Chuyển đổi số để chặn thất thoát năng lượng trong nhà máy

Những "kẻ cắp vô hình" trong nhà máy

Phần lớn các nhà máy hiện nay vẫn duy trì thói quen quản lý năng lượng thông qua việc xem hóa đơn tiền điện, tiền nước vào cuối kỳ, hoặc sử dụng nhân công đi ghi chép chỉ số đồng hồ thủ công. Phương pháp này tồn tại nhiều rủi ro như sai sót do con người, thiếu tính đồng bộ về thời gian và đặc biệt là độ trễ thông tin, khiến các bất thường trở thành "sự đã rồi" và không thể khắc phục kịp thời. Việc chỉ nhìn vào hóa đơn không giúp nhà máy trả lời được câu hỏi cốt lõi: Năng lượng đang bị lãng phí ở đâu?

Khi doanh nghiệp giảm được 10% chi phí năng lượng, lợi nhuận của họ có thể tăng lên tới 20%. Ảnh minh họa.

Ông Cao Phúc Hưng - Trưởng phòng Công nghệ và Giải pháp của Công ty TNHH Eco-Smart cho biết, chi phí năng lượng (bao gồm điện, nước, hơi, khí nén, nhiên liệu) thường chiếm từ 5% đến 30% tổng chi phí sản xuất của một doanh nghiệp.

Theo khảo sát của Bộ Công Thương, các doanh nghiệp có thể giảm tiêu thụ khoảng 20-30% thông qua tối ưu hóa sản xuất, đổi mới công nghệ và quản lý hiệu quả năng lượng. Sử dụng năng lượng hiệu quả trong sản xuất giúp giảm áp lực chi phí đầu vào, đặc biệt khi giá điện tăng liên tục đã ảnh hưởng đáng kể đến chi phí hoạt động của doanh nghiệp.

Một trong những biện pháp để sử dụng năng lượng hiệu quả là chỉ ra những “kẻ giấu mặt” khiến năng lượng bị thất thoát. Ông Hưng cho biết, đầu tiên, thất thoát năng lượng do rò rỉ khí nén, xảy ra âm ỉ tại các đầu nối hoặc van đóng không kín, những rò rỉ nhỏ này khó phát hiện bằng âm thanh trong môi trường nhà máy ồn ào nhưng lại gây lãng phí vô cùng lớn khi kéo dài.

Tiếp theo, thất thoát từ thiết bị suy giảm hiệu suất. Sau thời gian dài hoạt động, máy móc hao mòn làm giảm hiệu suất, buộc nhà máy phải tăng ca sản xuất, tăng thời gian chạy máy để kịp tiến độ, từ đó kéo theo chi phí năng lượng tăng cao.

Ngoài ra, tình trạng máy chạy không tải, nghĩa là máy móc hoạt động nhưng không tạo ra sản phẩm, cũng tiêu thụ một lượng điện năng rất lớn, đồng thời làm giảm tuổi thọ của thiết bị.

Bên cạnh nguyên nhân khách quan, còn có nguyên nhân chủ quan từ người vận hành. Người điều khiển không tuân thủ quy trình chuẩn, cài đặt sai thông số hoặc thiếu KPI sản lượng, dẫn đến máy tạo ra ít sản phẩm hơn thiết kế, buộc phải kéo dài thời gian chạy.

Cùng với đó, khi việc vận hành đồng thời nhiều thiết bị công suất lớn sẽ làm tăng công suất cực đại, dẫn đến việc bị tính giá điện cao theo quy định.

Ông Hưng nêu một ví dụ điển hình về việc tối ưu năng lượng là dự án tại một nhà máy sản xuất hạt điều. Hệ thống trạm máy nén khí của nhà máy gặp tình trạng sụt áp nghiêm trọng, buộc họ phải cài đặt mức áp suất tại máy lên đến 8kg/cm2 để duy trì 6kg/cm2 cho sản xuất.

Qua quá trình khảo sát thực tế dữ liệu, các chuyên gia đã phát hiện ba nguyên nhân chính: đường ống chính quá nhỏ không đáp ứng đủ lưu lượng, hệ thống thiếu mạch vòng khiến máy ở xa bị sụt áp và bộ lọc khí nén bị dơ gây cản trở. Bên cạnh đó, 6 máy nén khí đang vận hành thủ công dẫn đến chạy không tải rất nhiều.

Hành động khắc phục lập tức được triển khai: nâng cấp đường ống lớn hơn, bổ sung mạch vòng, thêm hệ thống biến tần điều khiển tự động (giúp điều chỉnh áp theo nhu cầu thực tế) và làm sạch lọc khí. Kết quả, áp suất cài đặt trên máy giảm từ 8kg/cm2 xuống chỉ còn 6,5kg/cm2, giúp tiết kiệm đến 20% chi phí điện năng tiêu thụ cho toàn bộ trạm nén khí.

Bài toán chuyển đổi số: Từ dữ liệu đến hành động tối ưu

Để giải quyết triệt để tình trạng thất thoát, nhà máy không thể chỉ dừng lại ở việc xem dữ liệu mà phải tìm ra nguyên nhân và có hành động khắc phục cụ thể.

Theo ông Cao Phúc Hưng, bước đầu tiên trong quá trình tìm kiếm, khắc phục thất thoát năng lượng là tự động hóa quá trình thu thập dữ liệu để biết năng lượng sử dụng nhiều ở đâu. Thay vì ghi chép tay, nhà máy cần lắp đặt các thiết bị đo (đồng hồ điện, cảm biến) và sử dụng các bộ chuyển đổi Gateway để truyền dữ liệu theo thời gian thực về máy tính phần mềm trung tâm thông qua mạng nội bộ, wifi, sóng Lora hoặc mạng 3G/4G, đảm bảo tính minh bạch và đồng bộ tuyệt đối.

Sau đó tiến hành giám sát năng lượng. Biến dữ liệu thu thập được thành dạng biểu đồ trực quan, liên tục so sánh mức tiêu thụ năng lượng giữa các khu vực. Đặc biệt, cần đối chiếu lượng năng lượng tiêu thụ trên một đơn vị sản phẩm; nếu sản lượng không đổi mà năng lượng đầu vào tăng đột biến, cần tìm “thủ phạm ẩn danh”.

Cùng với đó triển khai việc giám sát tình trạng thiết bị. Theo dõi chặt chẽ độ rung, nhiệt độ và dòng điện của các động cơ. Việc phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường của máy giúp phát hiện kịp thời các hỏng hóc để tiến hành sửa chữa, tránh tình trạng để năng lượng bị thất thoát trong thời gian dài. Ngoài ra, cần phân tích thời gian máy chạy thực tế so với kế hoạch, hiệu suất và chất lượng sản phẩm để tìm ra các nguyên nhân khiến máy dừng hoặc chờ, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của máy.

Quản lý năng lượng hiệu quả là một vòng lặp cải tiến liên tục: thu thập dữ liệu, phân tích nguyên nhân, thực thi hành động và đánh giá kết quả. Bằng cách áp dụng các công nghệ giám sát minh bạch và chính xác, doanh nghiệp có thể chuyển hóa các thông số kỹ thuật thành những chiến lược tối ưu chi phí, nâng cao hiệu suất và từng bước hiện thực hóa mục tiêu sản xuất xanh, phát triển bền vững.