[pt] Nesta dissertação foi feita uma simulação do desempenho de um sistema de cogeração, a partir de dados experimentais obtidos com uma microturbina a gás natural com 30 kW de potência nominal, operada no horário de ponta, e acoplada com uma unidade recuperadora de calor e um reservatório térmico para fornecimento de água quente de consumo nos chuveiros do Ginásio da PUC-Rio. Inicialmente, o desempenho do sistema de cogeração foi medido para várias condições de operação, mostrando que a eficiência de geração de energia elétrica é inferior à que o fabricante declara (16,6%). O aproveitamento da energia térmica dos gases de exaustão é de 29,1% para plena carga e 46,3% para 25% de carga. Nesta dissertação foi desenvolvida uma metodologia para calcular a efetividade da unidade recuperadora de calor. A simulação realizada teve como objetivos o melhor conhecimento do comportamento do sistema de cogeração para diferentes vazões de água de consumo e da sua temperatura de armazenamento determinando-se o maior valor da vazão para que uma temperatura de 40ºC nos chuveiros fosse mantida. A equação da energia em relação ao tempo foi resolvida numericamente, modelando-se o desempenho de cada componente, para estimar a temperatura da água do reservatório de armazenamento em função do tempo, para diferentes cargas elétrica e térmica. Os resultados indicaram as condições para o melhor aproveitamento de energia térmica e sua viabilidade econômica, inclusive quanto à relação entre o horário de geração e o consumo da energia térmica armazenada. / [en] In this dissertation the performance of a cogeneration system was simulated using data obtained in tests of a natural gas fired 30 kW microturbine, operated during peak hours, and coupled to a heat recovery unit to generate hot water to be consumed in the showers of the PUC-Rio Gymnasium, together with a thermal reservoir to match the demand. Initially, the performance of the cogeneration system was measured at different operating conditions, showing that the electric energy generation efficiency is smaller than what is declared by the manufacturer (16,6%). The heat recovery from the exhaust gases was measured as 29,1% for full load operation and 46,3% for 25% load operation. In this dissertation a methodology was developed for calculating the effectiveness of the heat recovery unit. The performance simulation was aimed to better understand the behaviour of the cogeneration system for different water consumption rates and its storage temperature, determining the maximum allowed value so that the shower water temperature be at least 40ºC. The timewise energy equation was numerically solved, using the modelled performance of each component, to estimate the storage reservoir water temperature as a function of time, for different electric and thermal energy loads. The results indicated the conditions for better thermal energy usage and its economic feasibility, including the relationship between generation hours and the stored thermal energy consumption.

