Sử dụng năng lượng hiệu quả từ máy nén trong hệ thống lạnh công nghiệp và hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập 2kw

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ Khoa Điện-Điện Tử-Viễn Thơng BÁO CÁO MƠN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIÊU QUẢ Sử dụng lượng hiệu từ máy nén hệ thống lạnh công nghiệp hệ thống điện lượng mặt trời độc lập 2kW Giảng viên hướng dẫn ThS Huỳnh Phát Triển Nhóm Thực Hiện Nhóm Bùi Long Hải 1800365 Nguyễn Văn Chí Bảo 1800586 Huỳnh Hoàng Đạt 1800701 Vũ Tấn Hưng 1800564 Trần Ngọc Hiển 1800782 Cần Thơ,tháng 10 năm 2021 Trường Đại học Kĩ Thuật – Công nghệ Cần thơ Môn SDNLHQ Mục lục CHƯƠNG : SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ LÀ YÊU CẦU CẦN THIẾT 1.1 Sự cần thiết phải tiết kiệm điện .4 1.2 Tổng quan: 1.3 Tiềm tiết kiệm điện: 1.4 Các bước triển khai thực tiết kiệm điện năng: 1.5 Các giải pháp tiết kiệm điện CHƯƠNG II : SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIÊU QUẢ TỪ MÁY NÉN TRONG HỆ THỐNG LẠNH CÔNG NGHIỆP 2.1 Tổng quan hệ thống lạnh công nghiệp 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh 2.1.3 Cấu tạo hệ thống lạnh .7 2.1.4 Nguyên lý làm việc hệ thống làm lạnh 2.2 Đánh giá hiệu suất làm lạnh máy nén ảnh hương đến hệ thống lạnh 2.3 Sử dụng biến tần Điểu khiển công suất máy nén theo phụ tải 12 2.4 Cải tạo hệ thống máy nén nâng cao hiệu suất 13 2.4.1Kiểm tra thay đai truyền động cho loại máy nén hở .14 2.4.2 Bảo dưỡng máy nén nâng cao hệ số C.O.P .14 CHƯƠNG III: GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TỪ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐỘC LẬP 2KW 16 3.1Tổng quan hệ thống điện lượng mặt trời độc lập 2KW .16 3.2 Hệ thống điện lượng mặt trời độc lập 2KW gì? 16 3.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống điện lượng mặt trời độc lập 2KW 16 3.4 Những ưu điểm vượt trội hệ thống 17 3.5 Ứng dụng hệ thống điện lượng mặt trời độc lập 2KW 18 3.6 Điện lượng mặt trời độc lập 2KW tiết kiệm cho bạn tiền? 18 Tài liệu tham khảo 20 Trường Đại học Kĩ Thuật – Công nghệ Cần thơ Môn SDNLHQ MỞ ĐẦU Năng lượng sử dụng ngành chế biến thực phẩm nói chung thủy hải sản nói riêng chủ yếu điện Đối với nhà máy chế biến thực phẩm, điện tiêu thụ hệ thống lạnh chiếm khoảng 85% tổng lượng tiêu thụ Vận hành hiệu hệ thống lạnh góp phần giảm điện tiêu thụ tăng khả cạnh tranh doanh nghiệp vấn đề cấp bách Quá trình làm lạnh hay cấp đơng sản phẩm q trình liên tục, gián đoạn Ý muốn hay vận hành khơng quy trình thiết bị hệ thống lạnh gây tổn thất lớn kinh tế nhà máy Trong công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghệ sinh học hay hệ thống lạnh điều hòa khơng khí việc ngừng máy bị động cố gây ảnh hưởng lớn đến tổn thất lượng mà cịn làm tăng nhiệt độ mơi trường làm lạnh hay cấp đông tổn thất nhiệt dẫn đến giảm chất lượng sản phẩm gây thiệt hại lớn cho doanh nghiệp Để đảm bảo trình làm lạnh hay cấp đông diễn cách liên tục, hệ thống máy lạnh phải thỏa mãn đồng thời nhiều yếu tố, vận hành thiết bị kỹ thuật bảo dưỡng thiết bị quy trình mang ý nghĩa định đến tiêu hao lượng nhà máy Với hệ thống lạnh thông thường Việt Nam vận hành quy trình, bảo dưỡng hợp lý giảm chi phí lượng từ 15% trở lên, giúp cho doanh nghiệp tăng khả cạnh tranh giảm phát thải khí nhà kính Trường Đại học Kĩ Thuật – Công nghệ Cần thơ Môn SDNLHQ CHƯƠNG : SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ LÀ YÊU CẦU CẦN THIẾT 1.1 Sự cần thiết phải tiết kiệm điện Năng lượng nói chung điện nói riêng nhân tố vơ quan trọng q trình cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Chỉ số phát triển điện thường coi biểu trình độ phát triển kinh tế quốc gia Người ta đánh giá công nghiệp nước qua lượng điện độ tăng trưởng kinh tế nước qua mức tăng trưởng lượng điện nước Việt Nam nước nghèo nguồn tài nguyên lượng, mức quy đổi nguồn lượng sơ cấp tính bình qn đầu người thấp so với mức bình quân nhiều nước Việc cân lượng Việt Nam tương lai rào cản lớn cho việc phát triển kinh tế,làm giảm đáng kể sức hút vốn đầu tư, giảm khả cạnh tranh nhiều loại sản phẩm, làm hội tăng trưởng Chúng ta phải làm để giảm thiểu thiếu hụt nguồn điện lớn khơng chỉtrong vài năm, mà cịn đảm bảo an ninh lượng bền vững tương lai Để thực điều có hai đường: phát triển sở khai thác, sản xuất, chế biến, cung ứng lượng, phát triển nguồn lượng tái tạo, phát triển lượng nâng cao hiệu sử dụng tiết kiệm lượng 1.2 Tổng quan: Việc nghiên cứu, áp dụng giải pháp để giảm tỷ lệ tổn thất điện xuống mức hợp lý mục tiêu ngành Điện tất nước, đặc biệt bối cảnh hệ thống cân đối lượng cung cầu điện nước ta Tỷ lệ tổn thất điện phụ thuộc vào đặc tính mạch điện, lượng điện truyền tải, khả cung cấp hệ thống công tác quản lý vận hành hệthống điện Tuy nhiên, theo chuyên gia lượng, tỷ lệ tổn thất điện Việt Nam mức cao so với nước khu vực nhiều nguyên nhân khác chất lượng điện kém; chếđộ sử dụng điện không hợp lý; thiết bị tiêu thụđiện đại đa số cũ, Trường Đại học Kĩ Thuật – Công nghệ Cần thơ Mơn SDNLHQ lạc hậu; nhiều mơ hình quản lý kinh doanh chưa phù hợp; thiếu hiểu biết khách hàng sử dụng điện Mức thiếu điện nhiều hay ít, phần định khách hàng sửdụng điện theo số liệu thống kê kết kiểm toán lượng 100 doanh nghiệp năm qua Việt Nam cho thấy 100% doanh nghiệp lãng phí lượng (cao tới 35%) So với khu vực Đông Nam Á, tiết kiệm lượng doanh nghiệp Việt Nam vào loại So sánh đơn vị sản phẩm, doanh nghiệp Việt Nam tiêu tốn lượng gấp 1,7 lần so với nước khu vực Chưa tính tới việc lãng phí điện cịn phổ biến: điều hòa chạy liên tục mùa hè, đèn điện sáng khơng có người phịng làm việc 1.3 Tiềm tiết kiệm điện: Tiềm tiết kiệm lượng doanh nghiệp phụ thuộc vào yếu tố trình độ cơng nghệ, tuổi thọ trung bình thiết bị, loại nhiên liệu sử dụng, suất lao động, mức độ khí, tựđộng hố cịn phụ thuộc nhiều vào nhận thức người lao động việc sử dụng lượng Việc đầu tư máy móc thiết bị cơng nghệ cũ lạc hậu trước chí cịn tồn khiến cho ngành cơng nghiệp Việt Nam nằm nhóm đứng cuối giới hiệu suất sử dụng lượng Hiện tại, ngành công nghiệp (chiếm khoảng 40% nhu cầu lượng) chưa có tiến bộđáng kể giảm tiêu hao lượng Đợt khảo sát gần sốnhà máy sản xuất thép, xi măng, sành sứ, hàng tiêu dùng cho thấy, tiềm tiết kiệm lượng có thểđạt đến 20%, tức giảm bớt chi phí cho sửdụng lượng ngành công nghiệp khoảng 10.000 tỷđồng năm 1.4 Các bước triển khai thực tiết kiệm điện năng: - Khảo sát, đánh giá thực trạng tình hình sử dụng điện năng; - Tiến hành phân tích số liệu đưa giải pháp tiết kiệm điện phù hợp ; - Tính tốn tính khả thi giải pháp - Thực giải pháp khả thi Trường Đại học Kĩ Thuật – Công nghệ Cần thơ Môn SDNLHQ - Đánh giá hiệu tiết kiệm điện 1.5 Các giải pháp tiết kiệm điện - Trong hệ thống lạnh công nghiệp  Sử dụng biến tần điểu khiển công suất máy nén theo phụ tải  Cải tạo hệ thống máy nén nâng cao hiệu suất - Giải pháp tiết kiệm lượng từ hệ thống điện lượng mặt trời độc lập 2kw Trường Đại học Kĩ Thuật – Công nghệ Cần thơ Môn SDNLHQ CHƯƠNG II : SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIÊU QUẢ TỪ MÁY NÉN TRONG HỆ THỐNG LẠNH CÔNG NGHIỆP 2.1 Tổng quan hệ thống lạnh công nghiệp 2.1.1 Giới thiệu Kỹ thuật lạnh kỹ thuật tạo mơi trường có nhiệt độ thấp nhiệt độ bình thường mơi trường Giới hạn nhiệt độ lạnh nhiệt độ bình thường cịn có nhiều quan điểm khác Nhưng nhìn chung giới hạn mơi trường lạnh mơi trường có nhiệt độ nhỏ 20 0C Trong môi trường lạnh chia làm hai vùng nhiệt độ Đó khoảng nhiệt độ dương thấp, khoảng có nhiệt độ từ ÷ 200C ,còn khoảng nhiệt độ lại gọi nhiệt độ lạnh đơng sản phẩm Bởi khoảng nhiệt độ khoảng nhiệt độ đóng băng nước, tuỳ theo loại sản phẩm mà nhiệt độ đóng băng khác 2.1.2 Lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh Từ trước công nguyên người chưa biết làm lạnh, biết đến tác dụng lạnh ứng dụng chúng phục vụ sống Họ biết dùng mạch nước ngầm có nhiệt độ thấp chảy qua để chứa thực phẩm, giữ cho thực phẩm lâu Người Ai cập cổ đại biết dùng quạt quạt cho nước bay hộp xốp để làm mát khơng khí cách 2500 năm Người Ấn Độ người Trung Quốc cách 2000 năm biết trộn muối với nước với nước đá để tạo nhiệt độ thấp Kỹ thuật lạnh đại bắt đầu phát triển giáo sư Black tìm ẩn nhiệt hố nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761 – 1764 Con người biết làm lạnh cách cho bay chất lỏng áp suất thấp Năm 1834 Jacob Perkins (Anh) phát minh máy lạnh nén với đầy đủ thiết bò đại gồm có máy nén, dàn ngưng, dàn bay van tiết lưu Sau có hàng loạt phát minh kỹ sư Carres (pháp) máy lạnh hấp thụ chu kỳ liên tục với cặp môi chất khác 2.1.3 Cấu tạo hệ thống lạnh Hệ thống lạnh gồm phận sau Trường Đại học Kĩ Thuật – Công nghệ Cần thơ Mơn SDNLHQ Hình 2.1: Cấu tạo hệ thống làm lạnh máy lạnh, điều hòa + Máy nén:  Nén môi chất lên áp suất cao, nhiệt độ cao + Van tiết lưu: có máy có suất lớn, dùng để giảm áp suất nhiệt độ từ dàn nóng đến dàn lạnh Ở máy công suất nhỏ thay cáp tiết lưu + Quạt gió dàn nóng: giải nhiệt cho mơi chất dàn nóng + Dàn lạnh (dàn bay hơi):  Mơi chất lạnh nhiệt độ thấp trao đổi nhiệt với chất cần làm lạnh + Bộ lọc khô (phin sấy lọc): loại bỏ cặn bẩn hay tạp chất không mong muốn + Dàn nóng (dàn ngưng tụ): làm giảm nhiệt độ mơi chất + Ngồi cịn có bầu tách lỏng dùng để ngăn không cho gas lỏng vào máy nén để tránh gây va đập thuỷ lực làm hỏng máy nén Môi chất vận chuyển hệ thống (gọi chung gas) CFC, HFC, HC,… Một số máy lạnh sử dụng dung môi nước, nước lại không dễ chuyển trạng thái điều kiện môi trường ta sống nên tốn điện 2.1.4 Nguyên lý làm việc hệ thống làm lạnh Hệ thống làm lạnh hoạt động theo nguyên lý sau: Trường Đại học Kĩ Thuật – Công nghệ Cần thơ Môn SDNLHQ Khi máy nén hoạt động hút gas thông qua bầu tách lỏng cửa hút máy nén nén lên áp suất cao nhiệt độ cao Tiếp theo dàn ngưng tụ thường ống đồng nhôm mà gas lạnh gas bắt đầu giảm nhiệt độ giải nhiệt từ môi trường bắt đầu hoá lỏng Nhiệt độ phụ thuộc vào khả làm mát dàn, nhiệt độ khơng khí thấp, khơng khí lưu thơng tốt nhiệt độ ngưng thấp hệ thống làm việc hiệu Gas hoá lỏng qua phin sấy lọc loại bỏ cặn bẩn hay tạp chất không mong muốn máy nén hoạt động lâu sinh cặn Tiếp theo gas lỏng qua cáp tiết lưu, cáp tiết lưu dùng ống đồng có kích thước nhỏ nhầm