Thesis advisor: Brian Gareau / In the past causation theories concerning conflict have centered upon differences between civilizations, ethnicities, religions, and several other dividing social factors. While such factors can increase the likelihood of conflict, this paper discusses the effects of environmental degradation and resource scarcity on conflict in sub-Saharan Africa, with a specific focus on the effects of climate change. Sustainable development practices, especially the use of renewable energy technologies, are identified as potential tools with which to mitigate conflict stemming from the effects of climate change, and current energy initiatives in Tanzania and Kenya are discussed. New energy initiatives in sub- Saharan Africa must look to the future of energy development; they cannot attempt to reproduce the status quo. This paper seeks to qualify why the Occidental world has a stake in the future of sub-Saharan Africa and proposes that developed nations give financial assistance to communities in sub-Saharan Africa so that they may invest in sustainable development. / Thesis (BA) — Boston College, 2013. / Submitted to: Boston College. College of Arts and Sciences. / Discipline: International Studies Honors Program. / Discipline: College Honors Program. / Discipline: International Studies.

Thesis advisor: Frank Gollop / Thesis advisor: James Dalton / There is a push for more electricity from renewable energy sources in the United States and around the world, but debate exists over the best policy to achieve this growth. Two common policies include renewable portfolio standards and feed-in tariffs. Using two Energy Information Administration forecasts from 2005 to 2030, this study examines the impacts of possible federal renewable portfolio standards in the United States through a benefit-costs analysis. Using the same benefit-cost analysis, a feed-in tariff policy in Germany and a unique renewables obligation in the United Kingdom are also examined and the results are compared. This study finds that only one of the four examined policies has a net benefit to society, the policy being a renewable portfolio standard requiring 25% of electricity supplied in the United States to be from renewable energy sources by the year 2025. The economic theory gives support to the superiority of renewable portfolio standards, although more study in needed on the dynamic efficiencies and other possible policy options. / Thesis (BA) — Boston College, 2009. / Submitted to: Boston College. College of Arts and Sciences. / Discipline: College Honors Program. / Discipline: Economics Honors Program. / Discipline: Economics.

O aproveitamento energético do metano corresponde a uma das opções mais interessantes de utilização deste subproduto do tratamento de esgotos domésticos que é um gás de médio poder energético e também um gás indutor de efeito estufa (GEE). Esta dissertação visa estudar as perspectivas concretas de geração de eletricidade a partir da recuperação e do uso do biogás oriundo do processo de tratamento anaeróbio de esgotos domésticos mediante atualização dos marcos regulatórios brasileiros e levantamento experimental das taxas de produção de biogás em Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs). Nesse contexto, foram quantificadas, em tempo real, as taxas de produção de biogás e de metano de uma ETE de grande porte (3556,8 m3 tratados/hora), contendo 16 reatores UASB, alimentados com esgotos domésticos. Os resultados apontaram uma grande variação na carga orgânica recebida (37.948 ± 11.993) kg/dia e na vazão de biogás da ETE (84,30 ± 26,64) Nm3/h, que podem ser influenciadas negativamente por eventos de chuva. De modo geral, as quantidades médias de vazão de biogás estimadas em estudos foram maiores que aquelas registradas a partir de medições, dependendo do método utilizado tal quantidade pode ser até 10 vezes maior que aquela verificada a partir de medições de campo. A potência elétrica máxima calculada em 233 kW se mostrou próxima da autossuficiência da ETE e as novas diretrizes regulatórias podem permitir a compensação de energia de outras ETEs do sistema. As emissões de metano podem reduzir significativamente, cerca de 7.476,7 t CO2eq, quando do aproveitamento energético e possibilitam a venda de Certificados de Emissões Evitadas de Carbono. Conclui-se que, com