[pt] O mecanismo de corte em rocha é determinante na eficiência do processo de perfuração de poços de petróleo. Este mecanismo tem sido estudado através de ensaios de corte com um único cortador. Neste trabalho foram desenvolvidos modelos com o método dos elementos finitos para simular o processo de corte em rocha realizado por um cortador único. Este trabalho está vinculado ao Projeto de Modelagem de Perfuração de Evaporitos sob Altas Pressões desenvolvido pela Baker-Hughes e o Grupo de Tecnologia em Engenharia de Petróleo (GTEP) da PUC-Rio. As simulações numéricas foram feitas utilizando-se o programa ABAQUS. O modelo constitutivo de Drucker-Prager foi descrito e usado para modelar o comportamento da rocha. O modelo de dano isotrópico foi usado para modelar a erosão do material produzida na interação rocha-cortador. Os resultados das simulações com modelos bidimensionais e tridimensionais permitiram analisar a influência da variação da profundidade de corte e da pressão de confinamento na energia específica necessária para realizar o corte em rocha. Observou-se que, até certo limite, quanto mais profundo estiver o cortador menor energia específica será necessária para o corte. A análise da influência da pressão de confinamento mostrou que o corte de rocha em condições atmosféricas fornece valores de energia específica muito próximos à resistência à compressão não confinada da rocha, enquanto que a aplicação de pressão confinante causa incrementos da energia específica. / [en] The understanding of rock cutting mechanism is critical to the efficiency of borehole drilling process. This mechanism is studied through single cutter tests. In this work were developed models with the Finite Element Method to simulate the rock cutting process by a single cutter. This work is connected to the project Modeling of Evaporite Drilling Under High Pressure, sponsored by Baker Hughes in partnership with the Group of Technology and Petroleum Engineering (GTEP) of the Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro. The numerical simulations were performed using the program ABAQUS. The Drucker- Prager constitutive relationship was used to model the rock behavior. Also, an isotropic model of damage was described and employed for modeling the erosion mechanism that represents the rock-cutter interaction. Two and three-dimensional simulations allowed the analysis of the influence of the variation of cutting depth and confining pressure on the mechanical specific energy required to cut the rock. To certain depth limit, it was observed that for larger depths of cut, less specific energy is required to cut the rock. The analysis of experiments under confining pressure showed that cutting process under atmospheric conditions produced specific energy close to the unconfined compressive strength of rock, while the application of confining pressure showed a remarkable increase in specific energy required for cutting.

[pt] Perfuração em rochas é analisada através de métodos empíricos não havendo uma metodologia racional aceita para analisar todos os parâmetros que controlam a destruição das rochas. Esta dissertação tem como objetivo analisar a perfuração de rochas do ponto de vista de modelagem numérica, utilizando o método dos elementos distintos. Inicialmente será discutida a modelagem de rochas, um meio quase-contínuo, por um conjunto de partículas cimentadas. Em seguida, a destruição da rocha por brocas de perfuração será simulada analisando o processo de corte em rocha usando um único cortador. O produto final desta dissertação é comparar resultados de energia mecânica especifica obtidos em ensaios em laboratório com os resultados da modelagem e concluir a eficiência desta metodologia. Além disto, será possível propor estudos paramétricos para avaliar a importância de alguns elementos geométricos no ambiente de corte para melhorar a eficiência da operação. / [en] Drilling in rock is analyzed through empirical methods and there is none accepted rational methodology to analyze all the parameters that control the destruction of rocks. This dissertation aims to analyze the drilling of rocks from the standpoint of numerical modeling, using the Distinct Elements Method. Initially we discuss the modeling of rocks, a quasi-continuous medium, by a set of bonded particles. Then, the destruction of rock by drill bits will be simulated by analyzing the rock cutting process using a single cutter. The final product of this work is to compare results of specific mechanical energy obtained in laboratory tests with modeling results and conclude the method s efficiency. Moreover it is possible to propose parametric studies to evaluate the importance of some geometric elements in the cut environment to improve efficiency of the operation.

