A vinhaça é um dos resíduos da produção de etanol, considerada de elevada capacidade poluidora. Estima-se que para cada litro de etanol produzido, produz-se entre 10 até 15 litros de vinhaça. Porém, este mesmo subproduto pode ser utilizado para geração de eletricidade, fertilizantes, biogás e obtenção de créditos de carbono a partir de biodigestores e concentradores. Logo, a vinhaça pode vir a contribuir para um incremento na geração de energia elétrica e de outros produtos para fomento de renda para o setor sucroenergético e resolver o problema ambiental no que se refere ao descarte in natura. Ante o exposto, justifica-se um estudo sobre a utilização da vinhaça, norteada pela problemática: qual a viabilidade econômica, ambiental e energética da utilização do biodigestor IC, concentrador de vinhaça e o conjugado de ambos? O objetivo geral foi analisar a viabilidade energética, ambiental e econômica da utilização de vinhaça em concentradores, biodigestores IC e em ambos para geração de eletricidade, fertilizantes e créditos de carbono. Para responder à pergunta, a metodologia utilizada na pesquisa foi a análise de viabilidade econômica, aonde foi calculado o VPL, TIR, payback e o payback descontado. Sendo qual foi calculado o consumo anual de Diesel no transporte de vinhaça biodigerida e concentrada, balanço de energia no consumo de Diesel e gerada pelo biogás por ano, balanço de geração e consumo de eletricidade e equivalente populacional de geração de eletricidade de vinhaça e, por fim, a análise ambiental, aonde foi calculado o equivalente populacional de vinhaça biodigerida e concentrada, balanço de emissão e mitigação de NOx, SOx e CO2 eq. pelo concentrador, transporte de vinhaça concentrada, ambas as três análises para uma faixa de produção de etanol de 500 até 4.000 m3/dia, como também para estados brasileiros produtores desse combustível. Como resultado pode-se constatar que os fertilizantes têm importância na viabilidade econômica dos biodigestores IC e concentradores de vinhaça, em cenários sem isenções tributárias e taxa mínima de atratividade 15% a.a. A eletricidade por si só terá viabilidade em cenário com baixa taxa mínima de atratividade de 11% e isenções fiscais. No que se refere a análise energética, destacam-se os resultados do biodigestor IC nas dimensões equivalente populacional e balanço de geração e consumo de eletricidade e na análise ambiental destaca-se o conjugado biodigestor IC e concentrador para as dimensões equivalente populacional e dióxido de carbono equivalentes emitidos e mitigados. Pode-se constatar a partir dos resultados alcançados e da revisão bibliográfica realizada os seguintes cenários desfavoráveis em potêncial para reutilização de vinhaça: baixo preço do MWh tanto no ACR quanto no ACL, incipiência no mercado de eletricidade, elevado investimento em transmissão, ausência de políticas públicas de incentivo a utilização de matéria orgânica proveniente da agropecuárias, ausência de políticas públicas de incentivo a utilização de energias renováveis, experiências não exitosas pelas usinas de utilização de vinhaça para produção de biogás, biodigestores em processo de consolidação tecnológica, incapacidade de financiamento do setor sucroenergético, preço dos concentradores de vinhaça, omissão legislativa referente ao descarte de vinhaça e descapitalização das usinas sucroenergeticas. / Vinasse is one of the residues from the production of ethanol, considered polluting high capacity. It is estimated that for every liter of ethanol produced, produces between 10 to 15 liters of vinasse. However, this same byproduct can be used for generating electricity, fertilisers, biogas and obtaining carbon credits from bio-digesters and concentrators. Soon, vinasse might contribute to an increase in the generation of electricity and other products to promote income for the sugar-energy sector and solve the environmental problem as regards disposal in natura. Against the above, if a study on the use of vinasse, guided by the problem: what is the economic viability, environmental and energy use of the biodigestor, vinasse concentrator and the conjunction of both? The overall objective was to analyze the energy, environmental and economic feasibility of the use of vinasse in hubs, biodigestors IC and in both for electricity generation, fertilizer and carbon credits. To answer, the methodology used in the research was the economic feasibility analysis, where it was calculated the NPV, IRR, payback and discounted payback. Being what was calculated the annual Diesel consumption of biodigerida and concentrated vinasse, energy balance in the consumption of Diesel and biogas generated per year, generation and balance electricity consumption and electricity generation population equivalent of vinasse and, finally, the environmental analysis, where it was calculated the population equivalent of biodigerida and concentrated vinasse emission and mitigation balance of NOx, SOx and CO2 eq. by concentrator, concentrated vinasse transport, both three analysis for a range of ethanol production from 500 to 4,000 m3/day, as well as to the Brazilian States that fuel producers. As a result one can note that fertilizers have importance in the economic viability of bio-digesters IC and vinasse concentrators, in scenarios without tax exemptions and minimum rate of 15% p.a. attractiveness The electricity itself will have viability in scenario with lower minimum rate of 11% attractiveness and tax exemptions. With regard to energy analysis, include the results of the biodigestor IC equivalent dimensions of population and balance of generation and electricity consumption and environmental analysis is the conjugate biodigestor IC and concentrator for the dimensions and equivalent carbon dioxide equivalent emitted and mitigated. You can see from the results achieved and the literature review carried out the following unfavourable scenarios on potential for reuse of vinasse: low price of MWh in both the ACR and the ACL, the effects on the market of electricity, high investment in transmission, absence of public policies to encourage the use of organic matter from the cattle-breeding, absence of public policies to encourage the use of renewable energy , not successful experiences through the use of vinasse plants for production of biogas, biodigesters consolidation technology, inability to finance the sugar ethanol sector, price of vinasse concentrators, legislative omission concerning the discharge of vinasse and decapitalization of sucroenergeticas plants.

Orientador: Sérgio Hugo Benez / Banca: Maria Helena Moraes / Banca: Luiz Malcoln Mano de Mello / Banca: Edgard Jardim Rosa Junior / Banca: Rubens Siqueira / Resumo: O uso do sistema plantio direto tem proporcionado uma série de transformações nas cadeias produtivas devido ao planejamento e à diversificação das atividades agrícolas com as ráticas racionais, o que vem aumentando a produção de grãos e carne no país. Devido à sua grande extensão territorial, as condições climáticas são irregulares, algumas regiões caracterizam-se por elevadas temperaturas, com chuvas de grande intensidade no verão e inverno frio e seco, ocasionando dificuldades na formação de cobertura morta com baixo custo. Uma das espécies utilizadas para esta finalidade são as gramíneas, que, integradas no sistema de rotação e sucessão de culturas, garantem a cobertura do solo por períodos mais prolongados. Este trabalho objetivou analisar o desempenho energético dos sistemas de manejo do solo e da cobertura com a otimização do número de culturas em sucessão para a produção de grãos e feno, e obtenção de cobertura de solo para região de inverno seco. O experimento foi instalado e conduzido em condições de campo, nos anos agrícolas de 2002/2003 e 2003/2004, na Fazenda Experimental Lageado, da Faculdade de Ciências Agronômicas - Campus de Botucatu/ UNESP, num Nitossolo Vermelho Distrófico, cultivado há 7 anos com os mesmos tratamentos de preparo do solo: arado de disco + 2 gradagens leves; escarificador com disco de corte e rolo destorroador; sistema plantio direto no verão; semeadura direta das culturas de inverno com aveia preta e sorgo e tratamento testemunha composto por pousio. O delineamento experimental utilizado foi de blocos casualizados em esquema fatorial (3x3), com quatro repetições. Os resultados obtidos permitiram verificar que, independente das espécies utilizadas, a porcentagem de cobertura do solo mostrou-se superior no sistema plantio direto quando comparado aos demais...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of the no-tillage system has been providing a series of transformations in the productive chains because of the planning and diversification of the agricultural activities with rational practices, comes increasing the production of grains and meat in the country. Due to your large territorial extension, the climatic conditions are irregular, some areas are characterized by high temperatures, with rains of intensity in the summer and cold and dry winter, causing difficulties in the formation of dead covering with low cost. One the species used for this purpose they are grasses that, integrated in the rotation and succession crops systems, give security to soil coverage for more lingering periods. The objective of this research was to analyze the energy acting of planting systems and soil coverage with the optimize of the number of cultures in succession for the production of grains and hay, and obtaining soil covering for area of dry winter. The experiment was installed and led in field conditions, in the agricultural years 2002/2003 and 2003/2004, in The Lageado Experimental Farm, Unesp, Campus of Botucatu, on an Alfisol , cultivated 7 years ago with the same treatments planting: disk plow + 2 leveling disk harrowing; chisel plow with cut disk and roll; system no-tillage in the summer; no-tillage in the winter with dark oat and sorghum and testifies treatment composed by winter fallow. The experimental design was the split plot in factorial outline (3x3), with four replications. Results showed that, independent of the used species, the percentage of soil coverage was superior in the system no-tillage when compared to the others. The soybean planting prepared with minimum tillage it provided larger integrated force of traction, potency demand, fuel consumption, slip of traction wheel and smaller displacement speed...(Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-14T12:19:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_MetodologiaAnaliseExergetica.pdf: 1654969 bytes, checksum: f71dc24505b56a304339f6e0782fc1f4 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-01T14:17:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_MetodologiaAnaliseExergetica.pdf: 1654969 bytes, checksum: f71dc24505b56a304339f6e0782fc1f4 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-01T14:17:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_MetodologiaAnaliseExergetica.pdf: 1654969 bytes, checksum: f71dc24505b56a304339f6e0782fc1f4 (MD5) Previous issue date: 2009 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A disponibilidade de recursos energéticos em um país impacta diretamente no seu desenvolvimento sócio-econômico. Com a elevação dos preços dos energéticos no Brasil, a eficientização do uso de energia tornar-se uma atividade estratégica para o setor industrial. Com esse intuito as avaliações energéticas empregadas nesse setor objetivam otimizar a eficiência dos seus sistemas térmicos. Essas avaliações de desempenho energético são baseadas na Primeira Lei da Termodinâmica e são capazes de identificar apenas as perdas de energia, diferente da avaliação exergética que permite qualificar essa energia perdida. Devido a essa análise de qualificação da energia ser sofisticada e demorada, tornar-se necessário desenvolver um protocolo que seja executado de forma rápida e que contemple as particularidades da Amazônia, tanto o clima quanto a sua biomassa. Para isto, este