Esta Tese apresenta o desenvolvimento de um protótipo de um microgerador termoelétrico para captação de energias residuais baseado no Efeito Seebeck com sistema de transferência de calor intercambiável. Neste sentido, desenvolveu-se dois sistemas de transferência térmica, sendo um para captação do calor residual de processos industriais constituído por um módulo denominado captor de calor intercambiável e por outro módulo para resfriar o sistema. Destaca-se que o sistema térmico desenvolvido permite a sua adaptação ao processo industrial por meio da troca do captor de calor, otimizando a transferência térmica para o microgerador termoelétrico. Com base nos dados medidos fez se um tratamento dos dados obtendo-se uma tensão de circuito aberto de Vopen=0,4306xΔT [mV] e uma resistência interna de R0=9,41Ω, com uma tolerância de ΔRint=0,77Ω tal que Rint=R0±ΔRint=9,41±0,77Ω. As medições feitas com a condição de máxima potência de saída foi obtida em um gradiente de temperatura de ΔT=80°C resultando numa potência máxima Pout≈29W. Como resultado obteve-se o protótipo de um microgerador termoelétrico baseado no Efeito Seebeck para captação de energias residuais, customizado e adaptado às características do processo industrial e à respectiva carga (potência e tensão), permitindo a troca e alteração da configuração do sistema de transferência de calor bem como, a reconfiguração do arranjo dos módulos termoelétricos. / This thesis presents the development of a prototype of a thermoelectric microgenerator to energy harvesting based on the Seebeck Effect with interchangeable heat transfer system. In this sense, it developed two heat transfer systems, one for capture of waste heat from industrial processes consisting of a sensor module called interchangeably heat and cool the module to another system. It is noteworthy that the thermal system developed allows its adaptation to industrial process by exchanging the sensor heat, optimizing heat transfer to the thermocouple microgenerator. Based on measured data has a data processing yielding a open circuit voltage of Vopen=0,4306xΔT and an internal resistance of R0=9,41Ω, with a tolerance of ΔRint=0,77Ω such that Rint=R0±ΔRint=9,41±0,77Ω. The measurements made on the condition of maximum output was obtained at a temperature gradient of ΔT=80°C resulting in a maximum power Pout≈29W. As a result we obtained a prototype thermoelectric microgenerator based on Seebeck effect to energy harvesting, energy customized and adapted to the characteristics of industrial process and its load (power and voltage), allowing the exchange and change the configuration of the transfer system heat as well as reconfiguring the arrangement of thermoelectric modules.

O objetivo do presente trabalho é avaliar o potencial do setor sucro-alcooleiro paulista no mercado de carbono internacional (MCI), sob a perspectiva da cogeração de energia elétrica excedente baseada na queima de bagaço da cana. Estudos com foco nestes dois segmentos podem representar maior incentivo a novos investimentos em projetos para a geração de reduções certificadas de emissões (RCE) sob o mecanismo de desenvolvimento limpo (MDL). O processo de cogeração de energia elétrica por bagaço de cana torna-se importante no contexto mundial devido ao fato de ser uma forma adequada de substituição da queima de combustíveis fósseis pela queima de combustível renovável (bagaço), reduzindo assim, os impactos causados ao meio ambiente pelas emissões de gases do efeito estufa. Essa característica renovável da cogeração, a partir do bagaço da cana, pode fomentar investimentos por países desenvolvidos em projetos que visualizem o atendimento das obrigações de reduções de gases do efeito estufa (GEE), estabelecidas pelo protocolo de Kyoto. Visando atingir o objetivo proposto, foram realizados levantamentos bibliográficos sobre dados setoriais, com base em literatura especializada, simulações computacionais a partir de tais dados para definir o potencial de geração de eletricidade excedente e o potencial de comercialização de RCE pelo setor no mercado de carbono, bem como entrevistas com profissionais ligados às áreas de estudo de forma levantar opiniões e expectativas da participação do setor sucro-alcooleiro no mercado de carbono, foco central deste trabalho. Esta pesquisa visou contribuir para a divulgação da importância do comportamento do setor sucro-alcooleiro paulista em relação ao MC, em termos de atração de novos projetos sob o enfoque do MDL. / The objective of this dissertation is to assess the prospects of cogeneration projects by the sugar-alcohol industry of the largest sugarcane-producing region in Brazil - the state of Sao Paulo - in the context of clean development mechanism (CDM) and of the international carbon credit market. This study with focus in exceeding electricity cogeneration from sugarcane bagasse can influence the development of projects complying with the rules of the CDM, established by the Kyoto protocol. The process of cogeração from sugar cane bagasse becomes important in world-wide context because bagasse burnig substitute fossil fuels, reducing the impacts caused by the greenhouse gases (GHG) emissions. This renewable characteristic of the bagasse electricity cogeneration, can encourage investments from sugar-cane enterprinsing in bagasse cogeneration CDM projects. Aiming to reach the proposed objective, bibliographical research based on specialized literature about sectorial data was done. Computational simulations from such data was used to define the exceeding electricity potencial generation and the certified emission reduction (CER) commercialization potential from sugar-cane sector in the carbon trade and interviews with specialists linked to the study areas. This study can contribute for spreading the importance of the Sao Paulo sugar-alcohol sector in carbon trade, in terms of attract new investiments on clean development mechanisms.

