a. Tên nhiệm vụ: Nghiên cứu đề xuất công cụ phục vụ kiểm toán năng lượng lồng ghép đánh giá tiềm năng sản xuất sạch hơn cho một số ngành công nghiệp chủ yếu của tỉnh Bình Dương
b. Đơn vị chủ trì: Viện Môi trường và Tài nguyên
c. Chủ nhiệm nhiệm vụ: GS TS Lê Thanh Hải và cá nhân tham gia thực hiện:
1. PGS TS Lê Thị Kim Oanh
2. TS Trần Văn Thanh
3. TS Đỗ Thị Thu Huyền
4. ThS Nguyễn Văn Công
5. ThS Nguyễn Thị Phương Thảo
6. ThS Lê Quốc Vĩ
7. ThS Trương Thị Thanh Thủy
8. KS Nguyễn Mộc Đức
9. KS Trần Đức Linh
d. Mục tiêu nghiên cứu:
Mục tiêu chính: Đề xuất công cụ để hỗ trợ cho quá trình kiểm toán năng lượng kết hợp đánh giá tiềm năng Sản Xuất Sạch Hơn áp dụng cho một số ngành công nghiệp chủ yếu (tiêu thụ nhiều năng lượng) hoặc truyền thống trên địa bàn tỉnh Bình Dương để giúp người thực hiện công tác kiểm toán và các đối tượng sản xuất công nghiệp thực hiện kiểm toán năng lượng, đánh giá SXSH có độ tin cậy cao, nhanh và có cơ sở khoa học nhằm hướng tới mục tiêu tiết kiệm năng lượng, ngăn ngừa ô nhiễm và hướng tới phát triển bền vững sản xuất công nghiệp trên địa bàn tỉnh Bình Dương.
Mục tiêu cụ thể:
- Đánh giá được hiện trạng, đặc trưng công nghệ sản xuất của các nhóm ngành là đối tượng nghiên cứu của đề tài (một số ngành công nghiệp có tiêu thụ nhiều năng lượng trên địa bàn tỉnh Bình Dương).
- Xây dựng được phần mềm hỗ trợ phục vụ kiểm toán nhanh năng lượng lồng ghép với đánh giá tiềm năng SXSH cho các ngành chế biến thức ăn gia súc, ngành gốm sứ, ngành kim loại,sản xuất gỗ của Bình Dương.
- Áp dụng công cụ đánh giá nhanh đã đề xuất trong kiểm toán năng lượng lồng ghép với đánh giá tiềm năng SXSH tại doanh nghiệp điển hình thuộc 4 ngành chế biến thức ăn gia súc, ngành gốm sứ, ngành kim loại, sản xuất gỗ của Bình Dương.
- Đánh giá được kết quả áp dụng, điều chỉnh và đưa công cụ KTNL và đánh giá SXSH cho ngành chế biến thức ăn gia súc, ngành gốm sứ, ngành kim loại, sản xuất gỗ của Bình Dương vào cơ sở dữ liệu chuyên ngành để sử dụng cho các mục đích khác nhau tại Sở Công Thương, Sở Tài nguyên và Môi trường Bình Dương và các cơ quan, doanh nghiệp liên quan khác.
đ. Kết quả nghiên cứu (tóm tắt)
Công cụ này được GS.TS Lê Thanh Hải, Viện Môi trường và Tài nguyên cùng các cộng sự xây dựng vào năm 2018 phục vụ cho các đối tượng là các nhà tư vấn, các doanh nghiệp sản xuất gỗ, các sản phẩm từ gỗ; các doanh nghiệp ngành kim loại, doanh nghiệp ngành thức ăn gia súc và ngành gốm sứ.
Công cụ hỗ trợ kiểm toán năng lượng lồng ghép sản xuất sạch hơn được xây dựng nhằm hỗ trợ đánh giá các hoạt động của nhà máy sản xuất về các khía cạch tiêu thụ năng lượng và phát thải. Đồng thời, công cụ này cũng tính toán và xác định các điểm còn bất cập, chưa phù hợp để nhà máy xem xét cải tiến để nâng cao hiệu quả sản xuất đồng thời giảm tác động tới môi trường. Hiểu một cách đơn giản là công cụ này hỗ trợ các nhà tư vấn và các doanh nghiệp sản xuất dễ dàng, thuận tiện hơn trong quá trình thực hiện kiểm toán năng lượng và đánh giá sản xuất sạch hơn nhằm rút ngắn thời gian thực hiện, giúp doanh nghiệp tuân thủ pháp luật và tiết kiệm chi phí cho quá trình sản xuất.
