Thông tin liên lạc

Địa chỉ

20/4 đường nội khu Symphony, khu phố Phú Mỹ Hưng Midtown, Quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh 70000, Việt Nam

Hotline

0902898953

Email

info@vietnamzerowaste.vn
tủbine

Đồng phát là gì? Tại sao cần lắp đặt hệ thống nhà máy nhiệt điện bên trong các khu sản xuất công nghiệp? Tất cả thắc mắc đều sẽ được giải đáp ngay trong bài viết này. 

Đồng phát là gì?

Công nghệ đồng phát đã được áp dụng khá rộng rãi trong các xí nghiệp, nhà máy sản xuất hoặc ngay cả trong dân dụng từ những năm 50 của thập kỷ trước. Cho đến hôm nay, công nghệ này được xem là giải pháp quan trọng và là bước tiến lớn trong các chiến lược sản xuất năng lượng của nhiều quốc gia. 

Trong tiếng Anh, công nghệ đồng phát được gọi là Cogeneration. Đây là hệ thống nhà máy nhiệt điện hiện đại, hiệu suất cao có khả năng tạo ra năng lượng điện – nhiệt hữu ích chỉ từ một nguồn nhiên liệu sơ cấp duy nhất. Hơn nữa, nguyên liệu đầu vào của nhà máy nhiệt điện là những nguồn năng lượng tái tạo như gió, mặt trời, thủy lực, địa nhiệt, biomass,…để tạo ra nhiệt lượng và điện lượng. Bằng cách đó, hệ thống đồng phát giúp chúng ta hạn chế sử dụng các nhiên liệu hóa thạch, vốn là nguồn gây ô nhiễm môi trường cực kỳ nặng và giảm thiểu các tác nhân gây hại cho tự nhiên từ việc tận dụng những nguồn năng lượng xanh, sạch. 

đồng phát là gì

Một hệ thống nhà máy đồng phát

Nhu cầu sử dụng năng lượng điện và nhiệt trong các nhà máy sản xuất 

Bất kỳ nhà máy sản xuất công nghiệp nào có sử dụng hơi bão hòa phục vụ nhu cầu gia nhiệt, sấy khô,…đều ứng dụng công nghệ đồng phát để giúp tiết kiệm nhiên liệu đầu vào mà vẫn đảm bảo hiệu suất năng lượng lẫn chất lượng. 

Cụ thể, năng lượng hơi bão hòa luôn được đánh giá cao nhờ khả năng truyền tải nhiệt lượng cực kỳ tốt và ổn định. Điều này là vô cùng cần thiết cho các quá trình gia nhiệt diễn ra hằng ngày trong các nhà máy. Bên cạnh đó, các nhà máy cũng cần điện năng để vận hành các thiết bị, động cơ điện hoặc thắp sáng. 

Theo cách truyền thống, các nhà máy cần một lò hơi công nghiệp để sản xuất hơi bão hòa, cung cấp năng lượng nhiệt theo nhu cầu sản xuất. Trong khi đó, để thỏa mãn nhu cầu điện năng thì các nhà máy phải lắp đặt trạm biến áp và nguồn điện sẽ phụ thuộc vào lưới điện quốc gia. Khi nhu cầu năng lượng tại nhà máy được cung cấp riêng rẻ từ những nguồn khác nhau khiến tiêu tốn nguồn nhiên liệu đầu vào, hoang phí lượng lớn năng lượng do bị thất thoát trong quá trình truyền tải. Do đó, sử dụng công nghệ đồng phát có thể giúp doanh nghiệp tiết kiệm 20% chi phí. Điều này sẽ được nói rõ hơn vào phần sau. 

