Luận văn: Thực trạng sử dụng năng lượng và đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng của máy chế biến chè tại công ty cổ phần chè Tân Cương Hoàng Bình

Chia sẻ: Le Hong Tron | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:79

Thêm vào BST

Báo xấu

165
lượt xem 24
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta nói chung cũng như tại Thái Nguyên nói riêng phát triển với tốc độ ngày càng nhanh. Kinh tế phát triển cũng đồng nghĩa với việc khai thác,

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: Thực trạng sử dụng năng lượng và đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng của máy chế biến chè tại công ty cổ phần chè Tân Cương Hoàng Bình

1 Phần 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta nói chung cũng như tại Thái Nguyên nói riêng phát triển với tốc độ ngày càng nhanh. Kinh t ế phát triển cũng đồng nghĩa với việc khai thác, chế biến và sử dụng ch ưa hợp lí các nguồn tài nguyên thiên nhiên dẫn đến nhu c ầu v ề năng l ượng ngày một gia tăng, theo tính toán tỉ lệ so sánh giữa mức tăng trưởng nhu cầu năng lượng so với tăng trưởng GDP của nước ta đang ở mức xấp x ỉ 1,7 lần; trong đó tỷ lệ này ở các nước phát triển là dưới 1. Theo quy ho ạch phát triển năng lượng quốc gia, trong giai đoạn 2010 - 2020 đã có kh ả năng xuất hiện sự cân đối giữa khả năng cung cấp và nhu cầu sử dụng các nguồn năng lượng sơ cấp nội địa. Việt Nam chuyển thành nước nhập khẩu năng lượng và mức độ nhập khẩu năng lượng ngày một tăng. Tính đến năm 2020 nước ta sẽ tiếp tục phải phập khẩu các sản phẩm d ầu, trong khi giá dầu luôn dao động và gây áp lực rất lớn đến phát triển kinh tế - xã hội. Việc gia tăng mức độ sử dụng năng lượng, luôn luôn kèm theo nguy cơ gây ô nhiễm môi trường tại các khu vực hoạt động năng lượng và góp phần làm suy giảm chất lượng môi trường toàn cầu (ví dụ việc th ải vào khí quyển CO2,SO2, NOx gây hiệu ứng nhà kính, phá hỏng tầng ÔZôn, làm biến đổi khí hậu). Hơn 80% nguồn năng lượng sử dụng ở nước ta là nhiên liệu hoá thạch, nhiên liệu có nguồn gốc hữu cơ. Quá trình cháy nhiên liệu nói riêng và hoạt động năng lượng nói chung là nhân tố quan trọng gây ô nhiễm môi trường. Công ty với một đội ngũ cán bộ kỹ sư có chuyên môn cao và các công nhân lành nghề có nhiều kinh nghiệm trong sản xuất, chế biến chè đã tạo ra những sản phẩm chè có chất lượng cao, sạch và an toàn. Các s ản ph ẩm chè mang thương hiệu Tân Cương Hoàng Bình của công ty được ch ế bi ến bằng nguyên liệu của vùng chè đặc sản Tân Cương trên dây chuyền công nghệ cao của Trung Quốc, Đài Loan... Kết hợp với phương pháp thủ công
2 truyền thống được khách hàng trong và ngoài nước mến mộ. Các sản phẩm chè đen, chè xanh mang thương hiệu Tân Cương Hoàng Bình được bán rộng rãi trên thị trường cả nước và đã xuất khẩu sang CH Séc, Đức, Hàn Quốc, Hồng Kông... Công ty được xây dựng trên vùng nguyên liệu chè Tân Cương Thái Nguyên, một địa danh trồng chè nổi tiếng của Việt Nam bởi vùng đất đai th ổ nhưỡng phù hợp với cây chè và có bề dày truyền thống làm ra những sản phẩm chè ngon đặc biệt mà không nơi nào có được. Hiện nay, công ty s ử dụng lượng củi khá lớn trong chế biến chè để giảm các loại nhiên liệu gar, xăng, dầu. Củi của công ty được thu mua tại các địa phương lân cận. Ngoài ra, công ty rất chú trọng đến việc thay mới các thiết bị máy móc ch ế biến để tiết kiệm nhiên liệu. Để đảm bảo công ty phát triển toàn diện và bền v ững thì vi ệc s ử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, tăng hiệu suất sử dụng các ngu ồn nguyên liệu - năng lượng, giảm thiểu ô nhiễm môi trường là một vấn đề cấp thiết. Xuất phát từ tính cấp thiết ở trên tôi tiến hành nghiên c ứu khóa lu ận: “Thực trạng sử dụng năng lượng và đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng của máy chế biến chè tại công ty cổ phần chè Tân Cương Hoàng Bình”. 1.2. Muc tiêu nghiên cứu ̣ 1.2.1. Mục tiêu chung Tiết kiệm năng lượng đối với máy chế biến chè, góp phần giảm chi phí cho quá trình sản xuất. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Phân tích được thực trạng sử dụng năng lượng của máy ch ế biến chè tại công ty cổ phần chè Tân Cương Hoàng Bình trong những năm gần đây. - Đề xuất được các giải pháp nhằm tiết kiệm năng lượng cho h ệ thống máy chế biến chè tại công ty cổ phần chè Tân Cương Hoàng Bình góp phần giảm chi phí cho quá trình sản xuất.
