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.

Este trabalho apresenta uma avaliação comparativa de desempenho termodinâmico de sistemas térmicos em uma unidade industrial de fabricação de celulose e papel Kraft. Foram coletados dados de projeto e operação para o sistema atual de utilidades e de um novo sistema em fase de implantação. A análise exergética é utilizada como ferramenta de avaliação quantitativa e qualitativa para os principais componentes do sistema de cogeração de energia: caldeiras de força, caldeiras de recuperação química, turbinas e válvulas redutoras. Diferentes critérios de desempenho globais e relativos são determinados através de balanços simultâneos de energia e entropia (balanços exergéticos). As irreversibilidades ou entropia gerada nos sistemas são determinadas através da exergia destruída. Esta abordagem revela os principais pontos onde a energia é degradada em sua qualidade, indicando onde devem ser buscadas alternativas de otimização termoeconômica para um melhor aproveitamento dos recursos energéticos disponíveis. / This work presents a comparative evaluation from thermodynamic performance view of thermal systems in a Kraft pulp and paper mill. The design information and the data of the industrial operation were collected for the current utility system and for the new system that has been buit. The exergy analysis is applied as the quantitative and qualitative evaluation tool for the main energy conversion systems: power boilers, chemical recovery boiler, turbines and throttling valves. Different global and relatives performance criteria are estimated by simultaneous energy and entropy balances (exergy balances). The irreversibility or generated entropy in the systems is determined by the destroyed exergy. This approach reveals the places where energy quality is mainly degraded and shows where alternatives for optimization must be sought for a better use of the available energetic resources.

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.

Orientador: Roger Josef Zem / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:37:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_VictorFloresdaMatta_M.pdf: 1892182 bytes, checksum: c990e6a52afe4eaf849fcd1d3d10d3af (MD5) Previous issue date: 2003 / Pires, Victor Flores da Matta / Resumo: A constante busca pela redução dos custos energéticos na indústria petroquímica, proporcionou o desenvolvimento de novas metodologias de otimização energética, dentre as quais se destaca a Análise Pinch. Esta metodologia apresenta bons resultados quando aplicada a processos isolados, porém, quando a análise é estendida a todo um complexo industrial, o resultado final não é satisfatório, uma vez que o sistema de utilidades e a interdependência entre os processos não são considerados. O presente trabalho apresenta a Análise Energética Global ("Total SUe"), que amplia a Análise Pinch da escala de processo para todo o complexo, incluindo o sistema de utilidades como parte integrante do problema, permitindo uma melhor compreensão da interface processo-utilidade, e um aumento do potencial de ganho energético. A metodologia é baseada nos Perfis Térmicos do complexo, obtidos a partir da Análise Pinch de cada processo individual, e sua interação com o sistema de utilidades, que possibilita a determinação das metas de consumo total de combustível, vapor, refrigeração, trabalho de co-geração e emissões atmosféricas do complexo. Com estas metas, é possível obter diagnósticos claros da eficiência energética do complexo, mostrando possibilidades de otimização, mesmo em unidades como alto grau de integração e eficiência energética. No trabalho ainda é proposta uma abordagem especial para as utilidades importadas e exportadas pela central de utilidades do complexo. A Análise Energética Global é aplicada a uma central de matérias pnmas e utilidades de um Polo Petroquímico, para cálculo de suas metas de energia. Também é realizado uma série de estudos abordando paradas de unidades; entrada em operação de nova unidade; modificações de processo; e modificações no sistema de utilidades. Os resultados obtidos confirmam a metodologia como uma excelente ferramenta de análise, que pode ser utilizada tanto na fase inicial do projeto, para auxiliar a construção da melhor configuração energética do complexo, como em complexos existentes, na análise de impactos no seu perfil energético, causados por mudanças nos processos / Abstract: The constant search of energy costs reduction in the petrochemical