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[en] PROJECT FINANCE IN THE POWER GENERATION SECTOR: ALTERNATIVE SOURCE: ANALYZING THE RISKS AND MITIGATION OF WIND POWER PROJECTS / [pt] PROJECT FINANCE APLICADO AO SETOR DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA BRASILEIRO: FONTES ALTERNATIVAS: ANÁLISE DOS RISCOS E MITIGADORES EM PROJETOS DE ENERGIA EÓLICA

ALEXANDRE SANDRE MARTINS 30 October 2013 (has links)
[pt] O uso do Project Finance, como instrumento de viabilização na estruturação de empreendimentos intensivos de capital, é uma alternativa eficiente em relação ao financiamento corporativo no setor de infraestrutura. O presente trabalho tem o propósito de analisar a aplicabilidade dessa ferramenta de estruturação financeira no setor elétrico brasileiro por meio da análise dos riscos envolvidos em projetos de implantação de usinas de geração eólica. Com a finalidade de aferir quais riscos são mais relevantes em projetos dessa natureza e como estes podem ser mitigados, simulou-se diversas variáveis tendo-se como base o modelo de leilões de venda de energia nova utilizada no Brasil. A pesquisa envolveu o levantamento e ranqueamento dos riscos envolvidos na implantação de projetos eólicos, e a mensuração dos seus impactos sobre o valor presente líquido VPL de tais empreendimentos. Para tal, realizou-se um estudo de caso a partir de um exemplo numérico demonstrando-se a relevância dos diversos riscos apresentados. Os resultados obtidos demonstram que o fator de capacidade de geração de energia de uma usina eólica é a variável com maior potencial de redução do VPL do projeto, sendo, portanto, o risco mais relevante. A incerteza em relação à quantidade de energia efetivamente gerada, considerando um horizonte de 20 anos de contratação de energia, representa um fator de risco preponderante a qualquer parque eólico, conforme apresentado em gráficos no presente estudo. A pesquisa também conclui que o preço de comercialização da energia gerada, os custos de construção e as despesas de operação e manutenção dos parques eólicos têm um peso considerável na viabilização financeira dos projetos. Portanto, após a avaliação dos impactos das variáveis investimento, financiamento e atraso sobre as projeções financeiras, demonstrados por meio de análises de sensibilidade ao longo das seções 6 2, 6 3 e 6 4, conclui-se que a falta de planejamento e de uma análise criteriosa dos riscos e de seus respectivos mitigadores podem deteriorar a rentabilidade e até comprometer a viabilidade financeira de um empreendimento eólico. / [en] The use of project finance as a tool for structuring capital intensive projects, is an efficient alternative in relation to corporate financing in the infrastructure sector. This study aims to analyze the applicability of this tool in the Brazilian power sector through risk and mitigation analysis involved in the implementation of wind power plants. In order to verify which risks are most relevant in such projects and how these can be mitigated, was simulated with the most common variables based on the model of auctions of new energy used in Brazil. The research involved a survey and ranking of risks involved in the implementation of wind power projects, and measuring their impact on the net present value NPV of such enterprises. For this purpose, was performed a case study from a numerical example demonstrating the relevance of the various risks presented. The results demonstrate that the capacity factor of power generation from a wind power plant is the variable with the greatest potential for reducing the NPV of the project, therefore, the most significant risk. The uncertainty regarding the amount of energy actually generated, considering a 20 year energy contract, represents a relevant risk factor to any wind power projects, as shown in graphs in this study. The research also concludes that the trading price of energy generated, construction costs and the costs of operation and maintenance of these enterprises have considerable weight in the financial viability of the projects. Therefore, after assessing the impacts of the variables investment, financing and delay on the financial projections, demonstrated through sensitivity analyzes along sections 6 2, 6 3 and 6 4, it is concluded that the lack of planning and a thorough analysis of the risks and their mitigation can deteriorate the profitability and even jeopardize the financial viability of a wind power project.