3 1.3. Ý nghĩa của khóa luận 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập nghiên cứu khoa học - Nghiên cứu khóa luận nhằm củng cố lại cho sinh viên những kiến thức đã học và làm quen với công việc ngoài thực tế. - Nghiên cứu khóa luận giúp sinh viên làm quen với một số phương pháp nghiên cứu một khóa luận khoa học cụ thể. - Bước đầu vận dụng một số kiến thức đã học vào lĩnh vực nghiên cứu khoa học. 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Kết quả nghiên cứu của khóa luận sẽ góp phần vào việc đánh giá thực trạng sử dụng năng lượng sát thực hơn đối với máy chế biến chè. - Qua khóa luận đánh giá được khả năng tiết kiệm năng l ượng ở dây máy chế biến chè xuất khẩu. - Kết quả của khóa luận sẽ là cơ sở để đề ra phương pháp tiết kiệm năng lượng cho máy chế biến chè, góp phần làm giảm chi phí trong quá trình sản xuất tại công ty cổ phần chè Tân Cương Hoàng Bình.
4 Phần 2 TÔNG QUAN TAI LIÊU VÀ VÂN ĐỀ NGHIÊN CỨU ̉ ̀ ̣ ́ 2.1. Cơ sở lý luận 2.1.1. Các khái niệm về năng lượng Hiện nay có rất nhiều khái niệm cũng như cách hiểu về năng l ượng, trong mỗi lĩnh vực thì năng lượng lại được hiểu theo nghĩa khác nhau. M ột số khái niệm về năng lượng được hiểu như sau: - Năng lượng là một dạng tài nguyên vật chất xuất phát t ừ hai ngu ồn chủ yếu: Năng lượng mặt trời và năng lượng lòng đất. - Năng lượng mặt trời tạo tồn tại ở các dạng chính: bức xạ m ặt trời, năng lượng sinh học (sinh khối động thực vật), năng lượng chuy ển động của khí quyển và thuỷ quyển (gió, sóng, các dòng hải lưu, thu ỷ tri ều, dòng chảy sông...), năng lượng hoá thạch (than, dầu, khí đốt, đá dầu). - Năng lượng lòng đ ất g ồm nhi ệt lòng đ ất bi ểu hi ện ở các các nguồn địa nhiệt, núi lửa và năng l ượng phóng x ạ t ập trung ở các nguyên tố như U, Th, Po,. - Năng lượng bao gồm nhiên li ệu, đi ện năng, nhi ệt năng thu đ ược trực tiếp hoặc thông qua ch ế bi ến từ các ngu ồn tài nguyên năng l ượng không tái tạo và tái tạo. - Tài nguyên năng lượng không tái tạo gồm than đá, khí than, dầu mỏ, khí thiên nhiên, quặng urani và các tài nguyên năng l ượng khác không có khả năng tái tạo. - Tài nguyên năng lượng tái tạo gồm sức nước, sức gió, ánh sáng mặt trời, địa nhiệt, nhiên liệu sinh học và các tài nguyên năng l ượng khác có khả năng tái tạo.
5 2.1.2. Phân loại năng lượng và tìm hiểu về các dạng năng lượng 2.1.2.1. Năng lượng không tái tạo được  Những dạng năng lượng Năng lượng thể hiện dưới nhiều dạng hóa học và vật lý: c ơ, hóa, nhiệt, điện, quang,… Để thiết kế một chính sách năng lượng người ta phân biệt ba dạng năng lượng: • Năng lượng cơ bản là những dạng năng lượng có sẵn ngoài thiên nhiên: than đá, dầu thô, khí tự nhiên, uranium, thủy năng, và nh ững năng lượng tái tạo khác. • Năng lượng trung gian là những dạng năng lượng được sản xuất từ những dạng năng lượng khác. Khí hydrô, khí đốt từ những ph ản ứng nhi ệt phân, dầu đã được thanh lọc,… là những thí dụ năng lượng trung gian. • Năng lượng khả dụng hay năng lượng cuối cùng (end use energy) là sản phẩm cuối cùng khi dùng hay biến chế sẽ mất đi hay không còn là một năng lượng nữa. Hơi nước nén, than dùng để chế biến thành hóa chất, củi để đun bếp,… là những dạng năng lượng khả dụng. Năng lượng cơ bản được biến chế thành một số dạng năng lượng trung gian hay năng lượng khả dụng. Năng lượng trung gian được biến ch ế thành một số dạng năng lượng khả dụng. Trong quá trình biến ch ế từ năng lượng cơ bản đến những dạng năng lượng khả dụng đó, một phần năng lượng bị hao đi vì đã được tiêu thụ trong những giai đoạn biến ch ế hay v ận chuyển. Bảng 2.1 cho thấy những khác biệt giữa khối lượng các năng lượng cơ bản và năng lượng khả dụng. thí dụ : • Một phần lớn của 33.800 TWh than đã được dùng để sản xuất điện, khí đốt, dầu tổng hợp và những nguyên liệu của ngành hóa chất nên chỉ còn lại có 7 700 TWh than đã được thanh lọc và hợp cách ở dạng năng lượng khả dụng,