[pt] Em consonância com a expansão do aproveitamento fotovoltaico no mundo, o presente trabalho busca fomentar o conhecimento do nascente mercado desta fonte energética no país. É feita uma avaliação da viabilidade econômico-financeira de sistemas de geração fotovoltaica distribuída para grandes clientes da concessionária Light, a partir da estimação do preço de um sistema de médio/grande porte assim como do retorno financeiro do mesmo ao ser submetido à análises de sensibilidade envolvendo múltiplos cenários. A análise considerou estimativas relacionadas às seguintes figuras de mérito: valor presente líquido, taxa interna interna de retorno e payback. Considerando a taxa de câmbio média encontrada no primeiro semestre de 2015 (3,30Real/euro/dólar), foi observada uma majoritária condição de viabilidade dentre os 12 cenários propostos, que levaram em conta várias combinações de taxas de inflação, taxas de desconto e adoção ou não de crédito para financiamento do investimento inicial. Posteriormente, aplicou-se a mesma análise de viabilidade econômico-financeira desenvolvida a um cliente real da concessionária (Edifício do Ministério da Fazenda). Foi realizada a modelagem 3D da edificação e a verificação do sombreamento decorrente dos próprios elementos construtivos da cobertura e dos edifícios relevantes em seu entorno. Após estimada a geração de energia fotovoltaica anual pode-se, por aproximação, concluir que a mesma seria capaz de prover 11,68 por cento da necessidade anual do edifício. Projetando-se a geração futura de energia para toda a vida útil do sistema, foi possível analisar financeiramente a viabilidade do projeto segundo os mesmos 12 cenários definidos anteriormente, tendo a situação de viabilidade ocorrido em 9 deles. / [en] The last years showed an exponential growth in the use of photovoltaics in the world. The worldwide installed capacity of 23 GW in 2009 reached the expressive mark of 139 GW in 2013, being the European continent the holder of the largest portion of it (59 per cent or 81 GW). The most recent estimates describe a still small market in Brazil, with only 20 MW of installed capacity (EPE, 2014a) and mostly located in remote areas not covered by the interconnected system. Nevertheless, the growth potential of the domestic market is promising, greater even than that presented by the leaders in the use of this source. Based on the inherent natural advantages that the country possesses (such as high levels of solar radiation), it s safe to say that the photovoltaic power generation can be an important driver to increase the participation of renewable sources and the security of our energy matrix. In fact, this movement was already anticipated by planners of the electric sector. The Power Expansion Plan with 2024 horizon, prepared by the Energy Research Company (EPE), was published in december 2015 (EPE, 2015b). Among the main projections of the plan is the increase of the installed capacity of power generation in 73.000 MW. Half of this expansion is based on renewable sources (wind, solar, biomass and small hydropower plants), and 7.000 MW exclusively from photovoltaic generation. In this context, this dissertation seeks to contribute to the deepening of the studies devoted to the nascent national photovoltaic market, covering in particular the Estate of Rio de Janeiro. The objective is to evaluate the economic feasibility of photovoltaic distributed generation systems for large customers of the distribution utility Light, estimating not only the price of a photovoltaic system of medium/large size but also the financial return and sensitivity analysis contemplating multiple scenarios.

[pt] O objetivo da presente dissertação é capturar o valor da flexibilidade que uma planta XTL oferece na entrada do sistema produtivo, onde podem ser utilizados diversos tipos de insumos como matéria-prima. A saída do sistema produtivo também permite que diferentes produtos sejam produzidos. Desta forma, o autor considera que a metodologia das opções reais é a mais indicada para se avaliar tais flexibilidades, sendo o objeto principal deste estudo a análise da opção de conversão (Input/Output Switch option) através da utilização do processo estocástico de reversão à média com saltos. Os resultados desta dissertação podem auxiliar a tomada de decisão dos gestores da área de petróleo e energia, onde outros projetos já foram avaliados através dessa mesma metodologia, no entanto, não existe qualquer interesse em comprovar a eficiência da teoria das opções reais frente às metodologias de avaliação financeira usuais. / [en] The objective of this dissertation is to value the operational flexibility that a GTL plant can offer at the entrance of the productive process where multiples inputs can be used as row material. Different products also can be produced. The real options theory is considered by the author as the most indicated financial methodology to value theses flexibilities and the main goal of the present study is to value the Input/Output switch option and the mean reversion with jumps stochastic process. The aim of this study is also to support manager´s investment decision from oil and energy field, where others projects has been already valuated with real options theory so the proof of the theory efficiency against traditional valuation methodologies is not object from this study.

