Để tiết kiệm điện, trong giờ cao điểm, chúng ta nên hạn chế vận hành điều hòa bằng cách tích trữ lại năng lượng lạnh (dưới dạng đá-pin năng lượng) trong giờ thấp điểm sao cho vẫn đảm bảo đủ nhu cầu của người sử dụng.
Trong cuộc sống hiện đại, hệ thống điều hòa không khí là một trong những trang bị không thể thiếu trong các tòa nhà văn phòng, khách sạn, nhà hàng, ngân hàng… Để vận hành những hệ thống như vậy, chúng ta cần một nguồn năng lượng lớn (chủ yếu là điện năng), có thể chiếm đến 70% tổng năng lượng sử dụng trong các tòa nhà. Làm thế nào giảm thiểu được chi phí điện năng tiêu thụ cho hệ thống điều hòa không khí là một trong những vấn đề đang được nhiều người quan tâm.
Có nhiều biện pháp để giảm thiểu chi phí điện năng cho hệ thống điều hoà không khí. Trong phạm vi bài viết, tôi muốn giới thiệu một trong những cách tiết kiệm hiệu quả và đơn giản. Ở những nước công nghiệp phát triển, để tiết kiệm tiền điện cho hệ thống điều hòa không khí, họ sử dụng các bình trữ lạnh. Bình tích trữ lạnh có nhiệm vụ chính là tích trữ năng lượng (dưới dạng nước đá-pin nhiệt) trong giờ thấp điểm (điện giá rẻ) và giải phóng nguồn năng lượng này (đá tan chảy) trong giờ cao điểm (điện giá cao).
Chúng ta biết rằng hiện tại, ngành điện đang áp dụng chính sách ba giá cho các hóa đơn tiền điện.
- Giờ thấp điểm: từ 22h đến 4h.
- Giờ bình thường: từ 4h đến 6h.
- Giờ cao điểm: từ 6h đến 22h.
Giá điện trong giờ cao điểm và thấp điểm chênh nhau 3 lần. Do đó, chúng ta tìm cách hạn chế vận hành máy lạnh trong giờ cao điểm bằng cách tích trữ lại năng lượng lạnh (dưới dạng đá-pin năng lượng) trong giờ thấp điểm sao cho vẫn đảm bảo đủ nhu cầu (lạnh) của khách hàng.
Hệ thống tích trữ này được mô tả như sau:
Bình tích trữ lạnh có nhiệm vụ chính là tích trữ năng lượng (dưới dạng nước đá-pin nhiệt).
Hệ thống lạnh sẽ vận hành để tích trữ năng lượng (lạnh) vào ban đêm (điện giá rẻ) dưới dạng đá, và sẽ giải phóng nguồn năng lượng này (đá tan chảy) cung cấp lạnh cho hệ thống vào ban ngày (điện giá cao). Quá trình này sẽ lập lại theo chu kỳ hằng ngày.
Sơ đồ nhu cầu làm lạnh
- Sơ đồ lắp đặt điển hình:
- CH: Máy lạnh trung tâm
- STL: Bình trữ lạnh (chứa các quả cầu nhiệt)
- Pch: Bơm lưu chất
- Pd: Bơm phân phối
- Lưu chất trong đường ống có nhiệt độ đông đặt thấp hơn nhiệt độ đông đặt của các quả cầu nhiệt chứa trong bình trữ lạnh (STL)
Vận hành tích trữ ban đêm
Van ba ngã sẽ đóng ở vị trí 1, chu trình làm lạnh theo sơ đồ a-b-c-d. Máy lạnh CH sẽ làm lạnh dòng lưu chất mang năng lượng (lạnh) sẽ tích trữ trong bình STL, làm lạnh các quả cầu nhiệt đến khi nào toàn bộ các quả cầu đông thành nước đá.
Máy lạnh CH sẽ làm lạnh dòng lưu chất mang năng lượng (lạnh) sẽ tích trữ trong bình STL.