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[en] ANALYSIS OF DIFFERENT ALLOCATION METHODOLOGIES OF COSTS AND BENEFITS APPLIED TO THE OPERATION AND PLANNING OF HYDROELECTRIC SYSTEMS / [pt] ANÁLISE DE DIFERENTES ALTERNATIVAS DE ALOCAÇÃO DE CUSTOS E BENEFÍCIOS APLICADOS À OPERAÇÃO E AO PLANEJAMENTO DE SISTEMAS HIDRELÉTRICOS

SILVIO BINATO 28 August 2007 (has links)
[pt] Esta tese apresenta uma análise de formas alternativas de rateio de custos e benefícios em um pool de empresas de geração de energia elétrica, verificando seus impactos na operação em pool, sob o ponto de vista da remuneração dos investimentos e no dimensionamento ótimo de novos equipamentos. São apresentados estudos de caso envolvendo um sistema formado por seis usinas hidrelétricas pertencentes à companhia Furnas Centrais Elétricas S/A. o modelo de operação do sistema hidrelétrico considera as restrições hidráulicas e cenários para volumes afluentes às usinas. / [en] This thesis analyzes alternative methodologies for allocating coasting costs and benefits among participants of na energy generation pool. The impact of these alternative allocations with respect to revenues and dimensioning of new equipaments is assessed. Case studies, considering a system with six plants of Furnas Centrais elétricas S/A company, are presented. The system operation model takes into account hydro constrains and inflow scenarios.
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[en] EXPERIMENTAL PROCEDURE FOR A METROLOGICAL EVALUATION OF THE PERFORMANCE OF A MICROTURBINE USED FOR ELECTRIC ENERGY GENERATION / [pt] PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL PARA AVALIAÇÃO METROLÓGICA DO DESEMPENHO DE UMA MICROTURBINA UTILIZADA PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

ALEX SANDER ASSUNCAO 15 September 2004 (has links)
[pt] O uso de tecnologias para incrementar a geração distribuída de energia elétrica, particularmente microturbinas a gás, tem aumentado ultimamente devido à crise de energia que muitos países, como o Brasil têm passado o que é um incentivo à produção independente de energia elétrica. Procedimentos têm sido desenvolvidos para verificar os dados de desempenho de microturbinas, com objetivo de comissionamento. Quando alguém compra um sistema de geração de energia, sua partida pode apenas ser efetivada quando os dados do fabricante concordam com os de projeto, dentro de uma faixa de incerteza acordada, qualificando, portanto, estudos de viabilidade anteriormente realizados. Muitos procedimentos são detalhados para verificar os dados de desempenho sob condições de teste, extrapolando-os para outras diferentes. Potência, consumo de gás, emissão dos gases, qualidade da energia elétrica (incluindo distorção harmônica e frequência) estão entre os parâmetros normalmente medidos. A freqüência de aquisição de dados é normalmente especificada para atender as características de desempenho do equipamento sob condições estáveis de teste. Também, a incerteza dos instrumentos de medição é normalmente especificada, sem qualquer referência à incerteza expandida dos parâmetros calculados, que são usados para caracterizar seu desempenho. Este trabalho descreve um método para avaliação dos dados de desempenho de uma microturbina a gás, juntamente com uma metodologia para calcular a incerteza dos parâmetros que caracterizam seu desempenho, com objetivos de comissionamento, a partir da incerteza dos instrumentos de medição, e fazendo uma análise crítica dos objetivos de medição a serem alcançados. A metodologia é baseada nos conceitos metrológicos mais recentes, de forma que resultados confiáveis possam ser alcançados, utiliza condições de referência, estabelecidas por norma internacional [ISO-2314, 1973], para especificação dos dados de desempenho dos equipamentos, com objetivo de comparação, e segue as diretrizes da U.S. Enveronmental Protection Agency para especificação do desempenho a ser alcançado. / [en] The use of technologies for increasing distributed electric energy generation, particularly gas fired microturbines, has been lately growing due to the energies crisis many countries, including Brasil, have experienced, which is an incentive to an independent electric energy production. Procedures have been developed to check microturbine performance data for commissioning purposes. When somebody buys an energy production plant, its start-up can only be accomplished when manufacturers data matches the design data within an agreed uncertainty band, thus qualifying the previously made feasibility studies. Many procedures are detailed for checking the performance data under testing conditions, and extrapolating them for different ones. Power, gas consumption, gas emissions, electric energy quality (including harmonic distortion and frequency) are among the usually measured parameters. Data acquisition frequency is usually specified to match specified equipment behaviour under stable test conditions. Also, the uncertainty of the measurement instruments are usually specified, without, however, defining the expanded uncertainty of the calculated parameters, which are used to characterize their performance. This work presents a method for evaluating the gas fired microturbine performance data for electric energy generation, together with a methodology for calculating the uncertainty of parameters that characterize its performance for commissioning purposes, starting up from the uncertainty of the measurement instruments, and making a critical analysis of the measurement goals. The methodology is based on most recently used metrology concepts, so that reliable results can be achieved, uses ISO reference conditions for specifying equipment performance data for comparison purposes and follows U.S. Environment Protection Agency directions for specifying performance goals.
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[en] USE OF EXPANDERS FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY IN NATURAL GAS PRESSURE REDUCTION STATIONS / [pt] USO DE EXPANSORES PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM ESTAÇÕES DE REDUÇÃO DE PRESSÃO DE GÁS NATURAL

PAULO ROBERTO PINTO LOPES 18 November 2009 (has links)
[pt] O gás natural é comprimido para pressões elevadas para que possa ser transportado pelo gasoduto e distribuído aos clientes em pressões mais baixas, através de sua redução em válvulas de controle, num processo adiabático. A termodinâmica mostra que o mesmo estado de saída do gás natural poderia ser conseguido se as válvulas de controle puderem ser substituídas por expansores, gerando trabalho e, portanto, energia elétrica, e com transferência de calor obtida através da queima de combustível, que no caso é o próprio gás natural, para que sua temperatura permaneça a mesma. O investimento nos equipamentos desta substituição é pago num determinado tempo, função da economia líquida de operação, resultante da diferença entre o beneficio econômico da energia elétrica gerada e o custo operacional da queima do combustível. Para a realização deste trabalho, um programa de cálculo HYSYS foi usado para quantificar o trabalho produzido e o calor necessário, a partir do registro de dados diários de 34 estações de redução de pressão operadas pela TRANSPETRO. Foram levantadas as características técnicas dos diferentes expansores existentes no mercado. Como resultado desta dissertação é apresentado um procedimento que serve para verificar a viabilidade da utilização de expansores em estações de redução de pressão da TRANSPETRO. A dissertação é, portanto, classificada como uma análise termo-econômica para determinação da viabilidade da utilização destes sistemas em instalações operadas pela TRANSPETRO, uma vez que eles já são utilizados em outras partes do mundo. Os resultados têm um impacto direto nos custos operacionais dos gasodutos. / [en] The natural gas is compressed to high pressures in order to be transported in the gas pipeline and delivered to the clients at lower pressures, using pressure reduction control valves in an adiabatic process. It can be shown that the same natural gas thermodynamic output state is achieved if the control valves can be substituted by expanders, producing work and, therefore, electric energy, with heat transfer from natural gas burning, so that the output temperature remains the same. The payback of the needed investment in equipments is a function of the operational net saving, which is equal to the difference between the economical benefit of produced electric energy and the operational cost of the fuel burning. All the necessary calculations were made with the HYSYS software used to quantify the produced work and the needed heat transfer, from available daily values of temperature, pressure and gas flow rate for 34 pressure reduction stations operated by TRANSPETRO. The technical characteristics of the different expanders in the market were used to calculate the produced work and thermal energy. This dissertation presents a procedure which is useful to verify the feasibility of the utilization of expanders in pressure reduction stations operated by TRANSPETRO. This dissertation is, therefore, classified as a thermoeconomical analysis to determine the feasibility of the utilization of expanders in TRANSPETRO facilities, as they are used in other parts of the world. The results have a direct impact on the operational costs of the gas pipelines.