trabalho propõe e aplica uma metodologia através do emprego de análises energéticas, exergética e exergo-econômica em uma planta de potência a vapor instalada no Estado Pará e operando com ciclo Rankine. Com aplicação dessas avaliações obtêm-se as taxas de energia e de perdas de energia, as taxas de exergia, as taxas de destruição de exergia, as taxas de custo de cada produto e o custo monetário da capacidade energética produzida pela planta em R$/kWh. Com esses resultados foi possível identificar as maiores perdas energéticas da planta, quantificar o custo da destruição de exergia nos principais equipamentos e a taxa de custo dos produtos principais da planta que são energia térmica e energia elétrica. Isto permite visualizar o desempenho energético, exergético e econômico em cada equipamento da planta e indicar os processos que merecem um trabalho de desenvolvimento para melhorar a sua eficiência econômica. Além disso, o custo da capacidade energética em R$/kWh produzida pela planta a vapor foi comparado com o valor cobrado pela concessionária de energia local. Essa comparação mostrou que central geradora de energia tem um custo de energia menor do que o valor confrontado. / The availability of energy resources price increasing promotes directly impacts the social-economic development. The rise for energy in Brazil, the efficient use of energy as strategic activity for the industrial sector. The energy evaluations employed in this sector aims to optimize the efficiency of its thermal systems. This energy performance assessments is based on the First Law of Thermodynamics and are able to quantify only the loss of energy, different from exergetic evaluation that allowing qualify this energy lost. The exergetic analysis is difficult and time consuming, requiring the development of a protocol to be performed quickly. In this case, the protocol must attend particularitities of the Amazon biomass, as well as it´s environment. This paper proposes and applies a methodology of energy and exergetic analysis as well as exergo-economic analysis a steam power plant installed at Belém, Pa funning on Rankine cycle. After these evaluations, the energy rate and energy losses are gotten, and also exergy rate and it’s rate destruction, the cost rate for each product and the monetary cost of the energy produced by the plant in R$/kWh. Such results, make possible to identify the largest energy losses of the power plant, quantify the cost of destruction of exergy in key equipment and the rate of cost of main products of the plant that are thermal energy and electricity. This allows quantify the energetic, economic and exergetic performance in each of the plant equipment and indicating the processes that deserve a development work to improve their economic efficiency. Moreover, the cost of the energy capacity in R$/kWh produced by power plant steam was compared with the value charged for the local energy utility. This comparison showed that power plant has energy cost less than the utility price.

Orientador: José Tomaz Vieira Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T16:42:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morelli_MarianaMarques_M.pdf: 2990993 bytes, checksum: 213be4a8f053870f4ec07fb6a9f9a927 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A região Amazônica é bastante conhecida por sua riqueza em termos de biodiversidade e de potencial energético advindo de sua extensa rede hidrográfica. Após um vasto histórico de tentativas de barramento de um de seus importantes afluentes -o rio Xingu-, fez-se um projeto para a construção do chamado Complexo Hidrelétrico de Belo Monte (CHE). O principal objetivo deste estudo é apresentar uma metodologia para avaliar um empreendimento hidrelétrico sob os aspectos Energéticos e Ambientais, valendo-se da Análise Energética, que inclui uma avaliação dos fluxos de energia e de emergia. Nesta dissertação o CHE de Belo Monte foi analisado energeticamente, a partir de duas linhas conceituais: a termodinâmica e a emergia. Primeiramente buscou-se dados referentes ao investimento energético no sistema de produção de eletricidade. Em seguida, converteu-se os dados energéticos em exergia e multiplicou-se os resultados obtidos pelas respectivas transformidades: fontes de energia renovável "gratuita" (7,29E+05 sej/ano), fonte de energia renovável comprada (3,12E+03 sej/ano), fontes de energia não renovável comprada (1,39E+05), fontes de energia não renovável "gratuita" (9,40E+06 sej/ano), fontes de energia não renováveis comprada (1,39E+05 sej/ano), energia referente aos impactos ambientais (biomassa perdida, 4,04E+05 sej/ano), energia referente aos investimentos de R$19, 25 e 30 bilhões (5,7E+20, 7,5E+20 e 9E+20 sej/ano). Optou-se por incluir análises considerando estes investimentos financeiros, os quais contemplam os dados do Investimento Físico pesquisados bem como aqueles que não foram possíveis de se quantificar fisicamente, tais como custos ambientais, sociais, alguns materiais e maquinários. A partir destes dados, foram calculados índices emergéticos (EIR, EYR, ELR, ESI e Tr). O CHE de Belo Monte relativamente eficiente mesmo em seu cenário de R$30 bilhões, apresentando valor de Tr igual a 1,35E+04 sej/J. Foi calculado ainda o Índice de Retorno Energético Sobre o Investimento, em duas situações: incluindo ou não a energia não-renovável gratuita (N). Como o EROI depende de todas as entradas energéticas e não particularmente