Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-17T10:52:03Z No. of bitstreams: 1 TeseCP.pdf: 2825439 bytes, checksum: 16d1517bec92aa34e219500473b768b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-24T19:46:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseCP.pdf: 2825439 bytes, checksum: 16d1517bec92aa34e219500473b768b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-24T19:46:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseCP.pdf: 2825439 bytes, checksum: 16d1517bec92aa34e219500473b768b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T19:56:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCP.pdf: 2825439 bytes, checksum: 16d1517bec92aa34e219500473b768b0 (MD5) Previous issue date: 2016-06-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Soybean seed is a renewable feedstock and the production process of soybean meal and soybean refined oil generates residues that can be exploited, in such a way that the biorefinery concept can be applied to this production process. For this reason, this work aimed to analyse the employment of the biorefinery concept to a soybean crushing and refining facility, exploiting applications for the residues generated during the process. For that, first, information and data from literature about the traditional manufacture process of soybean meal and refined soybean oil were collected and the residues produced during this process were identified. Once the residues were recognized, data in academic literature about possible applications for the residues were collected. Next, the traditional process for producing soybean refined oil and defatted meal was simulated using a commercial simulator. The amounts of residues generated and energetic requirements were calculated. The amount of residues generated during soy protein concentrate (SPC) and soy protein isolate (SPI) process production were also obtained by simulations of these processes. Following, an application for each residue (except for SPI residues) was simulated in the same software and the results were analysed. It was verified that soybean straw and hulls could fulfill the energetic demand of the crushing, refining and biodiesel production process and even a surplus of electricity could be generated, especially when biodiesel was also used as a boiler fuel. Four residues from refining process are generated: gums, soapstock, spent bleaching earth and deodorizer distillate. From gums, it is possible to produce lecithin. From soapstock and spent bleaching earth, biodiesel can be generated, although it generates more residues and consumes more steam than the production of biodiesel from degummed oil. From deodorizer distillate, it is possible to concentrate tocopherols, which is an antioxidant and can be sold for its antioxidant properties. Soybean molasses generated during the concentration of proteins from soybean meal can also be used for electrical energy production. / A soja é uma matéria-prima renovável e o processo de produção de farelo e óleo refinado de soja gera alguns resíduos que podem ser aproveitados, de forma que o conceito de biorrefinaria pode ser aplicado a esse processo produtivo. Dessa forma, esse trabalho objetivou analisar a aplicação do conceito de uma biorrefinaria a uma instalação processadora de soja, buscando aplicação para os resíduos produzidos durante o processo. Para isso, primeiro coletaram-se informações e dados na literatura sobre o processo tradicional de produção de farelo desengordurado e óleo refinado de soja e os resíduos gerados durante esse processo foram identificados. Uma vez identificados os resíduos do processo, dados na literatura acadêmica sobre possíveis aplicações para esses resíduos foram coletados. A seguir, o processo tradicional de produção de óleo de soja refinado e farelo desengordurado foi simulado por meio de um software comercial. A quantidade de resíduos gerados e as demandas energéticas do processo foram obtidas. A quantidade de resíduos gerados durante o processo de fabricação de proteína de soja concentrada (PSC) e proteína de soja isolada (PSI) também foi calculada. Posteriormente, uma aplicação para os resíduos gerados (exceto os resíduos do processo de produção de PSI) foram simulados no mesmo software e os resultados foram analisados. Verificou-se que utilizando a casca e a palha da soja, toda a necessidade energética, tanto térmica quanto elétrica, do processo de produção de farelo, óleo refinado e biodiesel a partir do óleo degomado é satisfeita e até mesmo uma quantidade adicional de energia elétrica pode ser gerada, ainda mais quando o biodiesel também é usado como combustível na caldeira. Quatro resíduos são gerados durante o processo de refino do óleo: gomas, borra, terra clarificante gasta com óleo residual e destilado desodorizado. A partir das gomas, pode-se produzir a lecitina de soja. Da borra e terra clarificante gasta com óleo residual, pode-se produzir biodiesel, mas mais resíduos são gerados e mais vapor é consumido quando comparado à produção de biodiesel a partir do óleo degomado de soja. Os tocoferóis presentes no destilado desodorizado podem ser concentrados e vendidos devido às suas propriedades antioxidantes. O melaço da soja, gerado durante o processo de concentração das proteínas do farelo, também pode ser usado para a geração de energia elétrica.