Vận hành phóng thích năng lượng ban ngày
Tùy theo nhu cầu sử dụng, các van sẽ tự động đóng hay mở để cho dòng lưu chất đi qua bình STL giải phóng nguồn năng lượng (lạnh) đã tích trữ tới các nhu cầu lạnh (Distribution) (đá tan chảy).
Tiết kiệm đáng kể chi phí tiền điện cho việc vận hành hệ thống lạnh.
Như vậy, chúng ta đã sử dụng được nguồn điện giá rẻ để vận hành hệ thống (tích trữ ban đêm), thay vì vận hành hệ thống trong giờ cao điểm, (phải trả tiền điện giá cao trong giờ cao điểm). Do đó, chúng ta có thể tiết kiệm đáng kể chi phí tiền điện cho việc vận hành hệ thống lạnh.
Ngoài việc tiết kiệm tiền điện, khi áp dụng hệ thống này ngay từ đầu, chúng ta còn có thể tiết kiệm được đáng một số chi phí ban đầu như sau:
- Giảm công suất lắp đặt máy lạnh (từ 30% - 70%).
- Giảm lượng gaz (lạnh) tiêu thụ.
- Giảm công suất tháp giải nhiệt.
- Giảm công suất nguồn (điện)-máy biến thế, trạm điện.
- Giảm kích thước phòng máy.
- Giảm thiểu quá trình khởi động cho máy lạnh.
- Giảm chi phí vận hành.
- Tăng hiệu suất của toàn bộ hệ thống.
Đối với tầm vĩ mô (quốc gia):
- Giảm hiệu ứng nhà kính (do giảm được công suất nguồn phát của các nhà máy nhiệt điện).
- Giảm công suất cho các nhà máy điện trong giờ cao điểm.
- Tăng hiệu suất máy phát.
Tuy nhiên, hiệu suất làm lạnh của máy lạnh sẽ thấp khi hoạt động ở nhiệt độ thấp. Nhưng bù lại, do chênh lệch giá điện cao (gấp ba lần) cho nên việc áp dụng hệ thống này cũng mang lại hiệu quả rất cao.
Ở Đức, người ta xây dựng các bình tích trữ năng lượng khổng lồ đặt âm dưới lòng đất. Họ tích trữ lạnh vào mùa đông để sử dụng cho hệ thống điều hoà không khí vào mùa hè và trữ nhiệt vào mùa hè để vận hành hệ thống sưởi trong mùa đông.
Nhà máy sản xuất dược phẩm áp dụng hệ thống STL.
Ở Malaysia, người ta xây dựng một hệ thống cung cấp lạnh cho một khu vực rộng lớn (áp dụng bình trữ lạnh). Họ xây dựng mạng lưới đường ống dẫn nước lạnh tới từng hộ tiêu thụ và bán năng lượng (lạnh) cho những ai có nhu cầu (giống như cung cấp nước vậy).
Ở Việt Nam cũng đã có một số nơi áp dụng lắp đặt hệ thống này. Tuy nhiên, hiện nay giá thành đầu tư cho một hệ thống như vậy tại Việt nam là khá đắt và thời gian hoàn vốn tương đối dài từ 3 đến 7 năm.
Hy vọng rằng, trong tương lai không xa, các nhà sản xuất sẽ xây dựng các nhà máy chế tạo các quả cầu nhiệt tại Việt nam. Lúc đó, giá thành sẽ giảm và bài toán thiếu hụt năng lượng phần nào sẽ được giải quyết.
Thúy Hằng
The future of building design: How energy efficiency is revolutionising the construction industry
Benefits for enterprises participating in the Voluntary Agreement Scheme on Energy Efficiency
Vietnam seeks Europe's support in funding, technology for green transition
The Danish approach: Six ways to accelerate energy efficiency in buildings
Transforming Colombia’s steel industry with Finnish energy efficiency innovation
Schneider Electric Collaborating with NVIDIA on Designs to Increase Energy Efficiency for AI Data Centers
Half of UK households could save £410 off energy bills with solar power