industry, provided the development of new energy optimization methodologies, which Pinch Analysis stand out. However, the goods results achieved in single process, with this methodology, were not materialised at the site boundary. This problem is caused by the interdependence of the processes and the utility sistem, that are neglected. The present work presents the Total Site Analysis, that extends Pinch Analysis from process leveI to site level, including the utilitiy system as a part of the problem, providing a better understanding of process-utility interface, and increasing the potential of energy profit. The methodology is based on the site's Thermal Profiles, build from Pinch Analysis of each individual process, and its interaction with the utilities system, that makes possible the determination of the targets of fuel consumption, steam, refrigeration, cogeneration work and emissions of the site. With these targets, is possible to obtain a clear diagnostic of the energy efficiency of the site, showing optimization possibilities, for even units with a high degree of integration and energy efficiency. The work presents a special approach to handle the imported and exported utilities by the site's utilities central. The Total Site Analysis is applied to a raw material and utilities central of a Petrochemical Complex, for calculation of its energy targets. Also, a series of studies is carried through, approaching stops of units; start-up of new units; process modifications; and utilities system modifications. The results confirm the methodology as''tll excellent analysis tool, that can be used as in the initial phase of the project, to assist the construction of the best energy configuration ofthe site, as in existing sites, to analyse site's energy profile impacts, caused by changes in the processes / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

No atual período de incertezas na geração e transmissão de energia elétrica no Brasil, a utilização dos sistemas de cogeração com uso de gás natural, tornou-se uma grande oportunidade econômica, estratégica e tecnológica, para as pequenas e médias empresas, considerando a extensão e perspectivas de expansão da rede de distribuição de gás natural. Uma empresa farmacêutica para se manter competitiva e reduzir o impacto dos custos indiretos em seus produtos, necessitava aumentar sua linha de injetáveis, produzindo no Brasil alguns medicamentos que até então eram importados de filiais em outros países e para que isto fosse possível, teria de investir na construção de novos laboratórios, compra de equipamentos, aumento de utilidades para sua fabricação como vapor de água para injetáveis, sistema de HVAC para salas limpas, o que levaria a um aumento de consumo de energia, vapor, água de refrigeração. Este investimento inviabilizaria a produção desta nova linha de produtos, pois tanto o custo do investimento em novas centrais de utilidades, quanto mais o custo desta geração e sua manutenção, decretariam um fim para a esta empreita. Neste trabalho, apresentou-se uma alternativa como solução para viabilizar esta instalação, trocando-se os chillers convencionais por um chiller de absorção, que alem de consumir pouca energia elétrica utilizando a troca térmica entre brometo de lítio e vapor para gerar água de resfriamento para o sistema de ar condicionado, o sistema proposto proporcionou um aumento de fornecimento de vapor não só para alimentar o sistema de HVAC como para a produção da fabrica, anexo a esta caldeira de recuperação é proposto a instalação de uma turbina á gás com condições suficientes de gerar energia elétrica para todo o site e ainda ter condições de negociar o excedente de energia para ser vendido para a concessionária. O resultado deste sistema proposto demonstrou uma excelente eficiência, frente ao sistema convencional, o que tecnicamente se apresentou como muito viável. / In the current period of uncertainty in the generation and transmission of electric energy in Brazil, the use of cogeneration systems using natural gas, has become a great economic opportunity, strategic and technology for small and medium enterprises, considering the extent and prospects for expansion of the distribution of natural gas. A pharmaceutical company to remain competitive and reduce the impact of indirect costs in their products, needed to increase its line of injectables, producing here in Brazil some drugs that were previously imported from subsidiaries in other countries and to make this possible, would invest