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-09-25Bitstream added on 2014-06-13T18:51:00Z : No. of bitstreams: 1 romaojunior_ra_me_ilha.pdf: 1695973 bytes, checksum: 6992b12bda00db43f59a137a888f15ab (MD5) / Com o aumento da mecanização da colheita de cana de açúcar e a diminuição da prática de queima prévia da palha nos canaviais em função de protocolos ambientais estabelecidos entre os usineiros e o governo, cresce significativamente a quantidade de palha disponível no campo. Neste trabalho é analisada a utilização de palha como combustível suplementar para caldeiras convencionais de alta pressão (para bagaço), possibilitando assim um aumento de geração de energia excedente com a possibilidade de ser exportada para comercialização. Para tanto, são realizados estudos de perdas, ganhos e investimentos com a introdução da palha na indústria através de análises termodinâmicas de geração de energia, produção de álcool e açúcar, eficiências de equipamentos como colhedoras de cana, sistema de lavagem de cana a seco, picador de palha, caldeira de alta pressão, moagem da cana, entre outros. Como o poder calorífico inferior da palha é quase o dobro do poder calorífico do bagaço a geração de energia excedente para comercialização apresenta uma grande vantagem para o setor, sendo as perdas em produção de açúcar e álcool poucos significantes devido ao alto valor da venda de eletricidade / With the increasing mechanization of the sugar cane harvest and the decline in the prior practice of burning of sugar cane straw, due to ambient protocols established by government and sugar and alcohol industries factories, there is a significant increase of the amount of straw available in the field. This paper considers the use of straw as additional fuel in conventional high-pressure boilers (of bagasse), thus enabling an increase in generation of energy surplus with the possibility to be exported for commercialization. For this, studies of losses, gains and investments are carried out with the introduction of straw in the industry through thermodynamics analysis to generate energy, production of alcohol and sugar, efficiencies of equipment like as mechanical cane harvest, washing system of cane to be dried, mincer of straw, high-pressure boiler, milling of sugar cane, among others. As the lower power heating of the straw is nearly twice of lower power heating the bagasse the generation of energy for commercialization presents a great advantage for the factories, and the losses in production of sugar and alcohol are not much significant due to the high value of electric energy sale

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:49:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DoutZJS.pdf: 1318890 bytes, checksum: 8af8fb950a57d0d932f8e30174091a58 (MD5) Previous issue date: 2003-12-18 / Given the estimated potential of electric energy generation around 18 thousand MW and the necessity to expand and diversify the installed national capacity of energy generation, this dissertation investigates the reasons for the low performance in the exploitation of the investment opportunities in electric energy commercialization by the sugarcane sector. With this purpose, the research presents a diagnosis of the main structural obstacles and transaction costs present in the generation of electric energy surpluses, showing the importance of the institutions in the decision of expansion of the activity by the sugarcane sector. The results were contrasted with the proposal of governmental energy policy for incentive this activity. It was verified the necessity of improvement in the current institutional environment. The main contribution of the dissertation was to present directives to public policies. These directives focus the financing for the expansion of the activity; the commercialization of the excesses; the tax incentive; and the concession of direct subsidies to the expansion of the activity. The directives related to financing were: official lines differentiated by technology use, index of mechanization and scale; the Ethical Fund Formation for the sector; and projects finance involving Emissions Reduction Certificate. Regarding commercialization, directives were: subvention to the transport tariffs; the extension of the universe of potentially free consumers; formation of trading pools and inclusion in the Energy Replacement Mechanism; the insertion of the sugarcane energy in the composition of Factor X and in the National Energy Reserve; changes in the retailers' auto-supplement; and incentive to the commercialization of energy surpluses and of Emissions Reduction Certificates. Directives related to tax incentive were also presented. Regarding direct subsidies, it is interesting the use of the resources that come from the Use of Public Good and Fuel Consume Account to foster the expansion of the energy surpluses commercialization. / Considerando um