Hiệu suất năng lượng: "Nguồn nhiên liệu đầu tiên" trong hành trình Net Zero

"The greenest energy is the energy we don't use" - Năng lượng xanh nhất chính là năng lượng chúng ta không sử dụng. Câu nói cho thấy tiềm năng khai thác và tầm quan trọng của hiệu suất năng lượng trong việc thực hiện mục tiêu Netzero trên quy mô toàn cầu nói chung và tại Việt Nam nói riêng thông qua các giải pháp có tính thực tiễn và mang định hướng tương lai. 

Hiểu thế nào về hiệu suất năng lượng?

Hiệu suất năng lượng (Energy Efficiency) được định nghĩa tại khoản 9 Điều 3 Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 2010 là: “Chỉ số biểu thị khả năng của phương tiện, thiết bị chuyển hóa năng lượng sử dụng thành năng lượng hữu ích”. 

Theo quy định này, hiệu suất năng lượng cho biết hiệu quả sử dụng năng lượng của một thiết bị điện. Nếu chỉ số hiệu suất càng thấp, chứng tỏ thiết bị càng tiêu tốn nhiều điện. Và ngược lại, thiết bị càng tiết kiệm điện thì hiệu suất năng lượng càng cao. 

Công thức tính hiệu suất năng lượng như sau:

EE = (Năng lượng đầu ra hữu ích / Năng lượng đầu vào) x 100%

Ví dụ: Có một bóng đèn tiêu thụ 50W điện năng và phát ra 10W ánh sáng, hiệu suất năng lượng của bóng đèn tính được: 

EE = (10 / 50) x 100% = 20%. 

Điều này có nghĩa, chỉ có 20% điện năng tiêu thụ của bóng đèn được chuyển đổi thành ánh sáng, số còn lại bị lãng phí dưới dạng nhiệt năng. 

Như vậy, hiệu suất năng lượng là cơ sở tối quan trọng để: 

• Tiết kiệm chi phí: Hiệu suất năng lượng ảnh hưởng trực tiếp đến mức tiêu thụ điện hàng tháng. Chỉ số EE cao giúp giảm đáng kể hóa đơn tiền điện, qua đó giảm được chi phí vận hành trong suốt vòng đời của một thiết bị.
• Bảo vệ môi trường: Sử dụng ít năng lượng hơn đồng nghĩa với việc lượng phát thải thải ra môi trường ít hơn. Hiệu suất năng lượng cũng là điều kiện để bảo tồn tài nguyên hóa thạch đang dần cạn kiệt trên toàn Trái đất. 
• Phát triển bền vững: Sử dụng năng lượng hiệu quả là yếu tố nòng cốt để xây dựng tương lai bền vững hơn. 
• Nâng cao năng lực cạnh tranh: Một thiết bị điện 5 sao cho khả năng tiết kiệm điện cao hơn từ 30 - 60% so với thiết bị điện 2 sao. Do đó, tem dán nhãn năng lượng hiện là một trong những quy định bắt buộc của Bộ Công Thương, áp dụng đối với nhóm thiết bị công suất lớn trong dân dụng và công nghiệp. 

Tại sao lại là “nguồn nhiên liệu đầu tiên”?

Để đạt mục tiêu Netzero vào năm 2050, không riêng Việt Nam mà cả thế giới đều đang nỗ lực chuyển dịch từ năng lượng hóa thạch sang năng lượng tái tạo (điện gió, điện mặt trời). Tuy nhiên, chuyển đổi năng lượng không đơn giản chỉ là đấu nối lưới điện sẵn có từ nhà máy thủy điện, nhiệt điện sang hệ thống quang điện. Chuyển đổi năng lượng đa phần đi kèm với yêu cầu xây dựng lại cả nhà máy điện và hạ tầng cơ sở mới, số ít có thể tận dụng cơ sở, công nghệ cũ từ nhiên liệu hóa thạch. Ở cấp vi mô, chuyển dịch năng lượng đòi hỏi hàng triệu hộ gia đình, trường học, cơ sở sản xuất, doanh nghiệp, trung tâm giao thông tại một vùng lãnh thổ phải điều chỉnh cả cách thức cung cấp năng lượng và cách thức hoạt động. Và điều này, không thể xảy ra trong một sớm một chiều. 

