Yêu cầu bắt buộc về sử dụng hiệu quả năng lượng trên tàu biển
Tại khóa họp thứ 62 (7/2011), Tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO), Ủy ban Bảo vệ môi trường biển (MEPC) của IMO đã sửa đổi, bổ sung phụ lục VI về việc quản lý phát thải khí xả từ tàu trong Công ước Quốc tế về ô nhiễm do tàu gây ra (MARPOL 73/78), và thống nhất các biện pháp bắt buộc nhằm giảm sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính trong hoạt động hàng hải quốc tế. Theo đó, các tàu mới bắt buộc phải áp dụng chỉ số thiết kế hiệu quả năng lượng (EEDI), chỉ số khai thác hiệu quả năng lượng (EEOI) và tất cả các tàu đang hoạt động phải áp dụng kế hoạch quản lý hiệu quả năng lượng (SEEMP). Đồng thời, các sửa đổi, bổ sung đối với Phụ lục VI còn đưa ra các định nghĩa mới và yêu cầu về kiểm tra, cấp giấy chứng nhận hiệu quả năng lượng quốc tế cho tàu (IEEC).
Như vậy, để đáp ứng các yêu cầu quản lý và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, các tàu cần phải có hệ thống giám sát và quản lý năng lượng sử dụng trên tàu. Tuy nhiên, trong số các tàu biển đã đăng ký, đăng kiểm tại Việt Nam hiện nay, tuổi thọ các tàu cỡ lớn và trung bình tương đối cao, từ 15 đến 20 năm, trang thiết bị máy móc được sản xuất từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc với động cơ diesel lai chân vịt và máy phát điện tương đối cũ. Tình trạng kỹ thuật kém nên tiêu thụ nhiên liệu tương đối cao, chưa có hệ thống giám sát quản lý sử dụng năng lượng tự động, việc giám sát chỉ được thực hiện thông qua các báo cáo lượng dầu tiêu thụ hàng ngày, do đó việc sử dụng năng lượng có hiệu quả hay không thì hầu hết các chủ tàu đều không kiểm soát được.
Ứng dụng IoT nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trên tàu
Trên thế giới hiện nay đã có một số hệ thống giám sát và quản lý năng lượng cho các tàu áp dụng công nghệ IoT như hệ thống giám sát NAPA của Hãng Danelec (Đan Mạch), hệ thống giám sát của Kongsberg (Na Uy), hệ thống quản lý năng lượng Mega-Guard của Praxis Automation Technology (Hà Lan) hay hệ thống quản lý thông tin trên tàu SIMS của NYK và Viện Công nghệ Monohakobi (Nhật Bản)…
Ở Việt Nam, công nghệ IoT mới chỉ đang áp dụng chủ yếu cho dân dụng và một số ngành công nghiệp trên bờ để quản lý và giám sát năng lượng điện tiêu thụ, hiện chưa có nghiên cứu nào về việc quản lý và giám sát sử dụng năng lượng tàu thủy bằng công nghệ này. Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu đã đề xuất và được Bộ Giao thông Vận tải phê duyệt thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng IoT xây dựng thí điểm hệ thống quản lý sử dụng năng lượng trên tàu thủy để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trên tàu”. Sau một năm thực hiện, nhóm đã thiết kế và xây dựng thí điểm thành công hệ thống quản lý sử dụng năng lượng cho tàu thủy và thực nghiệm tại phòng thí nghiệm Khoa Máy tàu biển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.
Hệ thống giám sát và quản lý nhiên liệu sử dụng.
Hệ thống quản lý của nhóm nghiên cứu có khả năng đo đạc, thu thập và báo cáo tự động dữ liệu tiêu thụ của một số hệ thống thiết bị kỹ thuật như động cơ diesel, hệ thống bơm, máy lọc. Ngoài ra, phần mềm giám sát còn cung cấp các chức năng mở rộng như gửi báo cáo theo biểu mẫu riêng của người khai thác tàu, ghi nhật ký tự động, hiển thị tuyến hành trình của tàu trên bản đồ số, trích xuất và tự động vẽ biểu đồ năng lượng tiêu thụ giúp cho chủ tàu hoặc các bên liên quan có thể thu thập, phân tích dữ liệu tốt hơn. Hệ thống quản lý dưới dạng các mô-đun tích hợp, cho phép áp dụng linh hoạt mô hình đến các loại tàu biển khác nhau. Với tàu cỡ vừa và nhỏ, có thể lưu trữ dữ liệu trực tiếp qua thiết bị máy tính đặt trên tàu, với tàu lớn có trang bị hệ thống Inmarsat và mạng Internet, hệ thống có thể tự động gửi email tới chủ tàu và các cơ quan quản lý liên quan.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu đã tiến hành trực tiếp đo và giám sát lượng nhiên liệu tiêu thụ trên động cơ diesel 6NVD26 và các hệ thống kỹ thuật khác bao gồm máy nén khí, bơm và máy lọc dầu. Kết quả thử nghiệm trong thời gian thực cho thấy, hệ thống giám sát hoạt động tốt, ổn định, đảm bảo các vấn đề về an toàn, không có sự cố cháy nổ hay rò rỉ điện. Ngoài ra, hệ thống có khả năng giám sát, thu thập và báo cáo dữ liệu tự động với độ chính xác trung bình trong khoảng cho phép từ 2 đến 4%. Kết quả này đã được kiểm định bởi Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Hải Phòng. Hệ thống hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu và quy định của IMO cũng như cơ quan có thẩm quyền trong nước về thu thập và báo cáo dữ liệu sử dụng năng lượng trên tàu.
Có thể thấy, kết quả nghiên cứu của đề tài mang lại nhiều ý nghĩa quan trọng:
Thứ nhất, hệ thống đo và giám sát năng lượng trên tàu giúp cho các hệ thống kỹ thuật sử dụng năng lượng đạt hiệu quả cao, từ đó sử dụng tiết kiệm nhiên liệu hơn, đồng thời giảm lượng khí thải CO2 và các khí độc khác ra môi trường.
Thứ hai, giúp giảm bớt các công việc như đo đạc, theo dõi và giám sát các thiết bị máy móc trong điều kiện làm việc khắc nghiệt trên tàu. Đặc biệt, hệ thống tự động gửi báo cáo tới các công ty tàu biển và phòng kỹ thuật để theo dõi thường xuyên năng lượng sử dụng của các thiết bị trong thời gian thực.
Thứ ba, hệ thống là kết quả của việc tăng cường ứng dụng khoa học và công nghệ vào khai thác tàu biển, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trên tàu. Do theo dõi năng lượng tiêu thụ của các thiết bị từ xa và liên tục, nên thuận lợi trong việc phát hiện kịp thời những sự cố bất thường về năng lượng tiêu thụ của thiết bị. Từ đó, đưa ra các giải pháp để bảo dưỡng và sửa chữa kịp thời, tránh những hư hỏng nặng gây thiệt hại về kinh tế cho các công ty tàu biển.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] https://www.imo.org/en/MediaCentre/MeetingSummaries/Pages/MEPC-default.aspx.
[2] https://wwwcdn.imo.org/localresources/en/OurWork/Environment/Documents/MEPC.pdf.
[3] https://www.schonescheepvaart.nl/downloads/rapporten/doc_1362490668.pdf.
[4] L. Stevens, et al. (2015), “Is new emission legislation stimulating the implementation of sustainable and energy-efficient maritime technologies”, Research in Transportation Business & Management, 17, pp.14-25.
[5] https://www.iea.org/reports/global-energy-CO2-status-report-2019.
[6] https://commons.wmu.se/cgi/viewcontent.cgi?article=1640&context=all_dissertations.