Khung công cụ của 4 ngành gồm có 5 giao diện: (1) giới thiệu sơ bộ về công cụ và hướng dẫn sử dụng; (2) giới thiệu về cơ sở hình thành nên công cụ, trong đó nêu lên các tài liệu tham khảo chính trong việc mô hình hóa để xây dựng nên công cụ này; (3) thông tin cần phải nhập vào phục vụ cho quá trình tính toán, xử lý số liệu của công cụ. Để hoàn thiện giao diện, ta phải tiến hành kiểm toán để đo đạc cũng như thu thập các số liệu cần thiết; (4) cung cấp thông tin cơ bản của nhà máy được đánh giá và (5) ngân sách dùng cho cải tiến, các đối tượng cải tiến và các phương pháp tương ứng.
Áp dụng công cụ tại Nhà máy thép
Để áp dụng công cụ vào đánh giá, nhóm nghiên cứu đã kết hợp với Trung tâm Khuyến công và tư vấn phát triển doanh nghiệp Bình Dương tiến hành thu thập dữ liệu, đo đạc bổ sung. Đồng thời, phối hợp với các nhân viên Nhà máy tiến hành thiết lập sơ đồ sản xuất chi tiết cho Nhà máy gồm các dòng vào và ra, đồng thời thiết lập cân bằng vật chất cho các quá trình chính. Hiện tại, nhà máy sản xuất 2 loại sản phẩm chính là tôn màu và tole mạ kẽm với các dây chuyền chính là dây chuyền tẩy rỉ, dây chuyền cán nguội, dây chuyền mạ kẽm và dây chuyền mạ màu.
Thông tin đầu vào gồm có: Thông tin chung của nhà máy, thông tin về sản xuất, thông tin về phát thải, thông tin về quản lý, thông tin về các bề mặt có nhiệt độ cao, số liệu về động cơ, chiếu sáng, hệ thống đường ống dẫn hơi, bẫy hơi… Sau khi tiến hành thu thập các dữ liệu và hoàn thiện giao diện nhập dữ liệu ban đầu, ta tiến hành đánh giá theo chỉ dẫn của công cụ…
Áp dụng cho nhà máy chế biến thức ăn gia súc
Công cụ hỗ trợ xác định các tổn thất chính từ quá trình sản xuất. Có 02 nhóm tổn thất được tính toán là nhiệt và điện. Tổn thất điện năng được tính toán cho bề mặt có nhiệt độ cao, do không tái sử dụng nước ngưng, do bức xạ nhiệt, do hơi ngọn, do rò rỉ. Đối với điện năng thì chủ yếu tính tổn thất do không sử dụng động cơ tiết kiệm năng lượng, đèn tiết kiệm năng lượng, chạy non tải, lãng công.
Bên cạnh các giải pháp về điện năng, công cụ đã có một số tính toán sẵn, các giải pháp khác chỉ gợi ý do vậy nhóm nghiên cứu đã phân tích thêm một số giải pháp như: kiểm soát quá trình xưởng sản xuất hơi nước; hệ thống các bề mặt có nhiệt độ cao và kiểm soát nồng độ oxy dư lò hơi.
Áp dụng cho nhà máy gỗ
Công cụ hỗ trợ đánh giá tiêu thụ điện, nước, năng lượng, tuy nhiên với số liệu hiện có của nhà máy chỉ đánh giá được xưởng sơ chế về khả năng tiêu thụ điện. Kết quả cho thấy, mức tiêu thụ điện cho quá trình sơ chế hiện hữu là 138,2kWh/tấn gỗ nguyên liệu chưa sấy. Nếu kiểm soát với mức trung bình mới là 104,3kWh/tấn gỗ nguyên liệu, kiểm soát sao cho tiêu thụ không vượt mức 165,9kWh/tấn nguyên liệu thị tiềm năng tiết kiệm được là 21,5kWh/tấn nguyên liệu. Tổng tiềm năng tiết kiệm được của 01 năm ước tính khoảng 187.000kWh/năm.
Tổn thất nhiệt năng được tính toán cho bề mặt có nhiệt độ cao, do không tái sử dụng nước ngưng, đo bức xạ nhiệt, do hơi ngọn, do rò rỉ và do hiệu suất thành phẩm của gỗ. Các tổn thất nhiệt năng đáng quan tâm nhất là do dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt của các bề mặt có nhiệt độ cao, kế đến là do hiệu suất tạo thành sản phẩm. Tổn thất điện năng chủ yếu là tổn thất cơ hội do sử dụng động cơ tiêu chuẩn có hiệu suất thấp so với các loại động cơ IE4, kế đến là do các động cơ hoạt động quá non tải.
