Orientador: Luis Augusto Barbosa Cortez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T20:31:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramalho_EdnaLopes_M.pdf: 7826647 bytes, checksum: 421d570def3f6fec9cbefeabd69c1cda (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A elevação nas tarifas de energia elétrica, e a necessidade de competição de preços e qualidade do produto com o mercado internacional, incentivam os setores industriais, que utilizam vapor nos seus processos, a buscarem uma melhor eficiência no uso do combustível, com a tecnologia de cogeração. Isso pode redundar numa ampliação da energia elétrica gerada e, consequentemente, na possibilidade de redução do custo final do produto. Pode, ainda, disponibilizarde forma efetiva, um certo potencial de energia elétrica, que poderá ser comercializado em função da safta nas agroindústrias, através da figura do autoprodutor, ou de forma constante, o que caracteriza a produção independente de energia, visando a ampliação da receita. Para a consolidação desse objetivo, é preciso associar-se ao comprador de energia. As regulamentações para a comercialização de energia elétrica excedente de autoprodutores, ocorreram num momento em que os serviços de eletricidade eram definidos como monopólio natural, não existindo competitividade entre os agentes integrantes deste sistema. O setor industrial que mais se destacou na comercialização de excedentes de energia, com concessionárias de serviços de eletricidade, foi o sucro-alcooleiro, o qual, através da cogeração, utilizando o bagaço como combustível, vem conseguindo sua auto-suficiência em energia elétrica durante a safra. No entanto, quando se avalia a evolução na comercialização de excedentes de energia elétrica, por este segmento industrial, constata-se que as quantidades de potência (MW) e energia (MWh) comercializadas, estão aquém do potencial do setor. Apresentam-se neste trabalho, os principais aspectos que limitaram esta comercialização de energia, obtidos através de entrevistas realizadas junto a algumas unidades industriais, localizadas na área de concessão da Companhia Paulista de Força e Luz, bem como através da bibliografia sobre o tema. Discutem-se as possibilidades de incremento da cogeração, e a inserção desses novos agentes dentro do novo modelo institucional do setor elétrico, que deverá se caracterizar pela competitividade nos segmentos de geração e comercialização de energia elétrica / Abstract: The rising of electricity bills and the need for competitive prices and product quality in the international market motivated the industrial sectors, which use steam in their processes, to seek a better efficiency in using fuel through the cogeneration technology. It can result in an increase of generated power and as a consequence, decrease the product final cost. It can also effectively make available a certain amount of power that could be traded in function of the harvest in agrindustries, by the self productor, or that could be traded steadily characterizing independent power production, and aiming the revenue rise. In order to consolidate this objective, it is necessary to associate with the power buyer/purchaser. The regulations on the exceeding power trading by the self productor happened when alI the electricity utilities were defined as natural monopoly, hence there was no competition among the participating agents of the system. The industrial sector which was most prominent on trading the exceeding power with the electricity utilities was the sugar and alcohol sector, which, through the cogeneration using sugarcane bagasse as fuel, has been managing to be self-sufficientin electricity generation during the harvest season. However, when the trading of exceeding power is evaluated in this sector, it is found that the amount of power (MW) and energy (MWh) traded are below the sector potential of generation. In this work, the main features that limit the power trading are presented. Those features were obtained through interviews made in some plants located in the concession area of Companhia Paulista de Força e Luz, as well as, through the literature reference to the theme. It is discussed the possibility of increasing the cogeneration and the insertion of news agents in this new institutional model of the power sector, that should be characterized by competitively in the segments of power generation and trading / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientadores: Sergio Valdir Bajay, Luiz Augusto Horta Nogueira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T19:24:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Walter_ArnaldoCesardaSilva_D.pdf: 