong đó: C = 1.638 đồng- giá tiền 1 kWh điện ( tính trung
bình)

Số tiền đầu tư ban đầu:
Ni = gi x ni = 10 x 1.650.000 = 16.500.000 (đồng)
Chi phí nhân công ước tính:
Z = m.V = 4 x 300.000 = 1.200.000 ( đồng)
Thời gian thu hồi vốn:

T

Ni  Z 16.500.000  1.200.000

 2, 788 (năm) ≈
C
5.918.992,9

33 tháng
Bảng 3.10. Hiệu quả đầu tư đèn led D CSD01L/35W
Hạng mục
Tổng chi phí
Tổng tiền tiết kiệm
Thời gian thu hồi vốn

Đơn vị tính

Thành tiền

đồng

17.700.000

đồng/năm

5.918.992,9

tháng

33

Nhận xét:
Với hệ thống chiếu sáng khi ta thay bóng đèn huỳnh quang
T8-36W bằng bóng tube led 01 120/20W và đèn cao áp 125W bằng
bóng led D CSD01L/35W tuy tổng đầu tư ban đầu là 27.166.000
VNĐ,nhưng điện năng tiêu thụ hàng năm giảm 5.435,58 kWh tương
ứng với số tiền 8.903.480,04 VNĐ. Thời gian thu hồi vốn ngắn trong
khi tuổi thọ thiết bị lại được tăng lên. Nên việc thay thế bóng đèn cho
hệ thống chiếu sáng mang lại hiệu quả kinh tế góp phần tiết kiệm
điện năng cho trạm xử lý.
3.5. TÍNH TOÁN KINH TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KHI
DÙNG PHƢƠNG PHÁP BÙ
3.5.1. Tính toán kinh tế khi dùng giải pháp bù
3.5.1.1. Các công thức tính toán
3.5.1.2. Tính toán cụ thể cho trạm xử lý


18
Với hệ thống phụ tải gồm nhiều động cơ điện không đồng bộ
thì giải pháp bù tập trung đem lại hiệu quả kinh tế cho trạm xử lý.
Với tổng số tiền đầu tư ban đầu là 13.500.000 và chỉ mất 9 tháng để
thu hồi vốn, giải pháp lắp tụ bù đã giúp tiết kiệm mỗi năm là
16.501.212 VNĐ và giảm lượng khí CO2 thải ra môi trường là 6,3
tấn/ năm. Chi phí vận hành bảo dưỡng hằng năm là không đáng kể.

Giải pháp lắp đặt tụ bù giúp nâng cao hệ số công suất, giảm tổn thất
công suất, tổn thất điện áp, tang khả năng tải của dây dẫn và máy
biến áp. Giảm điện năng tiêu thụ và góp phần bảo vệ môi trường.
3.6. TÍNH TOÁN KINH TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH
TẾ CỦA GIẢI PHÁP SỬ DỤNG BIẾN TẦN
3.6.1. Các công thức tính toán
Trong chương 2 ta đã nghiên cứu cụ thể về giải pháp điều
chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách lắp bộ biến tần.
3.6.1.1. Trường hợp dùng biến tần với động non tải và có
tải luôn thay đổi
3.6.1.2. Trường hợp dùng bộ biến tần để điều chỉnh lưu
lượng
3.6.1.3. Trường hợp dùng tiết lưu (van) để điều chỉnh lưu
lượng.
3.6.2. Tính toán cụ thể cho các động cơ tại trạm xử lý
3.6.2.1. Tính toán cho bơm điều hòa
Bảng 3.14. Tổng hợp tính toán lắp đặt bộ biến tần cho bơm
bể điều hòa
Diễn giải
Công suất định mức động cơ
Hiệu suất động cơ
Công suất điện

Đơn vị

Kết quả

kW

7,5

-

0,84

kW

8,93


19
Diễn giải

Đơn vị

Kết quả

h

2.920

Điện năng khi chưa dùng bộ biến tần

kWh

26.075,6

Điện năng khi dùng bộ biến tần

kWh

18.305,07

kWh (%)

5.940

Giá điện

VNĐ

1.638

Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm

VNĐ

9.729.720

Vốn đầu tư

VNĐ

20.092.800

Thời gian thu hồi vốn

năm

2

Số giờ vận hành trong năm

Điện năng tiết kiệm được trong 1 năm

3.6.2.2. Tính toán cho bơm tuần hoàn bùn.
Bảng 3.15. Tổng hợp tính toán lắp đặt bộ biến tần cho
bơm tuần hoàn
Diễn giải

Đơn vị

Kết quả

kW

7,5

-

0,84

kW

8,93

h

4380

Điện năng khi chưa dùng bộ biến tần

kWh

39.113,4

Điện năng khi dùng bộ biến tần

kWh

26.870,9

kWh (%)

9.555,4

Giá điện

VNĐ

1.638

Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm

VNĐ

15.651.745

Vốn đầu tư

VNĐ

20.092.800

Thời gian thu hồi vốn

tháng

15

Công suất định mức động cơ
Hiệu suất động cơ
Công suất điện
Số giờ vận hành trong năm

