[pt] Este trabalho visa a analisar criticamente os procedimentos disponíveis para ensaios de baterias e sugerir modificações que os aperfeiçoem no âmbito do Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE), de modo a fornecer elementos que permitam avaliar o desempenho de Sistemas Fotovoltaicos para geração de energia elétrica em uma gama variada de situações. Para cada um dos procedimentos avaliados utilizou-se uma bateria com características elétricas semelhantes, porém, de fabricantes diferentes. Os resultados foram posteriormente processados utilizando-se o programa MATLAB. Com base na incerteza de medição estimada da capacidade da bateria, foram estabelecidos critérios para qualificação e aceitação do seu desempenho.Como ponto crítico dos ensaios, foi observado que a temperatura de teste e o nível de tensão de carga devem ser cuidadosamente estabelecidos para que os resultados sejam representativos do desempenho da bateria. Foi concluído que a temperatura e a corrente de descarga são as variáveis de maior influência na medição da capacidade da bateria, e que a eficácia dos critérios para qualificação e aceitação do desempenho da bateria fica comprometida sem a utilização de sua incerteza de medição. / [en] The purpose of this work is to critically analyze the available procedures to test batteries and to suggest modifications that improve them in the context of the Brazilian Labeling Program (PBE), in order to provide elements to evaluate the performance of Photovoltaic Systems for electric energy generation under different operating conditions. Different types of batteries were used for each of the two testing procedures, from different manufactures. The results were processed using a MATLAB software. The uncertainty of measurement of the measured battery load was used to establish a criterium for qualifications and acceptance of its performance. As a critical point, it is observed that test temperature was a key factor and must be carefully taken into account so that the results be representative of the battery performance. Finally it was concluded that temperature and the discharge current have a larger contribution to measuring its load, and that the qualification and acceptance criterium is not complete if the uncertainty of measurement is not taken into account.

[pt] A crescente demanda global por energia e a finitude dos recursos fósseis despertaram grande interesse pelo uso de energias renováveis e tecnologias menos poluentes. Neste contexto, este trabalho introduz uma simulação numérica de um sistema híbrido on-grid de uma unidade combinada de calor e potência (CHP) para microaplicações residenciais e industriais. O sistema é composto por uma célula a combustível tipo membrana polimérica (PEMFC) de 5 kW acoplada a um reformador de gás natural, painéis fotovoltaicos (245 W) e baterias (100 Ah cada) conectados à rede elétrica através de um inversor híbrido bidirecional. Uma análise energética foi desenvolvida para validar a rotina computacional e determinar a vazão de gás natural. Em seguida, foi realizada uma análise econômica baseada na evolução do fluxo de caixa dos usuários e no custo cumulativo total do sistema no horizonte de 2020 a 2040, de forma a investigar a influência das taxas de incremento das tarifas de energia elétrica e gás natural, diferentes configurações do sistema, do número de consumidores e do fator de aproveitamento de créditos na rede. Diferentes tipos de tarifa (convencional e branca) e a possibilidade de cogeração com o rejeito térmico da PEMFC também foram avaliados. Ao final, uma análise ambiental foi desenvolvida para avaliar a contribuição para o potencial de aquecimento global do micro-CHP. Paybacks entre 6 e 20 anos de operação do sistema foram alcançados para diferentes combinações dos parâmetros examinados considerando-se a adesão no ano de 2020. Adicionalmente, fortes reduções no custo cumulativo total foram obtidas levando-se em conta a queda prevista nos custos de aquisição dos componentes para as próximas décadas. Finalmente, emissões equivalentes até 30 porcento inferiores às da eletricidade da matriz energética nacional e do fornecimento de calor por queima de gás natural foram calculadas com uso da cogeração no atendimento da demanda térmica dos usuários. / [en] The growing global energy demand and fossil resources depletion have triggered great interest in the use of renewable energy and low emission technologies. In this context, this work introduces a numerical simulation of an on-grid hybrid system of a combined heat and power unit (CHP) for residential and industrial micro-applications. The system consists of a 5 kW proton-exchange membrane fuel cell (PEMFC) coupled to a natural gas reformer, photovoltaic panels (245 W) and batteries (100 Ah each) connected to the grid through a bidirectional inverter. An energy analysis was carried out to validate the computational routine and assess the natural gas flow and the thermal and electrical efficiencies of