62204764 bytes, checksum: 2db845c9a7219e9fb062e3525371bda1 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Este trabalho trata da cogeração e da produção independente de eletricidade e, em especial, da viabilidade e das perspectivas dessas tecnologias junto ao setor sucro-alcooleiro, no Brasil. Na primeira parte deste trabalho, a cogeração e a produção independente são estudadas enquanto formas de geração descentralizada de energia elétrica. São identificadas suas principais características, as razões pelas quais essas alternativastêm sido valorizadas e como que as mesmas têm sido tratadas, no contexto internacional, nos processos de reformulação da base institucional do setor elétrico. Em uma segunda etapa, os setores elétrico e sucro-alcooleiro, no Brasil, são estudados. No caso do setor elétrico, são analisadas sua estrutura organizacional, as origens de sua crise institucional e financeira e algumas propostas de restruturação. Já para o setor sucro-alcooleiro, faz-se uma análise da expansão da agro-indústria canavieira nos últimos anos, com destaque para as questões relativas à concentração da produção, para o problema dos custos de produção do álcool etílico e para as razões e opções de diversificaçãoda produção. As várias alternativas de geração elétrica em larga escala são analisadas na terceira parte do trabalho. A partir de procedimentos de simulação desenvolvidos nesta tese, foram determinadas as principais características técnicas de cada sistema, tais como a capacidade de geração, a produção de energia elétrica, a disponibilidade de excedentes e os requerimentos de biomassa. Esses resultados permitiram, por sua vez, a realização de estudos de viabilidade econômico financeira. O potencial das tecnologias de maior viabilidade técnica e econômica foi, então, calculado para o Estado de São Paulo, a partir da consideração de cenários alternativos de crescimento da produção de cana e da identificação das usinas mais adequadas para esses empreendimentos. A produção de energia elétrica em larga escala a partir de subprodutos da cana-de-açúcar é uma alternativa que pode trazer beneficios tanto ao setor sucro-alcooleiro quanto ao setor elétrico, e vantagens ainda maiores para a sociedade em seu conjunto. Em que pese o atual contexto de dificuldades, suas perspectivas tendem a ser tanto mais promissoras quanto maior for a necessidadede racionalizaçãodos custos de atendimento, por parte do setor elétrico, e de redução dos custos de produção, por parte do setor sucro-alcooleiro / Abstract: This work deals with cogeneration and independent power production and, more specifically, with the feasibility and perspectives of these technologies in the Brazilian sugar-cane industry. In the first part of this thesis, cogeneration and independent power production are assessed as decentralised power generation options. Some aspects of these technologies are identified, as the conditions in which they have developed in recent years, world-wide, and how they have been dealt with in the institutional structural changes under way in the public owned electric power sector in several countries. In the second part, the Brazilian electric sector and the sugar-cane industry are evaluated. The organisational structure of the electric power sector, the reasons of its institutional and financial crises and some structural changes proposals are discussed. In the other hand, the sugarcane industry is studied according to the following aspects: its expansion in recent years, the concentration of the production, the alcohol production costs and why some degree of production diversificationin this industrial branch is desirable. Several technological alternatives that allow a large scale electricity production in the sugar and alcohol sector are examined in the final part of this thesis. A simulation procedure was specially developed in this thesis and applied to a typical sugar and alcohol plant. With the help of this simulation procedure, technical and economic evaluations were carried out and the best alternatives are identified. Finally, their potential was calculated for the sugar-cane industry in the State of São Paulo, considering the possible expansion of the sugar and alcohol production and the mills that are more appropriate to respond for this increase. The large scale electric power generation from sugar-cane by-products is an option that can bring about some advantages for the public owned electric power sector, as well for the sugarcane one. As a matter of fact, looking