in building new laboratories, purchase equipment, increase of utilities for its manufacture steam as water for injection, the HVAC system for clean rooms, leading to an increased consumption of energy, steam, cooling water. This investment would make impracticable the production of this new line of products, therefore not only the cost of the investment in new central offices of utilities, the more the cost of this generation of utilities and its maintenance, would decree an end for the this take over on a contract basis. In this work, presented as an alternative solution to enable this facility, exchanging conventional chillers for an absorption chiller, which besides consume little electricity using the heat exchange between lithium bromide to generate steam and cooling water for the air conditioning system, the proposed system provided an increased supply of steam to feed not only the HVAC system for the production of manufactures, attached to this recovery boiler is proposed to install a gas turbine with sufficient conditions generate electricity for the entire site and still be able to trade the surplus energy to be sold to the utility. The result of this proposed system showed an excellent efficiency, compared to the conventional system, which technically is presented as very viable.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio Renato M Menna.pdf: 2612931 bytes, checksum: 80c496b0a27ce494c96cb14e4b6d8118 (MD5) Previous issue date: 2008-12-04 / In this work, the simulation and design of absorption refrigeration systems was performed, in order to evaluate its performance. Specific software capable to simulate and design such systems was elaborated, using structured programming language FORTRAN. This was a complete study of all components of the system and specifying their capacities. It has accomplished the project's absorber system, using the methodology of the project for Tinker heat exchangers. The absorber designed was a shell and tube heat exchanger, vertical, with flow of ammonia steam and of the water solution on the side of the shell and cooling water pipes. On verification of the proposal design, it was used the Wilke correlation, developed for settings in film condensation on vertical tubes. After developing of the program, they have been designed systems to attend certain specific conditions of heat load and temperature regime similar to real systems (small-sized refrigerator, air conditioning in a public environment and medium-sized industrial installation). Results from energy consumption were compared with similar systems by compression of steam. The program established with a good degree of correlation the energy demands of all systems tested, proving its reliability. The results showed that the refrigeration system for absorption has, in addition to good capacity for cooling, a low operational cost when compared to conventional systems by compression, for the studied cases. / Neste trabalho realizou-se a simulação e o projeto de sistemas de refrigeração por absorção, visando estudar-se sua eficiência. Criou-se um programa capaz de auxiliar no projeto e na simulação de sistemas desta natureza, utilizando programação estruturada em linguagem FORTRAN. Realizou-se um estudo completo de todos os componentes do sistema, especificando-se suas capacidades, e o projeto do absorvedor do sistema, utilizando a metodologia de projeto de Tinker para trocadores de calor. O absorvedor projetado foi um trocador de calor tipo casco e tubos, vertical, com fluxo do vapor de amônia e da solução aquosa no lado do casco e água de resfriamento nos tubos. Na verificação da geometria proposta, utilizou-se a correlação de Wilke, desenvolvida para configurações de condensação em película sobre tubos verticais. Após o desenvolvimento do programa, projetaram-se sistemas para atender algumas condições específicas de carga térmica e regime de temperaturas semelhantes a sistemas reais (refrigerador de pequeno porte, climatização de um ambiente público e câmara industrial de médio porte). Os resultados de consumo energético foram comparados com sistemas similares por compressão de vapor. O programa determinou com bom grau de correlação as demandas energéticas de todos os sistemas testados, comprovando a sua confiabilidade. Os resultados obtidos mostraram que o sistema de refrigeração por absorção possui, além de boa capacidade de refrigeração, um baixo custo operacional quando comparado aos sistemas por compressão convencionais, para os casos estudados.