potencial estimado de geração de energia elétrica da ordem de 18 mil MW e a necessidade de expandir a capacidade nacional instalada de geração, bem como, de diversificá-la, a tese investigou os motivos para o baixo desempenho no aproveitamento das oportunidades de investimento presentes na geração de excedentes comercializáveis de energia elétrica pelo setor sucroalcooleiro. Para tanto, a pesquisa apresenta um diagnóstico dos principais entraves estruturais e custos de transação presentes na atividade de geração de excedentes de energia elétrica, mostrando a importância das instituições na decisão de expansão da atividade pelo setor sucroalcooleiro. Os resultados obtidos foram confrontados com a proposta de política setorial governamental para incentivo à atividade em pesquisa. Verificou-se a necessidade de aprimoramento do Ambiente Institucional proposto, conforme estipulado na hipótese central do trabalho. As diretrizes para políticas setoriais governamentais, propostas por esta tese, enfocam o financiamento à expansão da atividade; a comercialização dos excedentes; o incentivo tributário; e a concessão de subsídios diretos à expansão da atividade. Especificamente, as diretrizes apresentadas quanto ao aspecto de financiamento foram: linhas oficiais diferenciadas por tecnologia empregada, por índice de mecanização e por porte de empresa; a Formação de Fundo Ético para o setor; e projects finance envolvendo Certificados de Redução de Emissões. No enfoque da comercialização, as diretrizes foram: subvenção às tarifas de transporte; a extensão do universo de consumidores potencialmente livres; a formação de um pool de usinas sucroalcooleiras e inclusão no Mecanismo de Realocação de Energia; a inserção da energia sucroalcooleira na composição do Fator X e na Reserva Nacional de Energia; alterações na questão do auto-suprimento das distribuidoras; e o incentivo à comercialização de excedentes de energia e de Certificados de Redução de Emissões. Foram também apresentadas diretrizes quanto ao incentivo tributário à atividade. Com relação ao aspecto de subsídios diretos, as diretrizes apresentadas abordam a utilização dos recursos advindos do Uso do Bem Público e da Conta de Consumo de Combustíveis para estímulo à expansão da atividade de comercialização de excedentes.

Orientador: Ricardo Alan Verdu Ramos / Banca: Emanuel Rocha Woiski / Banca: Eduardo Mirko Valenzuela Turdera / Resumo: Neste trabalho são realizadas análises termodinâmicas, termoeconômicas e econômicas aplicadas a uma usina de açúcar e álcool com processo de extração por difusão, envolvendo desde a configuração inicial de implantação da usina até a expansão para uma planta moderna de potência cujo principal objetivo é a produção de excedente de energia elétrica. São consideradas quatro situações: a configuração inicial da planta, definida como Caso 1, que opera visando gerar energia elétrica apenas para o próprio consumo e, também, vapor para o processo de produção de álcool; na seqüência tem-se a configuração, definida como Caso 2, onde o intuito é produzir o máximo de energia elétrica que o turbogerador pode fornecer e vapor para a produção de álcool e, também açúcar; na configuração seguinte, definida como Caso 3, é adicionada na planta uma turbina de condensação visando um melhor aproveitamento para a geração de energia elétrica; e, por fim, na última configuração, definida como Caso 4, é adicionada uma nova turbina de extração condensação e uma caldeira de alta pressão, priorizando a geração de energia elétrica / Abstract: In this work thermodynamic, thermoeconomic and economical analyses were accomplished in a sugar-alcohol factory with extraction process for diffusion, considering the initial configuration implanted until the expansion for a modern power plant whose main objective is the production of electric power surplus. Four situations were considered: the initial configuration of the plant, defined as Case 1, that operates generating electric power just for the own consumption and, also, steam for the alcohol production process; in sequence it was studied the configuration defined as Case 2, where the intention is to produce the maximum of electric power that the turbogenerator can supply and steam for the production of alcohol and, also, sugar; in the following configuration, defined as Case 3, it is added in the plant a condensation turbine for a better use in the electric power generation; and, finally, in the last configuration, defined as Case 4, it is added a new extractioncondensation turbine and a high pressure boiler, prioritizing the electric power generation / Mestre