from a social point of view, a larger number of advantages can be identified for the society as a whole. Despite the present constraints, the perspectives are good, speciallyin an environment of more competition in the electric sector and in the sugar-cane industry / Doutorado / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientadores: Rubens Augusto Camargo Lamparelli, Jansle Vieira Rocha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-27T22:15:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cervi_WalterRossi_M.pdf: 2636704 bytes, checksum: e86d223a9c8a653b3560380345350de0 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Com o aumento das questões ambientais na avaliação do processo produtivo da bioenergia, o setor sucroenergético nacional tem investido boa parte dos seus recursos em parcerias, com foco na pesquisa e desenvolvimento, no intuito de maximizar o uso dos seus produtos e subprodutos. Referente à fase agrícola, o recente processo de mecanização da colheita da cana de açúcar tem motivado uma série de estudos sobre as possibilidades de recuperação da palha no campo para geração de bioeletricidade. Nesse sentido, o estado de São Paulo, em virtude da sua representatividade nacional nessa atividade e da grande demanda por energia, necessita com certa urgência estudos sobre as possibilidades de expansão dessa atividade, através de um planejamento que envolva análises do potencial, projeções de demandas e viabilidade econômica. Nesse quadro, este trabalho tem como objetivo realizar a análise do potencial de palha das usinas de bioenergia do estado de São Paulo, bem como uma análise de viabilidade econômica, utilizando para tanto, instrumentos de análise espacial, como os Sistemas de Informação Geográfica e dados de Sensoriamento Remoto. O estudo, portanto, foi dividido em dois artigos, onde no primeiro se observou o potencial de cada usina do estado na exploração de palha, e o segundo analisou os potenciais custos de implantação dessa atividade. Para ambos os artigos, algumas premissas tiveram que ser assumidas em virtude da escala de planejamento que foi trabalhado, que influenciaram diretamente na precisão da informação. Contudo, os resultados alcançados no primeiro artigo, sob a ótica de subsídios para políticas públicas energéticas, foram encorajadores, pois forneceram diagnósticos espacializados sobre a alta possibilidade das usinas do estado em explorar a palha para cogeração, uma vez que os resultados mostraram que esse sistema poderia atender boa parte do estado, em cenários a curto e médio prazo. No segundo artigo, os resultados possibilitaram avaliar os custos referentes a cada etapa do processo de cogeração pela palha da cana, para cada usina. Desta forma avaliou-se, com base na metodologia espacial adotada, que na etapa agrícola a rota de recuperação por colheita integral se mostrou economicamente mais vantajosa que a rota de enfardamento; referente ao processo de cogeração, avaliou-se, com base no fator de escala, que as usinas com maior potencial de cogeração pela palha possuem menor investimento específico por KW instalado; e por fim, referente a transmissão, algumas usinas, em virtude da distância até as subestações coletoras necessitam de um maior investimento em transmissão, sendo estas, menos propensas a recuperar a palha para energia / Abstract: The increase of environmental concerns to assess bioenergy supply chain has been played an important role in the Brazilian sugarcane sector, once they are starting to fund partnerships in research and development, in a pursuit to maximize their goods. Regarding the agricultural phase, the recent mechanical harvest has encouraged a plenty of new studies concerning straw recovery from the field for energy purposes. In this perspective, the state of São Paulo, the major player in this scenario, requires planning studies urgently in order to assess the potential availability, the demand side and the economic constraints of the sugarcane straw to energy. At this framework, this study aims to carry out the potential straw to energy assessment of the bioenergy mills from state of São Paulo, as well as an economic analysis, using for that spatial analysis materials such as Geographic Information Systems and Remote Sensing data. Therefore, the study is divided into two papers, where the first paper analyzed the straw to energy potential while the second paper analyzed the potential costs of straw to energy. For both papers, some assumptions were taken due to the scale of the planning analyzed, which has a major impact on a local level