the CHP unit. Afterwards, an economic analysis was developed to determine the consumers cash flow progression and the total cumulative cost of the system in an 2020-2040 horizon in order to investigate the influence of increasing natural gas and electricity tariffs, different system configurations, the number of consumers and the reverse metering factor from the grid. Different types of tariffs (conventional and alternative) and the possibility of cogeneration with the thermal rejection from the PEMFC were also evaluated. At last, an environmental analysis was developed to assess the contribution to the global warming potential of the micro-CHP. Paybacks between 6 and 20 years of system s operation were achieved for different combinations of the studied parameters considering beginning of operation in 2020. Additionally, great reductions in the total cumulative cost were obtained considering the predicted decrease in system s components acquisition costs for the next decades. Finally, reductions in CO2 emissions of up to 30 percent compared to those of the electricity from the Brazilian energy matrix and heat supply from burning natural gas were obtained when cogeneration from CHP unit was accounted to meet the consumers thermal demand.

[pt] Atualmente, uma das principais metas do governo alemão é o desenvolvimento do mercado de veículos elétricos no país. Para tanto, o real potencial de redução de emissões atmosféricas através do uso de carros elétricos precisa ser analisado em detalhes. Para que o impacto ambiental causado por veículos elétricos seja minimizado faz-se necessário o uso de energias renováveis. Considerando-se a intermitência de tais fontes energéticas, baterias estacionárias podem ser utilizadas para aumentar a eficiência do sistema energético. Um método quantitativo se faz então necessário para determinar se o uso de energia renovável produzida em pequena escala, incluindo o sistema de armazenamento, é ambientalmente mais vantajoso quando comparado ao uso da energia fornecida pela rede elétrica Alemã. Essa análise quantitativa é possível através do método chamado análise de ciclo de vida (LCA, sigla em inglês). Esse estudo aborda o caso da concessionária de energia de Braunschweig, Alemanha, BS Energy, que pretende instalar um sistema fotovoltaico com uma bateria estacionária para o carregamento de sua frota de veículos elétricos. Para tanto, o presente trabalho tem como objetivo realizar uma análise do ciclo de vida do sistema de carregamento da frota de veículos elétricos da BS Energy para avaliar o real impacto ambiental provocado por tal sistema e fazer uma comparação com o impacto gerado pelo uso de energia proveniente da rede elétrica de Braunschweig. Para dar suporte ao trabalho será realizada uma revisão de literatura sobre o método análise de ciclo de vida, veículos elétricos, baterias de lítio e geração de energia solar. Baseado em informações disponíveis na literatura, bem como nos dados fornecidos pela BS Energy, é construído e calculado o fluxo do ciclo de vida do sistema em questão. / [en] The stated aim of the German federal government is the market preparation and launch of battery electric vehicles in Germany. The potential of electric vehicles for reducing the harmful environmental impacts of road transport in everyday conditions has to be analyzed and evaluated in detail. If electric vehicles shall realize their potential to reduce emissions and minimize the consumption of resources, the use of renewable energy is necessary. Locally generated and stored energy could increase the use of renewable energy sources for electric vehicles. A quantitative method is necessary to determine if the use of local energy is environmentally advantageous in comparison to the use of renewable energy from the grid. Life cycle assessment is a method which quantifies potential environmental impacts, and, therefore, it is a suitable method to examine the research question. The local energy provider BS/ENERGY uses electric vehicles and plans on the installation of a stationary energy storage. Within this scenario the LCA method is applyed to analyze the environmental impacts of this solution.This work carries out a detailed life cycle assessment for the local energy storage system of BS/ENERGY. To support this work a theoretic background of the method life cycle assessment and of the local generation and storage of renewable energy is presented. Based on this information, a generic workflow for the LCA of the use of locally generated and stored energy for electric vehicles is created. This workflow serves as a basis to evaluate the key parameters for the result of the LCA, identifying hot spots and uncertainties. Finally, the specific case of BS/ENERGY is analyzed, with its specific battery chemistry and use pattern. With this, it is expected that the presente work will be able to support BS Energy decision of whether to invest on the stationary battery or not, from an envirionmental point of view.

