Kỳ 3: Tiết kiệm năng lượng trong sản xuất vật liệu xây dựng - Chuyển đổi mạnh mẽ

(Xây dựng) – Cùng với công trình xây dựng, sản xuất vật liệu xây dựng (VLXD) cũng là một trong những lĩnh vực sử dụng nhiều năng lượng và phát thải khí nhà kính (KNK) lớn của ngành Xây dựng. Riêng sản xuất xi măng (XM) đang tiêu thụ khoảng hơn 12 tỷ kWh điện năng mỗi năm. Đây chính là khu vực có tiềm năng rất lớn về sử dụng năng lượng (SDNL) tiết kiệm và hiệu quả (TK&HQ), hướng tới sản xuất bền vững trong thời gian tới.

Nhà máy xi măng Hòn Chông - nhà máy sản xuất xi măng lớn nhất của INSEE tại Việt Nam.

Ngành Xi măng “ăn” điện năng khủng khiếp như thế nào?

Hiện nay có 2 nguồn năng lượng chính sử dụng cho quá trình sản xuất XM là điện và than. Ông Hoàng Hữu Tân, Phó Vụ trưởng Vụ VLXD (Bộ Xây dựng) cho biết, chi phí năng lượng điện năng chiếm khoảng 10% - 15% giá thành sản xuất. Bình quân để sản xuất 1 tấn XM sẽ tiêu thụ khoảng hơn 100 kWh điện.

Từ năm 2019 đến năm 2023, sản lượng sản xuất XM lần lượt khoảng 101, 102, 110, 102 và 93 triệu tấn/năm; tương ứng lượng điện cho sản xuất XM lần lượt khoảng 12,2 tỷ kWh/năm; 12,3 tỷ kWh/năm; 13,3 tỷ kWh/năm; 12,3 tỷ kWh/năm và 11,2 tỷ kWh/năm. Tổng lượng điện cho ngành XM chiếm khoảng 5% tiêu thụ điện cho toàn ngành công nghiệp.

Ông Nguyễn Quang Cung, Chủ tịch Hiệp hội Xi măng Việt Nam cho biết, giá điện tăng tác động tăng chi phí đầu vào cho ngành sản xuất XM. Việc giá điện tăng sẽ khiến doanh nghiệp XM phải chi trả thêm vài trăm triệu, thậm chí vài chục tỷ đồng tiền điện mỗi tháng. Song nghịch lý là chi phí sản xuất tăng nhưng giá bán XM lại giảm do… cung lớn hơn cầu.

Thực tế này đòi hỏi ngành XM phải hướng đến phát triển bền vững trên cơ sở đổi mới công nghệ, sáng tạo, sản xuất xanh, tiết kiệm tài nguyên, SDNL TK&HQ, từ đó giảm chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm, tăng cường tính cạnh tranh trên thị trường.

Theo tính toán của Hiệp hội Năng lượng Việt Nam, 75% năng lượng sử dụng sơ cấp trong nhà máy sản xuất XM là nhiệt năng và 1 tấn nhiệt khí thải có thể sản xuất ra 3 - 5 kWh điện. Nếu tất cả nhà máy sản xuất XM tận dụng nhiệt thải từ các lò nung clinker để phát điện, mỗi năm sẽ tận dụng được khoảng 1,5 tỷ kWh.

Công nghệ thu hồi nhiệt thải trong quá trình sản xuất XM có thể tạo ra đến 30% nhu cầu điện năng của một nhà máy. Giải pháp này vừa đảm bảo không lãng phí năng lượng, vừa góp phần xử lý một lượng lớn bụi và khí thải, qua đó góp phần bảo vệ môi trường sống xung quanh.

Mặt khác, việc Liên minh châu Âu (EU) áp dụng Cơ chế điều chỉnh biên giới carbon (CBAM) từ ngày 01/01/2026 cũng sẽ buộc các doanh nghiệp Việt Nam (trong đó có doanh nghiệp XM) phải thay đổi sản xuất theo hướng xanh, tiết kiệm tài nguyên, năng lượng và giảm phát thải KNK.