6 Tất cả uranium U-235 đã được biến đổi thành hơi nước và sau đó, • một phần nhỏ hơi nước đã được dùng ở dạng năng lượng kh ả dụng và phần lớn còn lại dùng để sản xuất điện qua một tuabin hơi nên không có uranium ở dạng năng lượng khả dụng. • Hầu hết tất cả 2 900 TWh thủy năng được biến thành điện, Những năng lượng tái tạo khác thường được trực tiếp đưa vào sử • dụng nên từ 14 000 TWh ở dạng cơ bản thì vẫn còn tới 11 900 TWh ở dạng khả dụng. Bảng 2.1: Sản xuất và tiêu thụ năng lượng Thế giới Việt Nam Dạng năng lượng Cơ bản Khả dụng Cơ bản Khả dụng (TWh) (TWh) (TWh) (TWh) Than 33.824 7.670 211 70 Dầu thô 46.613 129 226 0 Sản phẩm dầu 0 39.772 0 139 Khí 27.581 14.343 72 1 Uranium 8.395 0 0 0 Thủy năng 2.923 0 21 0 Địa năng, nhật năng, v.v. 686 88 0 0 Chất đốt rắn tái tạo và rác 13.338 11.852 279 270 Điện 0 15.024 0 46 Nhiệt năng 9 3.137 0 0 Tổng cộng 133.370 92.013 809 526 (Nguồn IEA, 2009) Trữ lượng Nếu bỏ qua những nguồn dầu không cổ điển (non conventional oil) chưa có công nghệ khai thác đại trà và khí clathrate chưa ai dám khai thác thì ở ngoài thiên nhiên có bốn nguồn năng lượng cơ bản không tái tạo. Đó
7 là dầu thô, khí tự nhiên, than đá và uranium. Ba dạng năng lượng dầu thô, khí tự nhiên, than đá cũng được gọi là năng lượng hóa thạch. Trữ lượng những dạng năng lượng đó có giới hạn nên không bảo đảm kinh tế sẽ phát triển một cách bền vững. Bảng 2.2 cho thấy những năm còn lại trước khi mỗi nguồn năng lượng không tái tạo sẽ cạn hết nếu tiếp tục nhịp độ khai thác hiện nay.Thời điểm đó tùy ở độ chính xác của những thông tin v ề trữ lượng các loại năng lượng và tùy ở nhịp khai thác mỗi loại năng lượng cơ bản trong tương lai. Bảng 2.2: Trữ lượng những năng lượng không tái tạo Dầu thô Khí tự nhiên Than đá Uranium Năng lượng (Mt) (Gm3) (Mt) (Kt) Thế giới Trữ lượng 159.644 176.462 847.488 3.297 (*) Khai thác 3.898 2.834 5.901 42 Số năm khai thác còn lại 41 62 144 79 Việt Nam Trữ lượng 413 365 150 5(*) Khai thác 19 4 35 - Số năm khai thác còn lại 22 91 4 - (*) Với giá thị trường 130 USD/kg (Nguồn IEA, 2009) Trữ lượng ghi trên bảng 2.2 là những trữ lượng đã được chứng minh và đã được công bố, nghĩa là không kể đến những trữ lượng tiềm tàng chưa được phát hiện và những trữ lượng mà các công ty mỏ và các quốc gia thường giấu không công bố. Những thông tin về trữ lượng uranium thường sai hơn là thông tin về trữ lượng những năng lượng hóa thạch.
8 Ngoài ra, uranium được khai thác để đầu cơ nhiều hơn là để đáp ứng nhu cầu trước mắt. Do đó, những số liệu về trữ lượng thực ra không chính xác. Thí dụ, tờ Oil & Gas Journal ước lượng trữ lượng dầu thô của Bắc Mỹ là 213 tỷ thùng còn theo tờ World Oil thì trữ lượng đó chỉ bằng 46 tỷ thùng. Hai ước lượng của khác nhau tới 153% (bảng 2.3). Bảng 2.3: Ước lượng về trữ lượng dầu thô và khí tự nhiên của hai tờ báo chuyên môn Dầu thô Khí tự nhiên (Tỷ thùng) Sai biệt (Nghìn tỷ feet khối) Sai biệt Vùng và lãnh thổ (%) (%) A B A B Bắc Mỹ 213,43 46,14 153 276,95 278,04 0 Trung và Nam Mỹ 103,36 76,50 30 250,84 246,87 2 Châu Âu 16,38 15,98 2 200,75 182,76 9 Châu Âu Á (Eurasia) 77,83 123,22 46 1 952,60 2 040,74 4 Trung Đông 743,41 711,64 4 2 565,40 2 531,56 1 Châu Phi 102,58 109,76 7 485,84 490,88 1 Châu Á & Châu Đại Dương 35,94 36,38 1 391,65 455,70 15 Tổng cộng thế giới 1 292,94 1 119,62 14 6 124,02 6 226,56 2 Việt Nam 0,6 1,35 81 6,8 8,2 19 A = Ước lượng của Oil & Gas Journal B = Ước lượng của World Oil (Nguồn IEA, 2009)  Ô nhiễm và an toàn Khi đốt những nhiên liệu hóa thạch thì sinh ra tro xỉ, khí dioxyd carbon, khí dioxyd sulfur và khí mono oxyd nitro. Ba khí đó gây ra hi ệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ khí quản và gây ra biến đổi thời tiết mà chúng ta bắt đầu nhận thấy. Như mọi khoáng sản, dầu thô, khí đốt và than đá có chứa nhiều khoáng sản khác, trong đó có lưu huỳnh. Ở nhiệt độ cao, l ưu huỳnh phản ứng với khí oxy của khí quản để trở thành dioxyd sulfur. Cũng ở nhiệt độ cao, nitro và oxy của khí quyển hỗn hợp với nhau để trở thành mono oxyd nitro. Một khi phun ra khỏi ống khói của Công ty hay c ủa đ ộng cơ, mono oxyd sulfur và dioxyd nitro tham gia vào hiệu ứng nhà kính, ph ản