[pt] Com enfoque na transição energética industrial, com destaque para o setor de transportes, a aplicação da hibridização como forma de otimizar produção energética em embarcações é analisada neste trabalho. Uma embarcação de suporte a plataformas de petróleo teve os dados de operação coletados por 6 meses. Observou-se que esta embarcação realiza operações com alto grau de transiência, o que tende a aumentar o consumo específico dos motores térmicos por operarem fora dos seus pontos ótimos. Um simulador foi criado para comparar as operações coletadas do navio com a de um sistema de geração energética contendo um armazenador de energia, neste caso, baterias de íons de lítio ligadas ao barramento que alimenta os motores elétricos de propulsão, absorvendo as cargas transientes da demanda navio, permitindo que os motores térmicos de geração de energia operassem de forma otimizada relacionada ao consumo Foram sugeridas estratégias com a utilização da média simples e médias móveis de maneira a coordenar a potência dos motores na hibridização mantendo o seu comportamento mais estável e mais próximo da operação com menor consumo específico de combustível. Percebeu-se que, para as operações com maior transiência, em destaque àquelas com realização de posicionamento dinâmico da embarcação, a aplicação da hibridização foi mais eficiente, chegando a uma redução de consumo superando os 30 por cento. Por fim, foi realizado um estudo de caso para a aplicação da hibridização em um mês típico de operação do navio. Após aplicação das simulações, foram obtidos os valores de redução de consumo de 45.701litros/mês, representando uma economia de 22,58 por cento do combustível do navio. Extrapolando a operação para os 10 anos da expectativa de vida útil do sistema, verificou-se a sua viabilidade financeira, com uma economia estimada de 2.761.317,43 reais/ano atrelada à redução de consumo e de custos de manutenção. / [en] With a focus on industrial energy transition, particularly in the transportation sector, this study analyzes the application of hybridization as a means to optimize energy production in vessels. Data from a platform support vessel for oil were collected over 6 months. It was observed that this vessel conducts operations with a high degree of transience, which tends to increase the specific fuel consumption of thermal engines by operating outside their optimal points. A simulator was created to compare the vessel s collected operations with those of an energy generation system containing an energy storage unit—specifically, lithium-ion batteries connected to the bus powering electric propulsion motors, absorbing transient loads from the ship s demand and allowing thermal engines to operate optimally in relation to consumption. Strategies were suggested using simple averages and moving averages to coordinate engine power in hybridization, maintaining their behavior more stable and closer to operation with lower specific fuel consumption. It was noted that for operations with higher transience, particularly those involving dynamic vessel positioning, hybridization was more efficient, resulting in a consumption reduction exceeding 30 percent. Finally, a case study was conducted for the application of hybridization in a typical month of vessel operation. After applying the simulations, consumption reduction values of 45,701liters/month were obtained, representing a 22.58 percent fuel savings for the vessel. Extrapolating the operation for the system s 10-year expected lifespan, its financial viability was confirmed, with an estimated annual savings of 2,761,317.43 reais attributed to reduced consumption and maintenance costs.