A produção de energia elétrica em usinas de açúcar e álcool em sistema de co-geração tendo como combustível o bagaço da cana-de-açúcar é uma prática tradicional. No Brasil, desde os anos 1980, as usinas evoluíram para uma posição de quase auto-suficiência na produção de eletricidade, indicando um forte potencial de produção de eletricidade excedente que pode ser incorporado à matriz energética nacional como complemento. O interesse pela geração de energia por fontes renováveis ganhou destaque devido ao risco de desabastecimento e à necessidade de adequações tecnológicas por parte das usinas. Entretanto, embora o potencial exista, há fatores que influenciam e colocam em risco a decisão de uma usina investir na geração de excedentes que devem ser analisados, dentre eles a volatilidade dos preços da energia. O objetivo deste trabalho é analisar o processo de formação de preço da energia elétrica gerada a partir de biomassa negociada no Ambiente de Contratação Livre (ACL). Neste ambiente, a energia gerada por biomassa pode ser negociada bilateralmente por agentes privados (geradores e consumidores livres). Mais precisamente, pretende-se mostrar como o risco hidrológico incorporado no processo de formação de preço e no despacho físico da geração do sistema hidrotérmico brasileiro afeta o preço da energia elétrica gerada a partir de biomassa negociada no ACL, dadas suas atuais características institucionais. Para isso, desenvolve-se um mercado artificial de energia elétrica gerada por biomassa que busca captar as principais características institucionais do ACL. Várias simulações são geradas pelo modelo computacional, as quais mostram o impacto negativo da volatilidade do preço de curto prazo sobre os preços da energia elétrica gerada por biomassa negociada no ACL. / Electricity generation in ethanol and sugar mills using bagasse as a fuel in cogeneration process is a traditional practice. In Brazil, since the 1980s mills have evolved to a position of almost self-sufficiency in electricity production, which indicates a strong potential of electricity surplus that can be used as a complement in the electricity national matrix. Such interest for electricity generation from renewable sources got outstanding due to the lack of supply risk and also the mills necessity of technological adaptations. However, even though the potential exists, there are some factors that influence and put in risk a mills decision to invest in electricity surplus generation which must be evaluated, such as energy prices volatility. The objective of this work is to analyze the electricity price setting process generated by sugarcane biomass and negotiated in the Free Agreement Environment (ACL). In this environment, biomass generated electricity can be negotiated among private agents (free consumers and generators). More precisely, the aim is to show how the hydrological risk that is part of the price setting process and of the system physical dispatch affects the price of the biomass electricity in the ACL, given its actual institutional features. To enable that, an electricity biomass artificial market is developed with the aim to capture the main institutional features of ACL. Several simulations are generated by this computational model, which show the negative impact of spot price volatility over the biomass electricity prices in ACL.