9 ứng với hơi nước của khí quyển và trở thành acid sulfuric và acid nitric, gây ra mưa acid làm ô nhiễm những nguồn nước, làm hại đến bộ hô hấp của sinh vật. Trong ba nguồn năng lượng đó, than đá là gây ô nhi ễm nhi ều nh ất vì khi sàng thì không thể loại triệt để những đá bẩn và khi đốt thì không th ể đốt triệt để than đã được đẩy vào trong lò đốt. Do đó nh ững c ơ s ở tiêu th ụ than thải ra nhiều bụi, tro và những khí có hiệu ứng nhà kính, đ ặc bi ệt khí dioxyd carbon. Một nhà máy điện than 1.000 MWe mỗi năm thải ra 7 triệu tấn dioxyd carbon, 200.000 tấn dioxyd sulfur và 200.000 tấn tro xỉ. Nhờ những chương trình nghiên cứu phát triển đang được tiến hành, chương trình công nghệ than sạch (CCT, Clean Coal Technology), các chuyên gia hy vọng sẽ mau chóng cải thiện tình trạng tồi tệ này. Dầu thô được lọc thành những nhiên liệu kerosel, dầu xăng, dầu diesel và những dầu đốt khác trước khi đưa vào sử dụng. Vì là một chất lỏng đã được lọc trước nên những sản phẩm dầu cháy kỹ hơn than trong những lò đốt. Tuy nhiên, 60% dầu dùng cho giao thông vận tải và một nửa lượng sản phẩm dầu dùng cho giao thông vận tải được đốt trong những máy nổ các phương tiện giao thông cá nhân tập trung ở thành thị. So với những máy n ổ dùng trong công nghiệp, những máy nổ của các phương tiện giao thông vận tải có hiệu suất năng lượng rất kém. Vì lẽ đó, ô nhiễm ở những thành thị chủ yếu bắt nguồn từ những sản phẩm dầu đốt trong những phương tiện giao thông vận tải. Khí tự nhiên được làm lỏng để có thể được chở đến nơi tiêu thụ. Khi qua khâu làm lỏng những chất bẩn tách ra khỏi khí methan và khí tr ở thành một khí tinh khiết khi ở dạng năng lượng khả dụng. Vì đưa vào s ử dụng ở dạng tinh khiết, khí tự nhiên là nguồn năng lượng hóa th ạch cháy h ữu hi ệu nhất, ô nhiễm ít nhất và hiện được ưa chuộng nhất trong mọi áp dụng. 2.1.2.2. Năng lượng tái tạo Mỗi năm, năng lượng tái tạo cung ứng 16.900 TWh, nghĩa là non 13% nhu cầu về năng lượng cơ bản.Trong số đó:
10 • Năng lượng sinh học đóng góp 13.300 TWh ở dạng cơ bản và 11.800 TWh ở dạng khả dụng, nghĩa là 10% năng lượng cơ bản và 13% năng lượng khả dụng, • Thủy năng đóng góp 2.900 TWh, nghĩa là 20% nhu cầu điện và 3% nhu cầu năng lượng khả dụng, • Đóng góp của những năng lượng tái tạo khác không đáng kể.  Năng lượng sinh học Năng lượng sinh học là năng lượng trích ra từ những vật liệu h ữu cơ, chủ yếu từ thực vật.  Tiềm năng Tiềm năng của năng lượng sinh vật chưa được xác định vì có nhiều nguồn và nhiều dạng. Những nguồn năng lượng sinh học là • Những chất đốt rắn tái tạo. • Rác đô thị, phế liệu hữu cơ của nông nghiệp và công nghiệp. • Và những thực vật đã được cố ý trồng để làm nguồn năng lượng. Những năng lượng đó rất đa dạng: sinh khối cellolose s ợi (ligno cellolosesic) hay sinh khối rắn, sinh khối có glucid và sinh kh ối chứa dầu. Mỗi dạng cần đến một nguồn cơ bản và một quy trình biến chế thành năng lượng khả dụng khác nhau. Để gia tăng nguồn năng lượng sinh học thì có ba phương pháp: • Trồng nh ững cây có đ ường, mía và c ủ c ải ng ọt, hay là ngũ c ốc, lúa và ngô. • Trồng những cây tự nhiên có dầu như là rong, hoa hướng dương, cây có hai lá mầm (jatropha). •Trồng rừng những cây mọc mau như là trúc, cây bạch đàn, cây dương, cây thông,....  Ô nhiễm Dùng củi làm một nguồn năng lượng có thể là một giải pháp ngưng tăng sinh khí CO2 (di oxyd carbon) trong khí quyển. Khi cây mọc thì hấp thụ khí CO2 trong khí quyển để biến carbon thành gỗ. Khi đốt củi thì th ải ra
11 CO2, nhưng đó là carbon đã chứa trong cây khi cây đang mọc. Tổng kết là dùng củi để đốt thì khí quyển không có thêm CO2 như là khi đốt năng lượng hóa thạch. Nhưng lý luận như vậy chỉ đúng khi trồng lại t ất c ả di ện tích rừng bị đốn để lấy củi. Thực tế là ở những nước nghèo người ta đốn rừng mà không trồng lại cây. Vì thiếu kiến thức và thiếu ph ương tiện trồng cây, rừng những nước đó đang bị tàn phá nghiêm trọng. Để có nhiên liệu từ sinh khối có glucid và sinh kh ối ch ứa d ầu, ng ười ta phải trồng cây sinh ra những sinh khối đó. Để có năng su ất cao, ng ười ta phải chọn những địa điểm thuận lợi cho nông nghiệp, dùng nh ững ph ương tiện cơ giới, phân bón và thuốc trừ sâu. Những phương tiện cơ giới chạy bằng năng lượng dầu. Phân bón và thuốc trừ sâu là những hóa ph ẩm đ ược chế biến từ sản phẩm dầu và than. Cân nhắc kỹ thì chưa chắc gì thay thế năng lượng hóa thạch bằng những năng lượng sinh học đó sẽ làm gi ảm nguồn khí có hiệu ứng nhà kính trong khí quyển. 2.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng năng l ượng trên th ế gi ới và Vi ệt Nam hiện nay 2.2.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng năng lượng trên thế giới 2.2.1.1. Một số giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả trên thế giới hi ện nay  Trong giao thông vận tải Gia tăng hiệu suất năng lượng: Có ba phương pháp gia tăng hiệu suất năng lượng: - Giảm trọng lượng của phương tiện chuyên chở. - Vận hành động cơ một cách tối ưu. - Giảm ma sát giữa phương tiện chuyên chở và môi trường di chuyển. - Giảm trọng lượng của phương tiện chuyên chở: Khi giảm trọng lượng cuả phương tiện chuyên chở thì sẽ cần ít năng lượng hơn vì trọng lượng tiết kiệm được sẽ dùng để chở thêm hành khách và hàng hóa hay chở thêm nhiên liệu để đi xa hơn. Những động cơ bằng h ợp kim nhôm,
12 rầm dọc tàu bay bằng sợi cacbon, vỏ tàu thủy bằng h ỗn h ợp nh ựa,… là những tiến bộ mới nhất từ ba chục năm nay. - Vận hành động cơ một cách tối ưu: Những máy nổ đã được sáng chế và cải tiến từ hơn một thế kỷ rưỡi nay nên hiệu suất của chúng đã gần đạt tối ưu mà vật lý học cho phép. Những máy nổ là nh ững đ ộng c ơ có t ỷ trọng công suất riêng thấp nhất trong số những động cơ đã đ ược sáng ch ế. Vì những lý do đó mà hiện nay chúng trang bị đa số nh ững ph ương ti ện chuyên chở và hầu hết những xe ôtô. - Giảm ma sát giữa phương tiện chuyên chở và môi trường di chuyển Khi chuyển động, mọi phương tiện chuyên chở đều chịu ma sát của không khí. Trên đường hàng không chỉ có ma sát với không khí. Nh ưng trên đường bộ thì có thêm ma sát giữa bánh xe và đường và trên đ ường th ủy có thêm ma sát giữa vỏ tàu và nước. Với những khả năng thiết kế bằng máy tính điện tử (computer assisted design), hình dáng tất cả những loại phương tiện chuyên chở, trên không, trên bộ cũng như trên mặt nước, đều được tối ưu hóa. Những vỏ bánh xe và nhựa tráng đường đã được cải tiến để giảm ma sát giữa bánh xe và mặt đường. Bánh xe tàu hỏa có một lớp thép rắn cũng để giảm ma sát giữa bánh xe và đường rầy. Tàu thủy có thêm cánh ngầm đ ể khi di chuy ển mau, cánh ngầm nhấc vỏ tàu lên làm giảm sức cản của nước. - Chuyển sang những năng lượng khác Người ta có thể đổi sang năng lượng khác bằng cách tiếp tục dùng động cơ máy nổ hay dùng một loại động cơ khác. - Tiếp tục dùng máy nổ Vì máy nổ là một động cơ gần như hoàn h ảo, người ta cố g ắng dùng những loại động cơ đó với những nhiên liệu khác: khí đ ốt, nhiên li ệu t ổng hợp và nhiên liệu sinh học. Khí nén hay khí hoá lỏng được chứa trong một cái bình khá nặng có thành dày để chịu đựng áp suất cao. Thêm vào đó, tỷ trọng năng lượng riêng của khí đốt nén hay hoá lỏng kém xa những sản phầm dầu. Vì hai lý
13 do đó, những phương tiện chuyên chở chạy bằng khí đốt chưa được phổ biến mấy. - Chuyển sang những loại động cơ khác Những động cơ điện không ô nhiễm môi trường tự nhiên và không ồn ào. Với công nghệ hiện nay, chỉ có tàu điện và xe buýt cần vẹt ch ạy bằng điện là không cần phải chở thêm nhiên liệu để chạy. Những phương tiện giao thông này có hiệu suất năng lượng cao vì chạy b ằng đ ộng c ơ đi ện, một động cơ có hiệu suất cao và có thể hoàn lại điện khi tàu gi ảm v ận t ốc và động cơ chuyển sang dạng phát điện. Nhờ không phải chở nhiên li ệu, những tàu điện có thể đạt những vận tốc thương mại hơn 300 km/giờ. Người ta cũng nghĩ tới những pin nhiên liệu (fuel cell) ch ạy bằng khí methan hay khí hydrô để làm nguồn điện. Bình ch ứa nh ững khí này cũng nặng và cồng kênh như những bình accu. Ngoài ra, những phân tử khí methan hay khí hydrô có thể thấm vào thành của bình chứa khí làm cho bình dễ gẫy với nguy cơ gây nổ.  Trong công nghiệp Khi nghiên cứu nhu cầu năng lượng trong các ngành công nghiệp thì người ta phân biệt: + Những ngành công nghiệp không sản xuất sản phẩm dầu hay điện. + Ngành lọc dầu. + Và ngành sản xuất điện. Điện và than chia nhau gần đồng đều tổng cộng một nửa th ị ph ần năng lượng khả dụng của các ngành công nghiệp không sản xuất s ản phẩm dầu hay điện và những năng lượng khác chia nhau thị phần còn lại. - Gia tăng hiệu suất năng lượng Vì công nghệ có nhu cầu năng lượng đa dạng, những phương pháp gia tăng hiệu suất năng lượng của các ngành công nghiệp rất là đa dạng. Ngoài những cố gắng cách nhiệt những thiết bị nóng hay lạnh hơn môi trường bao quanh thì có ba phương pháp gia tăng hiệu suất năng lượng: + Sản xuất đúng mức đúng lúc (lean and just in time manufacturing),
14 + Đồng phát sinh (co-generation) và chu trình kết hợp (combined cycle). + Hỗ tương (mutualisation) năng lượng. + Sản xuất đúng mức đúng lúc. - Sản xuất đúng mức đúng lúc là tập hợp tất cả những ph ương pháp quản lý sản xuất nhằm tiết kiệm những nhân tố sản xuất. Để tiết kiệm năng lượng, người ta tìm cách sản xuất một sản phẩm một cách liên t ục và ở cùng một địa điểm từ những nguyên liệu ở xa nhất thượng nguồn chuỗi sản xuất cho đến thương phẩm. Trung bình, một phần mười sản lượng điện bị tiêu hao khi t ải t ừ n ơi sản xuất đến nơi tiêu thụ. Nếu điện sản xuất ở ngay cơ sở có nhu c ầu điện thì tiết kiệm được năng lượng thất thoát đó. Tất cả mọi công nghi ệp đều dùng điện, điện là nguồn năng lượng quan trọng nhất của các ngành công nghiệp. Để giảm thất thoát điện vì câu điện từ xa, những khu công nghiệp xếp đặt hợp lý đều có một nhà máy điện hay một ổ phát điện riêng. - Phương pháp sản xuất đúng mức đòi hỏi những công cụ sản xuất phải được bảo trì nghiêm chỉnh. Ngoài việc giữ năng suất ở mức tối đa, một thiết bị sản xuất được bảo trì kỹ lưỡng sẽ tiêu th ụ ít năng l ượng h ơn là một cỗ máy ít được bảo trì. - Hỗ tương năng lượng: Một nhà máy điện có thể phân ph ối năng lượng bằng hai cách: phát điện hay hơi nước tới hai nơi có nhu c ầu không cùng một thời điểm hay phát điện cho một nơi và phát nước cho m ột n ơi khác. - Chuyển sang những năng lượng khác: Việc dùng năng lượng này hay năng lượng khác tùy ở tính thích nghi với quy trình s ản xu ất. Mu ốn chuyển sang một năng lượng khác thường phải đổi quy trình sản xuất. Năm 2011, tổng sản lượng than đá tiêu thụ trên thế giới là 4,13 tỷ tấn (33 600 TWh). Trong số đó một phần lớn đã được đốt tại các nhà máy điện, 19 600 TWh (58%), và các cơ sở công nghiệp các ngành khác, 9 000 TWh (27%). Phần còn lại, 4 900 TWh (15%), đã được tiêu thụ bởi những sinh hoạt không liên hệ gì với công nghiệp.
15 Than là một năng lượng rẻ tiền nên được các cơ sở công nghiệp trọng dụng. Than cũng là một năng lượng khi đốt làm ô nhi ễm môi trường nhất và chỉ có những cơ sở công nghiệp lớn mới có thể đầu tư vào những thiết bị thanh lọc thích ứng. Những ngành biến chế khoáng sản thành sản phẩm trung gian, như là luyện kim và xi măng, dùng than. Những th ử nghiệm cho th ấy vi ệc chuy ển sang những loại năng lượng khác như là sản phẩm dầu hay khí đốt không làm giảm nhu cầu năng lượng mấy nhưng giảm ô nhiễm một cách đáng kể. Hiện có ý kiến dùng plasma, một dạng năng lượng sinh ra từ đi ện. N ếu những thử nghiệm cho thấy phương pháp này khả thi thì nhu cầu than có thể chuyển sang điện năng, và điện năng tương lai sẽ là điện hạt nhân. Những ngành công nghiệp khác chủ yếu dùng những năng lượng khác: khí đốt, điện, sản phẩm dầu và những năng lượng tái tạo. Khi cần đến nhiệt độ cao thì dùng khí đốt hay sản ph ẩm dầu với nh ững mỏ đ ốt. Khi cần đến nhiệt độ thấp thì nhiều xí nghiệp dùng h ơi nước với bộ chuyển nhiệt. Nhu cầu nhiệt năng ở những nhiệt độ dưới 200°C rất lớn. Nhưng, vì những xí nghiệp không phối hợp với nhau, hơi nước phụ phẩm của những nhà máy nhiệt điện chưa được dùng mấy trong những quy trình sản xuất. Tất cả các nguồn năng lượng cơ bản và năng lượng trung gian đều có thể được dùng để sản xuất điện. Vì đốt than gây ra ô nhiễm và sinh ra khí có hiệu ứng nhà kính, người ta tìm cách chuyển sang khí đốt và nh ững năng lượng tái tạo như là thủy năng, quang năng và phong năng. Về năng lượng sinh học thì điện được sản xuất từ phế liệu của nông nghiệp, lâm nghiệp và công nghiệp chế biến thực phẩm. Uranium chiếm 17 % thị ph ần năng lượng của ngành sản xuất điện nhưng chỉ cung ứng khoảng 6 % lượng điện, tương đương với thủy năng. Điều này dễ hiểu vì điện từ uranium là điện của một nhà máy nhiệt điện nên hiệu suất ch ỉ bằng một phần ba năng lượng chứa trong uramium có khả năng phân hạch. Ngược lại thủy năng biến thành điện gần trọn vẹn. Cho tới nay chỉ có ngành sản xuất điện là dùng đến nguồn năng lượng hạt nhân. Nhưng, trên nguyên tắc, những ngành công nghiệp cần