Ưu điểm của công nghệ đồng phát

Một số ưu điểm của công nghệ đồng phát mà có thể được kể đến như:

  • Hiệu suất sử dụng năng lượng rất cao, đôi khi lên đến 80% đến 85%, nhiều hơn khoảng 20% – 25% so với công nghệ phát điện cũ. 
  • So với việc sử dụng hệ thống nhiệt – điện riêng lẻ, công nghệ này giúp giảm đến ½ lượng CO2 thải ra môi trường , do đó, ít gây ô nhiễm môi trường hơn.
  • Mặc khác, nhiên liệu được sử dụng trong các hệ thống đồng phát có thể là biomass, rác thải công nghiệp,…Điều này giúp doanh nghiệp tăng hiệu hiệu quả chi tiêu, giảm chi phí cũng như giảm được lượng rác thải ra môi trường sống. 
  • Sử dụng tối ưu nguồn năng lượng bằng cách hạn chế tiêu hao nhiên liệu hóa thạch, thay vào đó là những nhiên liệu có lượng carbon thấp, nhưng vẫn cung cấp hơi nước có dải nhiệt cực kỳ cao, qua đó sử dụng hiệu quả và tối ưu năng lượng, tăng hiệu suất sản xuất. 
  • Bộ máy hoạt động linh hoạt, dễ dàng điều chỉnh chế độ hoạt động của công nghệ đồng phát theo nhu cầu. 

Lợi ích của công nghệ đồng phát 

Hiệu quả của đồng phát 

Dựa trên nghiên cứu, công nghệ đồng phát có thể giảm đáng kể lượng khí thải CO2 ra môi trường. Theo Cục Bảo Vệ Môi Trường, Mỹ, khi so sánh hai nhà máy, một nơi có hệ thống nhiệt – điện riêng rẻ cho hiệu suất từ 50 – 60% trong khi nơi khác sử dụng hệ thống đồng phát lại đạt hiệu suất lên đến 80%. 

Nhờ đó, lượng phát thải giảm đáng kể dù cho hai phương pháp cùng tạo ra năng lượng tương đương nhau. Ví dụ, năng lượng tạo ra ở cả hai nhà máy là (35,000KW + 179,130MmBtu), trong khi công nghệ đồng phát chỉ thải ra 23.000 tấn/năm thì hệ thống lò riêng thải đến 45.000 tấn/năm, gấp đôi khả năng gây hại ra môi trường. 

Tiết kiệm 20% chi phí 

Khi nhiên liệu được đốt cháy trong công nghệ đồng phát, nước chuyển thành hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao. Sau khi ra khỏi lò hơi, một phần hơi nước được sử dụng để làm quay tuabin và tạo ra điện. Số khác lại được dùng để phục vụ quá trình sấy, sưởi, gia nhiệt,…

Nhờ đó, các doanh nghiệp có thể tiết kiệm ít nhất là 20% chi phí khi so với việc sử dụng hệ thống lò hơi và trạm biến áp riêng biệt. Ngoài ra, doanh nghiệp còn có khả năng chủ động cung cấp năng lượng cho chính hoạt động của mình mà không phải phụ thuộc vào hệ thống lưới điện quốc gia nữa. Đây là một lợi ích to lớn cho doanh nghiệp sản xuất trong thời đại giá điện và năng lượng liên tục tăng giá. Ngoài việc tối thiểu chi phí giúp giảm giá thành sản phẩm, tăng cơ hội cạnh tranh, đem đến nhiều lợi nhuận, công nghệ đồng phát còn giúp giảm tải lượng lớn khí carbon ra môi trường, hỗ trợ tiến trình xanh hóa và phát triển bền vững.

ĐỒNG PHÁT LÀ GÌ?

Thách thức trong việc đầu tư hệ thống đồng phát 

Khi lắp đặt công nghệ đồng phát, doanh nghiệp buộc phải rà soát, kiểm tra và cơ cấu lại toàn bộ quy trình sản xuất cũng như nắm rõ yêu cầu sử dụng hơi và hệ thống điện trong nhà máy. Việc này dù tốn thời gian, công sức và đòi hỏi một lượng chi phí đầu tư cao nhưng có thể giúp doanh nghiệp loại bỏ những quy trình rườm rà, lạc hậu và không đem lại hiệu quả. Do đó, thách thức này trở thành cơ hội cho doanh nghiệp tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường. 

Phân loại công nghệ đồng phát 

Hệ thống đồng phát tuabin ngưng hơi.