O mercado brasileiro de eletricidade enfrentou nos últimos anos, crises de abastecimento, devido ao maior crescimento da demanda em relação à oferta. Derivado da falta de investimentos em infraestrutura e da concentração da matriz energética em hidroeletricidade, esse cenário pode ser minimizado pela bioeletricidade cogerada a partir do bagaço da cana. Porém, a efetiva exploração de seu potencial, depende das usinas reconhecerem-na como produto viável e lucrativo. Nesse sentido, o objetivo deste estudo foi caracterizar a comercialização de bioeletricidade no ACL e compará-la com o ACR identificando ameaças, oportunidades, pontos fortes e fracos de cada um. Realizou-se entrevistas com gestores: de quatro usinas sucroenergéticas, da distribuidora de energia local e de um consumidor livre. Utilizando-se a análise SWOT e PEST e as técnicas de análise de conteúdo e correspondência os dados foram trabalhados. Os resultados indicaram que a principal vantagem do ACR é a segurança quanto ao preço da energia e a desvantagem é a inflexibilidade do contrato aliado a altas penalidades. O ponto forte relevante do ACL é a flexibilidade na definição de prazo, preço e quantidade e a fraqueza é a volatilidade do preço. Devido a essas características os agentes tendem a atuar nos dois mercados, adotando como estrutura de governança principal o mercado e as formas híbridas em segundo plano. Constatou-se ainda a necessidade da atuação governamental como incentivador de fontes renováveis e provedor de soluções para entraves como a conexão a rede de transmissão, fraqueza dos dois mercados, e a falta de um ambiente adequado de comercialização. / In recent years, the Brazilian electricity market has gone through provision crises, due to the greater increase in demand with regard to supplies. Resulting from the lack of infrastructural investments and the concentration of the energy matrix in hydroelectricity, this scenario can be minimized by the bioelectricity coproduced based on sugar cane pulp. However, the effective exploration of its potential depends on sugar cane mills acknowledging it as a viable and profitable product. This research aimed to characterize bioelectricity commerce in a Free Contracting Environment (ACL) and compare it with a Regulated Contracting Environment (ACR), identifying the threats, opportunities, strong and weak points of each. Interviews were held with managers: of four sugar-electricity mills, the local energy distributor and a free consumer. Data were processed using SWOT and PEST analysis, as well as content and correspondence analysis techniques. The results indicated that the main advantage of ACR is security about energy prices, while the disadvantage is the contracts lack of flexibility, in combination with high penalties. The relevant strong point of ACL is the flexibility to define term, price and quantity, and the weakness is price volatility. Due to these characteristics, agents tend to act in both markets, adopting the market as the main governance structure and hybrid forms at a secondary level. Government action is needed to encourage renewable energy sources and provide solutions to bottlenecks like connection with the transmission network, weakness of both markets and lack of an adequate trading environment.

Submitted by Walter Milan Tatoni (wtatoni@odebrecht.com) on 2012-06-21T00:03:04Z No. of bitstreams: 1 Tese - Walter Milan Tatoni - vfentregue - 12-06-2012.pdf: 3160928 bytes, checksum: 6e188409f47032c74f3fb02c7a06be50 (MD5) / Approved for entry into archive by Gisele Isaura Hannickel (gisele.hannickel@fgv.br) on 2012-06-21T15:55:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese - Walter Milan Tatoni - vfentregue - 12-06-2012.pdf: 3160928 bytes, checksum: 6e188409f47032c74f3fb02c7a06be50 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-06-21T15:57:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese - Walter Milan Tatoni - vfentregue - 12-06-2012.pdf: 3160928 bytes, checksum: 6e188409f47032c74f3fb02c7a06be50 (MD5) Previous issue date: 2012-05-24 / The scenario of continuous increase in consumption of oil products combined with the consciousness that there must be a balance regarding the exploration of natural resources and environmental conservation, has been promoting the search for alternative energy sources. This growing interest has been applied to power generation from biomass of sugarcane, which is becoming more and more common in Brazil, but there is still a huge potential to be explored. Within this context it becomes relevant to decision making for investments in cogeneration projects and this paper intended to increase the analysis and decision making using the Real Options Theory, a tool for adding value to the uncertainties, the model fits perfectly Brazilian Energy regulatory framework, where large energy price volatilities are observed over the years. This study aims is to determine the best moment to invest in cogeneration units. The structure of the study was divided into three scenarios for biorefineries size, 2 million of crushing capacity of sugar cane per year, 4 million and 6 million, thus aiming to have a representation of the all biorefineries size in the country. In addition, we analyzed three scenarios of energy price and linked volatility, as the main variable of this type of project viability is the price of energy. Volatilities were calculated according to the historical price in regulated environment, twice