[pt] A partir do crescente interesse no estudo da fase pré-clínica das demências possibilitando a identificação clínica precoce do processo de adoecimento, o estudo mais aprofundado do Comprometimento Cognitivo Leve (CCL) torna-se de grande importância. Ele corresponde a uma provável transição para demência e seu diagnóstico pode promover intervenção precoce tanto medicamentosa quanto comportamental. A presente dissertação tem como objetivo investigar as principais questões metodológicas associadas ao uso das medidas neuropsicológicas para definir critérios diagnósticos de CCL, comparando instrumentos cognitivos (Bateria Breve de Rastreio Cognitivo e Escala Mattis de Avaliação de Demência) em uma amostra de idosos assistidos em um ambulatório de geriatria de hospital público do Rio de Janeiro. / [en] The growing interest of preclinical phase of dementia study allow early clinical identification of the disease process, the depth study of Mild Cognitive Impairment (MCI) becomes of great importance. It corresponds to a likely transition to dementia and its diagnosis can promote early both drug and behavior intervention. The present dissertation aims to investigate the main methodological issues associated with the use of neuropsychological measures to establish diagnostics criteria for MCI comparing cognitive instruments (Brief Cognitive Screening Battery and Mattis Dementia Rating Scale) in an elderly sample assisted in a geriatric outpatient clinic of a public hospital in Rio de Janeiro.

[pt] O diagnóstico precoce de doenças neurodegenerativas é fundamental para proporcionar tratamento adequado aos idosos e familiares. O objetivo deste estudo é apresentar dados normativos ajustados por idade e escolaridade e investigar o impacto destas variáveis no desempenho na Bateria Breve de Rastreio Cognitivo (BBRC) de idosos da comunidade. Os dados normativos foram gerados através de estatística descritiva em grupos separados por idade e escolaridade. A análise de variância foi utilizada para verificar diferenças entre estes grupos e a interação de ambas as variáveis. Foram realizadas correlações entre as variáveis cognitivas e idade, e escolaridade, assim como entre elas. A amostra foi composta por 470 idosos sendo 420 mulheres (89,4 por cento) e 50 homens (10,6 por cento), todos avaliados através da BBRC. A idade média foi de 72,77 (mais ou menos 7,06) anos e a escolaridade média foi de 9,54 (mais ou menos 5,32) anos de estudo. Os dados normativos foram descritos em formato de média, desvio padrão e percentis. A idade mostrou-se associada às tarefas que avaliavam memória, a escolaridade influenciou os resultados das tarefas de funções executivas e funcionamento cognitivo global. A interação entre idade e escolaridade foi determinante para o resultado da tarefa que avaliou funcionamento cognitivo global. O estudo apresentou dados normativos da BBRC, comumente utilizada para rastreio de demência. Verificou-se que a interação entre idade e escolaridade impacta o desempenho de idosos na avaliação cognitiva global. O presente estudo aponta para uma dissociação: a idade afeta as funções de memória e a escolaridade as outras funções cognitivas. / [en] Early diagnosis of neurodegenerative diseases is essential to provide adequate treatment for the elderly and their families. The aim of this study is to present normative data adjusted for age and schooling and to investigate the impact of these variables on the performance of the Brief Cognitive Screening Battery (BCSB) on community dwelling elders. Normative data were generated through descriptive statistics in groups separated by age and schooling. The analysis of variance was used to verify differences between these groups and the interaction of both variables. Correlations were made between the cognitive variables, age and schooling. The sample consisted of 470 elderly people, 420 women (89.4 percent) and 50 men (10.6 percent), all of whom were evaluated through BCSB. The mean age was 72.77 (plus 7.06) years and the average schooling was 9.54 (plus 5.32) years of study. Normative data were described in mean, standard deviation and percentiles format. Age was associated with tasks that assessed memory, schooling influenced the results of executive function tasks and global cognitive functioning. The interaction between age and schooling was determinant for the outcome of the task that evaluated global cognitive functioning. The study presented normative data from the BCSB, commonly used for dementia screening. It was verified that the interaction between age and schooling impacts the performance of the elderly in the global cognitive evaluation. The present study points to a dissociation: age affects memory functions and schooling the other cognitive functions.