Doanh nghiệp tích cực, chủ động tiết kiệm năng lượng

Bài toán tiết kiệm năng lượng (TKNL) nói chung và tiết kiệm điện nói riêng đang được ngành XM và các doanh nghiệp sản xuất XM đặc biệt quan tâm. Ông Hoàng Hữu Tân, Phó Vụ trưởng Vụ VLXD cho biết, từ năm 2011 trở lại đây, các doanh nghiệp sản xuất XM đã triển khai thực hiện nhiều giải pháp TKNL, nổi bật là việc các dây chuyền sản xuất XM được đầu tư đồng bộ hệ thống nhiệt khí thải để phát điện, đảm bảo tiết kiệm khoảng 25% – 30% lượng điện sản xuất.

Các doanh nghiệp sản xuất XM đã triển khai thực hiện nhiều giải pháp TKNL, nổi bật là việc các dây chuyền sản xuất XM được đầu tư đồng bộ hệ thống.

Tính đến nay, cả nước đã có 34 dây chuyền sản xuất XM đầu tư hệ thống nhiệt khí thải để phát điện đi vào hoạt động với tổng công suất phát điện đạt 247MW. 16 dây chuyền đang đầu tư có tổng công suất dự kiến khoảng 80MW. Một số nhà máy XM thậm chí còn đầu tư điện năng lượng mặt trời trong khuôn viên nhà máy để phát điện.

Các nhà máy XM đã và đang đầu tư hệ thống đồng xử lý rác thải công nghiệp, sinh hoạt, nông nghiệp (vỏ trấu, vỏ hạt điều…), nhằm tiết kiệm nhiên liệu (than) và bảo vệ môi trường.

Là một trong những doanh nghiệp sản xuất XM hàng đầu tại Việt Nam, Công ty XM INSEE Việt Nam luôn dành sự quan tâm rất lớn cho việc chuyển đổi xanh, SDNL TK&HQ.

Công ty không ngừng đầu tư mới, áp dụng các công nghệ tốt nhất hiện có để tối ưu hóa hoạt động khai thác, sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên và năng lượng, tích cực bảo vệ môi trường và đạt được các mục tiêu phát triển bền vững.

Từ những ngày đầu vận hành nhà máy XM Hòn Chông (nhà máy sản xuất XM lớn nhất của INSEE tại Việt Nam) đã sử dụng máy nghiền đứng (Vertical Roller Mill - VRM) tiêu thụ năng lượng ít hơn khoảng 20% năng lượng so với loại nén ép băng con lăn và máy nghiền bi.

Năm 2005, INSEE bắt đầu áp dụng công nghệ đồng xử lý chất thải trong lò nung XM - Ecocycle, giúp các nhà máy sản xuất của công ty giảm tiêu hao các nhiên liệu truyền thống như than, dầu diesel… Riêng nhà máy XM Hòn Chông đã đồng xử lý hơn 1,6 triệu tấn chất thải để thay thế than đá và gián tiếp giảm phát thải hơn 1,5 triệu tấn CO2.

Không những thế, giải pháp này giúp tạo ra tỷ lệ nhiệt thay thế (TSR) hơn 30% trong các năm qua. Hiện nay, INSEE Việt Nam đạt tỷ lệ nhiệt thay thế từ việc đồng xử lý chất thải (TSR) khoảng 38%. Trong thời gian tới, nhà máy XM Hòn Chông đặt mục tiêu sẽ nâng tỷ lệ này cao hơn nữa qua từng năm, từ đó giảm tiêu thụ nhiên liệu truyền thống không thể tái tạo, góp phần giảm mức phát thải CO2 ra ngoài môi trường.