Điện năng tiết kiệm được trong 1 năm


20
3.6.3. Sơ đồ hệ thống biến tần điều khiển động cơ và
nguyên lý hoạt động
3.7. TÍNH TOÁN KINH TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH
TẾ CỦA GIẢI PHÁP CHUYỂN DỊCH PHỤ TẢI
3.7.1. Hiện trạng
3.7.2. Biện pháp đề xuất
Thay đổi khung giờ hoạt động của máy ép bùn trong ngày
chuyển về khung giờ thấp điểm. Hoạt động từ 21h -4h ngày hôm sau
tương ứng với 6h thấp điểm và 1 h bình thường.
3.7.3. Phân tích lợi ích khi thực hiện chuyển dịch phụ tải
Số ngày máy ép bùn hoạt động trong 1 năm là:

T= 6 x 52 = 312 (ngày)
Với khung giờ hoạt động như hiện tại thì chi phí điện năng
hằng năm là:
C1 = 3,2 x (5,5 x 1.518 + 1,5 x 2.735) x 312 = 12.431.578 (VNĐ)
Với khung giờ hoạt động theo đề xuất thì chi phí điện năng
hằng năm là:
C2 = 3,2 x ( 6 x 983 + 1 x 1.518) x 312 = 7.404.134 (VNĐ)
Chi phí điện năng tiết kiệm được nhờ thực hiện giải pháp là:
ΔC = C1 – C2 = 21.431.578 – 7.404.134 = 5.027.443 (VNĐ)

C (%) 

C
5.027.443
.100 
.100  40, 4%
C1
12.431.578

Nhận xét:
Với giải pháp thực hiện chuyển dịch phụ tải, chi phí để thực
hiện bằng 0 nhưng hiệu quả kinh tế nó đem lại khá đáng kể. Tiết
kiệm gần 40,4% chi phí so với chi phí điện năng để vận hành máy ép
bùn.
3.8. KẾT LUẬN
Từ các kết quả phân tích ở trên cho thấy việc tiến hành rà


21
soát, phân tích tính toán lại các chế độ và phương pháp vận hành cho

các thiết bị tại trạm xử lý nước thải Thọ Quang nhằm tìm ra giải pháp
kỹ thuật và giải pháp vận hành hợp lý để tiết kiệm năng lượng điện
tiêu thụ, tránh lãng phí là rất cần thiết. Nó không những giúp cho
công ty giảm chi phí vận hành, tăng lợi nhuận, nâng cao chất lượng
xử lý mà còn góp phần làm giảm nhu cầu sử dụng điện cho quốc gia.


22
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Đề tài nhằm nghiên cứu đề xuất các giải pháp tiết kiệm năng
lượng trên cơ sở đó để đánh giá từng giải pháp và chọn ra giải pháp
phù hợp nhất áp dụng cho trạm xử lý nước thải Thọ Quang. Kết quả
nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các biện pháp tiết kiệm năng
lượng cho trạm xử lý không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế cho bản
thân công ty mà còn có lợi ích to lớn trong việc giảm nhu cầu công
suất và điện năng, giúp giảm lượng điện năng tiêu thụ đồng thời góp
phần giảm các tác nhân gây ô nhiễm môi trường. Qua kết quả nghiên
cứu cụ thể cho thấy việc đầu tư áp dụng các biện pháp kỹ thuật giúp
tiết kiệm điện năng tiêu thụ là rất khả thi, mang lại hiệu quả kinh tế,
chi phí đầu tư không qua cao tuy nhiên thời gian thu hồi vốn lại ngắn.
Với kết quả nghiên cứu ứng dụng cho trạm xử lý nước thải
Thọ Quang, tác giả có một số kết luận như sau:
1. Về lợi ích kinh tế
Nếu trạm xử lý áp dụng các giải pháp tính tiết kiệm điện
năng như đã phân tich ở trên thì hằng năng sẽ tiết kiệm được
89.230.492,26 VNĐ
2. Lợi ích về môi trường
Kết quả nghiên cứu đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng
lượng, làm giảm lượng điện năng tiêu thụ, góp phần làm giảm gánh
nặng về nhu cầu về công suất và điện năng cho ngành điện, giảm

thiểu được lượng CO2 thải ra môi trường.
3. Lợi ích về mặt xã hội
Từ những kết quả phân tích được, các giải pháp trên có thể
áp dụng cho các trạm xử lý nước thải còn lại trong công ty, cũng như
các trạm xử lý nước thải khác có cùng công nghệ xử lý. Nếu được
nhân rộng ra thì giải pháp tiết kiệm điện năng sẽ giúp giảm bớt nỗi lo


23
lắng về vấn đề an ninh năng lượng quốc gia đồng thời góp phần thúc
đẩy nền kinh tế.
Tác giả kiến nghị những giải pháp phân tích và kết quả đạt
được nên được xem xét và bổ sung vào chiến lược phát triển của trạm
xử lý cũng như của toàn công ty về tiết kiệm năng lượng nâng cao
hiệu suất sản xuất.