Điện khí hóa Tòa nhà và Đô thị: Hướng tới Smart City

Điện khí hóa tòa nhà là 1 trong 3 trụ cột chính trong kỷ nguyên điện khí hóa nhằm mục đích giảm phát thải tại chỗ và hướng tới mô hình đô thị hiện đại, thông minh. Vậy để đạt được mục tiêu Smart City, điện khí hóa tòa nhà cần lưu ý những điểm gì quan trọng? Có thách thức gì trong quá trình điện khí hóa tòa nhà và đô thị? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu trong bài viết sau. 

Xu hướng "All-Electric" trong đô thị hiện đại

“All-Electric” (Điện khí hóa toàn phần) tại nhiều đô thị hàng đầu thế giới như New York, California, Bắc Âu… hiện đang trở thành "tiêu chuẩn vàng" để hướng tới mục tiêu giảm phát thải và xây dựng một Smart City bền vững. 

Hiểu cách đơn giản, “All-Electric” là nỗ lực loại bỏ hoàn toàn việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch tại chỗ trong các hoạt động của đời sống đô thị bằng cách thay thế tất cả bằng năng lượng điện. Đây cũng là bản chất của điện khí hóa tòa nhà và đô thị nhằm tạo ra một cuộc cách mạng thay đổi cách các thành phố lớn “hít thở” và vận hành. 

Kỷ nguyên này có thể thực hiện thành công nếu giải quyết được 3 trụ cột sau: 

• Tòa nhà không khí thải: Tức là không còn sự hiện diện của gas, khí đốt trong quy trình sưởi ấm, nấu nướng. Thay vào đó sẽ chuyển sang sử dụng bếp điện và bơm nhiệt, vừa đạt hiệu suất cao, vừa an toàn và có khả năng làm sạch không khí tại chỗ. 
• Giao thông điện hóa: Tiến tới chuyển đổi hoàn toàn từ xe xăng sang xe điện hoặc sử dụng các phương tiện công cộng chạy điện. Tại đây, hệ thống trạm sạc trở thành một phần tất yếu của kiến trúc tòa nhà, tương tự vai trò của các trạm xăng hiện tại. 
• Hạ tầng năng lượng phân tán: Để giảm áp lực lên lưới điện quốc gia, mỗi tòa nhà không chỉ tiêu thụ điện mà còn có thể sản xuất và lưu trữ điện thông qua hệ thống pin mặt trời tự sản, tự tiêu kết hợp pin lưu trữ BESS. 

Tất nhiên, “All-Electric” chưa phải là xu hướng khả thi ở Việt Nam nhưng căn bản, các mắt xích quan trọng trong điện khí hóa tòa nhà và đô thị đang được thực hiện theo lộ trình riêng. 

Các mắt xích chính trong điện khí hóa tòa nhà

Một tòa nhà “All-Electric” không đơn giản chỉ là cắm điện cho mọi thiết bị. Đây là một hệ thống phức tạp và tinh vi không kém điện khí hóa công nghiệp hay giao thông, gồm 5 mắt xích cốt lõi có mối quan hệ tương hỗ chặt chẽ với nhau. Nếu một trong những mắt xích này yếu kém, toàn bộ hệ thống sẽ trục trặc hoặc lãng phí. 

Chuyển đổi tải

Đây là bước đầu tiên trong quá trình điện khí hóa đô thị, thực hiện bằng cách chuyển đổi từ thiết bị tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch sang thiết bị chạy điện. 

Theo thống kê, bơm nhiệt có thể đạt hiệu suất đến 300 - 400%, trong khi hiệu suất của lò hơi dùng gas cao nhất cũng chỉ ở mức 100%. Khi kết hợp với công nghệ đồng phát, quá trình sản xuất điện hoàn toàn có thể tận dụng nhiệt năng hữu ích để phục vụ việc làm nóng nước cho các trung tâm đô thị cần cấp nhiệt hoặc làm lạnh. 

Tương tự, hiệu suất đun nấu của bếp từ lên tới 90-95%, cao hơn rất nhiều so với mức hiệu suất 40-60% của bếp gas. Việc thay thế bếp gas bằng bếp điện có thể loại bỏ đường ống dẫn khí đốt trong các tòa nhà, giảm nguy cơ gây cháy nổ, đặc biệt là giảm được ô nhiễm không khí tại chỗ.