Đặc biệt, từ năm 2011 đến nay, nhà máy XM Hòn Chông đã thu hồi nhiệt trong quá trình sản xuất XM để chạy máy phát điện. Cách làm này giúp tạo ra lượng điện năng bù vào một phần năng lượng phải mua từ lưới điện quốc gia. Ước tính, lượng điện tạo ra từ lượng nhiệt được thu hồi trong quá trình sản xuất đáp ứng tới 25% nhu cầu điện năng của nhà máy XM Hòn Chông. Lượng điện này tương đương với lượng điện năng cho khoảng 18.000 hộ dân và gián tiếp tiết kiệm khoảng 25.000 tấn khí thải CO2 trong một năm.

Từ năm 2018, INSEE Việt Nam cũng bắt đầu sử dụng tro bay trong nguyên liệu sản xuất XM, từ đó tăng năng suất nghiền và giảm lượng điện năng tiêu thụ cho quá trình nghiền.

Công nghệ đồng xử lý chất thải trong lò nung đang giúp nhà máy XM Hòn Chông tiết kiệm được rất nhiều năng lượng.

Ngoài những giải pháp chính nêu trên, INSEE Việt Nam còn không ngừng thay thế, nâng cấp hệ thống trang thiết bị đã cũ hoặc tiêu thụ nhiều năng lượng bằng các sản phẩm TKNL, ví như: Thay búa đập clinker bằng trục ép (tiết kiệm 1,2% năng lượng so với giải pháp cũ); Thay các bóng đèn huynh quang T8 - 1,2m, chấn lưu điện từ công suất 40W bằng bóng đèn LED tuýp 20W (TKNL 50%); Thay các bóng đèn cao áp bằng bóng đèn LED với độ sáng tương đương, giảm điện từ 250W xuống 100W/bóng (TKNL 60%); Sửa chữa, nâng cấp hệ thống phát điện nhiệt thải, lắp lọc bụi by-pass cho lò nung (TKNL 5,2%)…

Từ năm 2022, INSEE Việt Nam bắt đầu triển khai sửa chữa, bảo trì máy cắt đất loại 221-CR1 và loại 231-CR1 để giúp tiết kiệm được 0,46 kWh điện trên mỗi tấn đất. Đây là một giải pháp mới nhưng hứa hẹn sẽ đem lại hiệu quả không nhỏ để giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí điện năng mỗi năm.

“Trong thời gian tới, nhà máy XM Hòn Chông sẽ tiếp tục đầu tư vào các công nghệ tiên tiến để tăng hiệu quả SDNL trong sản xuất và tăng thêm nguyên nhiên liệu thay thế thông qua giải pháp quản lý chất thải Ecocycle”, ông Đào Nguyên Khánh, Trưởng Bộ phận Phát triển Bền vững và Truyền thông Doanh nghiệp INSEE Việt Nam chia sẻ.

Trong khi đó, Công ty Cổ phần XM VICEM Hà Tiên đang sử dụng phương pháp tận dụng rác thải làm chất đốt, thay thế một phần nhiên liệu (than, dầu) trong sản xuất XM để thu về rất nhiều lợi ích.

Việc XM Vicem Hà Tiên áp dụng giải pháp mới đã mang đến hiệu quả kinh tế lớn hơn, tiết kiệm nhiều năng lượng hơn so với thời điểm chưa thực hiện giải pháp.

Năm 2015, VICEM Hà Tiên đã nghiên cứu tính toán và lắp đặt hệ thống đốt bã vỏ hạt điều thay thế một phần than cám tại nhà máy XM Bình Phước thay thế khoảng 20% tổng nhiệt năng tiêu hao, làm giảm giá thành sản xuất clinker.