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[en] AN APPLICATION OF REAL OPTIONS THEORY TO THE VALUATION OF A HYDROELECTRIC POWER PLANT / [pt] APLICAÇÃO DA TEORIA DAS OPÇÕES REAIS NA AVALIAÇÃO DE UMA USINA HIDRELÉTRICA

ANDRE LUIZ DE SOUZA PORTUGAL 04 March 2008 (has links)
[pt] O significativo potencial hídrico do Brasil tem gerado interesse para investimentos no setor de geração de energia hidrelétrica. No entanto, os métodos de avaliação financeira tradicionalmente utilizados como o Fluxo de Caixa Descontado (FCD) não incorporam as opções que os investidores possuem para gerenciar suas decisões de investimento de capital, e, em consequência, o valor do ativo é por vezes subavaliado. Nessa dissertação, avaliamos, por meio da utilização da Metodologia das Opções Reais, a viabilidade financeira de um projeto de uma usina hidrelétrica cuja capacidade de geração pode ser expandida ao longo do prazo da concessão. Para tanto, foram consideradas as incertezas relacionadas ao preço da energia, à vazão de águas na região do projeto, ao fator de perda na geração, aos indicadores macroeconômicos TJLP e IGP-M, além da possibilidade do investimento ser adiado para uma data futura. Assumindo que o preço spot de energia segue um processo de reversão à sua média histórica de longo prazo, o valor das flexibilidades analisadas não é significativo. No entanto, a análise de sensibilidade envolvendo as variáveis volatilidade e investimento para expansão revelou que o valor do projeto aumenta de R$ 1,449 milhões para aproximadamente R$ 1,650 milhões. Dado o alto grau de incerteza associado à oferta futura de energia elétrica no Brasil, concluímos que a Metodologia das Opções Reais oferece uma melhor estimativa do real valor de um projeto de investimento flexível, devido à existência desta incerteza nos parâmetros utilizados no modelo. / [en] The significant hydric potential available in Brazil has been attracting investments in this business area. On the other hand, traditional valuation methods such as Discount Cash Flow (DCF) do not incorporate the value of the options investors possess when managing their capital investment decisions and as a result, the value of these assets may be undervaluated. In this dissertation, we use the Real Options Approach to analyze the financial feasibility of a hydroelectric power plant project that can expand its generation capacity throughout its concession life. We consider uncertainties such as the spot price of energy, the water flow in the construction region of the project, the energy generation loss factor, macroeconomic parameters such as the TJLP interest rate and the IGP-M inflation rate, and also the possibility that the capital investment decision be postponed. Considering that the spot price of energy follows a long-term mean reversion process, the value of the flexibilities analyzed is not significant. Nevertheless, a sensitivity analysis of the volatility and investment required for an expansion parameters shows that the value of this project increases from R$ 1.449 millions to approximately R$ 1.650 millions. Given the high level of uncertainty regarding the future supply of energy in Brazil, we concluded that the Real Options Approach offers a better valuation of a flexible investment project given the uncertainty concerning the parameters used in the model.
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[en] SUBSTITUTION OF THE OIL DIESEL BY ALTERNATIVE FUELS IN THE GENERATION OF ELECTRICITY / [pt] SUBSTITUIÇÃO DO ÓLEO DIESEL POR COMBUSTÍVEL ALTERNATIVO NA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

CLOVIS HENRIQUE M FONSECA 04 October 2007 (has links)
[pt] Este estudo foi realizado visando avaliar o desempenho de um grupo gerador na geração de energia elétrica nas áreas remotas do Brasil utilizando um combustível renovável, o óleo de dendê in natura. Foi investigado, em laboratório, o comportamento de um motogerador diesel, de 3 kVA ligado a um banco de carga composto por 16 lâmpadas de 150 kW. O desempenho do motor foi avaliado com a utilização do óleo de dendê, tendo como referência o desempenho do mesmo grupo gerador utilizando o óleo diesel. Devido à alta viscosidade do combustível escolhido, foi necessário um pré-aquecimento do mesmo para que esta propriedade fosse semelhante à do diesel. As emissões de poluentes do motor utilizando o óleo vegetal foram em média menores do que com o motor utilizando diesel. No entanto, o consumo específico de combustível do motor utilizando óleo de dendê foi maior que o consumo específico de combustível utilizando o óleo diesel. Além disso, a potência média gerada com o dendê foi a mesma que a potência média gerada com diesel. Isso indica que é possível uma substituição do óleo diesel pelo óleo de dendê in natura nas remotas localidades do país. / [en] This study was carried out aiming the performance assessment of a power generation set using a renewable fuel, the crude palm oil. It was investigated, in laboratory, the performance of a diesel generating set of 3 kVA, supplying power to a load composed of 16 light bulbs of 150kW. The performance of the engine was evaluated with the use of the crude palm oil, having as reference the performance of the same generating set using the diesel oil. Given the high viscosity of the chosen fuel, its preheating was necessary so that this property was similar to the diesel oil.The emissions of pollutants of the engine using the vegetal oil were less than that with the engine using diesel oil. However, the specific fuel consumption of the engine using crude palm oil was greater that the specific fuel consumption using the oil diesel. Moreover, the average power generated with palm oil was equal to the power generated with diesel oil. The performance of the engine was evaluated with the use of the palm oil, having as reference the performance of the same generating group using the diesel oil. The results indicate that it is possible to substitute the diesel oil by the renewable oil.