Orientador: Luiz Carlos Pereira da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-10T03:25:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_FredericoAugustoSpolidorio_M.pdf: 3699527 bytes, checksum: fee04cbb6876f5ce62626058ebc660e7 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este projeto busca relacionar diversos aspectos interdisciplinares envolvidos em uma central de co-geração de energia elétrica. Motivado pela crescente inserção de centrais de geração distribuída operando de forma ilhada ou paralela ao sistema, foram desenvolvidos modelos mecânicos (térmicos e dinâmicos) e elétricos buscando representar os diversos equipamentos envolvidos em uma central de geração em um nível industrial. Baseado nesta concepção, optou-se pela geração de energia através de máquinas térmicas (turbinas a vapor) impulsionadas pela energia proveniente da queima de biomassa restante de diferentes processos industriais. Os modelos teóricos aqui representados foram numericamente simulados com parâmetros obtidos em um estudo de caso real. Seus resultados foram então comparados qualitativamente e quantitativamente contra as variáveis reais do processo analisado. Ao consolidar esta ferramenta de estudo, o simulador mostrou-se eficiente no treinamento de operadores de casas de forças, sendo capaz de esclarecer as interferências entre o nível de carga com as demais variáveis envolvidas em seu processo / Abstract: This project intends to gather several interdisciplinary aspects common to a co-generation power plant. Driven by the increasing amount of distributed generation units operating on island or parallel mode with the network, some mechanical (thermo and dynamic) and electrical models were developed in order to represent the equipments usually installed on an industrial size power station. Based on this concept, the more convenient option was to proceed the evaluation through turbo machinery (steam turbine) driven by the energy acquired from the heat power on burning byproducts of industrial processes. The theoretical models were simulated with parameters obtained from a real case study. The results were then finally compared with real process information acquired from field research. In order to consolidate this computational tool, the simulator has shown efficient results on training power station operators on clarifying the impacts of load level on the other relevant variables on their processes / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Esta Tese apresenta o desenvolvimento de um protótipo de um microgerador termoelétrico para captação de energias residuais baseado no Efeito Seebeck com sistema de transferência de calor intercambiável. Neste sentido, desenvolveu-se dois sistemas de transferência térmica, sendo um para captação do calor residual de processos industriais constituído por um módulo denominado captor de calor intercambiável e por outro módulo para resfriar o sistema. Destaca-se que o sistema térmico desenvolvido permite a sua adaptação ao processo industrial por meio da troca do captor de calor, otimizando a transferência térmica para o microgerador termoelétrico. Com base nos dados medidos fez se um tratamento dos dados obtendo-se uma tensão de circuito aberto de Vopen=0,4306xΔT [mV] e uma resistência interna de R0=9,41Ω, com uma tolerância de ΔRint=0,77Ω tal que Rint=R0±ΔRint=9,41±0,77Ω. As medições feitas com a condição de máxima potência de saída foi obtida em um gradiente de temperatura de ΔT=80°C resultando numa potência máxima Pout≈29W. Como resultado obteve-se o protótipo de um microgerador termoelétrico baseado no Efeito Seebeck para captação de energias residuais, customizado e adaptado às características do processo industrial e à respectiva carga (potência e tensão), permitindo a troca e alteração da configuração do sistema de transferência de calor bem como, a reconfiguração do arranjo dos módulos termoelétricos. / This thesis presents the development of a prototype of a thermoelectric microgenerator to energy harvesting based on the Seebeck Effect with interchangeable heat transfer system. In this sense, it developed two heat transfer systems, one for capture of waste heat from industrial processes consisting of a sensor module called interchangeably heat and cool the module to another system. It is noteworthy that the thermal system developed allows its adaptation to industrial process by exchanging the sensor heat, optimizing heat transfer to the thermocouple microgenerator. Based on measured data has a data processing yielding a open circuit voltage of Vopen=0,4306xΔT and an internal resistance of R0=9,41Ω, with a tolerance of ΔRint=0,77Ω such that Rint=R0±ΔRint=9,41±0,77Ω. The measurements made on the condition of maximum output was obtained at a temperature gradient of ΔT=80°C resulting in a maximum power Pout≈29W. As a result we obtained a prototype thermoelectric microgenerator based on Seebeck effect to energy harvesting, energy customized and adapted to the characteristics of industrial process and its load (power and voltage), allowing the exchange and change the configuration of the transfer system heat as well as reconfiguring the arrangement of thermoelectric modules.

Orientador: Arnaldo César da Silva Walter / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T22:40:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_DaniloJose_M.pdf: 1240411 bytes, checksum: 5887d6534bb4ffb2821f350141189bab (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Atualmente, os sistemas de cogeração das usinas de açúcar e etanol operam com o bagaço de cana disponível, mas há perspectivas de que no futuro seja possível a produção de etanol a partir da sua hidrólise, devido à grande disponibilidade nas usinas e a seu baixo custo. Há, então, interesse na análise da operação dos sistemas de cogeração utilizando apenas a palha da cana, cuja disponibilidade aumenta na medida em que avança a colheita mecanizada. Ocorre que a palha é uma biomassa potencialmente problemática se a geração de vapor ocorrer a temperaturas elevadas, podendo haver a formação de depósitos, incrustações e corrosão das superfícies de troca térmica. Os pré-tratamentos convencionais impõem a lavagem da biomassa, para redução da concentração de alguns inorgânicos críticos, mas tal alternativa não é adequada dos pontos de vista ambiental, econômico e energético. Nesta dissertação foram consideradas duas configurações alternativas dos sistemas de cogeração. No Caso 1, que corresponde a uma solução elementar e mais segura, a geração de vapor ocorre a temperaturas abaixo de 400°C, e a pressões compatíveis. Já no Caso 2, a geração de vapor só com queima da palha ocorre a pressões elevadas, mas sempre com temperaturas abaixo de 400°C, e o superaquecimento externo do vapor é feito com queima do biogás produzido no processo de biodigestão da vinhaça. Em ambos os casos foram impostas condições de contorno que correspondem à disponibilidade máxima de palha de cana (50% da existente no campo), necessidade de atendimento da demanda de vapor de processo, e geração de eletricidade para, no mínimo, garantir a auto-suficiência da unidade industrial. O Caso 2 tem vantagens em um contexto em que há necessidade de produção de eletricidade excedente e quando a opção é economicamente viável. A análise de viabilidade econômica não era objetivo desta dissertação. A produção de eletricidade excedente no Caso 2 é considerável, tendo em conta a baixa disponibilidade de biomassa, mas os resultados podem ser melhorados, já que não foi feita a otimização do sistema do ponto de vista termodinâmico / Abstract: Currently, the cogeneration systems installed in sugarcane mills operate only burning sugarcane bagasse but in the future this biomass can be used as raw material for the production ethanol through the hydrolysis. Sugarcane bagasse has been considered for hydrolysis due to its availability at the mill site and to its lower cost. As consequence, there is interest on assessing cogeneration systems only burning sugarcane trash, also because its availability is increasing due to the continuous growth of the mechanized harvesting. However, burning sugarcane trash could be problematic if steam is raised at high temperatures, and operational problems as slagging, fouling and corrosion of the heat transfer surfaces are predicted. The conventional pre-treatment for reducing the concentration of critical inorganic components are mostly based on leaching; this process seems inadequate from an environmental, economic and energetic point of view. In this dissertation two alternative cogeneration systems were analyzed. The so-called Case 1 is a basic solution that allows the reduction of operational risks, in which steam is raised at temperatures below 400°C and at compatible pressures. In Case 2 steam is raised at temperatures below 400°C but at high pressures, and is subsequently superheated outside the boiler, using as fuel the biogas produced from vinasse biodigestion. In both cases the conditions imposed are: maximum sugarcane trash availability corresponds to 50% of the amount available at the field, before harvesting; steam demand shall be always matched; and electricity production should be enough, at least, for matching the industrial demand. Case 2 has advantages in case surplus electricity is necessary and in case of economic feasibility, but this was not an aim in this dissertation. Surplus electricity in Case 2 can be considered significant, taking into account the constraints regarding sugarcane availability. Case 2 results could be improved as the analyzed cogeneration system was not optimized from a thermodynamic point of view / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Jose Ricardo Figueiredo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T16:34:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Makiyama_PatriciaAkemi_D.pdf: 909858 bytes, checksum: 44f3dcd6439a819df8a8d16fa7f5d458 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este estudo apresenta o desenvolvimento de um programa pré-existente de simulação de um sistema de refrigeração por absorção água-amônia que utiliza como fonte de energia os gases de exaustão de um motor diesel de um grupo diesel-gerador. O projeto foi executado em quatro etapas. Um dimensionamento inicial dos diversos componentes envolveu relações puramente termodinâmicas, e baseou-se no arbítrio de diferenças de temperatura nos diversos trocadores de calor e algumas condições operacionais e ambientais, como capacidade de refrigeração