de N, não houve grande diferença entre as duas situações analisadas / Abstract: This region is well known for its wealth of biodiversity and potential energy that comes from its extensive river system. After a long history of attempts barring one of its major tributaries - Xingu River - , it was conceived a project for building Belo Monte Hydroelectric Complex (CHE). The main goal of this study is to present a methodology for evaluating a hydroelectric project under the Energy and Environmental aspects, using Energy Analysis, which includes an evaluation about energy and emergy flows. In this dissertation CHE Belo Monte was analyzed energetically from two conceptual lines: thermodynamics and emergy. First data on the energy investment in the electricity production system were sought. Then data were converted from energy to exergy multiplied the results by their transformities, obtaining the following: "free" renewable energy sources (7.29 E +05 sej / year), renewable source of energy purchased (3.12 E +03 sej / year), non-renewable sources of energy purchased (1.39 E +05), "free" non-renewable energy sources "(9.40 + E 06 sej / year), non-renewable sources of energy purchased (1.39 E +05 sej / year), energy related environmental impacts (biomass lost 4.04 E +05 sej / year), energy related investments of $ 19, 25 and 30 billion (5.7 E +20 7.5 E +20 sej a nd 9E +20 / year). It was include these investments, which contains data from the Investment Physical searched and those who were not physically possible to quantify, such as environmental costs, social, some materials and equipaments. From these data, emergy indices (EIR, EYR, ELR, ESI and Tr) were calculated. Belo Monte CHE is relatively efficient even in your scenario of $ 30 billion, with Tr equal to 1.35 E +04 sej / J. Energy Rate of Return on Investment was calculated for two situations: with or without the non-renewable energy free (N). As the EROI depends on all the energy inputs and not particularly of N, there was no significant difference between the two situations analyzed / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

A vinhaça é um dos resíduos da produção de etanol, considerada de elevada capacidade poluidora. Estima-se que para cada litro de etanol produzido, produz-se entre 10 até 15 litros de vinhaça. Porém, este mesmo subproduto pode ser utilizado para geração de eletricidade, fertilizantes, biogás e obtenção de créditos de carbono a partir de biodigestores e concentradores. Logo, a vinhaça pode vir a contribuir para um incremento na geração de energia elétrica e de outros produtos para fomento de renda para o setor sucroenergético e resolver o problema ambiental no que se refere ao descarte in natura. Ante o exposto, justifica-se um estudo sobre a utilização da vinhaça, norteada pela problemática: qual a viabilidade econômica, ambiental e energética da utilização do biodigestor IC, concentrador de vinhaça e o conjugado de ambos? O objetivo geral foi analisar a viabilidade energética, ambiental e econômica da utilização de vinhaça em concentradores, biodigestores IC e em ambos para geração de eletricidade, fertilizantes e créditos de carbono. Para responder à pergunta, a metodologia utilizada na pesquisa foi a análise de viabilidade econômica, aonde foi calculado o VPL, TIR, payback e o payback descontado. Sendo qual foi calculado o consumo anual de Diesel no transporte de vinhaça biodigerida e concentrada, balanço de energia no consumo de Diesel e gerada pelo biogás por ano, balanço de geração e consumo de eletricidade e equivalente populacional de geração de eletricidade de vinhaça e, por fim, a análise ambiental, aonde foi calculado o equivalente populacional de vinhaça biodigerida e concentrada, balanço de emissão e mitigação de NOx, SOx e CO2 eq. pelo concentrador, transporte de vinhaça concentrada, ambas as três análises para uma faixa de produção de etanol de 500 até 4.000 m3/dia, como também para estados brasileiros produtores desse combustível. Como resultado pode-se constatar que os fertilizantes têm importância na viabilidade econômica dos biodigestores IC e concentradores de vinhaça, em cenários sem isenções tributárias e taxa mínima de atratividade 15% a.a. A eletricidade por si só terá viabilidade em cenário com baixa taxa mínima de atratividade de 11% e isenções fiscais. No que se refere a análise energética, destacam-se os resultados do biodigestor IC nas dimensões equivalente populacional e balanço de geração e consumo de eletricidade e na análise ambiental destaca-se o conjugado biodigestor IC e concentrador para as dimensões equivalente populacional e dióxido de carbono equivalentes emitidos e mitigados. Pode-se constatar a partir dos resultados alcançados e da revisão bibliográfica realizada os seguintes cenários desfavoráveis em potêncial para reutilização de vinhaça: baixo preço do MWh tanto no ACR quanto no ACL, incipiência no mercado de eletricidade, elevado investimento em transmissão, ausência de políticas públicas de incentivo a utilização de matéria orgânica proveniente da agropecuárias, ausência de políticas públicas de incentivo a utilização de energias renováveis, experiências não exitosas pelas usinas de utilização de vinhaça para produção de biogás, biodigestores em processo de consolidação tecnológica, incapacidade de financiamento do setor sucroenergético, preço dos concentradores de vinhaça, omissão legislativa referente ao descarte de vinhaça e descapitalização