Tổng quan về đường cơ sở năng lượng

 ĐƯỜNG CƠ SỞ NĂNG LƯỢNG (PHẦN 1):TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG CSNL[EnB]VÀ CHỈ SỐ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG [EnPI] 
Trong hệ thống Quản lý năng lượng theo tiêu chuẩn ISO 50001 thì một công cụ quan trọng không thể thiếu đối với người quản lý năng lượng đó là Đường cơ sở năng lượng - Energy Baseline(EnB). Tuy nhiên hiện nay chưa có một chuẩn mực nào hay một hướng dẫn cụ thể nào để xây dựng một Đường cơ sở năng lượng hiệu quả, phần lớn các nhà quản lý vẫn chưa hiểu rõ bản chất và chưa thể sử dụng EnB như một công cụ quản lý năng lượng. Trong bài viết này tôi sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về đường cơ sở năng lượng (EnB) và chỉ số hiệu quả năng lượng (EnPI).
iPad-For-Business.jpg
1. Đường cơ sở năng lượng và chỉ số hiệu quả năng lượng là gì?
Đầu tiên viện dẫn theo ISO 50001:2011 ta có:
“3.6 Đường cơ sở năng lượng
(Các) chuẩn định lượng làm cơ sở cho việc so sánh hiệu quả năng lượng.
CHÚ THÍCH 1: Đường cơ sở năng lượng phản ánh một khoảng thời gian quy định.
CHÚ THÍCH 2: Đường cơ sở năng lượng có thể được chuẩn hóa bằng cách sử dụng các biến số ảnh hưởng đến việc sử dụng và/hoặc tiêu thụ năng lượng, ví dụ: mức độ sản xuất, nhiệt độ theo thời gian (nhiệt độ ngoài trời), v.v…
CHÚ THÍCH 3: Đường cơ sở năng lượng cũng được sử dụng để tính toán tiết kiệm năng lượng, làm chuẩn đối chiếu trước và sau khi thực hiện các hành động cải tiến hiệu quả năng lượng.”
“3.13 Chỉ số hiệu quả năng lượng EnPI là Giá trị hoặc thước đo định lượng của hiệu quả năng lượng, do tổ chức xác định.
CHÚ THÍCH: Chỉ số hiệu quả năng lượng có thể được thể hiện bằng một tỷ lệ, tỷ số đơn giản, hay một mô hình phức tạp hơn.”
Ở một hướng dẫn cụ thể hơn trong ISO 50004 : 2016 ta có:
“4.4.4 Đường cơ sở Năng lượng         
Đường cơ sở năng lượng là điểm khởi đầu để đo lường hiệu suất năng lượng theo thời gian. Nó được thiết lập trong một khoảng thời gian đại diện cho hoạt động của tổ chức hoặc báo cáo theo quy định của tổ chức cho phép chụp một chu kỳ hoạt động đầy đủ. Trong thời gian này, biến năng lượng liên quan được ghi nhận cho mục đích so sánh. 
Các cơ sở bao gồm các dữ liệu tiêu thụ năng lượng trong một thời gian xác định, có thể được thể hiện như các chỉ số hiệu suất năng lượng.”
Vậy có thể hiểu đơn giản như sau:
1.      Đường cơ sở năng lượng được xây dựng từ các dữ liệu tiêu thụ năng lượng của đơn vị hay tổ chức trong một khoảng thời gian hay chu kỳ nhất định trong qua khứ để phản ánh hoạt động sử dụng năng lượng của đơn vị hay tổ chức đó.
2.      Đường cơ sở năng lượng phản ánh hoạt động sử dụng năng lượng thông qua chỉ số hiệu quả năng lượng (EnPI), EnPI đó được lấy làm chuẩn mực để đối chiếu trước và sau khi thực hiện các hành động cải tiến tiết kiệm năng lượng.
Chúng ta có một ví dụ đơn giản như sau:
Khi chúng ta tăng sản lượng, năng lượng tiêu thụ đầu vào tăng theo. Dĩ nhiên chúng ta không thể nói rằng chúng ta sử dụng năng lượng không hiệu quả vì năng lượng sử dụng đang tăng lên. Khi đó chúng ta cần một chỉ số là “Chỉ số hiệu quả năng lượng (EnPI)”.
Yếu tố Đơn vị Tháng 1 Tháng 2 Tháng 3 Tháng 4 Tháng 5 Tháng 6 Tổng
Sản lượng Unit 100 120 150 200 250 170 970
Điện tiêu thụ kWh 300 330 350 500 700 400 2580
Khi bỏ qua các tác động khác ta có thể tính chỉ số hiệu quả năng lượng như sau:
 EnPi = Năng lượng đầu vào / Sản lượng đầu ra
Ta thấy tháng 2 điện tiêu thụ cao hơn tháng 1, tuy nhiên chưa hẳn đã sử dụng năng lượng kém hiệu quả. Có EnPITháng 1 = 300/100 = 3kWh/Unit ; EnPITháng 2 = 330/120 = 2,8 Wh/Unit Vậy có thể kết luận tháng 2 chỉ số hiệu quả năng lượng tốt hơn tháng 1.
Ngoài ra chúng ta thấy có 1 xu thế là khi sản lượng tăng, điện tiêu thụ tăng theo và ngược lại. Khi đưa 2 yếu tố cùng trên 1 đồ thị ta có xu hướng:
Bằng phương pháp bình phương cực tiểu ta vẽ  được đường tuyến tính biểu thị xu hướng hoạt động năng lượng tại đơn vị như sau:
Đồ thị trên phản ánh được tình trạng hoạt động sử dụng năng lượng trong khoảng thời gian 6 tháng của đơn vị trên. Cụ thể là phản ánh qua đường tuyến tính y = 2,046*x + 99,2 với mức độ tương quan giữa x và y là 92% (R2)
Kết luận:
1.      Đường cơ sở năng lượng giai đoạn 6 tháng của đơn vị là: y = 2,046*x + 99,2 (kWh) 
2.      Chỉ số hiệu quả năng lượng giai đoạn 6 tháng của đơn vị là:

 
2. Ý nghĩa và bản chất của EnB và EnPI.
Xét tiếp ví dụ trên, sau khi đã có được đường cơ sở năng lượng và chỉ số hiệu quả năng lượng trong giai đoạn 6 tháng, vậy các chỉ số đấy có ý nghĩa gì và nói lên điều gì ?
Chỉ số hiệu quả năng lượng EnPI là 1 hằng số (2,7 kWh/Unit) phản ánh mức độ hiệu quả năng lượng tại giai đoạn 6 tháng. EnPI đó dùng làm chuẩn mực để so sánh xem giai đoạn tiếp theo đơn vị có hoạt động hiệu quả không? Tuy nhiên để xác định được tiềm năng của đơn vị và phải làm như thế nào để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng thì chúng ta phải sử dụng đường cơ sở năng lượng (EnB)
Xét EnB ví dụ trên: y = 2,046*x + 99,2. Ở đây EnB phản ánh mối liên hệ giữa sản lượng đầu ra (x) và năng lượng đầu vào (y) qua 1 hàm số có nghĩa như sau:
1.      Khi không sản xuất sản phẩm: x=0 => y = 99,2 kWh, tức đơn vị vẫn tiêu thụ 1 năng lượng nền là 99,2kW kể cả khi không sản xuất. Thực tế ở bất kỳ quá trình nào luôn tồn tại một tổn thất năng lượng không tải nhất định ví dụ dây chuyền vẫn chạy dù không ra sản phẩm, đèn vẫn bật khi nghỉ giải lao, rò rỉ hơi, khí nén hay các hoạt động phụ trợ khác vẫn hoạt động dù không tạo ra sản phẩm.
2.      Khi x tăng lên 1 đơn vị, điện tiêu thụ tăng lên 2,046 kWh, tức là hệ số năng lượng đang ở mức 2,046 kWh/1 Unit. Thông thường chỉ số này phản ánh trình độ công nghệ dùng để sản xuất (máy hiệu suất càng cao thì hệ số năng lượng càng thấp)
Vậy từ đó người quản lý năng lượng sẽ có 2 phương thức để nâng cao hiệu quả hoạt động năng lượng là:
1.      Tiết kiệm năng lượng thông qua giảm chỉ số năng lượng nền bằng việc: Quản lý vận hành, bật tắt thiết bị tối ưu, kiểm tra bảo dưỡng định kỳ, thực hiện tuyên truyền,..
2.      Tiết kiệm năng lượng thông qua giảm hệ số năng lượng bằng việc: Đầu tư cải tiến kỹ thuật, thay đổi công nghệ,..

