Tìm hiểu chung về hệ thống quản lý năng lượng (EMS)

 Quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng phát triển khiến nhu cầu sử dụng năng lượng tăng vọt. Các nguồn năng lượng không tái tạo ngày càng cạn kiệt dẫn đến việc thiếu hụt năng lượng trầm trọng, vì thế việc tiết kiệm và sử dụng năng lượng một cách hiệu quả là vô cùng cấp thiết. Nhằm quản lý giám sát năng lượng hiệu quả và tối ưu hóa việc tiêu thụ nguồn năng lượng cho các công trình dân dụng, đặc biệt là tòa nhà, hộ gia đình, khu công nghiệp.., hệ thống quản lý năng lượng đã và đang được đưa vào sử dụng ở các nhà máy và cơ sở sản xuất

1. Hệ thống quản lý năng lượng là gì?

Hệ thống quản lý năng lượng (Energy management system) thông thường là tập hợp các công cụ bằng máy tính được sử dụng bởi các nhà khai thác cơ sở vật chất điện để giám sát, kiểm soát, và tối ưu hóa hiệu suất của các thiết bị hoặc truyền tải hệ thống . Các công cụ hỗ trợ máy tính khác nhau được thực hiện từ mô-đun điều khiển thời gian ngắn đến lập kế hoạch hoặc cam kết của các đơn vị sản xuất điện trên cơ sở ngày / tuần. EMS có mục tiêu tối đa hóa hiệu suất của hệ thống bằng các chức năng giám sát và kiểm soát đòi hỏi một hệ thống thu thập dữ liệu tập trung và quy trình ra quyết định.

Mục tiêu cao nhất của hệ thống quản lý năng lượng là tối ưu hóa tiêu thụ. Về bản chất, nó cho phép nhận được năng lượng tối đa với mức giá thấp nhất có thể. Điều này có thể thực hiện được với phân tích tự động, dựa trên phân tích dòng thời gian, về các khoảng thời gian dự đoán về mức tiêu thụ điện năng cao nhất.

Đọc thêm: Quản lý năng lượng là gì? Tất tần tật về quản lý năng lượng

2. Quá trình chính của hệ thống quản lý năng lượng

• Quá trình thiết lập chính sách: phản ảnh các cam kết của lãnh đạo một tổ chức nhằm đạt được những cải tiến về hiệu suất năng lượng, cam kết tuân thủ những yêu cầu luật pháp và các yêu cầu có liên quan khác.

• Quá trình hoạch định năng lượng: là Quá trình lập kế hoạch quản lý năng lượng bao gồm xác định những tiêu chí, tiêu chí năng lượng, kế hoạch hành động v.v.

• Quá trình thực hiện và điều hành: là Quá trình triển khai thực hiện các hoạt động quản lývà quản lýdựa trên những kết quả đầu ra của hoạt động hoạch định năng lượng.

• Quá trình kiểm tra: là quá trình tiến hành đánh giá kết quả và mức độ thực hiện các hoạt động quản lý năng lượng, việc triển khai được thực hiện thông qua nhiều hoạt động khác nhau.

• Quá trình xem xét: Lãnh đạo cao nhất thể hiện vai trò của mình thông qua việc xem xét định kỳ hệ thống quản lý năng lượng nhằm đảm bảo hệ thống này luôn phù hợp và được duy trì có hiệu lực.

Đọc thêm: Ứng dụng IOT quản lý năng lượng thông minh trong các nhà máy

3. Lợi ích của hệ thống quản lý năng lượng

Thu thập dữ liệu năng lượng

Hệ thống quản lý năng lượng thu thập dữ liệu năng lượng từ các bộ đo đếm năng lượng được trang bị ở hiện trường. Các nguồn năng lượng điện, dầu, nước, khí nén, khí đốt và than được trang bị đồng hồ đo, hoặc các bộ thu nhận tín hiệu tương ứng. Các thiết bị này có thể truyền thông dữ liệu qua các cổng như RS 232, RS 485, Profibus. Nguồn dữ liệu sau đó được đưa về máy chủ. Các phòng ban quan tậm truy cập vào server để xem thông tin mong muốn .

Theo dõi quá trình sử dụng năng lượng của nhân viên

Người trực tiếp tham gia sản xuất không nghĩ nhiều về vấn đề năng lượng. Giờ nghỉ giải lao, hay hết giờ làm việc, người lao động đôi lúc không tắt đèn, quạt. Thiết bị sản xuất khi không dùng, ngoài thời gian sản xuất, chúng ở trạng thái tạm dừng. Tại trạng thái này, thiết bị vẫn sử dụng điện để sẵn sàng vận hành trở lại. Với năng lượng khác như than, dầu hay khí đốt, nếu sản phẩm không đòi hỏi phải duy trì nhiệt độ nhất định, người lao động thay vì đốt nhiệt đến cuối giờ, họ có thể chủ động tận dụng nguồn nhiệt đã sinh ra, cung cấp thêm nhiệt lượng trong lò. Quá trình sử dụng năng lượng của nhân viên được hệ thống quản lý sản xuất lưu lại và phân tích. 