application. However, the results achieved in the first paper were encouraging from the public policies perspective, once they provide good spatial insights about the potential straw to energy in a short and medium term. In the second paper, the results allowed to assess each type of cost in the straw to energy system, at a mill level. Thus, based on the spatial methodology adopted, in the agricultural phase the integral harvest proved to be more profitable than the baling system of straw recovery; regarding the cogeneration process, based on the scale factor, the mills with more straw to energy potential have a low investment per KW installed; and regarding the transmission phase, some mills due to the distance to the nearby electrical substation are less likely to recover straw to energy / Mestrado / Gestão de Sistemas na Agricultura e Desenvolvimento Rural / Mestre em Engenharia Agrícola

Resumo: Este trabalho apresenta as fases do desenvolvimento de um programa computacional elaborado com a finalidade de selecionar, dimensionar e especificar sistemas de cogeração com turbinas a gás, buscando satisfazer as demandas térmicas do processo (operação em paridade térmica). As configurações utilizadas são: turbina a gás associada à caldeira de recuperação, turbina a gás associada ao sistema de refrigeração por absorção e turbina a gás associada à caldeira de recuperação e turbina a vapor (ciclo combinado). O programa computacional seleciona sistemas de turbinas a gás comercialmente disponíveis no mercado (condições ISO) e faz correções de performance para as condições ambientais do local da instalação. O código computacional efetua análises energéticas, exergéticas, energoeconômicas e exergoeconômicas, sempre buscando escolher os melhores sistemas de turbinas a gás dentre os previamente selecionados. / Abstract: This work presents the steps to structure a computer program for selecting, dimension and specifying gas turbine cogeneration systems, satifying the termical condition of the process. The following configurations are used: gas turbine associated to the heat recovering, gas turbine associated to the absorption cooling system, gas turbine associated to the recovering and vapor turbine (combined cycles). The computational program selects gas turbine systems commercially available and performs corrections due to the local environment of the gas turbine system. The computational code develops: energetic, exergetic, economic and exergoeconomic analysis, always searching to choose the best gas turbine systems. / Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: José Antônio Perrella Balestieri / Banca: Nelson Manzanares Filho / Banca: Messias Borges Silva / Banca: Luiz Roberto Carrocci / Doutor

Orientador: José Alexandre Matelli / Coorientador: José Luz Silveira / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Pedro Lacava / Resumo: Os métodos mais promissores para reduzir gases de efeito estufa, bem como combater o iminente esgotamento das reservas de energia fóssil, são: a) o uso de combustíveis alternativos obtidos a partir da biomassa, como o biogás ou gás de síntese (syngas); b) o aumento da eficiência do sistema através da redução da percentagem de energia útil perdido para o ambiente. Enquanto a otimização da eficiência de uma determinada máquina da central elétrica, por exemplo, turbina a gás ou compressor, é um desenvolvimento muito demorado, a cogeração pode rápida e significativamente aumentar a eficiência global da central. Neste trabalho, análise termodinâmica, econômica e de emissões de um sistema de cogeração baseado em uma microturbina a gás de 200 kW combinado com uma caldeira de recuperação são conduzidas. Além disso, a operação de biogás e syngas é comparada com a operação de gás natural para investigar a pertinência destes dois combustíveis alternativos para o uso em micro turbinas a gás. A central de cogeração proposta mostrou-se tecnicamente viável para todos os combustíveis, porque a microturbina selecionada é disponível em várias versões, específicas para cada combustível, com sistemas de injeção de combustível otimizados. A central apresentou eficiências energéticas globais de 50,9%, 48,6% e 47,9% para operação com gás natural, biogás e syngas, respectivamente. Devido aos preços muito elevados do gás natural e do syngas, a central de cogeração apresentou viabilidade econômica apenas no caso de operação com biogás, com curtos períodos de retorno de aproximadamente 2,8 anos e alta economia anual esperada. Além disso, o biogás tem a maior eficiência ecológica e, portanto, apresentou-se como a melhor alternativa