Tua bin hơicông nghệ đồng phát dạng sơ cấp và được áp dụng từ rất lâu, khoảng hơn 100 năm qua. Ban đầu, người ta sử dụng tuabin hơi để thay thế cho động cơ pittong do khả năng hoạt động linh hoạt, cho hiệu suất cao mà chi phí lại thấp. 

Các hệ thống đồng phát tuabin hơi có công suất nằm trong khoảng 50kW cho đến vài trăm MW và áp dụng chu kỳ Rankine giúp chuyển hóa nước thành hơi có nhiệt độ và áp suất cao. Khi đó, nước được bơm vào và đun nóng cho đến khi đạt nhiệt độ, áp suất nhất định. Lúc này, nước từ dạng lỏng đã chuyển sang dạng hơi đã được gia nhiệt. Hệ thống tuabin đa cấp sẽ hạ nhiệt và áp suất của hơi rồi đưa hơi đến những thiết bị, bộ phận cần để phục vụ quá trình sản xuất. 

Hai kiểu tua bin hơi được sử dụng phổ biến nhất là tuabin đối áp và tuabin ngưng hơi và tích hơi. Sự khác nhau của cả hai hệ thống phụ thuộc và số lượng và chất lượng của hơi, nhiệt. So với hệ thống đổi áp, tuabin ngưng – tích hơi có hiệu suất thấp hơn mà chi phí lại cao hơn. Nhưng hệ thống này lại có khả năng kiểm soát công suất điện để không phụ thuộc vào một hệ thống tải nhiệt nhờ  khả năng điều chỉnh chính xác tốc độ lưu lượng hơi qua tuabin.

Hệ thống tuabin khí

Hệ thống đồng phát tuabin khí hoạt động dựa trên chu trình Brayton để làm giãn nở, gia nhiệt,…không khí và được máy nè sử dụng để phát điện. Tuabin khí có thể đáp ứng gần như toàn bộ nhu cầu năng lượng của nhà máy. Sau đó, nguồn năng lượng có nhiệt độ cao sẽ được thu hồi sau khi giải phóng để phục vụ nhu cầu làm mát hoặc gia nhiệt cho các thiết bị.

Ngày nay, nhờ công nghệ phát triển, lượng khí tự nhiên sử dụng cho tuabin khi cũng có sẵn với số lượng lớn, chi phí lắp đặt càng rẻ và thời gian lắp đặt lại ngắn, dễ bàn giao nên hệ thống này càng được sử dụng rộng rãi. Bên cạnh nhiên liệu khí tự nhiên, thì các loại khác như diezen, dầu cũng có thể được sử dụng. Công nghệ đồng phát tuabin khí hoạt động với công suất khoảng 100MW.

Hệ thống động cơ pittong

Công nghệ đồng phát với động cơ pittong phù hợp với nhiều ngành công nghiệp khác nhau để cung cấp đồng thời năng lượng nhiệt và điện. Với nhiều ưu điểm như khởi động nhanh, công suất lớn cũng như hiệu suất điện cao hơn hệ thống tuabin khí giúp giảm thiểu chi phí về nhiên liệu, năng lượng lẫn vận hành. Hơn nữa, chi phí lắp đặt thấp hơn tuabin khí và việc bảo trì, bảo dưỡng dễ thực hiện cũng là một trong những lí do khiến doanh nghiệp ưa chuộng hệ thống này hơn. 

Kết luận 

Công nghệ đồng phát đang được ứng dụng rộng rãi khắp thế giới, điều này đủ để chứng tỏ tầm quan trọng lẫn lợi ích chiến lược của hệ thống này đối với nền kinh tế lẫn sản xuất công nghiệp. Tại Việt Nam, Zero Waste là một trong những công ty tiên phong nghiên cứu và phát triển công nghệ này. 

Đánh giá bài viết
Mr. Sơn

Tôi có 9 năm kinh nghiệm với vai trò kĩ sư thiết kế thiết bị áp lực theo tiêu chuẩn ASME; từng đảm nhận chức vụ Phó phòng kĩ thuật tại Công ty Cổ phần Lilama 18. Hiện tại, tôi là Trưởng phòng kĩ thuật công ty Việt Nam Zero Waste.