Resumo: Durante um longo período de tempo, entre a revolução industrial e os meados do século XX, em termos tecnológicos e energéticos a civilização humana evoluiu baseado em sistemas (econômico, energético, industrial) relativamente simples. A partir dos anos 50, os avanços tecnológicos foram tão significativos que deixaram esses sistemas num nível de complexidade sem precedente até então. Esta dissertação apresenta uma metodologia completa de planejamento energético e de análise termoeconômica de plantas industriais (planilha de levantamentos de dados, modelagem da estrutura física para conversão em estrutura produtiva, definição da valoração econômica), junto com o desenvolvimento da ferramenta computacional (ANEX) para otimização de sistemas energéticos complexos. No trabalho são apresentados resultados da avaliação da viabilidade técnica e econômica de co-geração ou trigeração com células de combustíveis e uma análise exergética e termoeconômica de sistemas agro-industriais com co-geração ou trigeração com células de combustíveis. As soluções apresentadas indicam ao consumidor final as melhores opções econômicas e técnicas para a compra e o uso de várias formas de energia e fornecem para as companhias de energia as melhores soluções de geração e venda.