Orientador: Ricardo Alan Verdu Ramos / Banca: João Batista Campos Silva / Banca: Alcides Padilha / Resumo: Com o aumento da mecanização da colheita de cana de açúcar e a diminuição da prática de queima prévia da palha nos canaviais em função de protocolos ambientais estabelecidos entre os usineiros e o governo, cresce significativamente a quantidade de palha disponível no campo. Neste trabalho é analisada a utilização de palha como combustível suplementar para caldeiras convencionais de alta pressão (para bagaço), possibilitando assim um aumento de geração de energia excedente com a possibilidade de ser exportada para comercialização. Para tanto, são realizados estudos de perdas, ganhos e investimentos com a introdução da palha na indústria através de análises termodinâmicas de geração de energia, produção de álcool e açúcar, eficiências de equipamentos como colhedoras de cana, sistema de lavagem de cana a seco, picador de palha, caldeira de alta pressão, moagem da cana, entre outros. Como o poder calorífico inferior da palha é quase o dobro do poder calorífico do bagaço a geração de energia excedente para comercialização apresenta uma grande vantagem para o setor, sendo as perdas em produção de açúcar e álcool poucos significantes devido ao alto valor da venda de eletricidade / Abstract: With the increasing mechanization of the sugar cane harvest and the decline in the prior practice of burning of sugar cane straw, due to ambient protocols established by government and sugar and alcohol industries factories, there is a significant increase of the amount of straw available in the field. This paper considers the use of straw as additional fuel in conventional high-pressure boilers (of bagasse), thus enabling an increase in generation of energy surplus with the possibility to be exported for commercialization. For this, studies of losses, gains and investments are carried out with the introduction of straw in the industry through thermodynamics analysis to generate energy, production of alcohol and sugar, efficiencies of equipment like as mechanical cane harvest, washing system of cane to be dried, mincer of straw, high-pressure boiler, milling of sugar cane, among others. As the lower power heating of the straw is nearly twice of lower power heating the bagasse the generation of energy for commercialization presents a great advantage for the factories, and the losses in production of sugar and alcohol are not much significant due to the high value of electric energy sale / Mestre

Orientador: Ricardo Alan Verdu Ramos / Banca: Cassio Roberto Macedo Maia / Banca: Marcelo Moreira Ganzarolli / Resumo: Neste trabalho são realizados estudos termodinâmicos e termoeconômicos visando o aproveitamento do gás natural como combustível em usinas de açúcar e álcool. Para tanto são considerados quatro casos, sendo o primeiro uma planta de uma usina sucroalcooleira real que utiliza equipamentos modernos e eficientes, e que comercializa o excedente de eletricidade na safra. O segundo é um caso hipotético no qual é incorporada à planta real da usina uma turbina a gás e uma caldeira de recuperação, passando a planta a operar em ciclo combinado na entressafra utilizando como combustível o gás natural, com o intuito de possibilitar a comercialização de eletricidade ao longo de todo o ano. O terceiro caso considera a proposta de uma planta com grande capacidade de moagem (duas vezes mais do que a da usina real considerada no primeiro caso), que opere de forma convencional com geração de excedente de eletricidade para comercialização apenas na safra, com o diferencial de ser constituída por duas linhas independentes de produção, consumo de vapor e geração de eletricidade, flexibilizando a produção e manutenção. Finalmente, o quarto caso considera o aproveitamento do gás natural como combustível associado ao bagaço da cana, através da incorporação de uma turbina a gás e uma caldeira de recuperação na planta do terceiro caso, permitindo também a comercialização de eletricidade na entressafra. Diante dos resultados obtidos, foi constatado que só existe a viabilidade para o uso do gás natural no quarto caso, e mesmo assim em condições especiais nas quais se considera custos do bagaço e do gás natural abaixo dos praticados no mercado, bem como uma remuneração para a venda de eletricidade excedente acima do preço atual de mercado / Abstract: In this work thermodynamic and thermoeconomic analyses for the use of natural gas as fuel in sugar-alcohol factories will be accomplished. In order to make these analyses, four cases are considered, being the first case constituted by a real sugar-alcohol factory that uses modern and efficient equipments, and sells surplus of electricity during the harvest. The second case is a hypothetical case that incorporates to the real plant of the previous case a gas turbine and a heat recovery steam generator, making possible the operation with natural gas in combined cycle at the time between harvests, with the intention of making possible the commercialization of electricity along the entire year. The third case considers the proposal of a plant with great milling capacity (twice more than of the real plant considered previously), operating in a conventional way with generation of electricity surplus for commercialization in the harvest, with the differential of being constituted by two independent lines of production and steam consumption and generation of electricity, becoming more flexible the production and maintenance. Finally, the fourth case considers the use of the natural gas as fuel associated to the sugar cane bagasse, through the incorporation of a gas turbine and a heat recovery steam generator in the plant of the previous case, also allowing the electricity commercialization at the time between harvests. In agreement with the obtained results, it was verified that there is viability for the natural gas use only in the fourth case, even though in special conditions in which the costs of the sugar cane bagasse and natural gas are considered below of the current price of the market, as well as the remuneration for the sale of electricity surplus is considered above of the current price of market / Mestre

Orientador: Maura Seiko Tsutsui Esperancini / Banca: Elias José Simon / Banca: Jorim Sousa das Virgens Filho / Banca: Maria Inês E. Geraldo Martins / Banca: Ricardo Shirota / Resumo: A co-geração de energia elétrica excedente por meio do aproveitamento do bagaço de cana-de-açúcar tem sido considerada uma alternativa importante na diversificação de fontes de geração de energia elétrica no Brasil, considerando-se as vantagens em relação à grande produção de matéria prima, menores custos de geração de energia e a possibilidade de reduzir o ônus dos investimentos em geração de energia do setor público. Apesar do grande potencial apresentado por esta fonte alternativa de energia, o mercado para a energia elétrica co-gerada está ainda hoje, sujeito a um ambiente de grande risco e incerteza, seja decorrente de condições do mercado de energia ou da produção. Este trabalho teve por objetivos analisar a viabilidade econômica de um projeto de investimento em co-geração de energia elétrica em uma usina sucroalcooleira na região Oeste do estado de São Paulo,com vistas à comercialização de excedentes, sob condições de risco, utilizando o algoritmo de Redes Neurais Artificiais. Procurou-se também testar a convergência dos resultados obtidos por este método com outro mais tradicionalmente utilizado em análise de risco para a determinação dos indicadores de viabilidade econômica do investimento. Os indicadores utilizados foram Valor Atual Líquido (VAL); Taxa Interna de Retorno (TIR); Relação Benefício - Custo (RBC); Payback Simples (PBS) e Payback Econômico (PBE). A análise foi realizada considerando seis cenários, considerando a possibilidade ou não de obtenção de financiamento e diferentes níveis de eficiência de queima do bagaço. No método de Redes Neurais Artificiais, as redes foram alimentadas com as seguintes variáveis de entrada: valor do investimento; despesas com juros e amortização; despesa com aquisição e transporte do bagaço e receita operacional, tendo como variável de saída o fluxo líquido de caixa. / Abstract: The co-generation of surplus electrical energy by means of the use of sugar-cane bagasse has been considered as an important alternative in the diversification of sources of electrical energy in Brazil. Its advantages in relation to the production of raw material are: smaller costs of generation of energy and the possibility to reduce the costs of the investments in the generation of energy in the public sector. In spite of the great potential presented by this alternative source of energy, the market for the co-generation of electrical is still today subject to an atmosphere of great risk and uncertainty, be it due to conditions of the energy or of the production market. The objective of this research study was to analyze the economic viability of an investment project of cogeneration of electrical energy in an alcohol and sugar mill based on the Western area of the state of São Paulo having in view the commercialization of surpluses, under risk conditions, using the algorithm of Artificial Neural Networks. It was also tried to test the convergence of the results obtained by this method with a more traditionally method used in analysis of risk for the determination of the indicators of economic viability of the investment. The indicators used were Liquid Current Value (LCV); Internal Rate of Return (IRR); Benefit - Cost Relationship (BCR); Simple Payback (SPB) and Economic Payback (EPB). The analysis was performed into six different scenarios, having into consideration the possibility or not availabity of financing, and the different levels of efficiency in the burning of bagasse. In the method of Artificial Neural Networks the nets were supplied with entrance variables, such as, the value of the investment; expenses with interests and amortization; expense with acquisition and transport of the bagasse; operational revenue, and the exit variable included the liquid cash flow. / Doutor