o planejamento adequado, é possível haver interação entre saneamento ambiental e geração de energia com benefícios para ambos os setores. / The energy use of biogas corresponds to one of the most interesting use options of this by-product of wastewater treatment which is a mean-energy power and also a greenhouse gas. In this sense, this work aims to study the concrete prospects for electricity generation from the recovery and use of biogas derived from process of anaerobic treatment of wastewater by updating the Brazilian regulatory frameworks and experimental survey of biogas production rates in Wastewater Treatment Plants (WTP). In this context, were quantified in real time, biogas and methane production rates of a large WTP (3556.8 m3 treated / hour) containing 16 UASB reactors fed with domestic wastewater. The results showed a wide variation in the incoming organic load (37.948 ± 11.993) kg/dia and flow of biogas and methane from WTP (84,30 ± 26,64) Nm3/h, which can be negatively influenced by rainfall events. In general, the average quantities of biogas flow studies were estimated at greater than those recorded from measurements depending on the method used such amount can be up to 10 times higher than that found from field measurements. The maximum electric power estimated at 233 kW proved close to the WTP self-sufficiency and the new measures taken by the regulatory guidelines could allow power compensation in other WTPs system. Methane emissions can significantly reduce, about 7.476,7 t CO2eq, when the biogas was used for energy generation and may allow the sale of Avoided Carbon Emissions Certificates. So it is concluded that, with proper planning, it is possible to have interaction between environmental sanitation and power generation with benefits for both sectors.

Nossa civilização industrial capitalista depende do crescimento econômico para reproduzir a vida humana. Para tanto, é necessário um suprimento constante de matérias-primas e energia, esta última majoritariamente na forma de hidrocarbonetos petróleo, carvão e gás natural. Contudo, dados indicam que a energia fóssil encontra-se próxima de seu pico de produção, após o qual, excetuando-se alguma nova tecnologia revolucionária, teríamos uma quantidade decrescente de energia fóssil disponível. A análise cruzada da tecnologia empregada pelo sistema capitalista e das características quantitativas e qualitativas das energias renováveis revelam que não há fonte de energia capaz de substituir os hidrocarbonetos. Sem energia de quantidade e qualidade adequadas, o modo de vida industrial deverá passar por um processo de decrescimento econômico que pode conduzir a um novo padrão civilizacional. A partir dessa constatação, são problematizados três modelos do processo de mudança de nosso modo de vida: uma extrapolação a partir de uma teoria habermasiana dos anos 1970; o modelo dos teóricos do pico do petróleo; e o modelo ecossocialista. Por fim, busca-se ilustrar algumas alternativas possíveis ao modo de vida industrial a partir do exame de algumas baixas tecnologias e sua viabilidade para substituir as tecnologias dependentes de energia fóssil atuais. / Our industrial capitalist civilization depends on economic growth to reproduce human life. For só, a constant supply of raw materials and energy is necessary in the case of energy, mostly in the form of hidrocarbons: oil, coal, and natural gas. However, data points out that fossil energy is about to reach its production peak, after which, except for the invention of a new revolutionary technology, we would have a diminishing amount of energy available. The comparative analysis of the technology used by the capitalist system and of the quantitative and qualitative characteristics of renewable energies reveal that no other energy source can substitute for hidrocarbons. Withour energy in the amount and of the quality needed, the industrial way of life shall go through a process of economic shrinking, which may conduct to a new civilizational pattern. From this reasoning, three models of the process of change in our way of life are examined: an extrapolation from a Habermasian theory of the 1970s; the model of the peak oil theorists; and the ecosocialist model. Finally, an illustration of some alternatives to our carbon-dependet way of life are given through the study of low-tech.

A motivação para o desenvolvimento desse trabalho surge em um momento em que se verifica uma participação cada vez mais significativa das fontes energéticas renováveis não convencionais no País. Não obstante, o cenário de evolução evidencia que o arcabouço regulatório e as regras de mercado não acompanharam as especificidades inerentes à exploração dessas fontes. Assim, para que se mantenha adequado ritmo de inserção na matriz energética, devem ser buscadas opções para que fontes alternativas sejam cada vez mais competitivas na atual configuração do mercado energético. A contribuição dessa pesquisa, portanto, centra-se na análise dos riscos de mercado incorridos por esses geradores de fontes intermitentes de energia ao comercializarem energia no ambiente de contratação livre. Nessa perspectiva, a Dissertação foi desenvolvida abordando tipos de geração de energia e suas características técnicas e econômicas, legislação do setor elétrico, regras de comercialização, balanço energético do sistema, formação de preços no mercado de curto prazo e precificação de contratos no ACL, diferença de preços entre submercados, requisitos de flexibilidade e sazonalidade nos contratos de venda a consumidores livres e seu impacto na precificação de contratos, identificação de comportamento energético complementar para mitigação de riscos de mercado entre fontes renováveis e rebatimento na formulação de mecanismo de hedge, análise de portfólio de contratos e estratégia ótima de contratação de energia para agentes geradores atuando no ACL. Como resposta ao desafio de equacionar o impasse surgido na comercialização de fontes de produção sazonal, propõe-se um modelo para definir estratégias de contratação para agentes geradores e comercializadores a partir da complementação energética entre diferentes tipos de fontes, de forma a maximizar os ganhos de comercialização para um risco estabelecido. Busca-se a composição ideal dessas fontes na carteira de um comercializador para minimizar o risco de exposição à volatilidade dos preços do mercado de curto prazo. Isso é possível em virtude das compensações energéticas feitas entre as diferentes fontes em um portfólio combinado, mitigando a receita em risco decorrente das variações que existem nos preços de curto prazo e na produção energética. De forma complementar, estruturou-se um modelo de negócio no qual uma empresa detentora de ativos de geração hidrelétrica compra os direitos de produção de uma eólica e/ou biomassa para incorporar ao seu portfólio e vender como contrato por quantidade. Determinou-se o volume de energia a ser comprado de cada fonte, o preço, a estratégia mais indicada de contratação e a mitigação de fatores de risco contemplados nos contratos de venda, buscando maximizar os ganhos de comercialização condicionada a critérios de risco pré-fixados. / The motivation to write this thesis has arisen at a time when the participation of nonconventional renewable sources in the Brazilian electric energy matrix has become more significant. However, the scenario of the regulatory framework and market rules has not followed the specificity of the nature of these sources. In order to maintain a higher growth rate in the national electric matrix, non-conventional renewable sources must find alternatives to the current electric market. The contribution of this study focuses on the market risks analysis incurred by intermittent energy sources to commercialize energy in the free market. From this perspective, the study was developed addressing types of power generation and its technical and economic characteristics, legislation in the electricity sector, commercialization rules, system energy balance, spot market and long term contract pricing, difference prices between submarkets, flexibility requirements and seasonality in sales contracts to free consumers and their impact on contract pricing, identify complementary energy behavior for mitigating market risks from renewable sources and formulation of \"hedge\" mechanism, portfolio analysis and optimal strategy of energy contracting for generating agents acting in the ACL. In response to the challenge of solving the impasse in the commercialization of seasonal production sources, a model for contracting strategies was proposed for generation companies and retailer agents from the energy complementation between different types of sources in order to maximize the gains of marketing to an established risk. This allows revenues increase while mitigating risks in a scenario where spot prices and energy production vary greatly. An arrangement that provides the minimum risk was identified for retailer portfolio. This is possible due to differences amongst each source considered in the simulations, compensating the results in a diversified portfolio. As a complement, a business model was structured in which a generation company with hydro power assets purchases production rights of a wind and / or biomass to incorporate to its portfolio and sell as contract \"for quantity.\" It was determined the amount of energy to be purchased from each source, the price, the best contracting strategy and mitigation of risk factors included in sales contracts, seeking to maximize the revenue giving an acceptance of risk.