e temperatura de entrada da água de resfriamento nos condensadores e absorvedor. Obteve-se, assim, o porte de cada equipamento do sistema de refrigeração em termos de parâmetros, tais como os coeficientes globais de transferência de calor multiplicado pelas áreas de cada componente ou a efetividade multiplicada pela mínima capacidade térmica horária. Na segunda etapa, foi feito o detalhamento construtivo de cada componente do sistema com o intuito de se chegar o mais próximo possível aos resultados do projeto inicial. Foram introduzidas as relações para o cálculo de transferência de calor de cada componente do sistema, o cálculo dos respectivos coeficientes de transferência de calor e as perdas de cargas relevantes ao cálculo da potência elétrica auxiliar demandada pelo sistema. Uma vez definida a configuração inicial de um sistema de refrigeração por absorção específico, buscou-se a maximização da potência térmica do evaporador e a minimização da potência elétrica auxiliar total requerida pelo sistema, variando-se parâmetros construtivos (comprimento, diâmetro e número de tubos) de cada trocador de calor. Os comprimentos, número e diâmetro dos tubos foram, então, fixados em função dos resultados obtidos nesta etapa do projeto. Definida a configuração final do sistema, calculou-se a capacidade de produção de gelo em barras pelo sistema de refrigeração por absorção proposto em função da demanda de energia elétrica ao longo do dia para a Região Norte Amazônica. Na quarta etapa do projeto, o absorvedor foi estudado isoladamente. O sistema de refrigeração por absorção proposto, que utiliza os gases de escape de um motor diesel de 123 kW de potência máxima de um grupo diesel-gerador de pequeno porte, possui uma capacidade de produção de 372 barras de gelo de 10 kg por dia, operando o dia inteiro, ou de 150 barras, considerando-se horário comercial (8h às 18h horas). / Abstract: This work shows the development of an ammonia-water absorption refrigeration system pre-existing simulation program, which uses diesel engine exhaust gases from a diesel-generator group as energy source. The project was implemented in four stages. An initial design of its components involved solely thermodynamic relations, and was based on the arbitration of temperature differences in the different heat exchangers and some environmental and operational conditions, such as cooling water inlet temperature in condensers and absorber and refrigeration capacity. The size of each refrigeration system equipment was obtained in terms of parameters such as overall heat transfer coefficients multiplied by the areas of each component or the effectiveness multiplied by the hourly minimum thermal capacity. In the second stage, the detailed construction of each component of the system was made with the aim of reaching as close to the original design parameters. The heat transfer equations for each system component, the heat transfer coefficient calculation, and the relevant pressure drops related to the calculation of required electric power were introduced. After the initial configuration had been defined of a specific absorption refrigeration system, an additional adjustment took place, aiming at the maximization of the thermal power of the evaporator and the minimization of the total electric power required by the system. This fine tunning was carried out by varying the construction parameters (length, diameter and number of tubes) of each heat exchanger. The length, number and diameter of the tubes were then set according to the results obtained in this part of the project. After settling the system configuration, the production capacity of ice bars of the proposed absorption refrigeration system was estimated according to the demand for electricity along the day for the northern Amazon region. In the fourth stage of the project, the absorber has been studied in separate, as a standalone module. The proposed absorption refrigeration system in this work, which uses the exhaust gases from a diesel engine of a small diesel-generator group, showed to have a production capacity of ice, measured in bars of 10 kg, equals to 372 bars a day (3720 kg), working all day, or 150 bars a day (1500 kg), if considering only the period of 8 working hours (business hours, from 8 am to 6 pm). / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Silvia Azucena Nebra de Perez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-15T08:40:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_LourencoGobira_D.pdf: 2286993 bytes, checksum: 9be242b04e4640bec3bb9397c2679294 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A alta dos preços do petróleo aliada ao aumento da participação do gás natural na matriz energética nacional força a sociedade a pensar em usos mais racionais para o gás, tanto por necessidades econômicas quanto ambientais. O hidrogênio é apontado por alguns autores como combustível do futuro, portanto aproveitar o gás natural como matéria-prima para produzir hidrogênio é uma das alternativas para melhor uso do gás. Este trabalho faz a análise exergoeconômica de dois processos básicos de produção de hidrogênio a Reforma a Vapor do Metano, SMR, e a Reforma Autotérmica do Metano, AtR, usando a Teoria do Custo Exergético, TEC, e a Análise Funcional, AF. É proposta a introdução de cogeração