16 đến nhiệt năng đều có thể dùng hơi nước của những lò phản ứng hạt nhân. Thí dụ, ngành lọc dầu tiêu thụ non 10 phần trăm dầu thô và dầu đã được thanh lọc để sản xuất những sản phẩm dầu (dầu lửa, dầu diezen, dầu kerozen, dầu xăng). Dầu đốt trong những chòi cất thường có nhiều cặn bẩn và có hàm lượng những chất bần như là lưu huỳnh. Nhà máy dùng những dầu này vì có thể được trang bị những bộ phận lọc hữu hiệu những cặn bẩn và chất bần và vì không thể bán ra ngoài được. Tuy nhiên cũng có ý kiến cung ứng nhiệt năng để lọc dầu đó bằng hơi nước nén sản xuất từ một lò hạt nhân để thay thế dầu thô và sản phẩm dầu. 2.2.1.2. Một số nguồn năng lượng trên thế giới trong tương lai Những năm gần đây, dư luận nói đến nhiều về nguồn năng lượng mới, gọi là năng lượng lựa chọn, năng lượng thay thế hay năng lượng xanh. Ưu điểm của nguồn năng lượng này là sạch, có sẵn trong thiên nhiên, không gây ô nhiễm, không bị cạn kiệt và là giải pháp tốt nh ất nh ằm ti ết kiệm năng lượng hóa thạch cho tương lai.  Pin nhiên liệu Đây là kỹ thuật có thể cung cấp năng lượng cho con người mà không hề phát ra khi thải CO2 (các bon điôxít) hoặc những chất thải độc h ại khác. Một pin nhiên liệu tiêu biểu có thể sản sinh ra điện năng trực tiếp bởi ph ản ứng giữa hydro và ôxy. Hydro có thể lấy từ nhiều nguồn như khí thiên nhiên, khí mêtan lấy từ chất thải sinh vật và do không bị đốt cháy nên chúng không có khí thải độc hại.  Năng lượng mặt trời Nhật Bản, Mỹ và một số quốc gia Tây Âu là nh ững nơi đi đ ầu trong việc sử dụng nguồn năng lượng mặt trời rất sớm (từ những năm 50 ở thế kỷ trước). Tính đến năm 2002, Nhật Bản đã sản xuất được khoảng 520.000 kW điện bằng pin mặt trời, với giá trung bình 800.000 Yên/kW, thấp hơn 10 lần so với cách đây trên một th ập kỷ. N ếu m ột gia đình ng ười Nhật 4 người tiêu thụ từ 3 đến 4 kW điện/mỗi giờ, thì họ cần phải có di ện tích từ 30-40 m2 mái nhà để lắp pin. Nhật B ản phấn đ ấu đ ến năm 2010 s ẽ sản xuất được hơn 8,2 triệu kW điện tử năng lượng mặt trời.
17  Năng lượng từ đại dương Đây là nguồn năng lượng vô cùng phong phú, nhất là quốc gia có diện tích biển lớn. Sóng và thủy triều được sử dụng để quay các turbin phát điện. Nguồn điện sản xuất ra có thể dùng trực tiếp cho các thi ết b ị đang vận hành trên biển như hải đăng, phao, cầu cảng, hệ thống hoa tiêu dẫn đường v.v….  Năng lượng gió Năng lượng gió được coi là nguồn năng lượng xanh vô cùng dồi dào, phong phú và có ở mọi nơi. Người ta có thể sử dụng sức gió để quay các turbin phát điện. Ví dụ như ở Hà Lan hay ở Anh, Mỹ. Riêng tại Nhật mới đây người ta còn sản xuất thành công một turbin gió siêu nhỏ, sản ph ẩm của hãng North Powen. Turbin này có tên là NP 103, sử d ụng một bình phát điện dùng cho đèn xe đạp thắp sáng hoặc giải trí có chi ều dài cánh qu ạt là 20 cm, công suất điện là 3 W, đủ để thắp sáng một bóng đèn nhỏ.  Dầu thực vật phế thải dùng để chạy xe Dầu thực vật khi thải bỏ, nếu không được tận dụng sẽ gây lãng phí lớn và gây ô nhiễm môi trường. Để khắc phục tình trạng này, tại Nhật có một công ty tên là Someya Shoten Group ở quận Sumida Tokyo đã tái ch ế các loại dầu này dùng làm xà phòng, phân bón và dầu VDF (nhiên liệu diezel thực vật). VDF không có các chất thải ôxít lưu huỳnh, còn l ượng khỏi đen thải ra chỉ bằng 1/3 so với các loại dầu truyền thống.  Năng lượng từ tuyết Hiệp hội nghiên cứu năng lượng thiên nhiên ở Bihai của Nhật đã thành công trong việc ứng dụng tuyết để làm lạnh các kho hàng và điều hòa không khí ở những tòa nhà khi thời tiết nóng bức. Theo dự án này, tuy ết được chứa trong các nhà kho để giữ nhiệt độ kho từ 0 0c đến 40c. Đây là mức nhiệt độ lý tưởng dùng để bảo quản nông sản vì vậy mà giảm được chi phí sản xuất và giảm giá thành sản phẩm.  Năng lượng từ sự lên men sinh học Nguồn năng lượng này được tạo bởi sự lên men sinh h ọc các đồ ph ế thải sinh hoạt. Theo đó, người ta sẽ phân loại và đưa chúng vào những bể