MAKARON, Paula. Análise de Viabilidade de Projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas: Pontos Críticos de Sucesso a Partir de Estudos de Caso no Estado de Santa Catarina. 2012. 144f. Dissertação (Mestrado em Energia) - Programa de Pós-Graduação Em Energia - EP/FEA/IEE/IF da Universidade de São Paulo, São Paulo 2012. Esta dissertação analisa os pontos críticos de sucesso de projetos de Pequenas Centrais Hidrelétrica da perspectiva econômico-financeira. Para tal, foram percorridas três etapas. A primeira delas visou à análise dos contextos mundial e nacional desse segmento de geração de energia, seguindo os conceitos técnicos que caracterizam os empreendimentos de geração hidrelétricos de pequeno porte. Nessa etapa analisou-se o processo de implementação de uma PCH, desde o levantamento de potencias de aproveitamento de um rio até a sua entrada em operação comercial. A segunda etapa debruçou-se sobre a metodologia aplicada no cálculo da viabilidade de um projeto de infraestrutura e as adequações metodológicas necessárias para o caso de uma usina de pequeno porte. Tais adequações incluíram a seleção de componentes específicos do fluxo de caixa e de critérios para a escolha das variáveis-chave em projetos de PCHs. Outro importante conceito discutido nessa etapa foram os riscos inerentes a esses projetos e a forma como a materialização de cada risco pode afetar seus resultados. Por fim, na terceira etapa, à luz da teoria previamente visitada nas fases anteriores, foram analisados dois estudos de casos práticos de projetos reais localizados no Estado de Santa Catarina. Tais estudos de caso incluíram a análise de viabilidade para: (a) a construção da PCH Fartura e (b) a aquisição da PCH Santa Ana, estando essa última já em operação comercial. Em ambos os estudos foram testadas variações de algumas premissas tais como: o preço de venda da energia; o custo do capital; e aumento do custo da construção. Da análise realizada foi possível concluir que, no cenário do período estudado, a construção de uma PCH não é viável, o preço praticado nos ambientes livre e regulado de contratação não tem sido suficiente para pagar os investimentos realizados. Por outro lado, a compra de uma usina já em operação comercial se mostrou um ótimo negócio, uma vez que os principais riscos do período de construção já haviam sido superados no e a usina apresentava fluxo de receita garantido. Como as variáveis analisadas permeiam a maioria dos projetos de PCH, estima-se que este trabalho possa contribuir para o melhor entendimento da crise que o segmento de geração de pequenas usinas vem atravessando no Brasil nesses anos compreendidos entre 2008 e 2012. / MAKARON, Paula. Feasibility Analysis of Small Hydro Power Projects: Critical Points of Success Drawn from Case Studies in the State of Santa Catarina. 2012. 144f. Masters Dissertation Graduate Program on Energy, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2012. This dissertation analyzes critical points of success of projects in Small Hydro Power Plants (SHP) from the economic/financial perspective. For this, three stages were drawn up. The first aimed at the analysis of world and national contexts of this segment of energy generation following the technical concepts which characterize the small-sized hydroelectric generating businesses. During this stage, the implementation process of a SHP was analyzed; starting with the survey of the potential of a river until the plant enters into commercial operation. The second stage focused on the methodology applied to calculating the viability of an infrastructure project and the necessary methodological adjustments for a small-sized plant. These adjustments include a selection of components specific to the cash flow and the criteria for choosing key-variants in SHC projects. Another important concept discussed during this stage was the inherent risks involved in these projects and the way in which each risk can affect the results. Finally, during the third stage, in light of the theory reviewed in previous stages, two practical case studies of real projects from the state of Santa Catarina were analyzed. Such case studies included the viability analysis for decision making regarding: (a) the construction of the SHP Fartura and (b) the acquisition of the SHP Santa Ana, the latter already in full commercial operation. In both studies, it was tested a variation of some key elements such as: the price of energy; the capital cost; the cost overruns. From the aforementioned analysis, it was possible to conclude that in studied scenario, the construction of a SHP is not viable. The energy price level in the free hiring and in the regulated environments has not been sufficient to pay back original investment. On the other hand, buying a plant already in commercial operation proved to be a good business proposition, once the main development risks during the construction period had been overcome and the plant presented a flow of guaranteed income. Seeming as the variables permeate most SHP projects, it is foreseen that this work can contribute to the better understanding of the crisis in which this segment of small generation plants are going through here in Brazil during the years 2008 to 2012.