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[pt] A POLÍTICA DA ELETRICIDADE: MODERNIZAÇÃO ESTATAL BRASILEIRA E O SETOR DE ENERGIA ELÉTRICA DO ESPÍRITO SANTO / [en] THE POLITICS OF ELECTRICITY: BRAZILIAN STATE MODERNIZATION AND ESPÍRITO SANTO S ELECTRICITY SECTOR

JAYME KARLOS REIS LOPES 01 July 2021 (has links)
[pt] Este estudo pretende analisar os processos políticos que se relacionaram a eletrificação do Espírito Santo, investigando sua influência na implementação e configuração do setor de energia elétrica deste estado. Para realizarmos tal tarefa, analisaremos documentos históricos e dados estatísticos a fim de explorar os fenômenos que se relacionam ao processo de industrialização nacional com forte presença estatal durante o século XX, onde o contexto de desigualdades entre as economias dos entes federados foram questões determinantes para a aplicação de distintas políticas para o setor de energia elétrica. Tal conjuntura fez parte dos projetos políticos locais, que dependeram das relações cultivadas entre as diferentes elites políticas regionais e nacionais para sua execução. Neste cenário, no estado do Espírito Santo, as várias etapas do processo de consolidação do sistema elétrico nacional ajudaram a deflagrar a ruptura com o sistema econômico baseado na cafeicultura, determinando uma relação indissociável entre a demanda por eletricidade e a industrialização de base eletrointensiva. Assim, três fatores se mostraram determinantes na configuração do setor de energia elétrica capixaba: (1) a dependência aos interesses históricos do projeto de desenvolvimento nacional; (2) a necessidade da autoprodução de eletricidade por parte do parque industrial em complementação à rede nacional, e aliado a esse fator; (3) a predominância de plantas geradoras termoelétricas. Destaca-se, deste modo, um paradoxo atual: se por um lado a economia espírito-santense se encontra cada vez mais inserida em uma lógica internacional, que pressupõe produção de energia de baixo carbono, descentralizada, através fontes renováveis, por outro lado, tem farta disponibilidade de fontes de energia com alta emissão de CO2 e necessidade imediata de produção interna de energia em larga escala. / [en] This study intends to analyze the political processes related to the electrification of Espírito Santo, investigating its influence on the implementation and configuration of the electric power sector in this state. To accomplish this task, we will analyze historical documents and statistical data to explore the phenomena that are related to the national industrialization process with a strong state presence during the 20th century, where the context of inequalities between the economies of the federated entities were decisive issues for the application of different policies for the electric energy sector. This conjuncture was part of the local political projects, which depended on the relations cultivated between the different regional and national political elites for its execution. In this scenario, in the state of Espírito Santo, the various stages of the consolidation process of the national electrical system helped to trigger the rupture with the economic system based on coffee growing, determining an inseparable relationship between the demand for electricity and electro-intensive industrialization. Thus, three factors proved to be decisive in the configuration of the electricity sector in Espírito Santo: (1) the dependence on historical interests of the national development project; (2) the need for self-production of electricity by the industrial park in addition to the national grid and coupled with this factor; (3) the predominance of thermoelectric generating plants. In this way, a current paradox stands out: if, on the one hand, the Espírito Santo economy is increasingly inserted in an international logic, which presupposes the production of low-carbon energy, decentralized, through renewable sources, on the other hand, has abundant availability of energy sources with high CO2 emissions and an immediate need for large-scale domestic energy production.