das usinas sucroenergeticas. / Vinasse is one of the residues from the production of ethanol, considered polluting high capacity. It is estimated that for every liter of ethanol produced, produces between 10 to 15 liters of vinasse. However, this same byproduct can be used for generating electricity, fertilisers, biogas and obtaining carbon credits from bio-digesters and concentrators. Soon, vinasse might contribute to an increase in the generation of electricity and other products to promote income for the sugar-energy sector and solve the environmental problem as regards disposal in natura. Against the above, if a study on the use of vinasse, guided by the problem: what is the economic viability, environmental and energy use of the biodigestor, vinasse concentrator and the conjunction of both? The overall objective was to analyze the energy, environmental and economic feasibility of the use of vinasse in hubs, biodigestors IC and in both for electricity generation, fertilizer and carbon credits. To answer, the methodology used in the research was the economic feasibility analysis, where it was calculated the NPV, IRR, payback and discounted payback. Being what was calculated the annual Diesel consumption of biodigerida and concentrated vinasse, energy balance in the consumption of Diesel and biogas generated per year, generation and balance electricity consumption and electricity generation population equivalent of vinasse and, finally, the environmental analysis, where it was calculated the population equivalent of biodigerida and concentrated vinasse emission and mitigation balance of NOx, SOx and CO2 eq. by concentrator, concentrated vinasse transport, both three analysis for a range of ethanol production from 500 to 4,000 m3/day, as well as to the Brazilian States that fuel producers. As a result one can note that fertilizers have importance in the economic viability of bio-digesters IC and vinasse concentrators, in scenarios without tax exemptions and minimum rate of 15% p.a. attractiveness The electricity itself will have viability in scenario with lower minimum rate of 11% attractiveness and tax exemptions. With regard to energy analysis, include the results of the biodigestor IC equivalent dimensions of population and balance of generation and electricity consumption and environmental analysis is the conjugate biodigestor IC and concentrator for the dimensions and equivalent carbon dioxide equivalent emitted and mitigated. You can see from the results achieved and the literature review carried out the following unfavourable scenarios on potential for reuse of vinasse: low price of MWh in both the ACR and the ACL, the effects on the market of electricity, high investment in transmission, absence of public policies to encourage the use of organic matter from the cattle-breeding, absence of public policies to encourage the use of renewable energy , not successful experiences through the use of vinasse plants for production of biogas, biodigesters consolidation technology, inability to finance the sugar ethanol sector, price of vinasse concentrators, legislative omission concerning the discharge of vinasse and decapitalization of sucroenergeticas plants.

Orientador: Sérgio Valdir Bajay / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T20:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mathias_FlavioRobertodeCarvalho_M.pdf: 4818388 bytes, checksum: 36fdbf4b64a7624d168033ba881dc333 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A implantação de um eficiente sistema de gestão da energia é um desafio recente para a maior parte das empresas industriais no Brasil. Neste trabalho, os conceitos de diagnósticos energéticos e sua aplicação em sistemas de gestão de energia na indústria são revisados e se propõe diretrizes para o seu emprego em uma unidade petroquímica de insumos básicos da Braskem, a mais antiga no Brasil. Foi calculado um potencial técnico médio de conservação de energia, no período entre 2009 e 2012, de 36,4% para esta unidade. Indicadores de desempenho energético são discutidos e oportunidades de ganhos de eficiência energética nesta unidade são apresentadas para os seguintes usos finais da energia/equipamentos: calor de processo, aquecimento direto, força motriz, sistemas de bombeamento e sistemas de ar comprimido. Um diagnóstico energético realizado nesta unidade em 2012, com a participação do autor desta dissertação, propiciou a detecção destas oportunidades. As propostas que visam à obtenção de avanços no atual sistema de gestão energética desta unidade da Braskem tem como balizadores o princípio de desenvolvimento empresarial sustentável e a perspectiva de um credenciamento futuro do sistema de gestão da energia pela norma ISO 50.001 / Abstract: Setting-up an efficient energy management system is a recent challenge for most of the industrial companies in Brazil. The concepts of energy assessments and their application in industrial energy management systems are reviewed in this work and directives are proposed for they use in a petrochemical unit of Braskem that produces basic chemicals, the oldest in Brazil. An average technical energy conservation potential of 36.4% during the period between 2009 and 2012 was calculated for this unit. Energy performance indicators are discussed and opportunities for energy efficiency gains in this unit are presented for the following energy end-uses/equipment: process heat, including steam systems and furnaces/chemical reactors, power, pumping systems and compressed air systems. An energy assessment carried out at this plant in 2012, with the participation of this thesis¿ author, provided the chance for detecting these opportunities. The proposals aiming at obtaining advances in the current energy management system at this unit of Braskem are guided by the principle of a sustainable corporate development and by the perspective of a future certification of the plant¿s energy management system by the ISO 50.001 standard / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