aos combustíveis fósseis / Abstract: The most promising methods to reduce greenhouse gases as well as counteract against the imminent depletion of fossil fuels are: a) the use of alternative fuels obtained from biomass, such as biogas or bio-syngas; b) enhancing the power plant efficiency by decreasing the percentage of useful energy lost to the environment. Whereas efficiency optimisation of a particular machine in a power plant, e.g. gas turbine or compressor, is a very longsome development, cogeneration can quickly and significantly increase the overall efficiency of a power plant. In this work, energetic, exergetic, emissions and economic analyses of a cogeneration system consisting of a 200 kW micro gas turbine combined with a heat recovery steam generator are introduced and conducted. Furthermore, biogas and syngas operation are compared to natural gas operation, to investigate the adequacy of these two alternative fuels for use in micro gas turbines. The proposed cogeneration plant proved to be technically feasible for all fuels, because the selected micro gas turbine Capstone C200 is available in various, fuel-specific versions with optimised fuel injection systems. The plant presented overall energetic efficiencies of 50.9%, 48.6% and 47.9% for natural gas, biogas and syngas operation, respectively. Due to very high natural gas and syngas prices, the cogeneration plant presented economic feasibility only in case of biogas operation, with short payback periods of approximately 2.8 years and high expected annual saving. Moreover, biogas has the highest ecologic efficiency and was therefore found to be the best alternative to fossil fuels / Mestre

A matriz elétrica brasileira é baseada em energias renováveis e principalmente, na energia hidráulica. Frente a algumas crises que o país viveu, faz-se necessário encontrar fontes alternativas de produção de energia elétrica que possam auxiliar a principal fonte energética, principalmente no período de estiagem. A biomassa é uma alternativa viável de combustível para a produção de eletricidade através de centrais de geração e cogeração de energia. Dentre as alternativas para a produção de eletricidade, temos as usinas de açúcar e álcool, que possuem um grande potencial de produção energética, que pode ser otimizado através do melhor aproveitamento da queima de bagaço. Esta dissertação estuda todos os elementos de cogeração de energia em usinas sucroalcooleiras, com ênfase no bagaço e na caldeira, propondo uma alternativa para aperfeiçoar a eficiência da queima do bagaço. Esta proposição é por meio da utilização de medidores de vazão e umidade do bagaço, aliado a um controlador lógico que atue sobre as entradas da cogeração de energia, para aumentar a eficiência da malha e diminuir o desperdício das variáveis de entrada. Todas as proposições são simuladas com dados de uma usina de açúcar e álcool, para que seja possível validar o modelo, e comprovar os ganhos provenientes da utilização do controlador. Através deste controlador, verificou-se que a usina queima mais bagaço que o necessário, diminuindo o rendimento da caldeira e perturbando o restante do processo. / The Brazilian electrical energy matrix is based on renewable energies mainly on hydroelectric energy. As the country has experienced some energy crisis, it is necessary to find alternative sources of electric energy production that can help to keep the offer of the main energy source, especially during the dry season. Biomass is a viable alternative fuel for the production of electricity, through generation power plants and cogeneration power plants. Among electricity production alternatives, we have the sugar and alcohol plants, which have a great energy production potential that which can be optimized through the best use of bagasse burning. This dissertation will study all the elements of energy cogeneration in sugarcane plants, by emphasizing bagasse and boiler, proposing an alternative to improve bagasse burning efficiency. This proposition will be proven through the use of flow meters and bagasse moisture, together with a logic controller that acts on the inputs of the energy cogeneration, which increase the efficiency of the mesh and reduce the wastage of the input variables. All propositions will be simulated with data from a sugar and alcohol mill, so that it is possible to validate the model, and to prove the gains from using the controller. Through this controller, it was verified that the plant burns more bagasse than necessary, reducing the efficiency of the boiler and disturbing the rest of the process.

Este trabalho constitui o estudo experimental de um componente importante de um ciclo de refrigeração por absorção de amônia-água - o destilador. O destilador neste ciclo, é o encarregado de produzir vapor de amônia de elevada pureza a partir de uma solução líquida concentrada de amônia-água. É proposto aqui um destilador de filme descendente composto somente por dois elementos: o gerador e o retificador. O gerador é constituído por um banco de tubos horizontais que no seu interior passa óleo térmico sintético aquecido. A solução de amônia-água concentrada escoa externamente aos tubos por filme descendente e, mediante seu aquecimento, é produzido vapor de amônia úmida. O retificador, também constituído por tubos horizontais, resfria e condensa parte desse vapor úmido, produzindo assim vapor de amônia destilada de elevada pureza. O objetivo deste trabalho foi analisar experimentalmente a influência de diferentes parâmetros no funcionamento do destilador no que diz respeito à concentração e à vazão mássica de destilado de amônia produzido. Para isso, foi construído um arranjo experimental que permite variar temperatura, vazão e concentração da solução amônia-água, bem como, a temperatura do óleo térmico no gerador e da água de resfriamento no retificador. O aparelho pode trabalhar com pressão interna até 20 bar e temperatura até 150 °C. Os resultados mostraram que a concentração de amônia destilada aumenta quando incrementada a vazão mássica da solução concentrada e quando a temperatura do retificador, do gerador e da solução concentrada diminui. Porém, exceto na diminuição da temperatura do retificador, sempre quando o grau de pureza do destilado de amônia aumentava, sua vazão mássica diminuía. Foram realizados ensaios com duas concentrações de solução concentrada que são: 37 e 49 %. A pureza do destilado de amônia aumenta quanto maior for essa concentração, chegando até 99,74 %. Foram também analisados o sistema de distribuição de líquido nos tubos, o padrão de escoamento entre os tubos, bem como, avaliou-se o número de Nusselt médio para o filme descendente da mistura amônia-água. / This work presents the experimental study of an important component of an ammonia-water absorption refrigeration cycle - the distiller. The distiller is responsible for producing high purity ammonia vapor from a concentrated ammonia-water liquid solution. It is analyzed here a falling film distiller composed solely of two elements: the generator and the rectifier. The generator consists of a horizontal tube bundle which internally hot thermal synthetic oil passes through. The ammonia-water concentrated solution flows externally on the tubes making a falling film resulting in a wet ammonia vapor. The rectifier, which is also a horizontal tube bundle, cools down the wet ammonia vapor and condenses part of water content, thus producing high purity distilled ammonia vapor. The aim of this work is to analyze the influence of different parameters on the operation of the distiller, respecting the concentration and the mass flow rate of distillate ammonia produced. For that, an experimental setup that allows to vary the temperature, the mass flow rate and the concentration of the ammonia-water solution, as well as, the thermal oil temperature in the generator and the cooling water temperature in the rectifier was built. This experimental setup can work at internal pressures up to 20 bar and temperature up to 150 °C. The results showed that the distilled ammonia concentration enhances when increased the concentrated solution mass flow rate, and when the temperature of the rectifier, generator and the concentrated solution decreased. However, except in the reduction of the rectifier temperature, whenever the purity of distilled ammonia increased, its mass flow rate decreased. There were performed tests with two concentrations of the concentrated solution: 37 and 49 %. The ammonia distilled purity increases for the higher concentration, reaching up to 99.74 %. There were also analyzed the liquid distribution system on the pipes, the intertube flow mode, furthermore, the average Nusselt number for the ammonia-water falling film mixture.

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.

Com a necessidade de novos investimentos no setor energético, e o emprego de técnicas que minimizem as agressões ao meio ambiente, a geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis tem se mostrado importante na matriz energética brasileira. Diante da grande concentração de usinas de cana-de-açúcar no interior de São Paulo e considerando que a biomassa proveniente destas agroindústrias vem demonstrando grande importância na produção de energia, foi feita uma análise energética, exergética e ambiental, baseadas nos princípios da Termodinâmica, de sistemas de geração de energia elétrica em sucroalcooleiras do interior paulista. E ainda, foi realizada uma avaliação do melhor sistema de aproveitamento dos subprodutos da cana-de-açúcar proveniente deste setor. Nesse contexto, foram realizados estudos de caso em duas agroindústrias, indicando qual delas apresenta o melhor desempenho no sistema. A que mais se destacou foi aquela que emprega um sistema de alta e média pressão, utilizando-se apenas de duas caldeiras ao invés da outra que contém cinco. Os valores de eficiência energética foram de 82% e 75% para a de melhor e menor desempenho, respectivamente, e de performance exergética, de 31,02% e 26,15%, na mesma ordem. Mostrando, então, a diferença entre a utilização somente da Primeira Lei da Termodinâmica e ao aplicar também o Segundo Princípio para realizar um estudo mais aprofundado e, então, complementá-la. Na análise ambiental foram aplicados indicadores exergéticos que se apresentaram como viáveis instrumentos de avaliação de impacto ambiental, pelos quais foi classificada como sendo a de menor taxa de poluição para a usina que obteve a melhor eficiência termodinâmica na utilização do bagaço como insumo energético. / Due to necessity of new investments in the energy sector, using techniques that minimize environmental damages, the generation of electricity from renewable sources has shown important in the Brazilian energy matrix. Given the high concentration of sugar and alcohol mills in São Paulo and considering that the biomass from these agro-industries has presented great importance in energy production, it was made an energy, exergetic and environmental analysis, based on the laws of Thermodynamics, on systems of energy generation used in sugarcane industries in São Paulo State. And, it was made an evaluation of the best exploitation system from sugarcane sub-products of this sector. In this context, case-studies were conducted in two sugarcane power plants, denoting which of them had the best performance. The industry that uses a system of high and medium pressure was the plant that stood out, using only two boilers instead of one that uses five. The values of efficiency were 82% and 75% for the one that showed better accomplishment and for plant that produced a lower efficiency, respectively, and exergetic efficiency of 31.02% and 26.15%, in the same order. These results presented the difference between using only the First Law of Thermodynamics and to apply the Second Law also for the purpose of to make a more detailed study in order to complement it. For an environmental analysis, energy indicators were applied and they presented themselves as viable evaluators of environmental impact, which was presented as the lower rate of pollution to the plant that showed the greatest efficiency in the use of bagasse as an energy input.