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[en] COMPETITION IN ELECTRIC ENERGY SYSTEMS - COMMERCIALIZATION AND STRATEGIES TO THE MARKETS / [pt] COMPETIÇÃO EM SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA COMERCIALIZAÇÃO E ESTRATÉGIAS PARA O MERCADO

JOAO CARLOS DE OLIVEIRA AIRES 05 December 2001 (has links)
[pt] No mundo inteiro o Setor Elétrico têm passado por mudanças radicais. A principal meta desse processo de restruturação foi promover a competição nos segmentos de geração, distribuição e comercialização energia elétrica e a participação de agentes privados no processo de produção. Essa reestruturação está baseada em uma otimização centralizada e nas seguintes premissas: Geradores ofertam sua produção em um Mercado Atacadista de Energia - MAE . Os agentes privados são livres para decidir sobre a construção de novas usinas e para competir por contratos de energia vendas com empresas distribuidoras e clientes individuais.O novo ambiente competitivo permite, no entanto, que em cenários de preços spots elevados as empresas Distribuidoras de energia elétrica possam vender as diferenças entre os valores de demanda contratados e consumidos. A possibilidade de retração de carga por meio de negociações com clientes pode resultar em sobras de energia que poderão ser vendidas diretamente no Mercado Spot. Por outro lado, a reação dos Geradores através de instrumentos financeiros adequados (como contratos bilaterais, contratos futuros e de opção) ou de políticas operacionais (via Operador do Sistema) podem resultar em um -jogo- de estratégias no MAE. Esta tese investiga alguns conceitos, metodologias e ferramentas computacionais desenvolvidas para a operação e comercialização da energia elétrica envolvendo análise de riscos e instrumentos financeiros. O problema de gerenciamento e retração forçada da demanda (elasticidade forçada) é decomposto em dois subproblemas:Subproblema de operação: usando programação dinâmica dual estocástica . Subproblema de análise de riscos: usando a teoria da utilidade O modelo proposto é avaliado através de um estudo de caso considerando os dados do sistema interligado Sul-Sudeste, para o qual são simuladas ações de retração da demanda. / [en] Electricity utilities all over the world have been undergoing radical changes in their market and its regulatory structure. A basic trend in this restructuring process has been to promote competition in generation, distribution/retailing segments and participation of private agents in the energy production process. This restructuring is based on centralized optimization, by market-oriented approaches: Generators bid prices for their energy in a Wholesale Energy Market - WEM. Instead of following an expansion schedule produced by a central planning agency, private agents are free to decide about the construction of generator units and to compete for energy sales contracts with utilities and individual customers.The competitive environment permits, however, which in high spot prices scenarios the electric utilities sell some differences between bilateral contract and real consumption. The possibility of load retraction by means of negotiations with clients would result in surplus generation which could be sold directly to the spot market. On the other hand, the reaction of the Generators via financial means (such as bilateral contracts, forward contracts and option prices) or operational policies from System Operator can result in a WEM -gaming-. This thesis investigates some conceptual issues, methodologies and computational tools developed to operation and commercialization of the electrical energy considering risk analysis and financial instruments. The demand side and retraction management problem is decomposed in two sub-problems: Operation sub-problem: uses stochastic dual dynamic programming (SDDP)tools Risk analysis sub-problem: uses utility theoryThe approach will be illustrated with a case study with data taken from the Brazilian system, where the demand side management is simulated and the numerical results are presented.
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[en] MODEL FOR SELECTING SITES FOR PUMPED STORAGE IMPLEMENTATION: AN APPROACH BASED ON GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM / [pt] MODELO PARA SELEÇÃO DE LOCAIS PARA A IMPLANTAÇÃO DE USINAS HIDRELÉTRICAS REVERSÍVEIS: UMA ABORDAGEM BASEADA EM SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA

LUIZ RODOLPHO SAURET CAVALCANTI DE ALBUQUERQUE 23 June 2022 (has links)
[pt] A recente expansão das fontes renováveis para geração de energia elétrica decorre do encarecimento dos combustíveis fósseis e da preocupação com impactos ambientais e mudanças climáticas, assim como de avanços tecnológicos e da queda de seus custos de implantação. Entretanto, a natureza intermitente e sazonal dos recursos naturais, como vento e irradiação solar, pode afetar a operação do sistema elétrico. Uma alternativa para dar equilíbrio à carga do sistema, proporcionando ainda outros benefícios, é o armazenamento de energia. Uma tecnologia de larga escala para armazenamento é a de bombeamento hidráulico por meio de usinas hidrelétricas reversíveis (UHR), que oferecem mais eficiência, tempo de resposta mais rápido e vida útil mais longa que outras alternativas. Tendo em vista as lacunas teóricas no campo acadêmico, a dissertação propõe um modelo para identificação de locais potenciais para implantação dessas usinas, com o auxílio de ferramentas de sistema de informação geográfica e de formulações matemáticas que consideram critérios fisiográficos, energéticos, econômicos