[pt] Pacientes com lesões encefálicas adquiridas (LEA) apresentam prejuízos neuropsicológicos e funcionais. O presente estudo teve como objetivo identificar o perfil neuropsicológico destes pacientes atendidos em um serviço de neurocirurgia de um hospital público do Rio de Janeiro, avaliando as evidências de validade clínica da Bateria Breve de Rastreio Cognitivo (BBRC) no comprometimento cognitivo. Método: Participaram do estudo 30 pacientes submetidos a neurocirurgia de crânio e 30 de de coluna atendidos no ambulatório neurocirúrgico. Todos realizaram a BBRC que mostrou que o grupo crânio apresentou um comprometimento do funcionamento cognitivo global (MEEM- 35), memória incidental e imediata e no desenho do relógio. O resultado inicial mostrou prejuízo em alguns domínios das funções executivas, tais como memória operacional, estratégias de memória episódica e planejamento. A pesquisa sugere que a BBRC pode ser utilizada no contexto hospitalar para pacientes com LEA pós cirúrgicos. / [en] Patients with Acquired Brain Injury (ABI) have neuropsychological and functional injuries. The present study aimed to identify the neuropsychological profile of these patients treated at a neurosurgical service of a public hospital in Rio de Janeiro, evaluating the evidence of clinical validity of the Battery Cognitive Screening brief (BCSB) in cognitive injuries. Method: Thirty patients who was submitted to brain s neurosurgery and 30 spinal s neurosurgeries attended at clinic participated in the study. All underwent the BCSB, which showed that the search group had impairment in global cognitive functioning (MMSE-35), memory and in clock drawing test. The initial result showed injuries in the domains of executive functions, such as working memory, episodic memory strategies and planning. Research suggests that BBRC can be used in the hospital setting for post-surgical ABI patients.

[pt] Por conta dos rápidos avanços tecnológicos, percebe-se uma mudança nos hábitos e das necessidades das pessoas. Há uma dependência cada vez maior de aparelhos eletrônicos como smartphones, notebooks etc. Construir baterias com grande capacidade energética é um dos desafios atuais para aumentar a autonomia dos aparelhos eletrônicos. Entretanto, uma alternativa que pode ajudar a manter aparelhos eletrônicos por mais tempo longe das tomadas é o compartilhamento de baterias. Existem na literatura muitos estudos envolvendo o compartilhamento de baterias no contexto de veículos elétricos, porém não são encontradas aplicações em smartphones. Um parâmetro importante a ser monitorado neste contexto é o estado de saúde (SoH). Até o momento, não há um consenso na literatura acerca do melhor modelo para estimar o SoH de baterias devido à falta de métodos bem estabelecidos. Assim, o objetivo geral desta dissertação foi construir um modelo para estimar a curva de estado de saúde, por meio do estado de carga, com vistas a estimar a saúde de baterias de íon-lítio. O modelo proposto foi baseado em redes neurais recorrentes. Para treinar e validar o modelo, foi construído um sistema para a realização de ensaios destrutivos, sendo possível estudar o comportamento de baterias de íon-lítio ao longo de toda vida útil. O modelo proposto foi capaz de estimar o SoH das baterias estudadas com boa exatidão, sob diferentes parâmetros de carga/descarga. O diferencial do modelo são baixa complexidade computacional, mesmo envolvendo modelos de redes neurais, e serem adotados parâmetros de entrada de fácil medição. / [en] Because of the fast technological advances, there is a change in people s habits and needs. There is an increasing dependence on electronic devices such as smartphones, notebooks etc. Building batteries with great energy capacity is one of the current challenges to increase the autonomy of electronic devices. However, an alternative that can help keep electronic devices longer away from sockets is battery swap. There are many studies in the literature involving the sharing of batteries in the context of electric vehicles, but no applications are found in smartphones. An important parameter to be monitored in this context is state of health (SoH). To date, there is no consensus in the literature about the best model for estimating battery SoH due to the lack of well-established methods. Thus, the objective of this dissertation is to build a model to estimate the state of health curve, with a view to classifying the health of lithium-ion batteries, through state of charge curve, for applications involving battery swap aiming to use in smartphones. The proposed model was based on recurrent neural networks. To train and validate the model, a system was built to perform destructive tests, being possible to study the behavior of lithium-ion batteries throughout its useful life. The proposed model was able to estimate the SoH of the batteries studied with good precision, under different charge / discharge parameters. The distinction of the model is low computational complexity, even involving neural network models, and easy-to-measure input parameters are adopted.