the regulated environment and projection of PLD, representing, respectively, low, medium and high, volatile energy price. After this, were elaborated nine decision trees, which show for the investment managers that in a scenario of low volatility creates value to be positioned and have the real option to invest or postpone investment for any size of plant. In the scenario with an average volatility, the manager is advised to be positioned in plants of medium to large for the feasibility of the investment. Finally, when the price scenario is highly volatile, there is a greater risk and there is a greater probability of viability of investment in large plants. / O cenário de continuo aumento do consumo de derivados do petróleo aliado a conscientização de que é necessário existir um equilíbrio com relação a exploração de recursos naturais e preservação do meio ambiente, vem impulsionando a busca por fontes alternativas de energia. Esse crescente interesse vem se aplicando a geração de energia a partir de biomassa da cana de açúcar, que vem se tornando cada vez mais comuns no Brasil, porém ainda existe um imenso potencial a ser explorado. Dentro deste contexto, se torna relevante a tomada de decisão de investimentos em projetos de cogeração e este trabalho busca incrementar a analise e tomada de decisão com a utilização da Teoria das Opções Reais, uma ferramenta de agregação de valor às incertezas, cabendo perfeitamente ao modelo energético brasileiro, onde grandes volatilidades do preço de energia são observadas ao longo dos anos. O objetivo do trabalho é determinar o melhor momento para uma biorrefinaria investir em unidades de cogeração. A estrutura do trabalho foi dividida em três cenários de porte de biorrefinarias, as de 2 milhões de capacidade de moagem de cana-de-açúcar por ano, as de 4 milhões e as de 6 milhões, visando assim ter uma representação amostral das biorrefinarias do país. Além disso, analisaram-se três cenários de volatilidade atrelados ao preço futuro de energia, dado que a principal variável de viabilização deste tipo de projeto é o preço de energia. As volatilidades foram calculadas de acordo com histórico do ambiente regulado, o dobro do ambiente regulado e projeção de PLD, representando, respectivamente, níveis baixos, médios e altos, de volatilidade do preço de energia. Após isso, foram elaboradas as nove árvores de decisão, que demonstram para os gestores de investimento que em um cenário de baixa volatilidade cria-se valor estar posicionado e ter a opção real de investir ou adiar investimento para qualquer porte de usina. No cenário de média volatilidade de preço, aconselha-se ao gestor estar posicionado em usinas de médio a grande porte para viabilização do investimento. Por fim, quando o cenário de preços é de grande volatilidade, tem-se um maior risco e existe a maior probabilidade de viabilização do investimento em usinas de grande porte.

Submitted by Otavio Augusto Lopes (otavio.augusto.lopes@accenture.com) on 2013-07-22T19:14:45Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_OTAVIOLOPES_VFINAL22072013.pdf: 1475230 bytes, checksum: 6c63a8b848e961e6694369632a1572b3 (MD5) / Approved for entry into archive by Suzinei Teles Garcia Garcia (suzinei.garcia@fgv.br) on 2013-07-22T19:33:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao_OTAVIOLOPES_VFINAL22072013.pdf: 1475230 bytes, checksum: 6c63a8b848e961e6694369632a1572b3 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-07-22T19:37:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_OTAVIOLOPES_VFINAL22072013.pdf: 1475230 bytes, checksum: 6c63a8b848e961e6694369632a1572b3 (MD5) Previous issue date: 2013-06-28 / This study brings an analysis on how bioenergy could have each more a relevant role on the Brazil electric matrix. This study also demonstrates the grower and processing context of sugarcane in Brazil, with a focus on the bioenergy generation. It also shares the current technology scenario for bioenergy generation at the industry and right after presents the combined cycle as an opportunity to improve the way of bioenergy generation. In the end of the study a feasibility analysis with a qualitative approach is shared demonstrating what needs to be done from different perspectives to reach the future scenario and related benefits. The study shares the current sector challenges on bioenergy generation and some actions to enable the sector to take advantage of new technology and other improvements. / Este estudo apresenta uma análise de como a bioeletricidade sucroenergética pode ter um papel cada vez mais importante na matriz energética brasileira. O estudo mostra o contexto da produção e processamento de cana de açúcar no Brasil, colocando ênfase no processo de geração de energia elétrica. As opções de tecnologia em uso atualmente para a geração na indústria de açúcar e bioenergia são discutidas e, em seguida, apresenta o modelo de ciclo combinado baseado no consumo de gás proveniente da gaseificação de resíduos de cana de açúcar como oportunidade de melhoria de eficiência para o processo. Ao final o estudo apresenta uma avaliação qualitativa de viabilidade buscando demonstrar o que precisa ser feito para se alcançar os resultados com o modelo futuro. Para tal o estudo irá buscar demonstrar os atuais desafios do setor de Bioenergia na indústria de cana de açúcar e projetará ações em diferentes atores desse mercado para a viabilização de adoção de novas tecnologias.

Orientador: Silvia Azucena Nebra de Pérez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T14:25:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PalaciosBereche_Reynaldo_D.pdf: 4111250 bytes, checksum: 43defaf6dca45a15dd8d50bbb286f989 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A produção de etanol a partir da hidrolise enzimática do bagaço e eventualmente da palha se apresenta como uma alternativa de grande interesse, uma vez que permite ampliar significativamente a produção sem necessidade de aumentar a área plantada de cana. Não obstante, a introdução da hidrolise se apresenta como um verdadeiro desafio uma vez que o bagaço e o combustível do processo atual e ao mesmo tempo e matéria prima para o novo. Assim, o presente estudo tem como objetivo elaborar propostas de integração energética, e realizar avaliações do potencial de incremento da produção de etanol do processo integrado. Para este fim foi utilizado o simulador Aspen Plus® como ferramenta de analise e o método Pinch-Point para realizar a integração energética. Um estudo foi realizado com a finalidade de verificar se as propriedades das substancias envolvidas no processo são calculadas apropriadamente pelo simulador. O sistema de cogeração também foi modelado no simulador e depois inserido na modelagem do processo de produção. Em uma primeira analise foi modelado o processo de produção de etanol por hidrolise enzimática inserido no processo convencional considerando o arranjo (layout) usual das usinas sucroalcooleiras hoje. Os resultados desta analise foram modestos apresentando um incremento na produção de etanol de 9,7%, o que indicou que mudanças que visem a otimização do sistema em termos de uso de energia devem ser realizadas no processo tradicional. Em um segundo estudo foi avaliado o potencial de produção de etanol considerando a integração térmica das correntes do processo, utilizando o método Pinch-Point, e visando a minimização do consumo de utilidades quentes e frias. Este segundo estudo apresentou melhores resultados, atingindo um incremento na produção de etanol de 22,4% quando são consideradas membranas para a concentração do licor de glicose obtido no processo de hidrolise / Abstract: Ethanol production process by enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse and eventually from sugarcane trash presents itself as an interesting alternative since to it allows a significant ethanol production increase without needing to increase the planted area. The introduction of the hydrolysis process is a true challenge, since bagasse is the fuel of the current process while it is raw material for the hydrolysis process. Thus, the aim of this study is to accomplish proposals for energy integration of processes and to assess the ethanol production potential from the hydrolysis process integrated to the conventional process. Simulator Aspen Plus was used as analysis tool and Pinch-Point method was applied in order to perform the thermal integration of the system. A study of properties was carried out to verify the simulator accuracy in property calculations. The cogeneration system was modeled in the simulator and after, it was inserted into the modeling of the ethanol production process. In a first analysis the enzymatic hydrolysis process inserted in the conventional process, considering the current configuration of sugarcane mills today, was modeled. The results of this preliminary study were modest obtaining an ethanol production increase of 9,7%, which indicates that changes in conventional production process should be done. These changes should improve and optimize the system in terms of energy use. In a second analysis the potential of ethanol production was evaluated, considering the heat integration of process streams using the Pinch Point method. This method aims to minimize the consumption of hot and cold utilities in the integrated system. This second analysis presented better results, obtaining an ethanol production increase of 22,4% when the concentration of glucose liquor is accomplished by a membrane system / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica