Sử dụng hiệu quả năng lượng điện
Cục Năng lượng Hoa Kỳ ước tính rằng tăng hiệu suất sử dụng năng lượng có
thể làm giảm lượng điện năng tiêu thụ quốc gia từ 10% trở lên vào năm
2010, và lên tới hơn 20% vào năm 2020, với lợi ích kinh tế cho người tiêu
dùng và các doanh nghi
ệp.
Khái niệm về sử dụng hiệu quả năng lượng
đ
ã được đưa ra và ủng hộ bởi công chúng
qua nhiều năm, nhưng gần đây đã đạt được
những đổi mới với sự ủng hộ rộng rãi. Sự
hợp lưu của kinh tế, môi trường và địa
chính trị về việc sử dụng hiệu quả năng
lượng càng tăng lên xung quanh mối quan
tâm về những ảnh hưởng của Mỹ khi xảy
ra gián đoạn cung cấp năng lượng. Kết quả
là, một số sáng kiến đang được tiến hành
để cải thiện hiệu suất sử dụng trong nhiều
lĩnh vực, nhưng vẫn cần nhiều hành động
hơn nữa.
Hoa Kỳ cũng không một mình trong những nỗ lực này. Trung Quốc hiện nay
có mười chương tr
ình hiệu quả nhằm nâng cường độ năng lượng của đất
nước
- lượng năng lượng được sử dụng trên một đơn vị GDP - để theo kịp
các đối thủ như
Mỹ và Liên minh châu Âu. EU đã có những bước đi tương
tự để cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng tại các nước thành viên lên 20%
trong 15năm tới.
Hiệu quả là một khái niệm đơn giản mà có lẽ tốt nhất có thể được tóm tắt với
các từ, "làm nhiều hơn và nói ít đi. "Có lẽ được biết đến là chương trình sử

lượng nguồn khác như gió và thủy điện sử dụng năng lượng cơ học của
chúng di chuyển của không khí hoặc nước để sản xuất năng lượng điện. Một
số thiết bị khác, chẳng hạn như tế bào nhiên liệu, sử dụng phản ứng hóa học
để tạo ra năng lượng điện. Trong mọi trường hợp n
ày, một phần năng lượng
đầu v
ào là bị mất trong quá trình này. Hiệu quả của thế hệ máy phát rất khác
nhau tùy theo công nghệ được sử dụng. Ví dụ trong một nhà máy sử dụng
than truyền thống, chỉ có khoảng 30-35% năng lượng trong than kết thúc lên
là điện ở đầu bên kia của máy phát điện. Cao hơn nữa được gọi là "siêu tới
hạn"- mức mà nhà máy than đá có thể đạt hiệu quả trong giữa những năm
40, và mới nhất của công nghệ than đá là 60% được gọi là chu trình hỗn hợp
khí hoá tích hợp hoặc IGCC, có khả năng mức độ hiệu quả trên 60%. Hầu
hết các máy phát điện khí đốt đạt hiệu quả ở một mức độ tương tự. Rõ ràng,
ngay c
ả ở hiệu quả 60% vẫn có một số lượng lớn tiền năng lượng bị bỏ lại
phía sau trong các thế hệ. Điều đó đại diện cho chi phí sản xuất cao hơn cho
máy phát điện, cũng như là l
ãng phí lượng tài nguyên giới hạn một cách
đáng kể. Do đó, sẽ thu được hiệu quả về kinh tế v
à sinh thái to lớn khi cải
thiện hiệu quả phát điện so sánh trên lượng năng lượng của nhiên liệu đầu
vào và sản lượng điện sản xuất. Có rất nhiều cách để nâng cao hiệu quả phát
điện, như đốt tối ưu hóa bằng cách sử dụng hệ thống điều khiển hiện đại,
nhưng mục đích của b
ài báo này của chúng tôi là tập trung vào những gì xảy
ra sau quá trình phát.
Truyền tải và phân phối
Sau khi năng lượng điện được tạo
ra, nó phải được chuyển đến nơi