usando uma turbina movida a gás natural e outra movida a gás de síntese para os dois processos, gerando quatro casos de estudo onde a possibilidade de produzir excedentes para venda foi considerada. Foi feita a otimização dos processos com dois objetivos: busca da maior produção de hidrogênio e busca da menor geração de irreversibilidade. Os resultados mostram que a cogeração é uma possibilidade a ser estudada com cuidado, pois o custo de produção da eletricidade precisa ser competitivo com o mercado energético brasileiro. Os quatro casos de estudo mostraram boa flexibilidade para otimização dos processos / Abstract: The prices of Petroleum allied to the increase of the participation of the Natural Gas in the national energy matrix have forced the society to search for more rational uses for the gas by economic and environmental reasons. According to some authors, hydrogen is the fuel of the future and the production of hydrogen from natural gas is an alternative to improve the gas uses. This work performs an exergoeconomic analysis of two basic processes to produce hydrogen, Stem Methane Reforming, SMR, and Autothermal Reforming, AtR, using the Theory of Exergetic Cost, TEC, and the Functional Analysis, AF. Two cogeneration possibilities in the processes are also considered, resulting in four study cases with the possibility of producing surplus of electric energy to sell. And an optimization study is performed to improve the hydrogen production and reduce the irreversibility. The results shown that cogeneration is a useful possibility but must be applied according to the Brazilian energy market. The optimization process increased the results in the four cases / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Arnaldo Cesar da Silva Walter, Marcos Cesar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-10T21:10:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franco_MartaMinussi_M.pdf: 3900210 bytes, checksum: acdd427fe2a8c8ef08760720cf647916 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Na dissertação é apresentado o desenvolvimento de um procedimento metodológicobaseado em Sistemas de Informações Geográficas (SIG) e Análise Espacial, e sua aplicação na avaliação do potencial de produção de eletricidade a partir da biomassa residual da cana-de açúcar (bagaço e pontas e folhas), tendo como foco o estado de São Paulo. O horizonte de avaliação do potencial é 2015. Primeiramente foram avaliadas as áreas nas quais deve ocorrer a expansão do cultivo da cana-de-açúcar. No procedimento foram considerados fatores condicionantes tais como uso da terra, aptidão do solo, propensão à erosão, fertilidade do solo, potencial de mecanização (sobretudo da colheita), disponibilidade de recursos hídricos e aptidão climática. O potencial foi calculado baseado na moagem estimada em diferentes usinas, em 2015, considerando tecnologias comerciais de sistemas de cogeração a vapor. Na avaliação do potencial foram considerados como fatores restritivos o acesso a rede elétrica e a disponibilidade de água na região. A dissertação demonstra a importância dos SIG em trabalhos de planejamento, sobretudo quando múltiplos fatores são considerados e sua características espaciais são relevantes na análise / Abstract: This dissertation presents the use of a methodological procedure based on Geographical Information Systems (GIS) and on Spatial Analysis and its application on the evaluation of the potential of electricity production using cogeneration systems based on residual biomass of sugarcane (bagasse and trash). The study was developed considering the state of São Paulo and 2015 as the horizon period. Firstly, the areas more adequate for sugarcane plantations were evaluated. Doing this, many factors were considered as potential constraints, such as land use patterns, soil adequacy, risk of erosion, soil fertility, the potential regarding mechanization (mainly regarding harvesting), availability of water resources and weather conditions. The potential of electricity production was estimated considering predicted sugarcane crushing in 2015 in each mill and commercial cogeneration technologies based on steam cycles. The potential evaluation was complemented with the consideration of additional potential constraints,as the distance of the power unit to the electric grid and water availability. This dissertationdemonstrates the importance of GIS in energy planning studies, mainly when many factorsshould be taken into account and when their spatial characteristics are a relevant aspect / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Engenharia Mecânica