Resumo: O estudo aborda as novas tendências da gestão ambiental em reduzir a poluição, evitando-se as queimadas de cana-de-açúcar e o aproveitando de resíduos agrícolas para fins de geração de energia alternativa, de ciclo limpo, com o emprego de biomassa, atendendo as recomendações da Agenda 21 e do protocolo de Kyoto de reduzir fontes poluidoras e melhorar a qualidade de vida e da saúde da população com o emprego de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo - MDL. Mostra que a modelagem matemática de simulação de processos operacionais é um instrumento eficaz de gerenciamento auxiliando na tomada de decisões, possibilitando ao setor sucroalcooleiro introduzir este instrumento de gestão, pouco empregado pelo mesmo, reduzindo, com isto, riscos e custos na definição de rotas tecnológicas de processos pelas empresas. Apresenta uma equação de simulação de diversas rotas tecnológicas para adequar o tamanho do particulado do palhiço, ao sistema existente que alimenta as caldeiras e que permite avaliar as vantagens econômicas de se empregar o palhiço, e/ou a matéria estranha vegetal da colheita da cana-de-açúcar, como fonte de biomassa para fins de cogeração, juntamente com o bagaço e para isto, define a rota de menor custo. Nas simulações realizadas foi possível determinar que a rota tecnológica de menor custo de adequação dessa biomassa foi a da colheita integral seguida do recolhimento em fardos e a granel que não apresentaram diferenças significativas entre si, ressaltando que análise da simulação deve abranger ambos os setores agrícola e industrial resultando em uma visão mais adequada. Determinou-se, por equações lineares que o palhiço pode contribuir com o incremento da disponibilidade energética adicional ao bagaço na ordem de 5,59% a 55,94% dependendo das características do canavial e do percentual de recolhimento adotado... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study reflects on the new tendencies of environmental management in reducing pollution avoiding burning the sugar-cane and taking the advantage of agricultural residues, in order to generate clean cycle of alternative energy with the utilization of biomass, meeting the recommendations of "Agenda 21" and Kyoto Protocol, to reduce pollutant sources and improve the population's health and life quality, making a good use of - Clean Development Mechanism (MDL).The study shows that the mathematical modeling of operational process simulation is an effective instrument of management that supports a taking of stand, to enable the sugar-cane sector to introduce this not much utilized instrument, reducing the risks and costs in the definition of technological routes of processes by the companies. It presents an equation of simulation of several technological route to adapt the size of the fragment of the "palhiço", to the existent system that it feeds the kettles and that it allows to evaluate the economical advantages of using the "palhiço", agricultural residue of the crop of the sugar-cane, as biomass source for co-generation aim, together with the bagasse and for this purpose, it defines the route of smaller cost. In the accomplished simulations it was possible to determine that the technological route of smaller cost of adaptation of the "palhiço" (crop residues) was the one of the crop in bales following by the crop in bulk and finally for the system of crop of integral sugar cane. Emphasizing that analysis of the simulation should include both agricultural and industrial sections for not incurring in mistakes of isolated evaluation. It was also determined by linear equations that the "palhiço" can contribute with the increment of the additional energy readiness to the bagasse in the strip from 5,59% to 55,94% depending on the to suck cane plantation...(Complete abstract, click eletronic address below) / Orientador: Elias José Simon / Coorientador: Tomaz Caetano Cannavam Ripoli / Banca: Nilson Augusto Villa Nova / Banca: Valter Francisco Molina Junior / Banca: José Carlos Teixeira da Silva / Banca: Edgar Gomens F. de Beauclair / Doutor

A presente pesquisa foi desenvolvida para avaliar as potencialidades das células de combustível como tecnologia em si, inclusive os beneficios econômicos que se podem ter por meio do suprimento de energia elétrica se comparada com o aproveitamento da mesma por meio da rede pública. Além de uma parte descritiva do estado de arte da tecnologia, a presente dissertação foi focada em duas partes: a primeira trata de um estudo experimental onde uma célula, a membrana polimérica, foi conectada a um inversor, permitindo assim de fornecer energia elétrica na rede pública. Na segunda parte foi realizada uma avaliação engenhero-econômica com uma Célula de Combustível de Ácido Fosfórico para o aproveitamento da energia elétrica com cogeração de calor para as condições de mercado brasileiro. O primeiro estudo mostrou como seja possível abastecer uma célula (neste caso alimentada por hidrogênio) para fornecer continuamente energia elétrica na rede, onde necessário ou onde seja impossível para o usuário se conectar a rede pública. O segundo estudo, por sua vez, mostrou que atualmente a células de combustível de média temperatura de Ácido Fosfórico (PAFC) não é uma tecnologia ainda madura e que é viável economicamente somente em aplicações de nicho, por exemplo setores indústriais eletro-intensivos e com necessidade de energia termica também. Todavia, projeções futuras baseadas em curvas de aprendizados e a queda do preço do gás natural mostram como a expansão da tecnologia e a possibilidade de acessar um combustível barato podem abrir futuro para a PAFC mundialmente. / This Masters dissertation aims to study technical potentialities of Fuel