tạo lệch áp suất dàn ngưng tụ dàn bay Vì gas tiết lưu nên lượng gas vào dàn bay với áp suất cao bay vị trí tiết lưu dàn bay thu nhiệt Sau gas chuyển sang áp suất thấp, nhiệt độ thấp xảy trao đổi nhiệt với mơi trường bên ngồi Tiếp theo gas lạnh qua bầu tách lỏng hút trở lại máy nén thực chu kỳ tiếp theo, chu trình làm việc khép kín Hình 2.2: Ngun lý làm việc hệ thống làm lạnh 2.2 Đánh giá hiệu suất làm lạnh máy nén ảnh hương đến hệ thống lạnh Năng lượng (điện năng) sử dụng cho hệ thống lạnh nhà máy chế biến thực phẩm chiếm tỷ trọng lớn (trên 70%), việc lựa chọn hệ thống lạnh có Trường Đại học Kĩ Thuật – Công nghệ Cần thơ Môn SDNLHQ hiệu suất cao mang ý nghĩa quan trọng đến tiêu hao lượng (điện năng) nhà máy, hiệu suất chu trình làm lạnh đóng vai trị chủ đạo Hiệu suất chu trình gồm hai loại: (1) hiệu suất làm lạnh (C.O.P) định nghĩa sau: - Hiệu suất lạnh máy nén (C.O.P): tỷ số suất lạnh (Q0) với công suất máy nén (N), xác định theo (1.1) C.O.P = Q0 Ne (1.1) Trong đó: Q0: suất lạnh hệ thống, (kW); Ne công suất máy nén, (kW) ; Tổng công suất điện hệ thống bao gồm: công suất máy nén tổng công suất động điện hệ thống lạnh Hệ thống lạnh có C.O.P hay C.O.S.P cao tức máy có hiệu suất làm lạnh cao, hay nói cách khác với nhiệt lượng cần lấy (làm lạnh) máy hiệu suất cao tiêu tốn điện hơn, tức tiết kiệm lượng Hiệu suất làm lạnh máy nén C.O.P phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ bay nhiệt độ ngưng tụ, phụ thuộc thể đồ thị hình 1.13 10 Trường Đại học Kĩ Thuật – Công nghệ Cần thơ Mơn SDNLHQ Hình 2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến C.O.P Khả tiết kiệm lượng tính thơng qua cơng suất máy nén sau: NLTK (%) = C O P 2−C O P ∗100 C O P Hiệu suất làm lạnh tham khảo số hệ thống lạnh - Hệ thống cấp đông : C.O.P = (1,251,7) - Hệ thống trữ đông: C.O.P = (1,82,5) - Hệ thống nhà máy nước đá: C.O.P = (2,5 3,0) - Hệ thống trữ lạnh, mát điều hịa khơng khí: C.O.P = (3,05,5) Hình 1.14 thể ảnh hưởng nhiệt độ bay nhiệt độ ngưng tụ đến C.O.P loại môi chất lạnh sử dụng hệ thống lạnh cơng nghiệp Hình 2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ bay nhiệt độ ngưng tụ đến C.O.P Ví dụ: Tăng khả tiết kiệm lượng dựa vào việc lựa chọn hệ thống lạnh có hiệu suất cao Nếu so sánh suất lạnh Q0, hệ thống lạnh thứ có C.O.P1 = 3,8; hệ thống lạnh thứ có C.O.P2 = 4,5; khả tiết kiệm lượng hệ thống thứ so với hệ thống thứ nhất: 11 Trường Đại học Kĩ Thuật – Công nghệ Cần thơ NLTK (%) = Môn SDNLHQ C O P 2−C O P 4,5−3,8 ∗100= * 100 =15,6 % C O P 4,5 Như vậy, tăng hệ số C.O.P lên C.O.P = 0,7 khả tiết kiệm lượng 15,6% 2.3 Sử dụng biến tần Điểu khiển công suất máy nén theo phụ tải Trong trình vận hành hệ thống lạnh, phụ tải ln thay đổi, việc thay đổi công suất máy nén theo phụ tải giúp tiết kiệm lượng trình vận hành, theo giải pháp này, khả tiết kiệm lượng khoảng từ 5% đến 15%, thời gian hoàn vốn từ năm đến năm Công suất máy nén điều khiển theo thay đổi phụ tải theo nhiều phương pháp khác (xem mục 3.1) Trong phương pháp điều khiển biến tần có hiệu cao Tuy nhiên, theo phương pháp số hạn chế: - Chi phí đầu tư cao; - Chỉ áp dụng cho trường hợp phụ tải giảm tối thiểu 20% thời gian giảm tải phải 20%; - Do số hệ thống áp dụng phương pháp điều khiển công suất máy nén không đạt hiệu cao như: - Hệ thống cấp đông; - Nhà máy sản xuất nước đá; - Và số hệ thống có phụ tải lạnh thay đổi không đáng kể (