O pinhão-manso (Jatropha curcas L) é uma espécie da família da Euforbiácea que tem se destacado por ser uma planta perene, rústica e com elevada produção de óleo. A avaliação dos efeitos da poda e da irrigação no crescimento e produção do pinhão-manso é relevante para o manejo de um cultivo com essa espécie. Este estudo teve como objetivo principal avaliar os efeitos de diferentes tipos de poda e manejos hídricos no cultivo do pinhão-manso em Piracicaba, SP. O experimento foi conduzido na área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas (ESALQ/USP), com plantas de quatro anos de idade dispostas em espaçamento 3 x 4 m, totalizando 833 plantas ha-1. Os tratamentos foram arranjados de forma aleatória em blocos compostos de quatro repetições, sendo que os fatores foram constituídos de dois manejos hídricos (irrigado e sem irrigação) e três tipos de poda, sendo P1 (sem poda), P2 (1,5 m de altura x 1,5 m de diâmetro de copa) e P3 (poda a 2 m de altura e 1,5 m de diâmetro da copa). A irrigação teve influência no diâmetro da copa, nas taxas de crescimento absoluto em altura e diâmetro, na taxa de crescimento relativo em diâmetro e nas variáveis produtivas. O fator poda apresentou diferenças em todas as variáveis de crescimento, sendo a poda drástica (P2) a que exibiu as maiores taxas médias de crescimento. As plantas irrigadas apresentaram os maiores rendimentos por planta e por hectare. A análise de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN de 1H) revelou que a irrigação e a poda não influenciaram o teor de óleo nas sementes de pinhão-manso. Em relação ao perfil graxo, a irrigação teve influência em plantas submetidas a poda drástica (P2), de modo que a ausência de irrigação favoreceu o maior acúmulo de ácido oleico no óleo. Pela análise energética, observou-se que os fertilizantes foram os insumos com maior participação na demanda energética (42,57 GJ ha-1) para os dois sistemas estudados, seguido dos combustíveis (32,96 GJ ha-1). A área irrigada consumiu 100,4 GJ ha-1, sendo 16% devido ao acionamento do pivô central. A energia bruta dos frutos de pinhão-manso foi de 69,82 e 45,31 GJ ha-1 para o sistema irrigado e o sem irrigação, respectivamente. O balanço energético (BE) para as duas áreas foi negativo e a lucratividade energética (EROI) foi de 0,63 para a área irrigada e 0,49 para a área sem irrigação, evidenciando a ineficiência e a não sustentabilidade do cultivo de pinhão-manso nas condições deste estudo para geração de energia. / Jatropha (Jatropha curcas L) is a species from Euforbiácea family that has been widely studied because of some particular characteristics such as being a perennial plant, its rusticity and the high oil production. The evaluation of pruning and irrigation on growth development and yield of jatropha is very important for the culture management. The objective of this study was to evaluate the effects on jatropha under different types of pruning and water management in Piracicaba, SP. The experiment was conducted in the experimental area of the Department of Biosystems Engineering (ESALQ/USP) during the fourth year crop growing and with 3 x 4 m planting spacing, totalizing 833 plants ha-1. The treatments were randomly arranged in blocks with two water management (irrigation and rainfed) and three pruning types (P1, no pruning; P2, with 1.5 m height x 1.5 m canopy diameter and; P3, with 2.0 height x 1.5 m canopy diameter). In each block, there were three pruning types with 4 blocks in each water management. Irrigation have influenced the canopy diameter values, absolute growth rates for height and canopy diameter, relative growth rate for canopy diameter and yield parameters., pruning management have influenced in all growth parameters, with drastic pruning (P2) representing the highest average growth rates. The irrigation have showed the highest yield per plant and per hectare. The analysis of Nuclear Magnetic Resonance of hydrogen (1H NMR) have shown that the irrigation and pruning have not influenced the oil content on jatropha seeds. Regarding the fatty profile, the irrigation management have influenced only the P2, since that no irrigation have influenced to largest accumulation of oleic acid in the oil. In energy analysis, it was noted that fertilizers were the inputs with the largest participation in energy input (42.57 GJ ha-1) for both water management, followed by fuels (32.96 GJ ha-1). The irrigated area consumed 100.4 GJ ha-1 energy, representing 16% due to the central pivot usage. The gross energy of jatropha fruits was 69.82 and 45.31 GJ ha-1 for irrigated and rainfed system, respectively. The energy balance for the two areas was negative and the energy return over investment, with 0.63 and 0.49 for irrigated and rainfed, respectively, have showed the inefficiency and unsustainability of jatropha cultivation to generate energy.