[pt] A previsão da energia elétrica produzida com energia solar pode ser usada para monitorar em tempo real seu desempenho, permitindo a identificação de problemas operacionais ou sua degradação, assim como a previsão da produção de energia elétrica a curto e médio prazo, permitindo otimizar o uso da rede. Normalmente, a previsão de dados climáticos ao longo do dia serve para ajudar a estabilidade da rede elétrica. Já a previsão de dados para um dia ou mais à frente serve para apoiar a participação de mercado. Esta pesquisa tem como objetivo geral propor um modelo de previsão a curto prazo da irradiação solar a partir de correlações de condições climáticas, visando diminuir as incertezas de previsão da mesma, que pode ser usado para prever a geração fotovoltaica. O modelo de previsão proposto se baseia em identificar os dias de céu limpo, caracterizados pela ausência de nuvens, e dias totalmente nublados. Para sua identificação, foram utilizadas formulações já consagradas na literatura. Para os demais dias, a previsão da irradiação é feita a partir de regressões e correlações entre temperatura ambiente e transmitância atmosférica. A escolha do modelo de céu limpo é um fator preponderante para a previsão, podendo aumentar significativamente sua confiabilidade. Diversos modelos de previsão foram avaliados e combinados para uma melhor previsão da irradiação solar média incidente na superfície terrestre. A partir de dados de irradiação solar e temperatura, medidos a cada minuto por quatro anos na cidade de Miranda do Norte, Maranhão, foi possível analisar, interpretar e propor um modelo para a previsão da irradiação solar média com incertezas de 22-24 porcento, 14-16 porcento, 13-15 porcento e 12-13 porcento, a nível de confiabilidade de 95,45 porcento, respectivamente para horizontes de 1, 3, 5 e 7 dias à frente. A utilização do método dos mínimos quadrados para previsão apresenta incertezas muito maiores. O modelo proposto apresenta-se eficaz para prever a irradiação solar. Sua utilização e facilidade de implementação podem ser de grande valia para a prever o planejamento diário e semanal da produção de usinas fotovoltaicas. Foi usado o modelo de previsão sugerido por Bindi, juntamente com três modelos de céu limpo para redução da incerteza de previsão. / [en] The prediction of the electric energy production by solar energy systems can be used as a real time monitoring of its performance, allowing the identification of operational problems or its performance degradation, as well as the short and medium term production of electric energy, thus optimizing the use of the electric network. Normally, the daylong climactic data prediction is useful for helping stabilizing the electric network. The one or more day ahead prediction of electric energy is a useful tool for planning the energy supply to the market. The main goal of this research is to propose a short-term prediction model for the solar irradiation by means of weather condition correlations, in doing so, we expect to lower the uncertainties of the solar irradiation forecast, for which can be used to forecast photovoltaic energy. The proposed prediction model uses literature available correlations for clear sky (no clouds) and overcast days, to predict the solar irradiation in other days, through the use the ambient temperature and atmospheric transmission literature available correlations. Several prediction models were used and combined for 1, 3, 5 and 7 days ahead prediction of the available average solar energy in that time interval . It was concluded that the clear sky model plays an important role in the prediction reliability. Experimental data taken every minute for almost four years in the city of Miranda do Norte in the state of Maranhão, Brazil, were used to verify and propose a model to better predict the available solar energy irradiation, to within 22-24 percent, 14-16 percent, 13-15 percent and 12-13 percent uncertainty (95,45 percent confidence level), respectively for 1, 3, 5 and 7 days ahead of the available solar irradiation in the time interval. The least square model was also analyzed and it was shown to predict the solar irradiation with much higher uncertainties. As a result, the proposed model can be easily implemented for predictions in other places and can be very useful for predicting and planning the daily and weekly output of photovoltaic plants. In this dissertation the prediction model suggested by Bindi was utilized, together with three clear sky models to reduce the prediction uncertainty.