[pt] A pesquisa analisou a viabilidade econômica para implantação de um sistema de aproveitamento de água de chuva em condomínio do Programa Minha Casa Minha Vida (PMCMV), já construído, na cidade do Rio de Janeiro. A água é um recurso natural de valor econômico, estratégico e social, além de essencial para manter a existência humana e dos ecossistemas no planeta. A falta de água, que no Brasil se manifesta de modo mais grave desde 2014, envolvendo problemas de seca e de gestão dos recursos naturais, não afetaria somente residências, mas também agricultura e indústrias, as últimas localizadas principalmente na região Sudeste. No entanto, em face dessas perspectivas, a cidade do Rio de Janeiro optou por isentar os empreendimentos imobiliários vinculados ao PMCMV da construção de sistemas de aproveitamento e reuso da água de chuva, apesar de decreto municipal já aprovado desde 2004. O aproveitamento poderia diminuir a necessidade da utilização de água tratada em determinadas atividades, além de contribuir com a diminuição dos custos do condomínio e o impacto de enchentes em meio urbano. Nesta dissertação foi feita a análise econômica da implantação de um sistema de aproveitamento de água de chuva, considerando três alternativas de reservatório, que representa o maior custo da implantação do sistema, por meio de indicadores como o valor presente (VP), o valor presente líquido (VPL), a taxa interna de retorno (TIR), o índice de lucratividade (IL) e o payback simples. Como resultado, foi constatada a viabilidade econômica do sistema de aproveitamento de água de chuva, com redução de 3,6 por cento no consumo de água tratada do condomínio e um valor presente líquido (VLP) de 14.258,04 reais. / [en] Water is the most important natural resource for society, due to its economical, strategical and social value, being vital for life on the planet. As a renewable good, it must be managed in a conscious way, once it may become scarce. With population growth and the development of economies, there is a tendency for the enhancement of its demand. In a survey carried out by the United Nations - UN (2018), this increase varies around 20 percent to 30 percent, that is, 4600km cubic/ year until 2050. In Brazil, the lack of water peaked in 2014, but it is recurrent in the country s large urban centers. As well as in the Northeast region due to climatic and meteorological aspects. Therefore, the rainwater utilization arises as a response for the problems of the impacts caused by the lack of water in large urban centers. This form of treatment would minimize the use of water sources, the cost of water treatment, the impacts of floods and the costs of the population with water bills. With the use of rainwater being implemented in condominiums, the perspective is to reduce the demand for treated water. As a result, lower water bill payments and, thus, reducing the impact of the population s cost of living. A and not less important, to reduce the pressure on the demand of the companies and to smooth the withdrawal of water resources from the environment. As a goal, the research analyzed the system to be implemented, its cost and economic viability in buildings already constructed. In urban centers, there is a demographic density already established, which demands a large amount of water, and also consolidated buildings that aggravate the impact of water scarcity. To achieve this objective, this research simulated the implementation of a rainwater recovery system, considering three reservoir alternatives. Then, a case study was carried out in the Park Riviera da Costa condominium, in the city of Rio de Janeiro, in the neighborhood of Campo Grande, using indicators such as Present Value (VP), Net Present Value (NPV), the Internal Rate of Return (IRR), Profitability Index (IPV) and simple payback.

[pt] O presente trabalho teve como objetivo a elaboração de um modelo para simulação dos custos de implantação e operação de um sistema de cogeração operando em paralelo com um sistema de geração de energia elétrica fotovoltaica e com a rede de energia elétrica da concessionária distribuidora com base nos consumos médios horários mensais de energia elétrica e térmica para condicionamento de ar. O modelo contém um pequeno banco de dados com as especificações técnicas dos principais componentes do sistema para seu dimensionamento e para a realização dos cálculos energéticos em função das demandas médias horárias mensais do consumidor com o objetivo de determinar os custos de operação médios horários mensais do sistema e, consequentemente, dos custos de operação médios anuais. Simulou-se o caso hipotético de um shopping center na cidade do Rio de Janeiro com área total construída de 75.000 metros quadrados divididos em 03 andares, estimando sua curva de demanda de energia elétrica e de energia térmica para condicionamento do ar. Os resultados da simulação mostram que o sistema simulado apresenta viabilidade econômica pela economia gerada com a redução dos custos em diversos cenários simulados, fornecendo subsídios técnicos e econômicos para a tomada de decisão do consumidor para a realização do investimento no sistema de cogeração e de energia fotovoltaica em paralelo com a rede de energia elétrica como autoprodutor. / [en] This work aimed at the development of a simulation model of performance and costs of a cogeneration system working in parallel of a photovoltaic generation plant and the energy grid based on average monthly hourly demand profiles of electric energy and cooling energy as chilled water. The model contains a small database with the technical specifications of the major system components for your design and to do the energy calculations based on the average monthly hourly demand profiles in order to determine the hourly average operating costs of the system and the average annual operating costs. A hypothetical case of a shopping mall situated in the city of Rio de Janeiro with 75,000 square meters as total built área was simulated and its average hourly demand profile of electricity and termal energy as chilled water was estimated. The results showed that the savings generated by the reduction of costs of the simulated system is economically feasible for various simulated scenarios.The model results provide grants for technical and economic decision of the consumer to make investment in cogeneration cogeneration system and photovoltaic plants operating in parallel of the energy grid as self producer.

[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.