Nhưng hiện nay nguồn cung bã vỏ hạt điều đang khan hiếm, không đủ nguồn cung cấp ổn định cho hoạt động của lò nung. Trước tình hình như vậy, VICEM Hà Tiên đã triển khai các biện pháp tìm kiếm nhiên liệu thay thế như khảo sát, nghiên cứu và dự kiến đưa vào sử dụng nguồn rác thải công nghiệp thông thường có nhiệt trị và đặc tính chất lượng phù hợp để đốt trong lò nung như vải vụn, đế giày...

Nguồn rác thải này có thể thay thế một phần than cám và đa dạng được nguồn nhiên liệu thay thế bên cạnh bã vỏ hạt điều đang sử dụng, từ đó nâng cao tỷ lệ nhiên liệu thay thế đến mức tối đa có thể. Dây chuyền đốt vải vụn, đế giày… hoạt động độc lập và có thể đốt song song với hệ thống đốt vỏ bã điều hiện hữu.

Đại diện của nhà máy XM Bình Phước thuộc VICEM Hà Tiên cho biết, hệ thống đốt điều khiển hoàn toàn tự động và sử dụng toàn bộ động cơ được điều khiển bằng biến tần nhằm tối ưu hóa công suất và điện năng sử dụng.

Đáng nói hơn nữa là việc áp dụng giải pháp mới đã mang đến hiệu quả kinh tế lớn hơn rất nhiều so với thời điểm chưa thực hiện giải pháp. Chỉ tính riêng trong năm 2021, con số này là khoảng 15,8 tỷ đồng.

Tương tự như VICEM Hà Tiên, từ năm 2020, Công ty Cổ phần XM VICEM Sông Thao cũng đang sử dụng hệ thống đốt nguồn rác thải công nghiệp thông thường như vải vụn, da vụn đế dày, mùn cưa và gỗ vụn… thay thế cho một phần than cám.

Tính riêng trong năm 2020, VICEM Sông Thao đã sử dụng 10.205 tấn rác thải công nghiệp thông thường, tương ứng với tỷ lệ thay thế nhiệt là 6,5%, qua đó tiết giảm chi phí biến đổi sản xuất clinker là 1.481 đồng/tấn. Nếu chỉ tính riêng giai đoạn đốt rác thì chi phí sản xuất clinker giảm 2.083 đồng/tấn.

Năm 2021, VICEM Sông Thao tiếp tục phát huy và nâng cao tỷ lệ đốt rác. Kết quả là sử dụng được 21.741 tấn rác thải công nghiệp thông thường, tương ứng với tỷ lệ thay thế nhiệt là 13,6%, từ đó tiết giảm chi phí biến đổi sản xuất clinker là 4.285 đồng/tấn, tương ứng với tiết giảm chi phí sản xuất clinker là 3.812 đồng/tấn, làm lợi cho công ty gần 3,5 tỷ đồng. Đến nay, VICEM Sông Thao vẫn đang tiếp tục ứng dụng giải pháp này trong sản xuất…

Nhiều khó khăn, thách thức trong sản xuất xi măng

Theo đánh giá của Vụ VLXD, ngành VLXD nói chung và ngành XM nói riêng đều đang gặp rất nhiều khó khăn. Sản lượng sản xuất và tiêu thụ XM đều giảm sút.

Chi phí điện chiếm trên 10% tổng chi phí sản xuất nhưng giá bán lẻ điện bình quân tăng từ ngày 04/05/2023 thêm 3%, tăng từ ngày 09/11/2023 thêm 4,5%, (tổng cộng là 7,5%), dẫn đến tăng chi phí sản xuất thêm hơn 1%.

Mô hình sản xuất xi măng thân thiện môi trường, tiết kiệm năng lượng tại Vicem Sông Thao.

Các cơ chế, chính sách về thuế, môi trường để khuyến khích, hỗ trợ các doanh nghiệp XM trong việc đầu tư hệ thống phát điện sử dụng nhiệt thừa và sử dụng các nguyên liệu thay thế là phế thải của các ngành công nghiệp như tro xỉ, thạch cao nhân tạo… sử dụng làm nguyên liệu sản xuất XM còn chưa đồng bộ, cụ thể.