[pt] Uma célula solar de junção simples é formada por dois materiais semicondutores, um dopado tipo p e outro dopado tipo n. Apenas os fótons com energia maior ou igual ao gap de energia da célula solar são absorvidos e capazes de promover o elétron da banda de valência para a banda de condução, aproveitando apenas uma pequena parte do espectro solar. As células solares de banda intermediária (IBSC) são uma alternativa para aproveitar fótons com outras energias. Novas transições de energia são permitidas para o elétron, permitindo que fótons com energias menores sejam absorvidos pelo material. Para formar a banda intermediária, pontos quânticos de InAs/InGaP são frequentemente utilizados, pois apresentam um grande offset da banda de condução. No entanto, as energias ideais para uma IBSC não são atingidas. Outro sistema interessante, é utilizar pontos quânticos de InP/InGaP, podendo atingir o confinamento tipo II, onde o elétron está confinado dentro do ponto enquanto o buraco está confinado fora dele, resultando em uma separação espacial, nesse caso, a recombinação do par elétron buraco é indireta, diminuindo a probabilidade de recombinação e aumentando o tempo de vida do portador, consequentemente, aumentando a eficiência da célula solar. Neste trabalho, propomos a utilização de pontos quânticos de InAsP/InGaP para compor a banda intermediária da célula solar. O objetivo é criar uma banda intermediária com pontos quânticos tipo II e ao mesmo tempo atingir um grande offset da banda de condução. Realizamos simulações computacionais para pontos quânticos de InP e InAsxP1−x com barreira de InGaP, para estudar a influência que parâmetros como altura, largura e composição da liga (para os pontos de InAsP) tem na densidade de probabilidade da localização do elétron e do buraco, nas energias de transição e nos perfil das bandas de energia. Crescemos amostras com pontos quânticos de InP e InAsP sob diferentes condições de crescimento, realizamos medidas de difração de raios-x, microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão, medidas de fotoluminescência e fotoluminescência resolvida no tempo. / [en] A single-junction solar cell is formed by two semiconductor materials, one p-type, and another one n-type. Only photons with energy higher than or equal to the solar cell s energy gap are absorbed and able to promote electrons from the valence band to the conduction band harvesting only a small part of the solar spectrum. IBSC are an alternative way to harvest photons with other energies. New energy transitions are available to the electron, allowing photons with lower energies to be absorbed by the material. To form the intermediate band, InAs/InGaP quantum dots are often used due to their large conduction band offset. However, the ideal transition energies for the IBSC are not achieved with that heterostructure. One possible candidate to reach the ideal transition energies for the ISBC is the InP/InGaP quantum dots, which can achieve type II confinement, where the electron is confined inside the quantum dot while the hole is confined outside it, resulting in spatial separation. In this case, the recombination of the electron-hole pair is indirect, decreasing the probability of recombination and increasing the carrier lifetime, consequently increasing the efficiency of the solar cell. In this work, we propose the use of InAsP/InGaP quantum dots to engineer the intermediate band of the solar cell. The goal is to create an intermediate band with type II quantum dots while also achieving a large conduction band offset. We perform computational simulations for InP and InAsP quan- tum dots with InGaP as barrier to study the influence that parameters such as height, width and alloy composition (for InAsP quantum dots) have on the electron and hole location probability density, the transitions energy and the energy bands profiles. We grew samples with InP and InAsP quantum dots under different growth conditions. The samples were evaluated by x- ray diffraction, atomic force microscopy, transmission electron microscopy, photoluminescence and time-resolved photoluminescence measurements.

[pt] Diante da crise energética mundial a busca por tecnologias eficientes como substitutas aos combustíveis fósseis é cada vez mais incessante. Partindo dessa premissa, este presente trabalho aborda a síntese controlada de dois nanomateriais que foram utilizados como catalisadores para aplicações na conversão de energia. Deste modo, o primeiro trabalho descreve a síntese de nanoflores de Pd em uma única etapa de reação reduzindo o Íon Tetracloropaladato com hidroquinona. Simplesmente controlando a temperatura de reação, foi possível obter nanoflores monodispersas de Pd com formas e tamanhos bem definidos. Com base na morfologia do produto detectado, na cristalinidade e em vários experimentos de controle, foi estabelecido um novo mecanismo não clássico baseado nas teorias LaMer e DLVO. Neste procedimento, o controle da temperatura permitiu ajustar a força iônica da solução (controle da fração de íons Tetracloropaladato e K+ presentes na solução), o que afetou as etapas de fixação e agregação, levando as nanoflores de Pd com tamanhos e morfologias controlados. Quando esses nanomateriais foram empregados como