Hiện nay, năng lượng tái tạo mới đáp ứng khoảng 14-15% nhu cầu năng lượng toàn cầu. Nguyên nhân là do, công nghệ sản xuất năng lượng sạch chưa thật sự hoàn thiện, trong khi hệ thống điện, động cơ điện từ thời nguyên thủy đến nay được thiết kế để hoạt động bằng nhiên liệu hóa thạch. Hơn nữa, việc xây dựng một nhà máy quang điện, điện gió yêu cầu quỹ đất khổng lồ để đặt hàng triệu tấm pin mặt trời hay tuabin gió, đi kèm là các khoáng sản quý hiếm để tạo “chất xúc tác” và hệ thống truyền tải phức tạp. Một khi tính bất định của các nguồn năng lượng tái tạo chưa được giải quyết triệt để, tất cả những thách thức trên đều có thể trở thành rào cản và gánh nặng để ngăn chặn lộ trình chuyển dịch năng lượng tại các quốc gia đang phát triển. 

Trong bối cảnh này, song song với việc chuyển đổi năng lượng, giải pháp khả thi nhất để giải quyết “cơn khát năng lượng” của cuộc đua Netzero không phải là tìm cách tăng sản lượng năng lượng sạch mà làm sao có thể sử dụng ít đi năng lượng hiện có nhưng vẫn tạo ra giá trị tương đương. 

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), Hiệu suất năng lượng còn được gọi là “Nguồn nhiên liệu đầu tiên” (The First Fuel). Điều này được lý giải, năng lượng tiết kiệm được chính là nguồn năng lượng sạch nhất, rẻ nhất và nhanh nhất mà một quốc gia có thể sở hữu toàn diện và chuyển hóa thành các giá trị khác. Bằng cách sử dụng thông minh hơn và hiệu quả hơn mỗi đơn vị điện năng từ năng lượng gió và mặt trời, chúng ta có thể phá vỡ được các đường cong nhu cầu năng lượng chênh lệch hiện tại, thậm chí “vá” được những lỗ hổng của cả điện hóa thạch đang có và điện tái tạo đang xây dựng. 

Tại sao lại như vậy?

• Tính kinh tế tuyệt đối: So sánh đơn giản nhất, chi phí để tiết kiệm 1kWh điện năng luôn luôn thấp hơn so với chi phí để tạo ra 1kWh điện mới.
• Tác động tức thì: Triển khai, lắp đặt hệ thống quang điện mái nhà cho hộ gia đình có thể mất từ 1-4 tháng, nhưng việc thay thế từ bóng đèn sợi đốt sang đèn LED hay các thiết bị tiết kiệm điện có thể làm giảm hóa đơn tiền điện tức thì theo tháng cho từng hộ dân cư, nhà xưởng. 
• Phát thải bằng 0: Hiệu suất năng lượng hoàn toàn không trải qua quá trình đốt cháy hay biến đổi. Và nếu chỉ số này đến từ các nguồn điện sạch, mức phát thải chắc chắc là bằng 0 trong suốt vòng đời. Theo tính toán của Trung tâm Tiết kiệm năng lượng TP. HCM, cứ mỗi 1kWh điện được tiết kiệm, lượng phát thải tại các nhà máy nhiệt điện sẽ giảm khoảng 0.5674 kg CO2. Điều này không chỉ giảm tải cho hệ thống điện mà còn trực tiếp giảm thiểu ô nhiễm không khí và biến đổi khí hậu. 

Tổng kết lại, hiệu suất năng lượng không đơn thuần chỉ là chỉ số đánh giá khả năng tiêu thụ điện hiệu quả của một thiết bị, mà đã trở thành giải pháp hỗ trợ và hướng triển khai mới để thế giới hiện thực hóa cam kết Netzero theo cách bền vững và khả thi hơn về mặt tài chính, đặc biệt là ở các quốc gia đang phát triển như Việt Nam. 

Vai trò cốt lõi của Hiệu suất năng lượng trong hành trình Net Zero

Như đã phân tích ở trên, hiệu suất năng lượng có ảnh hưởng trực tiếp đến việc tiết kiệm điện năng và bảo vệ môi trường. Nhiều chuyên gia khẳng định, hiệu suất năng lượng chính là “xương sống” của toàn bộ chiến lược Net Zero. 