Trong tổng số 92 dây chuyền của toàn ngành XM, vẫn còn 29 dây chuyền công suất nhỏ dưới 2.000 tấn clinker/ngày không bắt buộc đầu tư hệ thống tận dụng nhiệt thừa phát điện.

Trong số 63 dây chuyền có công suất trên 2.500 tấn clinker/ngày bắt buộc phải đầu tư hệ thống nhiệt thừa phát điện, vẫn còn 28 dây chuyền chưa đầu tư, hoặc đang đầu tư nhưng chưa hoàn thành, chưa vận hành hệ thống phát điện sử dụng nhiệt thừa vì nhiều lý do khác nhau như đầu tư tốn kém, chi phí cao, chưa có kế hoạch rõ ràng…

Tương tự, công nghệ đồng xử lý chất thải trong lò nung XM cũng chưa được áp dụng rộng rãi, dù đã chứng minh được lợi ích to lớn về mặt kinh tế và môi trường.

Theo đại diện của INSEE Việt Nam, có 2 khó khăn chính gây trở ngại cho việc áp dụng công nghệ đồng xử lý chất thải trong lò nung XM tại nước ta. Thứ nhất là do nguồn chất thải đầu vào chưa được đảm bảo. Để có thể áp dụng công nghệ đồng xử, chất thải phải được phân loại và xử lý đúng quy chuẩn để đạt hiệu quả tối ưu. Tuy nhiên, việc phân loại chất thải tại nước ta chưa được thực hiện đồng bộ và hiệu quả nên hiệu suất của quy trình đồng xử lý cũng bị giảm mạnh. Thứ hai là công nghệ đồng xử lý có chi phí đầu tư rất cao nên nhiều doanh nghiệp vẫn chọn giải pháp chôn lấp hay đốt rác thải vốn có chi phí thấp hơn rất nhiều.

Mặt khác, nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi các công nghệ phát điện nhiệt dư, sử dụng nhiên liệu thay thế để TKNL trong sản xuất VLXD cũng còn hạn chế, cần phải được đào tạo bài bản, rộng rãi hơn để thực hiện các chương trình, dự án ứng dụng thực tiễn.

Chúng tôi sẽ tiếp tục đề cập các giải pháp tháo gỡ khó khăn trong sản xuất xi măng tại kỳ 5 tuyến bài viết.

Các doanh nghiệp VLXD nỗ lực chuyển đổi xanh từ sản xuất đến sản phẩm

Bên cạnh XM, các nhà sản xuất VLXD khác cũng có nhiều nỗ lực chuyển đổi xanh mạnh mẽ. Từ những năm 2010, Tổng Công ty Viglacera – doanh nghiệp sản xuất VLXD hàng đầu Việt Nam - bắt đầu phát triển các sản phẩm VLXD xanh, thân thiện với môi trường, vừa trực tiếp TKNL, giảm phát thải KNK, vừa góp phần phát triển kiến trúc xanh, công trình xanh, công trình TKNL tại Việt Nam.

Viglacera lần lượt cho ra đời sản phẩm gạch bê tông khí chưng áp AAC, tấm panel ALC. Đây đều là vật liệu xây không nung nên việc phát thải khí CO2 ra môi trường gần như bằng 0. Toàn bộ quy trình sản xuất được tuần hoàn nguyên - nhiên vật liệu nên tiêu tốn rất ít năng lượng và tài nguyên…

Năm 2023, sản phẩm bê tông khí chưng áp Viglacera đã được Hội đồng Công trình xanh Singapore trao chứng nhận “Sản phẩm tiêu chuẩn cho công trình xanh”. Đây là chứng nhận được ghi nhận toàn cầu, là “tấm hộ chiếu xanh” giúp xuất khẩu sản phẩm ra các nước trên thế giới thuận lợi.