18 chứa để cho lên men nhằm tạo ra khí metan. Khí đốt này sẽ làm cho động cơ hoạt động từ đó sản sinh ra điện năng. Sau khi quá trình phân h ủy hoàn tất, phần còn lại được sử dụng để làm phân bón. 2.2.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng năng lượng ở Việt Nam 2.2.2.1. Những cơ sở cho định hướng tiết kiệm năng lượng cho máy chế biến chè xuất khẩu Căn cứ Nghị định 102/2003/NĐ-CP ngày 03/9/2003 của Chính Phủ về Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Căn cứ vào các Quyết định của Thủ tướng Chính phủ số 79/QĐ-TTg ngày 14/4/2006 phê duyệt Chương trình mục tiêu Quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả và số 80/QĐ-TTg ngày 14/4/2006 phê duyệt. Chương trình mục tiêu Quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giai đoạn 2006 - 2010. Căn cứ vào Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả số 50/2010/QH12 ngày 28/6/2010. 2.2.2.2. Thực trạng sử dụng năng lượng ở nước ta Trong sản xuất công nghiệp, xây dựng dân dụng giao thông vận tải của nước ta hiện nay, khả năng tiết giảm lãng phí năng l ượng còn r ất l ớn. Hiệu suất sử dụng nguồn năng lượng trong các nhà máy điện đốt than, dầu của nước ta chỉ đạt được từ 28% đến 32%, thấp h ơn so v ới các n ước phát triển khoảng 10%; hiệu suất các lò hơi công nghiệp chỉ đạt khoảng 60%, thấp hơn mức trung bình của thế giới khoảng 20%. Năng lượng tiêu hao cho một đơn vị sản phẩm các ngành công nghiệp chính của n ước ta cao hơn nhiều so với các nước phát triển. Theo tính toán, cường độ năng l ượng (mức tiêu hao năng lượng để sản xuất ra một đơn vị giá trị kinh tế - kwh/ đồng…) trong công nghiệp của Việt Nam cao hơn Thái Lan và Malaysia khoảng 1,5 - 1,7 lần nhiều hơn các nước nói trên. Thi ếu các bi ện pháp ti ết kiệm năng lượng cộng với trình độ lạc hậu của công nghệ trong các doanh nghiệp làm cho việc sử dụng năng lượng rất kém hiệu quả.
19 Các nghiên cứu, khảo sát trong một số xí nghiệp sản xuất xi măng, thép, sành, sứ, công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng … cho th ấy ti ềm năng tiết kiệm năng lượng có thể đạt trên 20%. Trong lĩnh vực xây dựng và khai thác các công trình xây dựng dân dụng, lĩnh vực giao thông v ận t ải ti ềm năng tiết kiệm năng lượng có thể tới 30 - 35%; khu vực sinh hoạt và hoạt động dịch vụ tiềm năng tiết kiệm cũng không nhỏ. Sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả đã được đa số các nước trên thế giới đáng giá là một trong những ưu tiên thực hiện chiến lược phát triển bền vững của thế kỉ 21. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã được chứng minh là biện pháp có chi phí thấp hơn nhiều, chỉ bằng 30% so với mức chi phí đầu tư nguồn điện mới. Chương trình tiết kiệm điện ở Thái Lan đã chứng minh, để “sản xuất” thêm 1 kWh điện do tiết kiệm năng lượng để nâng cao hiệu suất sử dụng phải đầu tư thêm 2 USD, trong khi các nhà máy điện đốt than, dầu, khí để sản xuất ra 1 kWh điện phải tiêu tốn trung bình từ 4 - 6 USD.
20 Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu Vấn đề sử dụng năng lượng và tiêt kiêm năng lượng (TKNL) của ́ ̣ máy chế biến chè xuất khẩu. 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi về không gian: Công ty cổ ph ần chè Tân C ương Hoàng Bình - Phạm vi về thời gian nghiên cứu: 5 tháng. Từ tháng 1 đến tháng 5 năm 2012. 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu Thời gian nghiên cứu: từ tháng 1 đến tháng 5 năm 2012. Địa điểm nghiên cứu: Công ty cổ phần chè Tân Cương Hoàng Bình. 3.3. Nội dung nghiên cứu - Phân tích thực trạng sử dụng năng lượng ở máy ch ế biến chè t ại công ty cổ phần chè Tân Cương Hoàng Bình; - Đề ra một số phương án nhằm tiết kiệm năng lượng góp phần giảm chi phí trong quá trình sản xuất chè tại công ty; - Tính toán thiết kế cho một phương án TKNL cụ thể. 3.4. Phương pháp nghiên cứu 3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu 3.4.2.1. Thu thập số liệu thứ cấp Thông tin thứ cấp bao gồm các thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, dân số, lao động, kết quả sản xuất, các chương trình tiết kiệm năng lượng…lấy từ các nguồn là các báo cáo tổng kết hàng năm, số liệu thống kê của các phòng thống kê, phòng kinh tế và các báo cáo tài chính của công ty, số liệu từ các cơ quan liên quan, các tài liệu, sách báo đã công bố…