Ngoài ra, có thể sử dụng hệ thống thông gió thu hồi nhiệt (ERV/HRV) để vừa cung cấp không khí tươi cho phòng kín, vừa thải được khí bẩn ra ngoài, từ đó tiết kiệm từ 30-40% điện điều hòa hoặc dùng quạt hút thông thường, lại cân bằng được độ ẩm và ngăn ngừa nấm mốc. 

Hạ tầng năng lượng tại chỗ

Với sự phát triển của mạng lưới quang điện như hiện nay, tòa nhà không đơn thuần chỉ là đối tượng tiêu thụ điện mà có tiềm năng trở thành “nhà máy điện thu nhỏ” bằng cách lắp đặt thêm hệ thống pin mặt trời mái nhà để cấp điện sạch tại chỗ, điện dư thừa được lưu trữ trong hệ thống pin BESS để dùng vào ban đêm hoặc khi mất điện. Nhờ đó có thể giảm áp lực cho lưới điện quốc gia, tiết kiệm hóa đơn tiền điện, thậm chí là bán điện thừa vào lưới theo cơ chế giá riêng. 

Hạ tầng trạm sạc xe điện

Khi giảm phát thải trở thành yêu cầu tất yếu của đô thị, hạ tầng trạm sạc xe điện được kỳ vọng sẽ sớm thay thế hệ thống trạm xăng, xuất hiện tại mọi ngõ ngách, tích hợp vào các bãi đỗ xe hoặc trụ đèn đường. Làm được điều này, đô thị cần một hệ thống sạc thông minh có khả năng phân tải để tránh quá tải cục bộ, đồng thời có thể mở rộng trong tương lai cho trường hợp chuyển đổi 100% từ xe xăng sang xe điện. 

Điều khiển và quản trị thông minh

Đây chính là “bộ não” điều khiển tất cả các mắt xích quan trọng trên, bao gồm: 

• Hệ thống quản lý năng lượng (EMS): Có khả năng dự báo nhu cầu sử dụng điện dựa trên thời tiết và thói quen tiêu dùng của dân cư. 
• Đáp ứng phụ tải: Vào giờ cao điểm hoặc khi không có người, tòa nhà có thể tự động cắt giảm công suất điều hòa không khí hoặc đèn hành lang để hạn chế tình trạng quá tải. 

Chất lượng điện năng

Đây là mắt xích quan trọng mà nhiều tòa nhà dễ dàng bỏ qua, trong khi các vấn đề về chất lượng điện như sóng hài và hệ số công suất thấp có thể phá hủy từ từ các thiết bị điện tử nhạy cảm, làm tăng nhiệt trên dây dẫn, đồng thời tăng chi phí hóa đơn tiền điện hàng tháng. Nhất là khi các đô thị hướng tới “All-Electric”, đồng nghĩa với việc số lượng thiết bị điện tử tăng từ 5-10 lần, nếu “rác” điện năng không được xử lý từ đầu, hệ thống điện sẽ sớm đối mặt với "thảm họa". 

Bộ chuyển nguồn tự động (ATS) -  "Trái tim" đảm bảo nguồn điện không gián đoạn

Thực tế, các vấn đề liên quan đến chất lượng điện năng có thể khiến các kỹ sư điện đau đầu, nhưng với cư dân trong Smart City, mất điện mới là vấn đề nghiêm trọng nhất khi mọi quy trình sinh hoạt - sản xuất giờ đã phụ thuộc vào điện. 

Trường hợp này, chỉ cần một hệ thống điện dự phòng kết hợp bộ chuyển nguồn tự động của BTB Electric, bạn hoàn toàn có thể duy trì nguồn điện liên tục và ổn định. 

Bộ chuyển nguồn tự động ATS của BTB Electric được thiết kế với hiệu suất chuyển đổi vượt trội, thời gian chuyển mạch nhanh chóng, giúp giảm thiểu tối đa thời gian mất điện. Thiết bị của chúng tôi có dải dòng điện từ 63A đến 3200A, phù hợp với nhiều ứng dụng và nhiều hệ thống khác nhau. Đặc biệt, khi sử dụng cùng bộ điều khiển ATS do BTB Electric nghiên cứu và sản xuất, ATS có khả năng giám sát, điều khiển từ xa, rất thích hợp với hệ thống yêu cầu tính tự động hóa cao trong các thành phố thông minh. Và một khi vấn đề về mất điện đột ngột hoặc kéo dài được giải quyết, lộ trình điện khí hóa tòa nhà sẽ sớm được thực hiện tự nguyện và đồng bộ trong các hộ dân cư. 

An toàn điện trong không gian sống mật độ cao

Ngoài vấn đề mất điện, mất an toàn điện cũng là mối lo ngại của cư dân trong một đô thị hoàn toàn sử dụng điện. Đặt trong bối cảnh các không gian sống mật độ cao như chung cư cao tầng, tòa cao ốc, nhà phố san sát, chỉ một rủi ro về điện tại một căn hộ cũng có thể tạo phản ứng dây chuyền ảnh hưởng đến nhiều khu vực khác. 

Để giải quyết vấn đề này, cần thiết lập hệ thống phòng thủ đa lớp từ cấp căn hộ đến hạ tầng tòa nhà thông qua các thiết bị điện chất lượng từ BTB Electric. 

Cấp độ căn hộ

Đây là khu vực cư dân tiếp xúc trực tiếp với điện hàng ngày, cũng là không gian sinh hoạt quen thuộc dễ tiềm ẩn nguy cơ giật điện, chập cháy. 

Giải pháp cho tình trạng quá tải, ngắn mạch hay rò rỉ điện khá đơn giản: trang bị các dòng aptomat phù hợp từ BTB Electric. Ví dụ: MCB có khả năng bảo vệ quá tải, RCBO có thêm chức năng chống dòng rò, chống giật, rất phù hợp đặt tại khu vực bếp hoặc nhà vệ sinh. Trường hợp chủ căn hộ muốn nâng cấp phòng tuyến bảo vệ cho gia đình, AFDD - thiết bị chống hồ quang chuyên dụng chính là lựa chọn lý tưởng. 

Là thiết bị “5 trong 1”, AFDD của chúng tôi có khả năng chống quá tải, ngắn mạch, quá điện áp, dòng rò và hồ quang điện nguy hiểm, thích hợp để lắp đặt tại các vị trí quan trọng trong nhà ở như nhà bếp, phòng ngủ, phòng ăn, phòng giặt… Gác lại vấn đề chi phí đầu tư cao, AFDD được nhận định là giải pháp bảo vệ toàn diện cho các căn hộ nhờ đặc tính phát hiện hồ quang điện nguy hiểm từ giai đoạn khởi phát - nguyên nhân hàng đầu gây cháy mà các dòng aptomat thông thường không thể nhận ra. 

Cấp độ tòa nhà

Ở quy mô lớn hơn, vấn đề an toàn điện không đơn thuần chỉ là các sự cố quá tải, ngắn mạch, chập cháy. Bên cạnh các dòng aptomat thông dụng phù hợp với tòa nhà như ACB, MCCB, bạn hoàn toàn có thể trang bị thêm tụ bù và bộ lọc hài chủ động AHF của BTB Electric để xử lý 2 kẻ thù “thầm lặng” là hệ số công suất thấp và sóng hài. 

Đặc khu trạm sạc xe điện

Do đặc trưng của cell pin trong xe điện là dễ thoát nhiệt và khó dập tắt đám cháy mà trạm sạc trở thành khu vực nguy hiểm nhất trong các đô thị hiện đại. BTB Electric đề xuất các thiết bị phù hợp để đảm bảo an toàn cho trạm sạc như: ACB - bảo vệ quá tải, ngắn mạch cho tủ điện tổng cấp nguồn cho toàn trạm sạc, RCBO Type B bảo vệ chống giật chuyên dụng cho trạm, hệ thống triệt tiêu sóng hài và nâng cao hệ số công suất gồm có AHF và tụ bù - cuộn kháng. 