e socioambientais. Partindo de uma abordagem baseada no conceito de geomorphons combinada com soluções de um problema de otimização, o modelo proposto tem por objetivo definir uma formulação que busque minimizar os custos de construção de uma UHR. A demonstração da aplicabilidade do modelo é feita em torno do reservatório da UHE Sobradinho, e os resultados são discutidos a partir da comparação dos locais selecionados e dos custos obtidos. Pode-se concluir que é possível identificar potenciais locais para implantação de UHR a partir desse modelo, o que pode beneficiar agentes de planejamento do setor elétrico, bem como empresas que estejam interessadas em investir nesta tecnologia. / [en] The expansion of the use of renewable sources for electricity generation in recent years is a result of the increase of fossil fuels costs and the growing concern with climate change and the impacts on the environment, as well as technological advances and the reduction in their implementation costs. However, the availability of some natural resources for renewable energy matrices, such as wind and solar irradiation, has an intermittent and seasonal nature, which may affect the electrical system operation (CANALES et al., 2015; KELMAN & HARRISON, 2019). One of the alternatives to balance the system load is energy storage, which offers benefits to the electricity provision (ancillary services, for example) and regulates the frequency in times of high demand with low energy supply from renewables, contributing with the necessary inertia so that demand does not change instantly (BARBOUR et al., 2016). The most widely large-scale technology used for storage in the world is hydraulic pumping through pumped storage hydropower – PSH (GUITTET et al., 2016; IHA, 2018). Compared to other technologies, it provides a solution with high efficiency, faster response time and longer useful life (REHMAN et al., 2015). The operation of the plants is characterized by the pumping of water from a lower reservoir for its accumulation in an upper reservoir for energy generation in periods of high demand (BARBOUR et al., 2016). Energy storage alternatives are already on the agenda in the Brazilian energy sector as an option to ensure the system development in an economic and sustainable manner. In the 2030 Ten-Year Energy Expansion Plan (EPE, 2021b), PSH is highlighted as one of the resources to expand the offer for rush hour demand response. EPE understands that preliminary studies are an important step to support the sector s planning and guide the definition of regulatory aspects, which do not yet exist, related to the systemic benefits of this type of solution.
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[pt] RACIONALIZAÇÃO NO USO DE DIFERENTES FONTES DE GERAÇÃO DE ENERGIA EM GRANDES INSTALAÇÕES / [en] RATIONAL USE OF DIFFERENT SOURCES OF POWER GENERATION IN LARGE INSTALLATIONS

EDUARDO MAURO BAPTISTA BOLONHEZ 15 February 2016 (has links)
[pt] Neste trabalho, busca-se atender a demanda energética de grandes clientes através de um sistema híbrido de energias renováveis (HSRE, em inglês), com o mínimo custo e diminuindo as emissões de poluentes. O sistema é construído a partir do uso de células fotovoltaicas, células a combustível e chillers elétricos. Quatro tipos de célula a combustível são testadas e avaliadas quanto a viabilidade: PAFC (ácido fosfórico), SOFC (sólido óxido), MCFC (carbonato fundido) e PEMFC (membrana trocadora de prótons). Para o caso da última, geradores de hidrogênio são simulados para suprir a demanda. Os resultados são comparados com o caso base, de toda a demanda sendo atendida pela concessionária de energia elétrica local. Varia-se o custo de aquisição e instalação dos equipamentos, o custo de aquisição de gás natural e o custo da energia elétrica, além da variação da demanda e de simular o cliente em diferentes cidades. A demanda hipotética é calculada a partir de valores de iluminâncias segundo normas técnicas para cada sala de um laboratório em construção em Xerém, no Rio de Janeiro. A simulação indica como resultado a viabilidade econômica de abastecimento pelo sistema híbrido, com geradores do tipo PAFC, SOFC e MCFC. A alta demanda de hidrogênio, juntamente com o custo atual para geração do mesmo inviabiliza o retorno com uso de células PEMFC. / [en] In this work, we seek to meet the energy demand of large customers through a hybrid system of renewable energy (HRSE), with minimal cost and reducing emissions. The system is built from the use of photovoltaic cells, fuel cells and electric chillers. 4 fuel cell types are tested and evaluated for viability: PAFC (phosphoric acid) SOFC (solid oxide), MCFC (molten carbonate) and PEMFC (proton exchange membrane). In the case of the latter, hydrogen generators are simulated to meet demand. The results are compared with the base case, that includes all the demand being met by the local power company. The cost of purchase and installation of equipment, the cost of acquisition of natural gas and the cost of electricity, as well as the demand variation and simulate the client in different cities are analyzed under different values. The hypothetical demand is calculated from illuminance values according to technical standards for each room of a laboratory under construction in Xerém, in Rio de Janeiro. The simulation result shows the economic viability supply the hybrid system The high demand for hydrogen with the current cost for generating the same prevents the payback form PEMFC fuel cells.

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