3. Xác định tiềm năng TKNL thông qua đường cơ sở năng lượng.
Thông thường mục tiêu TKNL của một đơn vị sẽ được xác định thông qua chỉ thị từ ban lãnh đạo là một con số như giảm 5% tổng điện tiêu thụ,.. Tuy nhiên một câu hỏi đặt ra là 5% đấy lấy ở đâu ra, sao không phải là 4% hay 6%. Trong phần này chuyên gia của ENERVI sẽ chỉ ra cách chúng ta khai thác tiềm năng TKNL từ đường cơ sở năng lượng để làm cơ sở cho việc đặt mục tiêu trong hoạch định năng lượng.
Nhìn lại đường cơ sở năng lượng ví dụ trên, ta thấy có 2 điểm nằm trên đường cơ sở và 4 điểm nằm dưới đường cơ sở. Những điểm nằng trên là những tháng có hoạt động sử dụng năng lượng kém hiệu quả. Vậy mục tiêu của chúng ta ở đây là trong giai đoạn tiếp theo kéo những điểm ở trên đường cơ sở năng lượng về bằng hoặc thấp hơn đường cơ sở năng lượng.

Cách tính tiềm năng TKNL
Bước 1: Tính được điện tiêu thụ giả định theo đường cơ sở năng lượng:
Bước 2: So chênh lệch với điện tiêu thụ thực tế
Bước 3: Tính toán tiềm năng TKNL theo nguyên tắc: điện tiêu thụ thực tế lớn hơn điện tiêu thụ theo EnB thì không có tiềm năng TKNL, ngược lại nếu điện tiêu thụ thực tế cao hơn điện tiêu thụ tính theo EnB thì tiềm nằng TKNL bằng hiệu của điện tiêu thụ thực tế trừ đi điện tiêu thụ theo EnB.

Yếu tố Đơn vị Tháng 1 Tháng 2 Tháng 3 Tháng 4 Tháng 5 Tháng 6 Tổng
Sản lượng Unit 100 120 130 200 250 170 970
Điện tiêu thụ kWh 300 330 400 550 600 400 2580
Điện tiêu thụ theo đường EnB kWh 303.8 344.72 365.18 508.4 610.7 447.02  
Chênh lệnh với thực tế kWh -3.8 -14.72 34.82 41.6 -10.7 -47.02  
Tiềm năng TKNL kWh 0 0 34.82 41.6 0 0 76.42
 
Kết luận:Tổng tiềm năng TKNL trong giai đoạn 6 tháng của đơn vị là 76,42 kWh tương đương 3% tổng điện tiêu thụ.

4. Cách xây dựng đường cơ sở năng lượng cơ bản.
Bước 1: Phân tích các biến, yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất kinh doanh của đơn vị, lựa chọn biến / yếu tố tác động chính đến hoạt động sử dụng năng lượng.
Bước 2: Thu thập dữ liệu quá khứ năng lượng và biến / yếu tố tác động chính.
Bước 3: Thiết lập mô hình toán học hợp lý (Thông thường sử dụng hồi quy tuyến tính)
Bước 4: Phân tích kết quả, theo dõi và đánh giá.
Chuyên gia quản lý năng lượng - Hồ Văn Tiến
Tải về bảng dữ liệu mẫu tại đây

Chi tiết xem trong video hướng dẫn sau:

 

 



















 

 

Các bài viết liên quan

Đường cơ sở năng lượng (Phần 4): Hàm hồi quy đa biến

15/06/2017

Trong phần này ENERVI sẽ chỉ một phương pháp nâng cao với độ phức tạp cao hơn là xây dựng đường...

Đường cơ sở năng lượng (Phần 3): Xử lý dữ liệu đường cơ sở năng lượng

15/06/2017

Trong phần này chuyên gia ENERVI sẽ đi phân tích chỉ ra nguyên nhân và các biện pháp xử...

Đường Cơ Sở Năng Lượng (Phần 2) Tính Toán Năng Lượng Tiết Kiệm Và Lũy Kế Tiết Kiệm.

02/06/2017

Tại phần này chúng ta sẽ tiếp tục với việc tính toán chỉ số tiết kiệm năng lượng đạt được...