Các nhà máy xay xát của Thái Lan chủ yếu có 3 loại như sau: các nhà máy gạo trắng chỉ sử dụng động cơ điện và hơi, các máy xay xát luộc sử dụng điện và hơi nước trong q trình đun sơi và các nhà máy gạo trắng đun sôi sử dụng hơi nước trong quá trình gia nhiệt để sấy lúa. Nguyên liệu chủ yếu để gia nhiệt là trấu sau khi đã được xay xát. Theo kết quả phân tích cho thấy tổng lượng điện năng tiêu thụ-xay xát quá trình, q trình sấy, thành phẩm và đóng gói q trình và nồi hơi trong nhà máy gạo trắng là khoảng 190 MJ / tấn lúa và cho máy đánh bóng gạo là 234MJ/tấn lúa. Giả sử sử dụng tuabin hơi nướcc, điện năng sinh ra từ 312 nhà máy gạo là 217MW, trong đó 123MW được sử dụng trong các nhà máy gạo và 94 MW là giá trị dư thừa. Năng lượng nhiệt được tạo ra từ các nhà máy gạo là 3,16 x 1010
Trấu Tấm, cám Làm ướt(phun sương) Đun sôi Làm khô Sây khô Lúa khô Làm sạch Rác thải (sạn, cát,…) Xay xát Đánh bóng và phân loại Gạo trắng Đánh bóng Gạo trắng thành phẩm
HVTH: Đồn Tơ Minh Trí 64
MJ/năm, trong đó 17% được sử dụng trong các nhà máy gạo và 83% là dư thừa. Tuy nhiên, hệ thống tối ưu hóa có thể giúp giảm lượng hơi nước dư thừa.
4.1.2. Nhóm quản lý tiêu dùng
4.1.2.1. Nhóm cơ quan quản lý nhà nước [24]
- Trong các cơ quan quản lý nhà nước, thành phần tiêu thụ điện năng bao gồm hệ thống điều hồ khơng khí và các thiết bị phụ trợ (bơm nước, quạt gió), hệ thống chiếu sáng, hệ thống thiết bị văn phòng, hệ thống thang máy và các thiết. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng tại các tòa nhà là tương đối lớn, khoảng 10 – 40%. Cấu trúc tiêu thụ điện của các thành phần phụ tải điển hình trong các tồ nhà thơng thường:
Hệ thống điều hồ khơng khí: (40 – 60%). Hệ thống chiếu sáng: (15 – 20%). Hệ thống thang máy: (5 – 10%). Hệ thống nước nóng: (5 – 10%). Hệ thống bơm nước: (5 – 10%). Hệ thống các thiết bị văn phòng: (10 – 15%) cùng các hệ thống khác như: máy fax, máy in, máy tính…
- Hiện nay thường gặp các vấn đề, rất nhiều các thiết bị điều hồ khơng khí đang được sử dụng có cơng nghệ cũ, có hiệu suất thấp, tiêu tốn nhiều điện năng. Hệ thống đường ống dẫn nước lạnh, dẫn gió chưa được bảo ơn đúng cách dẫn tới sự tổn hao nhiệt năng lớn trên đường ống. Trong quá trình sử dụng, một số yếu tố chưa được chú trọng đúng mức, độ chênh lệch nhiệt độ trong và ngồi khơng gian điều hồ, bố trí các phịng lạnh tiếp xúc trực tiếp với các bức xạ mặt trời.
Từ thực tế đó, nếu chúng ta khắc phục được những vấn đề này, cơ hội tiết kiệm điện từ hệ thống điều hồ khơng khí là rất lớn.Một trong những công nghệ làm lạnh mới trên thế giới được áp dụng đó là trữ lạnh cho hệ thống lạnh.
- Trong trường hợp, thay vì mua thêm nhiều thiết bị làm lạnh cá nhân cho từng bộ phận trong cơ quan, việc đó sẽ gây tốn nhiều chi phí và khơng thuận tiện hay tăng tính đa năng cho hệ thống lạnh. Thay vào đó chúng ta có thể thay thế dùng bồn trữ lạnh để hệ thống vừa đỡ tốn chi phí vận hành lại khơng cần thêm bất cứ thiết bị nào khác ngồi nó.
- Những bồn này được đổ đầy nước và bên trong là những ống trao đổi nhiệt polythylene hoặc ống đồng. Dung dịch glycol, được làm lạnh bởi chiller ở nhiệt độ
khoảng 260F (-3,30C) chảy bên trong ống làm cho nước bên ngồi ống đơng đá. Sau đó cung cấp tải lạnh, đá có thể được làm tan chảy tùy theo việc cấp lạnh, dung dịch glycol chảy từ bồn trữ lạnh lạnh đến thiết bị làm lạnh (AHU, FCU) ở nhiệt độ thường là từ 34-380
F (1,1-3,30C).
- Bồn trữ lạnh thường được sử dụng để lưu trữ cơng suất làm mát cho điều hồ khơng khí của những hệ thống làm lạnh trung tâm phục vụ cho những toà nhà lớn sử dụng những chiller chạy bằng điện. Chillers thường nghỉ về đêm vì lúc đó thường khơng cần cung cấp tải lạnh. Khi hệ thống bồn trữ lạnh được gắn vào hệ thống thì Chillers có thể làm việc về đêm để trữ năng suất lạnh và cấp trở lại vào ban ngày khi có nhu cầu. Việc làm lạnh này có thể bổ sung hoặc thay thế hồn toàn việc làm lạnh của Chiller vào ban ngày.
- Ngoài ra, việc sử dụng bồn trữ lạnh thì chất tải lạnh có nhiệt độ thấp hơn khoảng 380F(3,30C) hay nhỏ hơn nữa thay vì với chế độ bình thường thì nhiệt độ của nó vào khoảng 44 hoặc 45 (6,6 hoặc 7,20C). Điều này cho phép AHU và đường ống giảm được kích thước vì thế điện năng tiêu thụ cho quạt AHU cũng giảm theo. Kết quả là khơng khí lạnh hơn được cung cấp và độ ẩm thì giảm đi. Vì độ ẩm giảm nên cảm biến nhiệt có thể cài đặt hơi cao hơn so với mức cài đặt cho mức độ thoải mái thơng thường cho nên giảm được tải lạnh. Vì vậy, kết quả cuối cùng là giảm được chi phí lắp đặt và chi phí vận hành.
- Ngồi ra, hệ thống chiếu sáng trong các cơ quan quản lý nhà nước có một số khía cạnh có thể khai thác để tiết kiệm năng lượng như các thiết bị chiếu sáng hiệu suất thấp, tiêu hao năng lượng lớn và ánh sáng thừa. Cơ hội tiết kiệm năng lượng cho các thiết bị chiếu sáng là rất lớn nếu được thay thế bằng các thiết bị chiếu sáng tiết kiệm điện và sử dụng ánh sáng vừa đủ.
- Việc cung cấp nước nóng sử dụng trong các cơ quan quản lý nhà nước chủ yếu được thực hiện bằng các bình đun nước cục bộ sử dụng trực tiếp nước lạnh thông thường, việc này gây ra tiêu tốn điện năng rất lớn để đun và duy trì nhiệt độ nước nóng trong cả ngày. Nếu có thể tăng nhiệt độ nước cấp cho các bình nước
HVTH: Đồn Tơ Minh Trí 66
nóng sẽ giảm được thời gian hoạt động của bình nước nóng, đồng thời tiết kiệm được điện năng tiêu thụ.
4.1.2.2. Nhóm hộ tiêu dùng dân cư
- Hiện nay, công nghệ hiện đại được áp dụng phổ biến trên tồn thế giới cho các hộ gia đình là việc sử dụng năng lượng mặt trời có cơng suất phù hợp với nhu cầu sinh hoạt. Công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời cho phụ tải hộ gia đình chủ yếu như sau:
Hình4.3: Hệ thống sản xuất điện mặt trời hịa lưới có dự trữ
- Với hệ thống điện mặt trời hịa lưới nêu trên có dự trữ là hệ thống thích hợp nhất sử dụng cho các hộ gia đình do vừa sử dụng được song song với lưới điện quốc gia vừa không lo bị cúp điện. Hệ thống có tính năng ưu việt là luôn ưu tiên sử dụng điện mặt trời trước nếu thiếu sẽ tự động bù lượng điện thiếu bằng nguồn điện quốc gia.
4.2. TÍNH TỐN TIẾT KIỆM ĐIỆN CHO CÁC NHĨM PHỤ TẢI 4.2.1.Nhóm ngành xay xát
Nhìn chung, đa số các nhà máy xay xát của tỉnh An Giang tiêu thụ điện năng khá cao so với một số nước trên thế giới, việc tiêu thụ điện năng cao dẫn đến tình trạng giá thành sản xuất. Vì vậy, các nhà máy xay xát ở An Giang cần phải áp dụng các giải pháp cũng như công nghệ mới mà các nước khác đã áp dụng thành công như hiện nay.
Bảng 4.1: Công suất tiêu thụ điện trung bình của các nhà máy xay xát tại An
Giang
STT Tên nhà máy
Mức công suất tiêu thụ điện xay
xát (kWh/tấn)
Mức công suất tiêu thụ điện lau
bóng (kWh/tấn) Mức cơng suất tiêu thụ điện tổng (kWh/tấn) 01 Công ty TNHH Chân Thành 87.70 11.28 98.98 02 Công ty TNHH Khiêm Thanh 67.46 11.96 79.42 03 Doanh nghiệp tư nhân Phan Phương Thảo 74.03 13.49 87.53 04 Doanh nghiệp tư nhân Ba Đạt 70.97 11.78 82.75 05 Doanh nghiệp tư nhân Lộc Thu 67.44 12.42 79.86
HVTH: Đồn Tơ Minh Trí 68
Bảng 4.2: Mức chênh lệch công suất tiêu thụ điện của các nhà máy xay xát tại An
Giang với các nhà máy khác trên thế giới [21][22][23]
STT Tên nhà máy
Điện năng tiêu thụ (kWh/tấn) An Giang Srilanka Thái Lan Banglades 01 Công ty TNHH Chân Thành 98.98 42.22 36.94 30.46 02 Công ty TNHH Khiêm Thanh 79.42
03 Doanh nghiệp tư nhân Phan
Phương Thảo 87.53
04 Doanh nghiệp tư nhân Ba Đạt 82.75 05 Doanh nghiệp tư nhân Lộc Thu 79.86
Từ Bảng 4.2 cho thấy các nhà máy xay xát của An Giang có mức tiêu thụ điện năng cao gấp 2 lần so với các nước khác trên thế giới. Các công nghệ xay xát của An Giang chủ yếu là các thiết bị máy móc lạc hậu và tiêu hao nhiều điện năng. Cần phải có các giải pháp hợp lý để khắc phục các tình trạng nêu trên.
Một số giải pháp chính tiết kiệm điện cho động cơ như sau:
- Sử dụng động cơ hiệu suất cao: Hiệu suất của động cơ phụ thuộc vào giải
pháp thiết kế và điều kiện vận hành của nó. Động cơ hiệu suất cao được thiết kế chuyên dụng để giảm tổn thất nhiệt trong các cuộn dây stato, roto, lõi thép… và nhờ vậy có thể tăng hiệu suất lên thêm 3%-8% so với động cơ tiêu chuẩn.
- Hạn chế động cơ làm việc non tải hoặc quá tải: động cơ của hệ thống sản xuất rất ít khi hoạt động với công suất định mức, mà thường là non tải. Các động cơ có cơng suất từ 1HP đến 20HP thường hoạt động dưới 45% tải thì hiệu suất bắt đầu giảm, sẽ làm tăng tổn thất, giảm hiệu suất và hệ số cosα Nếu động cơ thường xuyên làm việc với tải dưới 45% định mức thì nên thay bằng loại có cơng suất nhỏ hơn. Trường hợp động cơ luôn làm việc dưới 40% công suất định mức mà không muốn thay thế, thì có thể giảm điện áp cung cấp cho động cơ bằng cách đổi tổ dây stato từ sang Y, sẽ giảm được công suất phản kháng 3 lần, nhưng lúc này phải kiểm tra lại điều kiện mở máy vì mơmen cũng sẽ giảm 3 lần. Trong một số trường hợp tải
của thiết bị như băng tải, gầu tải, máy nghiền, máy nén khí thay đổi liên tục, lúc non tải lúc đầy tải, thì có thể sử dụng thiết bị điều chỉnh công suất (PowerBoss) mà không cần phải thay thế động cơ. Nguyên lý làm việc của PowerBoss là cấp vừa đủ điện năng cần thiết thông qua thay đổi điện áp cấp cho động cơ. PowerBoss ứng dụng giải pháp khởi động mềm, các thyristor được bật ở điểm mà điện áp nguồn gần với zêro trong từng bán chu kỳ, nhờ đó sẽ giảm dịng điện cấp cho động cơ, nên giảm các tổn hao đồng và sắt bên trong động cơ.
- Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần: Nguyên lý cơ bản của bộ biến tần như sau: đầu tiên, nguồn điện AC được chỉnh lưu và lọc thành nguồn DC bằng các bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ. Sau đó, điện áp DC được biến đổi nghịch lưu thành điện áp AC, thông qua hệ stransitor lưỡng cực có cổng cách ly (IGBT) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt. Như vậy, khi sử dụng biến tần, ta có thể điều tiết được lưu lượng thông qua việc điều chỉnh tốc độ động cơ mà không cần dùng đến các van tiết lưu nữa, nhờ đó điện năng cung cấp cho động cơ được tiết giảm hơn.
- Nâng cao chất lượng nguồn điện cung cấp: Hiệu suất làm việc của động cơ điện còn phụ thuộc vào chất lượng nguồn điện cung cấp cho nó. Nên để sử dụng điện năng cho động cơ một cách tiết kiệm, cũng cần quan tâm nâng cao chất lượng nguồn cung cấp, chú ý đến các yếu tố sau:
+ Duy trì điện áp ổn định cho động cơ, giữ ở mức dao động tối đa là 5%. Nếu điện áp dưới 95%Uđm thì hiệu suất động cơ sẽ giảm 2%-4%. Khi làm việc với điện áp cao hơn định mức thì hiệu suất động cơ cũng suy giảm và ảnh hưởng đến tuổi thọ.
+ Duy trì hệ số cosα cao (~ 0,92) cho lưới điện bằng cách giảm thiếu hụt công suất phản kháng (hạn chế động cơ không đồng bộ chạy non tải, thay thế động cơ không đồng bộ bằng động cơ đồng bộ) hoặc bù công suất phản kháng. Bù cơng suất phản kháng cịn có tác dụng điều chỉnh và ổn định điện áp cho lưới điện.
HVTH: Đồn Tơ Minh Trí 70
+ Giảm thiểu sự mất cân bằng pha vì sẽ gây tăng tổn thất và giảm hiệu suất động cơ.
+ Nhận dạng và loại trừ các nguy cơ sự cố trên lưới điện như: mất pha, đứt dây trung tính, hở mạch nối đất…
Nhìn chung, các nhà máy xay xát của tỉnh An Giang có mức tiêu hao năng lượng điện khá cao. Trong số đó có doanh nghiệp tư nhân Ba Đạt có mức tiêu thụ điện năng tương đối trung bình so với các doanh nghiệp khác. Vì vậy, chúng ta sẽ tính tốn dựa trên cơ sở các số liệu, dây chuyền công nghệ và mức tiêu thụ điện của doanh nghiệp Ba Đạt.
Bảng 4.3: Các chỉ tiêu thay thế các động cơ cũ bằng các động cơ có hiệu suất
cao tiết kiệm điện
STT Chỉ tiêu Kí hiệu Thơng số
01 Số lượng động cơ 100 HP P1 08
02 Số lượng động cơ 20 HP P2 20
03 Số lượng động cơ 7.5 HP P3 04
04 Số lượng động cơ 5 HP P4 35
05 Tổng công suất tiêu thụ của các động cơ (kWh) ΣP 1.256
06 Số giờ hoạt động trong ngày (giờ) a 18
07 Số ngày hoạt động trong năm b 200
08 Điện năng tiêu thụ trong năm (kWh/năm) An 4.522.500
09 Lượng điện tiết kiệm được trong năm
(kWh/năm) ATK 135.675
10 Tổng chi phí đầu tư ban đầu (VNĐ) TĐT 751.162.000
11 Giá điện bình quân (VNĐ) GTĐ 1.460
12 Số tiền tiết kiệm được trong năm (VNĐ) TTK 198.085.500
Thời gian hoàn vốn (năm) TGHV 3.8
(Giá tham khảo: Công ty TNHH Minhmotor. Địa chỉ: 163 Quốc lộ 1A,phường Bình Hưng Hịa, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh)
Bảng 4.4: Các chỉ tiêu khi đầu tư thiết bị điều chỉnh công suất khi động cơ
hoạt động non tải
STT Chỉ tiêu Kí
hiệu Thơng số
01 Tổng công suất tiêu thụ điện của động cơ (kWh) ΣP 1.256
02 Điện năng tiêu thụ trong năm của các động cơ
(kWh/năm) An 4.522.500
03 Lượng điện tiết kiệm được trong năm (kWh/năm) ATK 226.125 04 Tổng chi phí đầu tư ban đầu (VNĐ) TĐT 1.489.957.000
05 Giá điện bình quân (VNĐ) GTĐ 1.460
06 Số tiền tiết kiệm được trong năm (VNĐ) TTK 330.142.500
Thời gian hoàn vốn (năm) TGHV 4.5
(Giá tham khảo: Công ty Thiết bị Công nghiệp GTG. Địa chỉ: 2/64C Đất Thánh, phường 6, quận Tân Bình, thành phố Hồ Chí Minh)
Bảng 4.5: Các chỉ tiêu khi lắp đặt biến tần cho các động cơ
STT Chỉ tiêu Kí
hiệu Thông số
01 Tổng công suất tiêu thụ điện của động cơ (kWh) ΣP 1.256
02 Điện năng tiêu thụ trong năm của các động cơ
(kWh/năm) An 4.522.500
03 Lượng điện tiết kiệm được trong năm (kWh/năm) ATK 1.356.750 04 Tổng chi phí đầu tư ban đầu (VNĐ) TĐT 2.093.494.000
05 Giá điện bình quân (VNĐ) GTĐ 1.460
06 Số tiền tiết kiệm được trong năm (VNĐ) TTK 1.980.855.000
Thời gian hoàn vốn (năm) TGHV 1.1
(Giá tham khảo: Công ty TNHH Thương mại Hợp Phát. Địa chỉ: 259 Phố Vọng, phường Đồng Tâm, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội)
HVTH: Đồn Tơ Minh Trí 72
Các số liệu tính tốn trong bảng 4.3; 4.4; 4.5 được tính tốn theo các cơng thức sau:
ΣP = {P1 + P2 + P3 + P4} x 0.75 (4.1)
Trong đó: ΣP: là Tổng cơng suất tiêu thụ của động cơ (kwh) P1: là công suất tiêu thụ của động cơ 100 Hp P2: là công suất tiêu thụ của động cơ 20 Hp P3: là công suất tiêu thụ của động cơ 7.5 Hp
P4: là công suất tiêu thụ của động cơ 5 Hp
An = ΣP x a x b (4.2)
Trong đó: An: là điện năng tiêu thụ trong năm (kWh/năm) a: là số giờ hoạt động trong ngày (giờ)
b: là số ngày hoạt động trong năm (ngày)
ATK = An x 0.03 (dự kiến tiết kiệm 3%) (4.3)
Với ATK là Lượng điện tiết kiệm được trong năm (kWh/năm)