[pt] Os recursos disponíveis neste trabalho são a operação do On Load Tap Changer (OLTC) da subestação, possibilidade de cortes de carga e, finalmente, o dimensionamento e despacho de baterias no sistema. Para uma análise mais realista, é abordada, ainda, uma formulação robusta da incerteza da carga e uma representação dos perfis de consumo através de cenários típicos, estabelecidos por agrupamento de similaridade, utilizando algoritmo de mineração de dados K-Means. O sistema teste modificado IEEE 123 barras é empregado na avaliação da metodologia descrita, e indica a viabilidade operacional e econômica da inserção de dispositivos armazenadores de energia no contexto de proposta do trabalho. / [en] The development of studies related to the power applications and economic feasibility of energy storage resources in electricity distribution networks has become promising considering the reduction in the cost of energy storage. Such technology can minimize the intermittence of renewable sources, provide the displacement of peak loads, extend the expansion of the electricity grid infrastructure, among other benefits. In this sense, this dissertation intends to explore and evaluate an integer-mixed linear optimization model, which is originally non-linear, for the planning and operation of energy storage systems inserted in a distribution system that may present unbalanced loads. The model seeks to minimize operation and investment costs, meeting systemic constraints, coordinating the different resources of a distribution system. The resources available in this work are the operation of the On Load Tap Changer (OLTC) of the substation, the possibility of load cuts and, finally, the sizing and dispatch of batteries in the system. For a more realistic analysis, a robust formulation of the load uncertainty and a representation of consumption profiles through typical scenarios, established by similarity clustering, using K-Means data mining algorithm are also addressed. The modified test system IEEE 123 bus is used in the evaluation of the described methodology and indicates the operational and economic feasibility of inserting energy storage devices in the context of the proposed work.

[pt] A crescente demanda energética verificada ao redor do mundo e a conscientização pública acerca dos efeitos deletérios do excesso de gases estufa na atmosfera vem colaborando para a articulação de compromissos de grande alcance em nome da adaptação das matrizes energéticas a formas ambiental e economicamente sustentáveis. A adesão à energias renováveis (como solar e eólica) e a descentralização da matriz energética por meio de tecnologias de geração distribuída (visando a melhoria da eficiência do uso da energia) são alguns dos movimentos mais relevantes realizados para fazer frente a essas demandas. Neste ínterim, o presente trabalho é dedicado à simulação numérica mediante o conceito 4E (Energy, Exergy, Environmental and Economic) de um sistema híbrido CHP (Combined Heat and Power) on-grid para atendimento de pequenas demandas residenciais ou industriais, tendo gás natural e energia solar como vetores energéticos preferenciais. O sistema inclui um reformador de gás natural para produção de gás de síntese rico em hidrogênio, uma célula a combustível com membrana de troca de prótons (PEM), painéis fotovoltaicos, baterias conectadas à rede elétrica por um inversor bidirecional, trocadores de calor e componentes auxiliares como compressores e boilers. Os componentes do sistema foram modelados separadamente com base em equações de conservação e seus modelos devidamente validados. Uma análise energética e exergética do reformador de gás natural foi conduzida mediante a metodologia de planejamento de experimentos a fim de avaliar a necessidade de considerar uma formulação complexa do combustível em vez de um substituto (metano puro). Posteriormente, estes modelos foram inseridos como módulos de uma rotina mais ampla destinada a simular o desempenho econômico do sistema integrado num intervalo de tempo de até 20 anos. Tal rotina, implementada no MATLAB, permite a flexibilização de critérios operacionais importantes como número de consumidores, configuração do sistema híbrido (armazenamento e participação