nanocatalisadores para eletrooxidação de etanol, as nanoflores de Pd de 12 nm foram o melhor catalisador em termos de atividade e potencial. No segundo trabalho, foram empregados nanofios de MnO2 decorados com nanopartículas de Ir(1, 2 por cento em peso) com 1,8 ± 0,7 nm para a reação de redução do oxigênio (RRO). Foi observado que o nanohíbrido MnO2—Ir apresentou alta atividade catalítica e estabilidade melhorada para RRO em relação a Pt/C comercial (20 por cento em peso de Pt). O desempenho superior proporcionado pelo nanohíbrido MnO2—Ir pode estar relacionado (i) à concentração significativa de espécies reduzidas de Mn3+, levando ao aumento da concentração de vacâncias de oxigênio em sua superfície; (ii) a presença de fortes interações metal-suporte, nas quais o efeito eletrônico entre MnOx e Ir pode potencializar o processo RRO; e (iii) a estrutura única composta por tamanhos ultrapequenos de Ir na superfície do nanofio que permitem a exposição de superfícies/facetas de alta energia, altas relações superfície-volume e sua dispersão uniforme. / [en] Faced with the global energy crisis, the search for efficient technologies as substitutes for fossil fuels is increasingly incessant. Based on this premise, this present work addresses the controlled synthesis of two nanomaterials that were used as catalysts for energy conversion applications. Thus, the first work describes the synthesis of Pd nanoflowers in a single reaction step by reducing Tetrachloropalladate ion with hydroquinone. By simply controlling the reaction temperature, it was possible to obtain monodisperse Pd nanoflowers with well-defined shapes and sizes. Based on the detected product morphology, crystallinity and several control experiments, a new non-classical mechanism based on LaMer and DLVO theories was established. In this procedure, temperature control allowed adjusting the ionic strength of the solution (control of the fraction of Tetrachloropalladate ion and K+ ions present in the solution), which affected the fixation and aggregation steps, leading to to Pd nanoflowers with controlled control. sizes and morphologies. When these nanomaterials were employed as nanocatalysts for ethanol electrooxidation, 12 nm Pd nanoflowers were the best catalyst in terms of activity and peak potential. In the second work, MnO2 nanowires decorated with Ir nanoparticles (1.2 percent by weight) measuring 1.8 ± 0.7 nm were used for the oxygen reduction reaction (ORR). It was observed that the MnO2—Ir nanohybrid showed high catalytic activity and improved stability for ORR compared to commercial Pt/C (20 percent by weight of Pt). The superior performance provided by the MnO2—Ir nanohybrid may be related to (i) the significant concentration of reduced Mn3+ species, leading to an increase in the concentration of oxygen vacancies on its surface; (ii) the presence of strong metal-support interactions, in which the electronic effect between MnOx and Ir can enhance the ORR process; and (iii) the unique structure composed of ultrasmall sizes of Ir on the nanowire surface that enable the exposure of high-energy surfaces/facets, high surface-to-volume ratios, and their uniform dispersion.

[pt] Nos últimos oito anos, o setor elétrico brasileiro tem sofrido profundas transformações em sua estrutura básica. Porém, ainda há muito a fazer, principalmente na área de diversificação de energia, uma vez que a matriz energética do setor elétrico está concentrada em uma só fonte - a hidráulica. Esta pesquisa tem como objetivo apresentar um arcabouço analítico com os recursos e as competências necessários/desejáveis à exploração da energia nucleoelétrica no país. A investigação foi desenvolvida, usando a metodologia de estudo de caso, escolhendo como objeto de pesquisa a Eletrobrás Termonuclear - Eletronuclear. Coletados por meio de investigação documental/telematizada, formulário predominantemente estruturado e entrevistas, os dados da pesquisa foram tratados com métodos quantitativos e qualitativos. A interpretação e a análise dos dados foram realizadas com base no referencial teórico, fundamentado em revisão de literatura pertinente à área de estudo, com auxílio do modelo genérico integrativo de Macedo-Soares (2000 e 2002), em suas versões tradicional e relacional. Em seguida, utilizando o método AHP (Analytic Hierarchy Process), realizou-se uma hierarquização das categorias de recursos e de competências apuradas, em ordem de importância, segundo a percepção dos gestores participantes da pesquisa. Os resultados evidenciaram inconsistências entre os objetivos estratégicos explicitados pela empresa, sua capacidade financeira, os fatores macroambientais políticos e os atores estratégicos. Dentre as recomendações resultantes da pesquisa, o arcabouço de recursos e competências proposto destaca as categorias mais relevantes e alerta para aquelas que requerem ações mais efetivas com vistas a viabilizar a geração de energia nucleoelétrica no Brasil. / [en] Since 1996, the basic structure of the Brazilian electric sector has been changing dramatically. However, these changes have not brought great improvement in terms of electric energy diversification, considering that thesector s energetic matrix is basically concentrated in a single source - the hydraulic. The objective of this study is to develop an analytic framework with the necessary/desirable resources and competencies to explore the nuclear-electric energy in Brazil. The investigation was carried out through the case study methodology and had Electronuclear - Brazil s state-owned nuclear energyproducer - as object of study. Data collected through documental/telematic investigations and mainly structured interviews, were handled with qualitative and quantitative methods. The data interpretation and analysis were conductedbased on the theoretical references from the literature review, with the support of the systemic and integrative model - traditional and relational versions - developedby Macedo-Soares(2000 e 2002). After that, utilizing the Analytic Hierarchy Process, the resources and competencies were organized in different groups and classified by priority, according to managerial perceptions. The resultshighlight inconsistencies between the firm s strategy objectives, its financial resources, the political macro-environmental factors and the strategic actors. Among therecommendations made as a result of the research, the framework of resources and competencies shows the more relevant groups and emphasizes some aspects that need effective actions in order to explore the nuclear-electric energy in Brazil.

[pt] Em função da predominância das fontes hidráulicas no sistema elétrico brasileiro, há uma grande incerteza na oferta futura de energia. Para lidar com a incerteza hidrológica, a política ótima de operação do sistema elétrico brasileiro é fruto de um sofisticado modelo de otimização estocástica no qual são considerados um amplo conjunto de séries sintéticas (cenários) de Energia Natural Afluente (ENA). Tradicionalmente, as séries sintéticas de ENA têm sido geradas por modelos periódicos autorregressivos PAR(p). Recentemente, o advento da energia eólica e o crescimento da sua participação no sistema elétrico brasileiro apontam para a necessidade de métodos capazes de gerar séries sintéticas de velocidade do vento. Assim, nesta tese propõe-se uma metodologia para geração de séries sintéticas baseada no uso combinado da modelagem PAR(p) e da análise espectral singular. A metodologia proposta é geral e pode ser usada na geração de séries sintéticas da ENA e da velocidade de vento. A análise espectral singular ou Singular Spectrum Analysis (SSA) é uma metodologia recente em séries temporais. Através de SSA pode-se extrair tendências ou sazonalidades bem como suavizar a série através da remoção de componentes ruidosas. SSA vem sendo aplicado com sucesso em diversas áreas do conhecimento como em Hidrologia e Economia. A Multi-channel Singular Spectrum Analysis (MSSA) é uma extensão natural do SSA quando aplicada a múltiplas séries simultaneamente. A metodologia proposta foi aplicada às séries de ENA dos quatro subsistemas elétricos (Nordeste, Norte, Sudeste/Centro-Oeste e Sul) e comparada ao modelo PAR(p) já existente. Adicionalmente, a metodologia proposta foi aplicada na geração de séries sintéticas de velocidade do vento em duas localidades situadas no Nordeste brasileiro. Os bons resultados alcançados indicam que a metodologia proposta pode ser utilizada na geração de séries sintéticas de ENA e de energia eólica consideradas nos modelos de otimização estocástica que auxiliam o planejamento da operação energética do sistema elétrico brasileiro. / [en] Due to the predominance of hydraulic sources in the Brazilian electrical system, there is a large uncertainty in future energy supply. To deal with hydrologic uncertainty, the optimal operation policy of the Brazilian electric system is the result of a sophisticated stochastic optimization where are considered a large set of synthetic series (scenarios) of Affluent Natural Energy (ENA). Traditionally, synthetic ENA series have been generated by periodic autoregressive models PAR (p). Recently, the advent of wind energy and its growth of participation in Brazilian electrical system indicate to the need for methods to generate synthetic series of wind speed. Thus, this thesis proposes a methodology for generating synthetic series based on the combined use of PAR (p) models and the Singular Spectrum Analysis (SSA). The proposed methodology is general and can be used to generate synthetic series of ENA and wind speed. SSA is a recent methodology in time series. Through SSA it can extract trends or seasonality and smoothing by removing the series of noisy components. SSA has been successfully applied in various fields of knowledge as in Hydrology and Economics. Multi-channel Singular Spectrum Analysis (MSSA) is a natural extension of the SSA when applied to multiple series simultaneously. The proposed methodology was applied to the ENA series of four electric subsystems (Northeast, North, Southeast / Midwest and South) and compared to the PAR (p) existing model. Additionally, the proposed methodology was applied to the generation of synthetic series of wind speed at two sites located in the Brazilian Northeast. The good results achieved demonstrate that the proposed methodology can be used to generate synthetic series of ENA and wind energy considered in stochastic optimization models that assist planning the operation of the Brazilian electric energy system.

[pt] A energia solar é única. Se por um lado é abundante e limpa, condição que a coloca no centro da discussão do desenvolvimento de uma matriz energética global mais sustentável, por outro, engloba a tecnologia de painéis solares fotovoltaicos, que cresce exponencialmente por permitir a produção própria de eletricidade. Neste contexto, o Brasil figura em posição ímpar: embora disponha de um dos maiores índices de irradiação solar do mundo, atualmente apenas 0,014 por cento da matriz energética brasileira provém deste tipo de energia. Portanto, em face a este potencial, julga-se fundamental compreender a percepção do consumidor sobre esta tecnologia. Neste sentido, o presente estudo propõe um modelo baseado na integração dos principais conceitos de distintas linhas teóricas comportamentais (theory of planned behavior; diffusion of innovations; value-belief-norm theory) com o objetivo de verificar os fatores que influenciam a Intenção de Uso de painéis solares instalados em residências. Ainda, analisa a influência da alternativa de aquisição da tecnologia por propriedade de terceiros (leasing) como variável moderadora da pesquisa. Os dados coletados por via de survey online com 441 participantes revelam fatos interessantes, como, por exemplo, a importância da capacidade do sistema em gerar economia financeira, do apoio de pessoas próximas ao potencial usuário, e de um sentimento de obrigação moral em adotar a tecnologia para evitar danos ao clima. Dado o pioneirismo desta pesquisa no país, os resultados alcançados podem representar um primeiro passo para a formulação de políticas que estimulem a difusão de painéis solares no Brasil. / [en] Solar energy is unique. While on the one hand it is abundant and clean, which puts it at the center of the discussion of the development of a more sustainable global energy matrix, on the other hand, it comprises the technology of photovoltaic solar panels, which grows exponentially in the world by allowing owners to produce their own electricity. In this context, Brazil is in a unique position: although it has one of the highest solar irradiation rates in the world, currently only 0.014 percent of the Brazilian energy matrix comes from this type of energy. Therefore, in view of this potential, it is considered fundamental to understand the consumer s perception of this technology. In this sense, the present study proposes a model based on the integration of the theory of planned behavior, diffusion of innovations and value-belief-norm theory in order to verify the factors that influence the Intention of Use of solar panels installed in homes. Also, it analyzes the influence of the alternative of technology acquisition by third party property (leasing) as a moderator variable of the research. Data collected through an online survey of 441 participants reveal interesting facts, such as the importance of the system s ability to generate money savings, the support of people close to the potential user, and a sense of moral obligation to adopt technology to prevent climate damage. Given the pioneering nature of this research, the results achieved can represent a first step towards the formulation of policies that stimulate the diffusion of solar panels in Brazil.

[pt] O tema das mudanças climáticas é um dos maiores desafios globais por parte de governos nacionais e articulações internacionais, visando estabilizar as concentrações de Gases do Efeito Estufa (GEE) e evitar interferências antropogênicas perigosas sobre a atmosfera e o sistema climático global. De acordo com o Painel Intergovernamental para a Mudança de Clima (IPCC), as principais causas das mudanças climáticas estão relacionadas as emissões liberadas pela queima dos combustíveis fósseis que compõem a matriz energética de muitos países industrializados, tornando-se necessária a limpeza do componente fóssil, particularmente do carbono. O Brasil está entre os dez países que mais emite GEE, apesar de possuir uma das matrizes energéticas com mais energias renováveis do mundo, assumiu em 2015 na convenção do clima em Paris o compromisso global de descarbonização da economia e de aumentar a participação de fontes de energia renováveis, como a eólica e a solar, na sua matriz energética. Valendo-se do alto potencial de irradiação solar no território brasileiro, o presente estudo aponta a geração distribuída de energia fotovoltaica como um dos caminhos para acelerar o ingresso do Brasil na economia de baixo carbono honrando o compromisso de mitigação dos GEE. Simulando cenários com base no ano de 2010 e usando o recurso de geoprocessamento, concluiu-se que com a instalação massiva de sistema fotovoltaico nos telhados dos domicílios brasileiros, é possível antecipar metas de mitigação dos GEE e gerar excedentes de emissões evitadas posicionando o Brasil como um importante protagonista na descarbonização da economia global até o final do século. / [en] Since the last decades of the twentieth century, human society has been facing economic and environmental crisis, influencing each other, drawing attention of national governments, international and non-governmental organizations together with several sectors of civil society. The economic crisis recently experienced by several countries and aggravated by various pressures of a global population that reached 7.3 billion in 2015 with a projected growth for 2030 of 8.5 billion people, will require an increase of employment, food production, water supply, energy production and industry development. As far as the environment is concerned, there is sufficient agreement by the scientific community, attributing to industrial processes, the use of fossil fuels, deforestation and land use throughout the 19th and 20th centuries, several environmental impacts such as: cumulative discharge of waste contaminating the soil, rivers and oceans; overexploitation of natural resources often leading to the risk of their depletion; emission of polluting gases (particularly CO2) causing global temperature rise, warming the atmosphere and oceans reducing snow and melting ice from the glacial regions, acidifying and raising the level of the oceans; use of agrochemicals and pesticides in agricultural activities contaminating soil and food; deforestation leading to severe ecological imbalances, biodiversity loss and changes in climate patterns. From this global context, several countries have been restructuring their laws and economies to stop the predatory exploitation of natural resources and implementing actions to clean up their energy matrix and decarbonize the economy reducing carbon emissions of fossil fuels sources responsible for the environment contamination.

[pt] Neste trabalho é realizada a simulação de um sistema híbrido de geração de energia para pequenas comunidades, através de um simulador do sistema integrado de fornecimento de energia elétrica para consumidores sem acesso à rede de distribuição de energia elétrica desenvolvido para este fim. O simulador foi desenvolvido em Excel e Visual Basic for Applications (VBA). O sistema inicial consiste basicamente de uma unidade de células a combustível, baterias, um reformador de etanol para produção de hidrogênio, compressor, cilindros de armazenamento e painéis fotovoltaicos. A simulação foi desenvolvida aumentando-se gradativamente a quantidade dos componentes do sistema para atender à demanda de vários consumidores SIGFI45, até o limite do sistema, visando a diminuição do custo total de instalação por kWh para cada consumidor. Posteriormente foram avaliadas as características de cada equipamento (reformador de hidrogênio, célula a combustível do tipo PEM, painéis fotovoltaicos, banco de baterias de chumbo-ácido, inversor de frequência, compressor de hidrogênio) e a ampliação do sistema para atender a mais usuários. Foram analisados diferentes cenários, de acordo com o aumento do número de usuários do sistema e a demanda de energia resultante. Como resultado, a simulação do sistema ampliado atendeu a um maior número de consumidores, satisfazendo a demanda de pequenas comunidades com um custo menor para a produção de energia do que no caso com o sistema inicial. / [en] In this current work it is realized the simulation of a hybrid energy generation system for small communities, through a simulation program of the integrated system of energy supply for offgrid costumers developed for this purpose. The simulator was developed in Excel and Visual Basic for Applications (VBA). The starting system consists of a unit of fuel cells, lead-acid batteries, ethanol reformer to produce hydrogen, compressor, storage cylinders and photovoltaic panels. The simulation was developed adding a new component when it was necessary to supply the demand of more than one customer SIGFI45, up to the limit of the system, aiming at reducing the installation cost per kWh for each consumer. Subsequently, the characteristics of each equipment (hydrogen reformer, PEM fuel cell, photovoltaic panels, battery bank, inverter, hydrogen compressor) were evaluated and the system was expanded to supply more users. Different scenarios were analyzed in accordance with the increase in the number of users of the system and the resulting energy demand. As a result, the optimization of the system has supplied a greater number of customers and it can supply energy for small communities with a lower cost for energy production than the original system.