Lợi ích kinh tế

Năng lượng được sử dụng để tạo ra lợi ích cho xã hội. Tuy nhiên, nếu cái giá phải trả cho nguồn năng lượng ấy lớn hơn giá trị chúng tạo ra, nhân loại cần xem xét lại cách chúng tồn tại. Nhiên liệu hóa thạch chính là ví dụ điển hình. 

So với việc đầu tư thêm hệ thống pin mặt trời để sản xuất điện tự sản tự tiêu, rõ ràng đầu tư vào hiệu suất có tính hoàn vốn ngắn hơn nhiều. Cụ thể, mỗi kWh điện tiết kiệm chính là lợi nhuận thuần thể hiện trên hóa đơn hàng tháng của doanh nghiệp. Ngoài ra, trong kỷ nguyên của Thuế Carbon, các sản phẩm có tính tiết kiệm năng lượng sẽ dễ dàng gia nhập chuỗi cung ứng lớn toàn cầu, như EU. 

Giảm áp lực cho lưới điện quốc gia

NetZero - đồng nghĩa với việc cả xã hội cần điện hóa. Điều này khiến lưới điện quốc gia phải gánh áp lực “khổng lồ”. Nếu không có biện pháp tiết kiệm điện, các nhà máy nhiệt điện bắt buộc phải hoạt động hết công suất hoặc chính phủ các quốc gia buộc phải xây dựng thêm các nhà máy điện mặt trời, điện gió và nâng cấp lưới điện truyền tải. EE không chỉ giảm quy mô đầu tư cho chính phủ mà còn tránh được các “bẫy” công suất đỉnh trong giờ cao điểm, đồng thời hạn chế sự xung đột giữa 2 nguồn năng lượng hóa thạch và tái tạo khi cần tích hợp đồng thời lên lưới. 

Đòn bẩy cho năng lượng tái tạo

Tính bất định vẫn luôn là nhược điểm chí mạng của các nguồn năng lượng tái tạo. Khi thiết bị điện sử dụng năng lượng hiệu quả hơn, gánh nặng lưu trữ của các hệ thống như pin BESS tất yếu sẽ giảm xuống. Nhất là ở giai đoạn tỷ trọng năng lượng tái tạo còn hạn chế như hiện nay, tiết kiệm điện là việc “chắt chiu” từng kWh xanh để kéo dài tuổi thọ của nguồn năng lượng này. 

Giảm phát thải trực tiếp và gián tiếp

Ở khía cạnh giảm phát thải trực tiếp, việc cải thiện được hiệu suất của các lò hơi, lò nung trong công nghiệp sẽ góp phần giảm nguồn nhiên liệu hóa thạch bị đốt cháy tại chỗ, qua đó giảm các khí nhà kính thải vào khí quyển. 

Ở khía cạnh giảm phát thải gián tiếp, khi mà điện năng được sử dụng hiệu quả và thông minh hơn, đồng nghĩa với việc các nhà máy nhiệt điện than sẽ giảm được công suất, lượng khí thải xả vào môi trường tất yếu sẽ giảm. 

Nghiên cứu của IEA cho biết, hiệu suất năng lượng có thể đóng góp khoảng 37 - 40% tổng lượng giảm phát thải, tương đương hoặc cao hơn đóng góp của năng lượng tái tạo ở giai đoạn đầu của lộ trình Netzero. 

Các trụ cột triển khai để tăng hiệu suất năng lượng

Tương ứng với 3 trụ cột chính trong lộ trình Netzero là công nghiệp, tòa nhà và giao thông, mục tiêu tăng hiệu suất năng lượng cũng xoay quanh 3 trụ cột này. 