Áp dụng cho nhà máy gốm sứ
Theo kết quả khảo sát và tính toán các chỉ số tác động của ngành gốm sứ thì khí gây mưa axit, chất có tiềm năng gây độc đến con người, gây suy giảm tầng ozon không phải là vấn đề đáng quan tâm mà là 3 chỉ số chính năng lượng, khí tạo ozon quang hóa và chất thải rắn. Để giảm tác động môi trường tích hợp trước mắt cần có giải pháp giảm lượng tiêu thụ năng lượng, do khí tạo ozon quang hóa và khí nhà kính liên quan mật thiết đến tiêu thụ năng lượng do vậy 02 mục tác động này cũng sẽ giảm theo.
Các tổn thất nhiệt năng đáng quan tâm nhất là tổn thất do sản phẩm tái chế nung lại và tổn thất do sản phẩm nung hỏng thải bỏ. Nếu hạn chế các sản phẩm hỏng, tái chế các sản phẩm hỏng khi cần thiết sẽ tiết kiệm được đáng kể tổn thất này. Tổn thất điện năng chủ yếu là phế phẩm từ khâu tạo hình, làm sạch tuần hoàn về máy nghiền chiếm 48,85% trong tổng số tổn thất, tổn thất điện năng do sử dụng DC tiêu chuẩn so cới IE4 chiếm 18,57%, kế tiếp là tổn thất do sử dụng động cơ non tải chiếm 15,59%.
Công cụ kiểm toán năng lượng lồng ghép đánh giá tiềm năng sản xuất sạch hơn được áp dụng thí điểm cho 4 ngành có kết quả đáng lưu ý như: Nhà máy thép có mức tác động môi trường cao nhất tính theo đơn vị PE, kế đến là nhà máy gốm sứ, thức ăn gia súc và gỗ.
Tiềm năng tiết kiệm và giảm phát thải từ kiểm soát quá trình của các nhà máy đánh giá là khá cao. Nhất là đối với nhiên liệu, điện và hóa chất. Tỷ lệ % tiết kiệm nhiên liệu của nhà máy gốm sứ là cáo nhất đến hơn 50% do nhà máy thường thay đổi sản phẩm theo yêu cầu của khách hàng nên chất lượng sản phẩm không ổn định dẫn đếm tỷ lệ sản phẩm phải xử lý lại, tái chế cao và hậu quả là sử dụng nhiều năng lượng hơn.
Các tổn thất nhiệt đáng lưu ý nhất là do khí dư nhiều trong quá trình đốt, kế đến là các vị trí bề mặt có nhiệt độ cao do dọc cách nhiệt chưa tốt. Hầu hết 4 nhà máy không bọc cách nhiệt các đường dẫn nước ngưng, các vị trí van, bích nối của hệ thống dẫn hơi/nước ngưng làm tổn thất nhiều năng lượng, trong khi có thể áp dụng biện pháp đơn giản là có thể khắc phục được.
Nhà máy gốm sứ có tổn thất điện và nhiệt cao do các dòng tuần hoàn lớn. Các tổn thất điện năng đáng lưu ý là sử dụng động cơ hiệu suất thấp (gốm sứ, gỗ, thức ăn gia súc), non tải (cả 4 nhà máy), sử dụng truyền động hiệu suất thấp (gỗ, gốm sứ). Cả 4 nhà máy khi áp dụng phương pháp hỗ trợ trong lực chọn giải pháp của công cụ đều xác định được các giải pháp giảm thiểu tốt nhất theo nghĩa tích hợp giữa năng lượng và phát thải, trong đó có nhà máy thời gian hoàn vốn nhỏ hơn 1 năm.
Kết quả từ quá trình áp dụng thí điểm công cụ cho thấy cơ quan quản lý cũng như doanh nghiệp hoàn toàn có thể sử dụng công cụ này hỗ trợ cho công tác kiểm toán năng lượng và đánh giá sản xuất sạch hơn đồng thời đưa ra được các giải pháp mang tính chiến lược cho các nhà máy nhằm tiết kiệm năng lượng và sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường. Kết quả xuất ra từ công cụ có độ chính xác và tin cậy cao do quá trình xây dựng cơ sở dữ liệu được thực hiện chi tiết và phù hợp với đặc thù các ngành. Công cụ sử dụng đơn giản không đòi hỏi trình độ, kỹ thuật cao phù hợp cho mọi đối tượng.
e. Thời gian thực hiện: 18 tháng
- Thời gian bắt đầu: 07/2016
- Thời gian kết thúc: 12/2017
f. Kinh phí thực hiện: 1.120.571.000 đồng
(Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu tại Trung tâm Thông tin và Thống kê khoa học và công nghệ)