Viglacera cũng là nhà sản xuất kính TKNL đầu tiên tại Việt Nam và Đông Nam Á. Với tính năng phát xạ thấp và hệ số dẫn nhiệt nhỏ, làm giảm đáng kể sự truyền nhiệt giữa môi trường bên trong và môi trường bên ngoài…, 2 loại kính TKNL Solar Control và Low-E của Viglacera được ứng dụng rộng rãi trong các công trình yêu cầu cao về TKNL.

Năm 2023, Viglacera ra mắt đá nung kết Vasta Stone được sản xuất từ các nguyên liệu tự nhiên dễ khai thác ở Việt Nam. Quá trình gia công tiêu thụ ít nước và năng lượng. Sản phẩm có khả năng tái chế 100% bằng cách nghiền và tái sử dụng phế phẩm, không gây rác thải, chất thải rắn ra môi trường. Công suất điện tiêu thụ của máy cán ép liên tục chỉ bằng 1/6 so với phương pháp ép truyền thống nên TKNL, giảm thiểu phát thải KNK và chi phí môi trường.

Không chỉ phát triển VLXD TKNL, Viglacera đồng thời triển khai nhiều giải pháp sản xuất xanh, sản xuất thông minh, thiết thực giảm phát thải. Trong sản xuất gạch ốp lát và kính xây dựng, Viglacera chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu khí đốt CNG thay cho dầu FO, giúp giảm đến 20% phát thải khí hiệu ứng KNK.

Trong sản xuất sứ vệ sinh, Viglacera thực hiện kiểm toán năng lượng, tập trung chủ yếu vào các thiết bị tiêu thụ nhiều năng lượng, trên cơ sở đó, đề xuất ra các biện pháp hữu hiệu như: Thay thế hoàn thiện tất cả đèn huỳnh quang T8 bằng bóng đèn LED; Thay boiler sử dụng khí CNG bằng heat pump để cấp nước nóng cho khu vực điều chế và kiểm tra sản phẩm; Vận hành tối ưu hệ thống khí nén; Giảm tỷ lệ rò rỉ khí nén; Tận dụng triệt để khí nóng lò tuynel để sấy...

Các giải pháp này giúp các nhà máy của Viglacera không chỉ giảm được chi phí SDNL trong sản xuất, mà còn giảm đáng kể phát thải KNK ra môi trường.

Tương tự như Viglacera, Tập đoàn Saint - Gobain luôn tập trung phát triển hệ sinh thái sản xuất và vận hành xanh. Ông Nguyễn Trường Hải, Tổng Giám đốc Saint - Gobain Việt Nam cho biết, Saint Gobain luôn tuân thủ các mục tiêu chung về bền vững của Tập đoàn trên toàn cầu, như giảm lượng CO2 với cam kết trung hòa carbon vào năm 2050; giảm 50% lượng nước sạch tiêu thụ vào năm 2030.

“Tập đoàn sẽ tiếp tục đổi mới, sáng tạo theo đuổi mục tiêu tiên phong về các giải pháp vật liệu cho công trình để thể hiện vị thế là nhà cung cấp giải pháp vật liệu nhẹ, bền vững hàng đầu trong nước, đồng thời tham gia vào các hoạt động nhằm thúc đẩy sự phát triển các công trình bền vững cho ngành Xây dựng Việt Nam” - ông Nguyễn Trường Hải cam kết.

Các nỗ lực nói trên cho thấy, ngành VLXD nói chung và ngành XM nói riêng đã và đang tích cực triển khai hiệu quả Chiến lược phát triển VLXD, các mục tiêu đặt ra tại Chương trình quốc gia về SDNL TK&HQ giai đoạn 2019 – 2030, đồng thời hiện thực hóa cam kết đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 của Việt Nam tại Hội nghị COP26.

Kỳ 4: Chiếu sáng công cộng ngày càng thông minh và tiết kiệm năng lượng hơn