Trụ cột công nghiệp

Đây là lĩnh vực có tiềm năng tiết kiệm năng lượng lớn nhất nhưng cũng phức tạp nhất do yêu cầu đặc thù về nhiệt lớn, công suất cao trong suốt quá trình sản xuất, vận hành. Để tăng hiệu suất năng lượng, một số biện pháp được giới chuyên gia khuyến cáo thực hiện như sau: 

• Thu hồi nhiệt dư: Nhiệt lượng dư thừa từ các nhà máy nhiệt điện, lò nung, máy nén khí hoàn toàn có thể tái sử dụng để sản xuất thêm điện hoặc làm nóng nước trong các chu trình công nghiệp khác. Đây là cách tái chế năng lượng đơn giản và rẻ nhất. 
• Tối ưu hệ thống động cơ và biến tần: Các động cơ điện tiêu tốn phần lớn điện năng trong các nhà máy, xưởng sản xuất. Việc lắp đặt thêm biến tần vừa có tác dụng bảo vệ động cơ, vừa giúp động cơ chạy đúng công suất cần thiết theo thời gian thực. 
• Chuyển đổi số và ứng dụng Al: Hiệu suất năng lượng đi kèm với chuyển đổi số và ứng dụng Al trong quản lý được coi là giải pháp có tính tương lai nhằm sử dụng năng lượng theo cách tối ưu nhất, dựa trên dự báo và điều chỉnh của các cảm biến loT, từ đó giảm thiểu lãng phí điện năng cho những hoạt động, thời điểm không cần thiết. 

Trụ cột tòa nhà & đô thị

Phần lớn năng lượng đô thị được sử dụng cho các tòa nhà, để phục vụ hoạt động sưởi ấm, làm mát và chiếu sáng. Tiết kiệm điện tòa nhà có thể bắt đầu từ việc chuyển sang sử dụng đèn LED và hệ thống chiếu sáng thông minh, có khả năng tự động bật tắt và điều chỉnh cường độ ánh sáng theo thời gian đã cài đặt hoặc khi không có người. 

Với hệ thống HVAC - nguồn tiêu tốn 40 - 60% hóa đơn tiền điện tòa nhà, nên ưu tiên lựa chọn các dòng inverter tiết kiệm điện hoặc hệ thống VRF (điều hòa trung tâm) hiện đại. 

Cùng với đó, việc áp dụng đồng bộ các giải pháp kiến trúc tòa nhà như lắp đặt kính cách nhiệt, tường 2 lớp, trồng cây xanh trên mái và dây leo bao quanh hay bố trí hồ nước ở các hướng nắng cũng giúp tận dụng ánh sáng và gió tự nhiên, giảm tải cho điều hòa và hệ thống chiếu sáng. Một tòa nhà được thiết kế tốt có thể giảm từ 30 - 50% nhu cầu làm mát mà không cần đến các thiết bị điện. 

Trụ cột giao thông

Chuyển dịch từ xe xăng sang xe điện có thể giảm phát thải tại chỗ nhưng lại gây áp lực lên hạ tầng trạm sạc và lưới điện quốc gia. Để nâng cao hiệu suất năng lượng trong lĩnh vực này, không đơn giản chỉ là thay đổi phương tiện di chuyển mà còn cần nâng cao hiệu suất của cả hệ thống. 

• Phát triển giao thông công cộng chạy điện: Như xe bus, tàu điện, cho khả năng phục vụ nhu cầu trung chuyển của nhiều người hơn, với mức tiêu thụ năng lượng trên đầu người thấp hơn nhiều so với phương tiện cá nhân. 
• Điện khí hóa giao thông: Ưu tiên phát triển động cơ điện có hiệu suất cao để với cùng 1 mức năng lượng, phương tiện có thể di chuyển ở khoảng cách xa hơn so với xe xăng hoặc các xe điện công nghệ cũ. 
• Tối ưu trạm sạc thông minh: Trạm sạc trong giờ cao điểm có nguy cơ gây quá tải, sụt áp lưới điện. Một trạm sạc thông minh hoàn toàn có khả năng điều tải linh hoạt theo nhu cầu thực tế để tối ưu chi phí vận hành và ổn định lưới điện. 

Giải pháp thúc đẩy “Nguồn nguyên liệu đầu tiên” và sự hiện diện của Thiết bị điện BTB Electric

Tương tự chính sách Thuế Carbon, “Nguồn nguyên liệu đầu tiên” cũng cần trở thành yếu tố bắt buộc trong các trụ cột tiêu thụ năng lượng mới có cơ hội từ tiềm năng biến thành kết quả thực tiễn. 