Uma análise do setor sucroalcooleiro nacional revela sua autossuficiência energética que com investimentos adequados, pode evoluir para transformar tal característica em benefício por meio de exportação de energia elétrica. Atualmente, os sistemas de cogeração das usinas de etanol operam com bagaço-de-cana; no entantoesse quadro deve ser alterado devido ao grande aumento de disponibilidade de palha gerada no campo. Um acordo firmado entre o Governo do Estado de São Paulo e UNICA, que limita e condiciona queimadas durante a colheita na região ratifica essa condição. O presente estudo se propõe a estimar e discutir impactos ambientais associados à cogeração de energia elétrica em destilarias autônomas para situações diversas de operação do ciclo Rankine, modelo de termodinâmico adotado para representar o funcionamento daquele sistema. Para atender a tais propósitos foram verificadas diferentes condições de pressão de operação da caldeira (20, 45, 67, 80 e 100 bar), teor de umidade da palha (10%, 15%, 25%, 35% e 50%), e taxa de adição dessa biomassa (10%, 20%, 30%, 40% e 50%) com relação ao total gerado no campo. A coordenação simultânea dessas variáveis resultou na formulação de cento e vinte e cinco cenários de análise. Os cenários foram analisados a partir de Análise Energética (Análise Termodinâmica de 1ª e 2ªLeis) e Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). AACVocorreusob enfoque do tipo \"berço-aoportão\", e seguiu diretrizes metodológicas descritas na norma ABNT NBR ISO 14044. Adotou-se como unidade funcional para o estudo \"produzir10 t de etanol anidro (99,5% w/w)\". O sistema de produto compreende atividades realizadas nas etapas agrícola (de produção de cana-de-açúcar e palha) e industrial (obtenção de etanol e cogeração). A análise ocorreu em termos da geração específica de eletricidade, e de perfil de impactos ambientais, definido em termos dos potenciais de Mudanças Climáticas, Acidificação Terrestre, Eutrofização Aquática, e de Formação de Oxidantes Fotoquímicos e de Material Particulado.Os resultados obtidos indicam que a eficiência energética aumenta com a elevação das funções de estado do vapor superaquecido que é injetadona turbina. Em termos de desempenho ambiental, observou-se redução sistêmica de efeitos adversos com o aumento da eficiência do ciclo termodinâmico. Os resultados também ratificaram como condição mais favorável em termos de desempenho ambiental aquela em que 50% da palha gerada no campo, com 10% de umidade, é aproveitada como fonte de energia térmica na caldeira, produzindo vapor superaquecido a 100 bar. / Analyzing the sugar-alcohol sector in Brazil, one can perceive that it is self-sufficient in energy terms and that, with adequate investments, it can evolve to transform this characteristic into a benefit through the export of electricity. Currently, the cogeneration systems of the ethanol plants operate with bagasse. However, this picture should be changed due to the large increase in availability of straw generated in the field. An agreement signed between the Government of the State of São Paulo and the federation of ethanol and sugar mills (UNICA) that limits and conditions burnings during harvesting in the region ratifies this condition. This study estimates and discusses environmental impacts associated with the cogeneration of power in autonomous distilleries for typical operational conditions of the Rankine cycle, a thermodynamic model adopted to represent the operation of that system. In order to meet these purposes, different boiler operating pressure (20, 45, 67, 80 and 100 bar), moisture content of the straw (10%, 15%, 25%, 35% and 50%), and rate of biomass feeding (10%, 20%, 30%, 40% and 50%) in relation to the total generated in the field have been verified.The simultaneous coordination of these variables resulted in the formulation of one hundred and twenty-five analysis scenarios, which were investigated in terms of Energy Analysis (Thermodynamic Analysis of 1st and 2nd Laws) and Life Cycle Assessment (LCA). The LCA was carried out under a \"cradle-to-gate\" approach and followed the methodological guidelines described in ABNT NBR ISO 14044. It was adopted as a Functional Unit for the study \"to produce 10 t of anhydrous ethanol (99.5% w/w) \". The product system comprises activities that occur in the agricultural (production of sugarcane and straw) and industrial (synthesis of ethanol and cogeneration) stages. The analysis took place in terms of the specific generation of electricity, and of environmental impact profiles have been defined in terms of the potential of Climate Change, Terrestrial Acidification, Aquatic Eutrophication, and Formation of Photochemical Oxidants and Particulate Material. The results indicate that the energy efficiency increases with the increase of the state functions of the steam that is injected into the turbine. Regarding the environmental performance, it was observed a systemic reduction of adverse effects with the increase of the efficiency of the thermodynamic cycle. The results also confirmed that the most favorable condition in terms of environmental performance is that one which 50% of the straw produced in the field, with 10% humidity, is used as a source of thermal energy in the boiler, producing superheated steam at 100 bar.