Đọc thêm: Top 8 cách tiết kiệm năng lượng công nghiệp hiệu quả nhất hiện nay

So sánh năng lượng tiêu thụ giữa các ca sản xuất

Vì có số liệu do kết quả thu thập, biểu đồ so sánh sẽ giúp người quản lý có cái nhìn trực quan về tình hình sử dụng năng lượng các ca sản xuất khác nhau. 

Báo cáo nhanh chóng, chính xác, đáng tin cậy

Khác với giải pháp quản lý năng lượng bằng giấy tờ, quản lý năng lượng phần mềm cho phép cập nhật dữ liệu tự động theo thời gian thực. Do đó, báo cáo được lập theo mẫu và truyền đi chỉ trong vài giây đồng hồ.

Chủ động thay thế lắp đặt thiết bị

Thông thường, thiết bị được thay thế khi hỏng hoặc có dấu hiệu xuống cấp. Một dấu hiệu ít được chú ý là lượng tiêu thụ năng lượng của thiết bị đó. Hệ thống quản lý năng lượng giúp cấp quản lý lưu ý hơn đến năng lượng sử dụng của các thiết bị sản xuất. 

Giả sử, máy nén khí công suất cao hơn so với nhu cầu thực tế được sử dụng để cấp khí nén cho các dây chuyền. Do công suất lớn, máy nén khí chạy rồi lại dừng, lặp đi lặp lại, khiến máy này rơi vào tình trạng chạy non tải. Thiết bị này cần được thay thế sẽ cho mức năng lượng tiêu thụ thấp hơn.

Nâng cao tuổi thọ thiết bị thông qua tăng chất lượng năng lượng

Một nghiên cứu chỉ ra thiết bị được vận hành đúng cách có thể kéo dài tuổi thọ 140%. Chất lượng năng lượng cấp cho thiết bị là một trong nhiều nguyên nhân quyết định thiết bị đó sử dụng trong bao lâu. Các thông số năng lượng nằm trong ngưỡng sai số cho phép, thậm chí sai số nhỏ hơn ngưỡng cho phép dẫn đến thiết bị hoạt động trong điều kiện tối ưu. 

Đọc thêm: Kiểm toán năng lượng là gì? Tầm quan trong của kiểm toán năng lượng trong công nghiệp

Xây dựng mục tiêu tiết kiệm năng lượng

Để đề ra chương trình tiết kiệm năng lượng và giám sát kết quả thực hiện chương trình đó , dĩ nhiên cần đến chương trình để đo đếm năng lượng. Ví dụ, doanh nghiệp đặt mục tiêu tiết kiệm 5%. Tuy nhiên, để biết được có thực sự giảm thiểu được 5% không, anh ta cần biết mỗi chuyền sản xuất có thể giảm được bao nhiêu %. Sau đó, khi áp dụng các biện pháp như tắt đèn khi ra khỏi phòng, bật thiết bị sản xuất khi đến ca sản xuất. Cần phải có cách để biết được với những biện pháp như thế thì xí nghiêp tiết kiệm được bao nhiêu năng lượng, bao nhiêu tiền. Và đó là lợi ích của hệ thống quản lý năng lượng.

Hạn chế dừng sản xuất do sự cố năng lượng

Một số sự cố năng lượng là thiếu than, dầu do không ước lượng thời gian sử dụng hết nhiên liệu, rò rỉ khí nén làm giảm áp suất, trồi sụt điện áp…Các sự cố năng lượng tiềm ẩn nguy cơ dừng sản xuất để xử lý sự cố. Với nhà máy, mỗi giây dừng lại đồng nghĩa lãng phí nhiều tiền bạc. Nếu có thể phát hiện dấu hiệu sự cố năng lượng do theo dõi, giám sát thông số năng lượng trong quá trình sử dụng trước đó, nhà máy chủ động dừng lại sao cho ảnh hưởng nhỏ nhất đến tiến độ và thiết bị sản xuất.

Phòng tránh nguy cơ vi phạm các quy định sử dụng năng lượng 

Năng lượng là một trong những lĩnh vực chú trọng của đất nước. Do đó, các quy định như hệ số công suất, mức độ ổn định điện áp, nhiệt lượng phải duy trì trong lò… nhằm nhắc nhở các nhà máy ý thức sử dụng năng lượng hiệu quả và tiết kiệm. Hệ thống quản lý năng lượng là công cụ thuận lợi cho người dùng nhằm theo dõi một số thông số năng lượng. Kịp thời điều chỉnh thay đổi trước khi kiểm toán năng lượng hạn chế những khoản phạt không cần thiết cho nhà máy.