Tháo gỡ rào cản tài chính

Chi phí đầu tư cao được coi là rào cản lớn nhất của hiệu suất năng lượng. Điển hình, một bóng đèn LED thường có giá cao hơn từ 10 - 14 lần so với bóng đèn sợi đốt do sử dụng công nghệ bán dẫn phức tạp, chip LED, mạch điện tử và các vật liệu có chức năng tản nhiệt. Để các doanh nghiệp tự nguyện đầu tư vào thiết bị tiết kiệm năng lượng, bắt buộc cần có các cơ chế tài chính thúc đẩy. 

• Tín dụng xanh (Green Credits): Các doanh nghiệp sẽ được ngân hàng cung cấp các gói vay với lãi suất ưu đãi nhất để đầu tư vào các dự án, hoạt động kinh doanh thân thiện với môi trường, ít phát thải và sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng. Tín dụng xanh là một phần quan trọng của kinh tế xanh, đang được Chính phủ Việt Nam thúc đẩy để hướng tới mục tiêu phát triển bền vững. 
• Mô hình ESCO (Công ty dịch vụ năng lượng): Thay vì phải chi trả số tiền lớn để lắp đặt hệ thống tiết kiệm năng lượng, ESCO sẽ chịu trách nhiệm đầu tư vốn, chia sẻ rủi ro và lợi nhuận từ chi phí tiết kiệm năng lượng với khách hàng. Khi hệ thống đi vào hoạt động, số tiền điện tiết kiệm được hàng tháng của doanh nghiệp được dùng để hoàn vốn theo định kỳ cho ESCO. 
• Quỹ quay vòng vốn của Chính phủ: Một phần trong quỹ quay vòng vốn của Chính phủ được dùng để hỗ trợ các giải pháp chuyển dịch và tiết kiệm năng lượng của doanh nghiệp, sau đó, vốn hoàn trả tiếp tục được chuyển giao cho các doanh nghiệp khác. 

Hành lang pháp lý

Hành lang pháp lý là cơ sở tiên quyết để đưa hiệu suất năng lượng trở thành tiêu chuẩn bắt buộc đối với các thiết bị điện. Ví dụ: một thiết bị dán nhãn năng lượng 5 sao sẽ được ưu tiên phân phối và xuất khẩu vào các thị trường quốc tế khắt khe. Trong khi thiết bị cũ, lạc hậu bị buộc phải loại bỏ khỏi thị trường để tránh tổn thất năng lượng. 

Thuế carbon cũng là biện pháp có tính pháp lý để các doanh nghiệp tìm kiếm giải pháp kiểm soát năng lượng. Hiện nay, đã có khoảng 35 quốc gia áp dụng chính sách thuế này, dẫn đầu là khu vực Châu Âu. 

Song song, việc kiểm toán năng lượng định kỳ (trung bình 3 năm/lần) cũng có thể trở thành giải pháp khả thi để doanh nghiệp kiểm soát các nguồn lãng phí và có lộ trình khắc phục hiệu quả. 

Chuyển đổi số và đầu tư công nghệ

Hiệu suất năng lượng trong thời đại 4.0 kéo theo sự ra đời của thuật ngữ điều khiển dữ liệu. 

• Quản lý năng lượng: Khác với hệ thống cũ, hệ thống EMS mới cho phép nhà máy hoặc một chu trình sản xuất xác định chính xác năng lượng đang được tiêu thụ như thế nào và lãng phí ra sao, từ đó có biện pháp thay thế hoặc khắc phục. 
• Trí tuệ nhân tạo: Al được coi là phát minh vĩ đại của nhân loại, cho khả năng tự động điều chỉnh công suất hệ thống theo giá điện và nhu cầu thực tế, giúp tối ưu mức năng lượng tiêu thụ mà không cần đến sự can thiệp của con người. 
• Bản sao số: Công nghệ hiện nay cũng cho khả năng mô phỏng vận hành của một nhà máy trên không gian ảo để tìm ra kịch bản lắp đặt, thi công và hoạt động tiết kiệm nhất trước khi đưa vào thực tế sản xuất. 