A demanda por encontrar soluções que possam proporcionar um melhor aproveitamento de energia em edificações hoteleiras é crescente, tornando-se essencial na realidade vivida neste setor nos últimos tempos ao redor do mundo. O aumento da eficiência energética em hotéis por meio da aplicação de sistemas de cogeração representa um notório ganho de competitividade, tornando-se um fator decisivo para hóspedes e empresários, além de contribuir para a sustentabilidade do empreendimento. A fim de aumentar a eficiência energética em edificações hoteleiras, este trabalho apresenta a otimização de sistemas de cogeração com ciclo de absorção aplicado a hotéis. Levou-se em consideração a realidade do setor em metrópoles brasileiras, baseando-se no fato de que estas cidades recebem um número crescente de turistas por ano, tanto para eventos culturais quanto para negócios, e precisam buscar soluções para reduzir o consumo de energia elétrica. Além disso, nos últimos anos, o Brasil vem enfrentando um aumento expressivo do custo da energia elétrica. A matriz energética brasileira continua contando com uma parcela principal de eletricidade gerada por usinas hidrelétricas, porém é cada vez maior o uso de usinas termelétricas nesta matriz, para compensar de modo geral a redução no volume de chuvas e o aumento da demanda do país por eletricidade. Sendo assim, é necessário buscar fontes alternativas para a produção de energia, assim como incentivar o uso da cogeração por meio de sistemas com maior eficiência na geração e conversão energética. Hotéis possuem forte potencial para aplicação de sistemas de cogeração justamente por conter equipamentos com diversas necessidades energéticas (tanto térmica quanto elétrica). A partir da modelagem de todos os componentes que fazem parte do sistema de cogeração, tais como a câmara de combustão, turbina, caldeira a vapor e resfriador por absorção, fez-se um estudo das variáveis que podem proporcionar uma maior influência na condição de máxima eficiência do sistema como um todo. Vale ressaltar que fatores climáticos, sazonais, flutuações na disponibilidade e no custo das fontes energéticas (sejam estas renováveis ou não) fazem parte da realidade local, e precisam ser levadas em consideração neste estudo. Para o escopo deste trabalho, será abordado um ciclo de refrigeração por absorção que utiliza solução de amônia e água (NH3 + H2O). Para suprir a demanda do ciclo por absorção por energia térmica no gerador, levou-se em consideração a queima do gás liquefeito do petróleo como insumo deste sistema. Serão apresentados fatores que podem contribuir para a redução do consumo elétrico da edificação, reduzindo-se assim a dependência da eletricidade e possibilitando o uso de combustíveis alternativos. Além disso, as interações entre os diversos componentes que compõem o sistema de cogeração, aliada aos variados consumos de energia em um empreendimento hoteleiro (tais como a climatização de ar nos ambientes, uso de água quente em chuveiros, eletricidade), serão avaliados de modo a otimizar a eficiência energética da edificação como um todo. / A demand for finding solutions that can provide better energy use in hotel buildings is increasing, becoming essential in the reality experienced in this sector in recent times around the world. An increase in energy efficiency of hotels through the application of cogeneration systems is a marked gain in competitiveness, becoming a decisive factor for guests and hotels\' stakeholders, as well as a contribute to the sustainability of the enterprise. In order to increase energy efficiency in hotel buildings, this paper aims to present the optimization of cogeneration systems using absorption refrigeration cycle applied to hotels. It took into account the sector\'s reality in Brazilian cities, based on the fact that these cities receive an increasing number of tourists every year, both for cultural events and for business, and need to find solutions to reduce their electrical consumption. Moreover, in recent years, Brazil has been experiencing a significant increase in the cost of electricity. The Brazilian energy matrix is still counting on a major portion of electricity generated by hydroelectric power plants, but the use of thermal power plants is increasing in this matrix, in order to offset the reduction in rainfall and the increasing demand of the country for electricity. It is therefore necessary to seek alternative sources for energy production as well as encouraging the use of cogeneration systems through more efficient generation and energy conversion. Hotels have strong potential for application of cogeneration systems precisely because it has several energy appliances\' needs (both thermal and electrical). From the modeling of all components forming part of a cogeneration system such as the combustion chamber, turbine, steam boiler and absorption chiller, a study has been made using the variables that can provide a greater influence on the maximum condition efficiency of the system as a whole. It is noteworthy that climatic, seasonal factors, fluctuations in availability and cost of energy sources (whether renewable or not) are part of the local reality, and must be taken into consideration in this study. For the scope of this paper, an absorption refrigeration cycle that uses ammonia and water (NH3 + H2O) has been studied. The burning of liquefied petroleum gas inside the combustion chamber as an energy of the system was considered to meet the absorption refrigeration cycle demand for thermal energy inside the generator. Factors that may help to reduce the electrical consumption of the building will be presented, thus reducing the dependence of electricity and allowing the use of alternative fuels. In addition, the interactions between the various components that make up the cogeneration system, coupled with the varying energy consumption in a hotel building (such as HVAC, use of hot water in showers, electricity) will be assessed in order to optimize the energy efficiency of the whole building.