de painéis fotovoltaicos), diferentes tipos de tarifa (convencional ou branca) e o possível uso de rejeito térmico para cogeração, enriquecendo o escopo de resultados obtidos. Paybacks entre 7 e 20 anos de operação do sistema foram alcançados para diferentes combinações dos parâmetros examinados considerando-se a adesão no ano de 2020, onde consumidores residenciais obtiveram resultados predominantemente melhores do que os industriais em virtude da demanda menos exigente dos primeiros. Foram também previstas reduções de até 50% no custo cumulativo total para consumidores residenciais referente a adesão ao sistema proposto por 20 anos, levando-se em conta a queda prevista nos custos de aquisição dos componentes para as próximas décadas. A avaliação do sistema em termos ambientais foi feita através da quantidade equivalente de CO2 por unidade de energia. Concluiu-se que a configuração completa, mesmo auxiliada por cogeração, supera a média de emissões da matriz energética brasileira (devido à alta participação das fontes renováveis nessa matriz), permanecendo, ainda assim, como uma opção melhor do que a combustão pura do gás natural, especialmente no que diz respeito ao atendimento de demanda térmica. / [en] The growing energy demand verified around the world and public awareness about the harmful effects of greenhouse gases excess in the atmosphere have been contributing to the articulation of far-reaching commitments in the name of adapt energy matrices to environmentally and economically sustainable ways. The adherence to renewable energy (such as solar and eolic) and descentralization of energy matrix through distributed generation technologies (aiming at the improvment of efficiency of energy use) are some of the more relevant movements done in order to deal with these demands. In the meantime, the present work is dedicated to numerical simulation using the 4E (Energy, Exergy, Environmental and Economic) concept of an on-grid hybrid CHP system to meet small residential or industrial demands, using natural gas and solar energy as preferred energy vectors. The system includes a natural gas reformer for the production of hydrogen-rich synthesis gas, a proton exchange membrane fuel cell (PEM), photovoltaic panels, batteries connected to the grid by a bidirectional inverter, heat exchanger and auxiliary componentes, such as compressors and boilers. The system components were modeled separately based on conservation equations and their models duly validated. An energy and exergy analysis of the natural gas reformer was conducted using design of experiment methodology in order to assess the necessity to consider a complex formulation of the fuel instead of a surrogate (pure methane). Subsequently, these models were inserted as modules of a broader routine designed to simulate the economic performance of the integrated system in a time interval of up to 20 years. This routine implemented in MATLAB allows for the flexibility of important operational criteria such as the number of consumers, configuration of the hybrid system (storage and participation of solar energy), different types of tariff (conventional or white) and the posible use of reject heat for cogeneration, enriching the scope of the results obtained. Paybacks between 7 and 20 years of system operation were achieved for different combinations of the examined parameters considering adherence in the year 2020, where residential consumers have predominantly obtained better results than industrial ones due to the less intense demand of the first ones. Reductions of up to 50% in the total cumulative cost related to adherence to the proposed system for 20 years for residential users were also foreseen, taking into account the expected drop in component acquisition costs over the next few decades. The evaluation of the system in environmental terms was assessed through equivalent amount of CO2 by energy unit. It was concluded that the complete configuration, even supported by cogeneration, exceeds the average of the brazilian energy matrix emissions (due to the high share of renewable sources in this matrix), nevertheless remaining as a better option than pure combustion of natural gas, specially for meeting thermal demand.