Bên cạnh đó, trạm sạc nên được trang bị hệ thống phòng chống chữa cháy chuyên dụng như bình chữa cháy gốc nước để tăng khả năng dập tắt đám cháy từ pin lithium-ion, đồng thời có biện pháp quản lý tải thông minh, tức là cần tự động giảm công suất khi tòa nhà bước vào giờ cao điểm dùng điện để tránh quá tải, sụt áp đường dây. 

Lợi ích cho Chủ đầu tư và Ban quản lý tòa nhà

Với hệ thống phân phối tối ưu tại Việt Nam, chúng tôi cam kết tối ưu lợi ích kinh tế cho khách hàng tin chọn hợp tác thông qua chính sách giá cả cạnh tranh và ổn định theo niêm yết. Nhờ vậy, lắp đặt thiết bị của BTB Electric để phục vụ công cuộc điện khí hóa tòa nhà và đô thị được coi là giải pháp lý tưởng để vừa bảo vệ toàn diện cho hệ thống điện tòa nhà, vừa đảm bảo lợi ích cho chủ đầu tư và ban quản lý. 

Đối với chủ đầu tư

Nhờ khả năng hoạt động ổn định trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau, đi kèm tuổi thọ dài do đã được “nhiệt đới hóa sản phẩm”, thiết bị điện BTB Electric đóng vai trò quan trọng trong việc: 

• Tiết kiệm chi phí đầu tư hạ tầng
• Gia tăng giá trị bất động sản
• Tránh các phí phạt từ Điện lực. 

Đối với Bản quản lý

Đây là đơn vị trực tiếp vận hành tòa nhà nên bất kỳ sự cố điện nào dù là nhỏ nhất cũng trở thành mối bận tâm lớn. Với thiết bị điện BTB Electric, các vấn đề liên quan đến dòng rò, quá tải, chập cháy, sóng hài… sẽ sớm được giải quyết, từ đó kéo dài chu kỳ bảo trì cho hệ thống và đơn giản hóa việc quản lý vận hành. 

Câu hỏi thường gặp về điện khí hóa tòa nhà và đô thị

Câu hỏi 1: Tòa nhà điện khí hóa toàn phần có bị tê liệt hoàn toàn khi mất điện không?

Trả lời: Đa phần các tòa nhà cao tầng hiện nay đều có hệ thống điện dự phòng để cấp cho thang máy, đèn hành lang trong trường hợp mất điện. Với các tòa nhà “All-Electric”, tất yếu hệ thống điện dự phòng sẽ được nâng cấp bằng các nguồn phụ hoặc hệ thống pin lưu trữ BESS quy mô lớn. Thông qua bộ chuyển nguồn ATS của BTB Electric, nguồn chính và nguồn phụ sẽ linh hoạt chuyển đổi cho tải trong trường hợp nguồn chính gặp sự cố, hạn chế tối đa thời gian mất điện của tòa nhà. 

Câu hỏi 2: Tại sao nên dùng bếp điện thay cho bếp ga, trong khi giá điện đang có xu hướng tăng?

Trả lời: Thống kê cho thấy, hiệu suất đun nấu của bếp điện lên đến 90-95%, trong khi hiệu suất của bếp gas chỉ khoảng 40-60%, phần lớn nhiệt lượng bị tỏa ra ngoài không khí. Vì vậy, dù giá điện đang có xu hướng tăng nhưng xét tổng thể, việc thay thế bếp gas bằng bếp điện có thể loại bỏ các đường ống dẫn khí đốt trong tòa nhà, từ đó giảm nguy cơ gây cháy nổ cũng như có khả năng giảm ô nhiễm không khí trong gia đình. 

Smart City là mục đích hướng tới của nhiều đô thị lớn trên thế giới, không riêng gì Việt Nam. Tuy nhiên, để hoàn thành mục tiêu “All-Electric”, hạ tầng điện đô thị không chỉ cần “đủ” mà còn phải “khỏe”. Đây chính là thời điểm quan trọng để thiết bị điện chuẩn Châu Âu từ BTB Electric phát huy tác dụng trong việc xây dựng tương lai đô thị bền vững, hạn chế các sự cố điện nguy hiểm và bảo vệ hệ thống từ bên trong.