4. Các tiêu chuẩn về hệ thống quản lý năng lượng

Trên thế giới có nhiều tiêu chuẩn về hệ thống quản lý năng lượng

• Tiêu chuẩn tại Mỹ là ANSI/MSE 2000:2008: tiêu chuẩn này được sử dụng như một tiêu chuẩn tự nguyện cho hệ thống quản lý năng lượng. Nó bao gồm việc mua, lưu trữ, sử dụng và thải bỏ các nguồn năng lượng sơ cấp và thứ cấp. Mục đích của MSE 2000 là kiểm soát và giảm chi phí năng lượng của tổ chức và tác động môi trường liên quan đến năng lượng. Tài liệu này dành cho bất kỳ tổ chức nào sử dụng năng lượng hoặc nước.
• Tại Đan Mạch là DS2403:2001: Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu đối với hệ thống quản lý năng lượng để cho phép tổ chức quan tâm đến việc tiêu thụ năng lượng hiện tại và tương lai và có thể duy trì phương pháp này. Nó áp dụng cho những khía cạnh năng lượng mà tổ chức có thể kiểm soát và những khía cạnh mà tổ chức có thể dự kiến ​​sẽ có ảnh hưởng. Nó nêu các yêu cầu đối với những cải tiến liên tục dưới hình thức sử dụng năng lượng hiệu quả hơn và tiết kiệm năng lượng. Bản thân nó không nêu các tiêu chí hiệu suất năng lượng cụ thể. Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho bất kỳ tổ chức nào muốn a) thực hiện, duy trì và cải tiến hệ thống quản lý năng lượng; b) tự đảm bảo sự phù hợp với chính sách năng lượng đã nêu của mình; c) chứng minh sự phù hợp đó với những người khác; d) tìm kiếm chứng nhận / đăng ký hệ thống quản lý năng lượng của mình bởi một tổ chức bên ngoài; e) tự xác định và tự công bố sự phù hợp với tiêu chuẩn này. Tất cả các yêu cầu trong tiêu chuẩn này nhằm mục đích đưa vào bất kỳ hệ thống quản lý nào.
• Tại Trung Quốc là GB/T là 23331:2009: Tiêu chuẩn GB / T 23331-2009 tuân theo các nguyên tắc quản lý hệ thống và dựa trên phương pháp “PDCA”. Nó đưa ra các yêu cầu đối với việc quản lý năng lượng của tổ chức: thiết lập một quản lý năng lượng đầy đủ, hiệu quả và được lập thành văn bản Hệ thống trong tổ chức, Về sử dụng năng lượng hoặc tiêu thụ năng lượng trong các hoạt động, sản phẩm và dịch vụ của tổ chức, làm rõ mục tiêu, trách nhiệm, thủ tục và yêu cầu về tài nguyên, đồng thời giảm tiêu thụ năng lượng và tăng cường năng lượng dựa trên các sản phẩm tiết kiệm năng lượng hiệu quả cao, sử dụng năng lượng- công nghệ và phương pháp tiết kiệm, và thực hành quản lý tốt nhất Sử dụng hiệu quả, thông qua việc thiết lập hệ thống quản lý năng lượng, quản lý năng lượng một cách có hệ thống, giảm chi phí sản xuất và phát thải khí nhà kính, đồng thời đạt được mục tiêu chiến lược về tiết kiệm năng lượng.
• Châu Âu là EN 16001:2009: Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu đối với việc thiết lập, thực hiện, duy trì và cải tiến hệ thống quản lý năng lượng . Hệ thống như vậy có tính đến các nghĩa vụ pháp lý mà tổ chức phải tuân thủ và các yêu cầu khác mà tổ chức có thể đăng ký. Nó cho phép tổ chức thực hiện một cách tiếp cận có hệ thống để cải tiến liên tục hiệu quả năng lượng của mình. Tiêu chuẩn này đưa ra các yêu cầu về cải tiến liên tục dưới hình thức sử dụng năng lượng hiệu quả hơn và bền vững hơn , không phân biệt loại năng lượng. Bản thân tiêu chuẩn này không nêu các
  tiêu chí hiệu suất cụ thể liên quan đến năng lượng. Tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho bất kỳ tổ chức nào muốn đảm bảo rằng nó phù hợp với năng lượng đã nêu. 
• Năm 2011, tiêu chuẩn quốc tế về hệ thống quản lý năng lượng là ISO 50001: ISO 50001 là tiêu chuẩn về Hệ thống quản lý năng lượng do tổ chức ISO xây dựng và ban hành. Mục đích của Tiêu chuẩn Quốc tế này nhằm giúp cho các tổ chức thiết lập các hệ thống và quá trình cần thiết để cải tiến hiệu suất năng lượng, bao gồm việc sử dụng, tiêu thụ và hiệu quả năng lượng. Việc thực hiện đầy đủ tiêu chuẩn này nhằm hướng tới sự giảm phát thải khí nhà kính, giảm chi phí năng lượng và các tác động môi trường có liên quan khác, thông qua việc quản lý năng lượng có hệ thống.