A descentralização do setor de eletricidade brasileiro associado à premente necessidade de aumento da oferta de energia elétrica tem fomentado a busca por fontes alternativas para produção de energia elétrica. Este fato motiva empresas do setor sucroalcooleiro a produzir eletricidade a partir da queima do bagaço de canade- açúcar em sistemas de cogeração, elevando dessa forma a capacidade de geração de energia elétrica exatamente no período de menor oferta hídrica. A geração de eletricidade a partir da biomassa canavieira revela-se uma opção interessante, pois além de ser produzida de forma distribuída e próxima aos centros consumidores, tem criado oportunidades a destilarias e usinas de açúcar para aumentarem seus portfólios de produtos. Nesse aspecto, o presente estudo se propõe a apresentar e discutir possibilidades de cogeração de energia elétrica em usinas autônomas (destilarias) em diferentes condições de processo e operação. Para atender a estes propósitos, foram definidos cenários de cogeração e desenvolvidos modelos para simulação e análise da produção de energia térmica e elétrica bem como estimar os impactos ambientais associados, considerando um sistema de cogeração que opera através do ciclo Rankine, que é o sistema mais utilizado pelas usinas brasileiras. Os cenários foram analisados a partir das técnicas de Análise Exergética (Análise Termodinâmica de Primeira e Segunda Lei) e Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). Adotou-se para o caso da avaliação ambiental um enfoque do berço ao portão da fábrica, conforme diretrizes metodológicas descritas nas normas ISO 14040 e 14044. A unidade funcional adotada foi gerar 1,0 MWh de eletricidade excedente em sistema de cogeração energética. O sistema de produto compreende as cargas ambientais da etapa industrial e da produção agrícola da cana-de-açúcar. Especialistas no setor e pesquisadores da área sugerem concentrar esforços de melhoria de desempenho termodinâmico na elevação das propriedades de estado do vapor na saída da caldeira de 20 bar até 100 bar, e simulação de sistemas de cogeração com reaquecimento e regeneração, que são melhorias técnicas próprias de centrais termelétricas, mas com potencial de aproveitamento pelo setor sucroalcooleiro. Os cenários foram projetados com base em diferentes combinações dessas condições considerando duas possibilidades de utilização da biomassa como fonte de energia térmica: exclusivamente bagaço de cana-de-açúcar; e uma composição de bagaço e palha. A comparação dos desempenhos termodinâmicos e ambientais dos cenários ocorreu principalmente em termos da geração específica de eletricidade, da eficiência exergética, do perfil destruição de exergia ao longo do ciclo e dos perfis de impactos ambientais potenciais. Os resultados obtidos indicam que a eficiência exergética é aumenta com a elevação das funções de estado do vapor superaquecido na alimentação da turbina, e ao aumento do grau de complexidade do ciclo Rankine, conseguido à medida que arranjos com reaquecimento e regeneração são integrados ao ciclo. Esses arranjos mostraram-se efetivos na melhoria dos desempenhos exergético e ambiental dos sistemas de cogeração a partir da queima do bagaço e da palha da cana-de-açúcar. Em termos de desempenho ambiental, observou-se a redução sistêmica de efeitos negativos associada ao aumento da eficiência do ciclo termodinâmico. Os resultados da ACV ratificaram também, que a melhoria da eficiência exergética do sistema é seguida de redução de impactos ambientais. Os melhores resultados ambientais, tanto em termos relativos, como absolutos, foram obtidos aproveitando a palha como fonte de energia térmica na caldeira, na condição de geração de vapor a 100 bar e 511 oC, com ciclo Rankine que utiliza reaquecimento e regeneração simultaneamente, numa proposta chamada de ciclo Resultante, cuja redução de impactos ambientais ocorreu entre 5,3% e 15,6% nas categorias analisadas. / The decentralization of the Brazilian electricity sector in association with the internal electricity supply crisis has encouraged companies in the sugarcane industry to produce electricity by burning sugarcane bagasse in cogeneration plants. This approach reduces the environmental impact of the sugarcane production and has opened up opportunities for distilleries and annex plants to increase their product portfolios. Potential scenarios for technically and environmentally improving the cogeneration performance were analyzed by using Thermodynamic analysis and Life Cycle Assessment (LCA). The method used in this study aimed to provide an understanding and a model of the electrical and thermal energy production and the environmental impacts of conventional vapor power systems which operate with Rankine cycle that are commonly used by Brazilian distilleries. Vapor power system experts have suggested focusing on the following technical improvement areas: increasing the properties of the steam from 20 to 100 bar, regeneration and reheating. The case scenarios were projected based on different Rankine cycle configurations and two possibilities of biomass utilization: only sugarcane bagasse or sugarcane bagasse with straw. The LCA was carried out according to ISO 14040 and 14044 regulations, with focus from cradle to gate. A Functional unit of: \"To delivery 1.0 MWh of electricity to the power grid using cogeneration system\" was defined. The product system covers the environmental burdens of the industrial stage and the agricultural production of sugarcane. Thermodynamic evaluation indicated that the energy efficiency and the potential net power exported to the grid increase as the pressure at which the vapor leaves the boiler increases. From the LCA, it was noted that the improved energy performance of the system is accompanied by reduced environmental impacts for all evaluated categories. In addition, vapor production at 100 bar and 511 °C resulted in greater environmental gains, both in absolute and relative terms. Reheating and regeneration concepts were found to be considerably effective in improving the energy and environmental performance of cogeneration systems by burning sugarcane bagasse and straw. For the evaluated categories, the results indicated that the proposed modifications are favorable for increasing the efficiency of the thermodynamic cycle and for decreasing the environmental impacts of the product system. The best results were obtained using bagasse and straw in the boiler furnace and using reheat-regenerative Rankine cycle. In this case it was noted a reduction between 5.3% and 15.6% over all impact categories analysed.

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