Cell technology, including the economical benefits that can provide compared with public grid as well. Thus, the dissertation has been focused in two main parts: the first concerns in an experimental approach to supply electrical power to the public grid using a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), while the second one presents a global (from an engineering and economic point-of-view) assessment of a Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) for the co-generation of heat with electrical energy in Brazil. The first study has been accomplished connecting a PEMFC with a power inverter to the public grid. It has been proved experimentally that Fuel Cell is an alternative device that, as long as fuel is fed, may provide electrical energy continuously and more efficiently than traditional devices. The second study has been focused in the so-called Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) that, being a Medium Temperature Fuel Cell, beyond to supply electrical energy, may be used for co-generation of thermal energy. Through this study it has been showed that, at the current state-of-art, PAFC is is not already a mature technology and it becomes economically viable only for niche market applications, represented by the industrial sectors with high base load power and continuous thermal energy demand. However, accumulated knowledge expressed by learning curve and natural gas shock price caused by possible LNG supplying and shale gas recovery are the two main factors that may turn investment in PAFC profitable worldwide.

A produção de energia elétrica é uma atividade de grande importância no planejamento do crescimento de qualquer economia no mundo. O Brasil possui, em relação a outras nações, a vantagem de poder planejar sua matriz energética utilizando grandes quantidades de fontes primárias renováveis. Uma delas, focalizada neste trabalho, é a biomassa gerada pelo setor sucroalcooleiro, a qual, através da cogeração, pode contribuir significativamente para o fortalecimento da matriz brasileira. Apesar de há muito tempo disponível, observa-se que esta fonte tem sido subutilizada para a geração comercial de energia elétrica. A reformulação do Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia (PROINFA), instituído pelo Governo Federal em 2002, e o surgimento do mercado de créditos de carbono, impulsionado pelo Protocolo de Kyoto, reverteram este quadro, fazendo com que a biomassa da cana-de-açúcar fosse utilizada de forma mais intensa, tornando-se um importante componente na matriz energética brasileira. Esta dissertação analisa os custos do processo de geração de energia a partir da biomassa, dando especial atenção à cogeração com bagaço de cana-de-açúcar. A análise se processou após a coleta de dados em quatro usinas que utilizam o bagaço de cana-de-açúcar como combustível para a geração de energia elétrica, cujo excedente é vendido para a concessionária local. Os resultados de custos da amostra das empresas analisadas indicam que a geração de energia elétrica por meio do bagaço de cana tornou-se um produto técnica e economicamente viável e atrativo para elas. Conclui-se, ainda, que os custos da energia assim produzida tendem a cair com a curva de aprendizado e o aumento natural da escala de produção. / The production of electricity is an activity of great importance for the planning of growth of any economy in the world. When compared to other nations, Brazil has an advantage in this activity, which is the possibility of planning its energy matrix by using renewable primary sources on large scale. Among these renewable primary sources this essay focuses the biomass generated by the sugar-alcohol sector which may contribute through cogeneration, on a significant basis for the strengthening of its energy matrix. However, it is observed that despite having been available for a long time, this biomass has not been fully used for commercial generation of electricity. The reformulation of the Program of Incentive to the Alternative Sources of Energy (PROINFA Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia) created by the Federal Government in 2002, and the arouse of the carbon credit market, boosted by the Kyoto Protocol, reversed the situation, so that the sugar cane biomass started being used on an intense level, becoming an important component for the energy in Brazil. The present essay analyzes of the costs in the process of generating energy through biomass, with special attention to the cogeneration by using the sugar cane pulp. The analysis is based on data collected in four power plants which use sugar cane pulp as fuel for the generation of electricity and sell the excess to the local energy company. The result of costs of the samples from the analyzed power plants shows that the generation of electricity by using sugar cane pulp became technically and economically viable for them and attractive to the investors. Moreover, it is concluded that the costs of generation through the use of sugar cane pulp tend to fall according to the level of apprenticeship and the natural rise in the production scale.