lượng điện sản xuất. Nhân con số n
ày với giá thành bán lẻ trung bình của
Mỹ năm 2005, chúng tôi có thể ước tính thiệt hại đến mức chi phí cho nền
kinh tế Hoa Kỳ gần 19.500.000.000 USD.
Phí t
ắc nghẽn là một đại diện khác cho việc sử dụng kém hiệu quả trong hệ
thống T & D, nhưng chỉ được xác định một phần bởi các đặc tính vật lý của
Đầu tư kinh doanh truyền so với bán lẻ
điện. Nguồn: IEEE
lưới điện. Tắc nghẽn xảy ra khi theo lưu lượng hoặc dòng chảy thực tế của
điện bị hạn chế bởi dung năng vật lý thực tế của thiết bị sử dụng hoặc các
thiết bị ràng buộc an toàn cho hoạt động truyền tải để bảo độ tin cậy lưới
điện. Để đáp ứng nhu cầu, các nhà điều h
ành hệ thống phải tìm một nguồn
năng lượng thay thế tránh các hiện tượng nút cổ chai. Việc thay thế máy phát
điện sẽ ít ki
nh tế, và do đó kém hiệu quả từ một viễn cảnh thị trường. Một hệ
thống T & D mạnh mẽ hơn có thể cung cấp khả năng tránh tắc nghẽn mạng
có thể cạnh tranh với các máy phát.
Tắc nghẽn là kết quả của một số yếu tố, đặc biệt là thiếu đầu tư truyền dẫn
đầy đủ
và sự gia tăng tăng trong giao dịch điện số lượng lớn trong cạnh
tranh trên thị trường năng lượng. Gần đây con số trên tắc nghẽn cấp quốc gia
tại Mỹ rất khó để xác định, tuy nhiên kinh nghiệm của hai trong số những
quốc gia lớn nhất trên thị trường điện sẽ phục vụ để minh họa phạm vi vấn
đề.
Hệ thống điều hành độc lập California báo cáo chi phí tắc nghẽn là
1.100.000.000 USD trong 2004, 670.000.000 trong năm 2005, và
476.000.000 USD trong năm 2006. Điều đáng chú ý l
à các thuộc tính ISO

hụ thuộc hiện tại của chúng
ta vào chúng có thể được xem như là một sản phẩm phụ của một hệ thống T
& D ít tối ưu hơn.
Nhu cầu năng lượng hiệu quả
Những người có mức sống trung bình sẽ phải xét đến vấn đề tiêu thụ năng
lượng v
à "hiệu quả" các biện pháp tiết kiệm có thể đem lại, và tập trung của
chúng tôi ở đây chủ yếu là ở phía bên cung cấp, nó có giá trị xem xét với
một vài ví dụ để minh họa tác động mặt hiệu quả những nỗ lực theo yêu cầu.
Hầu hết mọi người có thể đã quen với chương trình Energy Star được đề cập
trước đó, hoặc với sự gia tăng của các thiết bị tiết kiệm điện như những bóng
đèn huỳnh quang compact
tiêu thụ ít điện hơn những bóng đèn thông thường
trong khi sản xuất cùng một lượng ánh sáng. Tuy nhiên, tiêu dùng lớn nhất
duy nhất của năng lượng điện là công nghiệp động cơ, được sử dụng để chạy
mọi thứ, từ dây chuyền lắp ráp cho máy nén cho đến những thứ như quạt
thổi không khí buồng đốt của một máy phát điện dùng than.
Người ta ước tính rằng 65% năng lượng điện sử dụng trong công nghiệp là
cho các động cơ kích cỡ khác nhau, hầu hết đều chạy ở tốc độ lớn nhất bất
cứ khi nào họ được bật lên, ngay cả khi không cần thiết. Điều này là do phần
lớn các công nghiệp chủ đạo động cơ được điều khiển bởi các thiết bị không
hỗ trợ sự thay đổi tốc độ. Các thiết bị có thể thay đổi tốc độ, còn được biết
đến như ổ đĩa biến tần, cho phép tăng tốc độ động cơ lên hoặc xuống để đáp