As microalgas, nos últimos anos, veem sendo utilizadas em pesquisas para produção de energias renováveis, entre elas, o biodiesel. Esse é um biocombustível formado através de reação química entre um mol de triglicerídeo e três mols de um álcool, sendo metanol ou etanol os mais utilizados. As tecnologias de produção são as mais diversas, porém, algumas etapas são essenciais, como o sistema de cultivo, colheita, secagem, extração do óleo e o processo de conversão química. A presente pesquisa consiste no desenvolvimento de um sistema produtivo para o biodiesel, utilizando dados literários, com óleo de microalgas do gênero Chlorella cultivadas em vinhaça, em um processo posterior a produção de etanol. Para isso, foram desenvolvidos dois sistemas de produção, onde alterou-se o sistema de cultivo (lagoas de alta taxa e fotobiorreator), e foram dimensionados um sistema de tratamento preliminar na vinhaça, a unidade de extração do óleo por liquefação hidrotérmica e a unidade de conversão. Os dados necessários para o dimensionamento foram obtidos em literatura, seguindo as orientações de normas e manuais técnicos. Com os insumos de entrada e saída em cada processo, foram realizados estudos de avaliação do ciclo de vida (ACV), para determinar os potenciais impactos ambientais, e assim, comparar os dois sistemas de produção e avaliar sua viabilidade para produzir biodiesel em grande escala. Os estudos de ACV foram realizados de acordo com as normas técnicas da série ISO 14.040, com as representantes nacionais ABNT NBR ISO 14.040 e ABNT NBR ISO 14.044. Como unidade funcional, foi adotado 1 kg de biodiesel, analisado a influência dos critérios de alocação (massa, econômico, cut-off e massa, cut-off e econômico), utilizando o EDIP 1997 e USEtox para a quantificação dos potenciais de impactos. Os resultados indicam que o sistema com fotobiorreator apresentou maior produtividade de biomassa, e consequentemente, maior produção de biodiesel (foram produzidos 50,76 kg/h de óleo em fotobiorreator e 27,57 kg/h de óleo em lagoas de alta taxa). No entanto, o tratamento utilizado para a vinhaça não foi adequado, consumindo grande quantidade de coagulante com um gasto de R$ 11.067.840,00 por dia. Do ponto de vista energético, ocorreu maior consumo de energia para produção da unidade funcional, em relação a energia fornecida pela mesma, sendo até 60 vezes maior. Do ponto de vista ambiental, o sistema que utilizou o fotobiorreator para o cultivo, apresentou redução em todas as categorias de potenciais impactos ambientais, em média 45%, em relação ao sistema de lagoas de alta taxa. Contudo, os valores emitidos, comparado com outros sistemas pesquisados, obteve maiores contribuições de impacto para a unidade funcional, com amplitude de até 1632 vezes, na categoria de aquecimento global. Os critérios de alocação apresentaram grande influência nos resultados, contudo recomendações estabelecem que processos de alocação sejam realizados, primeiramente, através de relações físicas. / Microalgae, in recent years, have been used in researches for the production of renewable energy, such as, biodiesel. Biodiesel is a product of the chemical reaction between one mole of triglyceride and three moles of an alcohol, e.g. methanol or ethanol. The biodiesel production technologies are diverse, however, some steps are essential, such as cropping system, harvesting, drying, oil extraction and the chemical conversion process. The present research aimed the development of a production system of biodiesel, using the oil derived from microalgae growing in vinasse, in a process after ethanol production. Two production systems were developed, where the cultivation system (raceways ponds and photobioreactors) was altered, and a preliminary treatment system was designed for the vinasse, oil extraction unit (hydrothermal liquefaction), and conversion unit. The necessary data for the scaling were obtained in literature, following the guidelines of standards and technical manuals. Considering the inputs and outputs of each processes, life cycle assessment (LCA) studies were conducted to determine potential environmental impacts, compared two production systems and evaluated their characteristics to produce biodiesel on a large scale. The LCA studies were carried out according to the technical standards of the ISO 14,040 series, with the national representatives ABNT NBR ISO 14,040 and ABNT NBR ISO 14,044. As a functional unit, 1 kg of biodiesel was used, analyzing the influence of the allocation criteria (mass, economic, cut-off and mass, cut-off and economic) using EDIP 1997 and USEtox for the quantification of impact potentials. From the results, the photobioreactor system showed higher biomass productivity and, consequently, higher biodiesel production than raceways ponds (50.76 kg/h of oil in photobioreactor and 27.57 kg/h of oil were produced in raceways). However, the treatment used for vinasse was not adequate, consuming a large amount of coagulant costing R$ 11,067,840.00 per day. From the energetic point view, there was higher energy consumption for the production of the functional unit, in relation to the energy supplied by the unit (up to 60 times greater). From the environmental point view, the system with photobioreactor for cultivation, presented a reduction in all categories of potential environmental impacts, on average 45%, in relation to the raceways system. However, the pollutant loads emitted, compared to other systems surveyed, showed greater impact contributions to the functional unit reaching up to 1632 times, in the global warming category. The allocation criteria had great influence on the results, however, the recommendations that establish that allocation processes are carried out, mainly, through physical relations.

Thesis Submitted in Partial Fulfilment of the Requirements for the Degree of Master of Technology: Electrical Engineering (Energy) in the Department of Electrical, Electronic and Computer Engineering at the Cape Peninsula University of Technology, South Africa. / In photovoltaic power systems, the DC/AC conversion efficiency depends on weather conditions causing PV inverters to operate under fluctuating input power from PV modules. The peak efficiency stated by the inverter manufacturers are often used by project designers to estimate how much power PV plants can produce. However, the varying nature of the DC input power to the inverters, occasioned by varying irradiation and temperature, leads to deviations of the actual efficiency from the peak efficiency. Literature surveys prove that inverter efficiencies must be evaluated against local irradiation profiles to get more precise annual energy yield estimations, since meteorological conditions and solar irradiation profiles vary from one site to another around the planet.

Pulsing the flow of reactants in proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) is a new frontier in the area of fuel cell research. Although power performance losses resulting from water accumulation also referred to as flooding, and power performance recovery resulting from water removal or purging, have been studied and monitored, the nexus between pulsing of reactants and power performance has yet to be established. This study introduces pulsing of reactants as a method of improving power performance. This study investigates how under continuous supply of reactants, pressure increase due to water accumulation, and power performance decay in PEMFCs. Furthermore, this study shows that power performance can be optimized through pulsing of reactants, and it investigates several variables affecting the power production under these conditions. Specifically, changes in frequency, duty cycle, and shifting of reactants as they affect performance are monitored and analyzed. Advanced data acquisition and control software allow multi-input monitoring of thermo-fluid and electrical data, while analog and digital controllers make it possible to implement optimization techniques for both discrete and continuous modes. / by Aquiles Perez. / Thesis (Ph.D.)--Florida Atlantic University, 2009. / Includes bibliography. / Electronic reproduction. Boca Raton, Fla., 2009. Mode of access: World Wide Web.

The goal of this Thesis is to demonstrate, through experimentation, that ocean waves have a positive effect on the performance of an offshore wind turbine. A scale model wind turbine was placed into a wave tank that was completely covered and fitted with a variable speed fan to create different wind and wave conditions for testing. Through testing, different power coefficient vs. tip speed ratio graphs were created and a change in power coefficient was observed between steady operating conditions and operating conditions with waves. The results show a promising increase in power production for offshore wind turbines when allowed to operate with the induced motion caused by the amplitude and frequency of water waves created. / Includes bibliography. / Thesis (M.S.)--Florida Atlantic University, 2013.