Theo thống kê của Bộ Công thương, tổng lượng điện tiêu thụ trong sản xuất công nghiệp lên tới trên 40% trong tổng số 250 TWh tổng tiêu thụ điện năng của cả nước. Trong đó, một trong những hệ thống tiêu tốn nhiều điện năng nhất có thể kể đến là hệ thống máy nén khí. Theo thống kê của Cục năng lượng Hoa Kỳ, hệ thống máy nén khí công nghiệp chiếm tới trung bình 10% tổng lượng điện tiêu thụ của mỗi nhà máy xí nghiệp. Nếu đối chiếu với nhu cầu sử dụng năng lượng điện trong sản xuất công nghiệp tại nước ta, hệ thống khí nén đang sử dụng khoảng 10 TWh điện hàng năm.
Hệ thống khí nén trong các nhà máy thường gồm nhiều thiết bị được lắp đặt và kết nối như Hình 1.
(Hình 1: Sơ đồ và thành phần chính trong hệ thống khí nén [1])
Theo Tài liệu hướng dẫn kỹ năng kiểm toán nước – năng lượng tại nhà máy dệt may do Tổ chức quốc tế về Bảo tồn Thiên nhiên (WWF) và Hiệu hội Dệt may Việt Nam [1] hợp tác thực hiện thì hệ thống khí nén thông thường có hiệu quả năng lượng thấp, dải công suất trạm máy nén trong công nghiệp từ 5.0 tới hơn 50.000 Hp, trong đó 70-90% năng lượng của máy nén khí bị tổn thất thể hiện qua biểu đồ Sankey sau:
(Hình 2: Biểu đồ Sankey thể hiện các tổn thất chính trong hệ thống khí nén [1].)
Do vậy, việc tập trung phát triển giải pháp công nghệ nhằm sử dụng hiệu quả năng lượng tiêu thụ của hệ thống máy nén khí đóng vai trò quan trọng trong việc tiết giảm chi phí tổng năng lượng của một nhà máy nói riêng và của toàn xã hội nói chung. Dựa trên các phân tích, tìm hiểu tài liệu liên quan và các kiến thức về hoạt động của hệ thống máy nén khí, nhóm cán bộ của Trung tâm Công nghệ Vi điện tử và Tin học (IMET) đã tiến hành khảo sát thực tế tại một số nhà máy ở khu vực Hà Nội để nắm rõ yêu cầu của bài toán thực tế, hiểu rõ quy trình vận hành và trao đổi với nhà máy từ đó có thể xây dựng các giải pháp để phối hợp thực hiện.
Qua khảo sát thực tế nhóm nhận thấy, các phòng máy nén khí hầu hết chưa được trang bị hệ thống tiết kiệm năng lượng, hoặc chỉ được trang bị hệ thống biến tần tiết kiệm năng lượng cơ bản và cho một số lượng máy nén hạn chế. Đối với các máy nén không được trang bị biến tần hoặc hệ thống máy nén không có bộ điều khiển tập trung, việc tiêu tốn năng lượng xảy ra khi máy nén hoạt động ở chế độ không tải (Unload) không tạo ra khí nén nhưng vẫn tiêu tốn tới 30-40% điện năng so với khi chạy toàn tải (Load). Việc không có bộ điều khiển tập trung cũng khiến cho dải áp suất của hệ thống từ điểm ngưỡng dưới (Min) lên đến điểm ngưỡng trên (Max) cũng phải được nới rộng, khiến cho áp suất trung bình của hệ thống phải duy trì ở mức cao hơn (thông thường là 0,5 Bar) so với nhu cầu thực sự của nhà máy để đảm bảo duy trì áp suất. Tùy quy mô sản xuất, có những nhà máy sử dụng 2-3 máy nén khí công suất trên 50 kW (như tại Nhà máy mạ T&C) hay 12 máy nén khí công suất 75 kW (với 03 máy đã được trang bị biến tần). Công suất điện tiêu thụ bình quân hàng tháng cho 12 máy nén khí lên tới tới xấp xỉ 400.000 kWh điện/tháng. Ngoài ra, đối với máy nén không dầu, thời gian dừng máy không được quá 2 tuần vì có thể gây ra tình trạng rỉ sét cụm nén, nên hàng ngày công nhân nhà máy phải đảo máy theo ca.
(Hệ thống máy nén khí tại nhà máy mạ T&C)
(Tổng quan hệ thống máy nén khí tại nhà máy thuốc lá Thăng Long)
(Cán bộ Trung tâm Công nghệ Vi điện tử và Tin học khảo sát tình trạng vận hành máy nén khí tại nhà máy thuốc lá Thăng Long)
Theo nghiên cứu của cán bộ IMET, điện năng tiêu thụ của hệ thống máy nén khí công nghiệp có thể chiếm tới 10 – 15% điện năng tiêu thụ của cả nhà máy. Do đó, việc ứng dụng các công nghệ mới nhằm tối ưu điện năng tiêu thụ cho hệ thống máy nén khí là cần thiết. Sau quá trình khảo sát, IMET đã đề xuất với cán bộ các nhà máy ứng dụng hệ thống điều khiển giám sát máy nén khí tập trung nhằm nâng cao hiệu quả vận hành, giảm giờ công lao động và tiết kiệm điện năng tiêu thụ cho các hệ thống máy nén khí có từ hai máy trở lên.
Nguồn: Trung tâm Công nghệ Vi điện tử và Tin học