Tất nhiên, giải pháp phải xuất phát từ thực tiễn mới là giải pháp có tính khả thi. Thay vì đầu tư vào công nghệ mang tính tương lai đắt đỏ, các quốc gia đang phát triển như Việt Nam hoàn toàn có thể triển khai các biện pháp nâng cao chất lượng điện năng ngay tại hạ tầng cốt lõi. Đơn giản nhất là tập trung nguồn lực vào việc tối ưu hệ số công suất và xử lý sóng hài - 2 tác nhân chính gây tổn thất điện năng trên đường dây và máy biến áp. 

Là nhà sản xuất thiết bị điện công nghiệp chuẩn Châu Âu, BTB Electric cung cấp cho các doanh nghiệp trong và ngoài nước 2 giải pháp tối quan trọng để sử dụng hiệu quả điện năng, gồm tụ bù và cuộn kháng lọc sóng hài. 

 

Trong khi tụ bù khô của chúng tôi tập trung nâng cao hệ số công suất để giảm tổn thất điện năng và phí phạt hàng tháng từ Điện lực thì cuộn kháng gia cố thêm tính năng bảo vệ cho tụ bù, đồng thời triệt tiêu các bậc hài nguy hiểm ảnh hưởng đến chất lượng lưới điện và gây nhiễu cho các thiết bị điện tử nhạy cảm. Lắp đặt song song 2 thiết bị này không chỉ tối ưu chất lượng điện năng mà còn góp phần nâng cao chỉ số EE trong suốt vòng đời thiết bị. 

Câu hỏi thường gặp về hiệu suất năng lượng trong hành trình Netzero

Câu hỏi 1: Giá điện ở Việt Nam so với thế giới đang ở mức thấp. Vậy đầu tư vào hiệu suất năng lượng có tác dụng gì?

Trả lời: Giá điện ở Việt Nam thấp so với mặt bằng chung của thế giới nhưng đang có xu hướng tăng theo lộ trình thị trường do sự cạn kiệt của nguồn nhiên liệu hóa thạch. Đầu tư vào hiệu suất năng lượng không chỉ để giảm hóa đơn tiền điện mà còn để thuận lợi gia nhập các thị trường đánh thuế rất cao về dấu chân carbon. 

Câu hỏi 2: Nếu đã lắp đặt được điện mái nhà, có cần quan tâm đến hiệu suất năng lượng không?

Trả lời: Có. Điện mái nhà chỉ là nguồn cung, còn hiệu suất năng lượng là giải pháp tối ưu nhu cầu. Nếu điện mái nhà phục vụ cho hệ thống điện cũ, khả năng cao sẽ không thể đáp ứng nhu cầu sinh hoạt, sản xuất. Biện pháp tối ưu nhất là nâng cao hiệu suất năng lượng của thiết bị, sau đó thiết kế hệ thống điện mái nhà phù hợp để tiết kiệm chi phí đầu tư tổng thể. 

Câu hỏi 3: Hiệu suất năng lượng với tiết kiệm năng lượng có giống nhau?

Trả lời: Về định nghĩa, đây là 2 khái niệm khác nhau. 

• Hiệu suất năng lượng: Là chỉ số thể hiện hiệu quả sử dụng điện năng của 1 thiết bị điện. 
• Tiết kiệm năng lượng: Hành vi sử dụng điện, nhiên liệu hiệu quả để giảm lượng tiêu thụ mà vẫn đảm bảo nhu cầu sinh hoạt và sản xuất. 

Tuy nhiên, khi đặt trong bối cảnh Netzero, đây là 2 khía cạnh của một vấn đề: sử dụng năng lượng ít đi và hiệu quả hơn để phục vụ mục tiêu giảm phát thải. 

Netzero không phải mục tiêu xa vời mà có thể thực hiện từ những hành động nhỏ nhất như tiết kiệm điện. Tương ứng, hiệu suất năng lượng không chỉ là giải pháp kỹ thuật mà còn là tư duy chiến lược gắn liền với mục tiêu phát triển bền vững thông qua việc sử dụng hiệu quả từng kWh điện. Trên hành trình này, BTB Electric cung cấp các giải pháp điện mang tính vi mô, giúp các hệ thống xử lý triệt để 2 tác nhân gây tổn thất năng lượng là hệ số công suất và sóng hài. Đây cũng là cơ sở để phát triển các hệ thống có tính quy mô, hiện đại và thông minh hơn, phục vụ cho lưới điện tương lai của nhân loại.