A geração de energia elétrica através de grandes empreendimentos, sejam hídricos, térmicos ou nucleares demandam cada vez mais, grandes investimentos e longo período de tempo para início de operação. Em contrapartida, a demanda por este insumo básico para o desenvolvimento e manutenção da sociedade cresce cada vez a um ritmo mais acelerado. Visando atender a essa demanda, existe uma tendência global de instalar uma maior quantidade de pequenas unidades geradoras, ligadas diretamente à rede primária ou á rede secundária de distribuição. Tais unidades são usualmente denominadas de geração distribuída (GD) e dispersa (Gdd), respectivamente. Dentre as diversas vantagens obtidas por estas formas de geração poderá haver aumento da confiabilidade do sistema elétrico, a possibilidade de postergar investimentos necessários à rede de distribuição e a diversificação da matriz energética com maior possibilidade de uso de fontes renováveis de energia. A partir deste conceito foi desenvolvida uma metodologia, fundamentada na teoria de planejamento agregado, para identificar e quantificar potenciais unidades de geração distribuída na área da concessionária de distribuição de energia elétrica, avaliando os respectivos custos e benefícios de cada oportunidade. Por meio destes resultados é possível classificar e, conseqüentemente, priorizar as instalações com maior interesse tanto para o consumidor como, principalmente, para a concessionária local de distribuição de energia. De forma complementar, foram desenvolvidos modelos que possibilitem considerar a geração dispersa no planejamento da expansão dos sistemas de distribuição, bem como avaliar fatores que limitem sua expansão no Brasil. Este trabalho prioriza a análise sob ponto de vista da concessionária de energia elétrica, prática ainda não usual no Brasil, mas com grande potencial de aplicação. / The generation of electrical energy through large power plants (hydro, thermal or nuclear) demands, each time larger investments and high time to be ready for operation. In the other hand, the demand for electrical energy, that is so necessary for the development and maintenance of the society, is growing each day faster. Looking at the attendance of this demand, there is a global tendency to install a larger quantity of small generators, connected directly to the secondary or primary distribution grid of the electrical utility company. These units are known as distributed generation (GD) and dispersed generation (Gdd). Out of the many advantages through the use of distributed generation, the reliability growth in the electrical system, possibility of postpone necessary investments in the distribution network presents high importance and diversify the energetic matrix with the possibility of use renewable resources. From this concept, it was developed a routine, based on the theory of aggregated planning to identify and quantify potential units of distributed generation in the utility company area, evaluating the costs and benefits of each connection for the utility company. Through the results it will be possible the classification of the most interesting units, allowing the decision in conjoint between the consumer and the utility company. As a complement, it was developed mechanisms to make possible to consider disperse generation on the planning of distribution systems expansion. It was also made an evaluation of the factors that restrict the expansion of the disperse generation in Brazil. This thesis focus the analysis considering the utility company impacts, what is not used in Brazil but has a large potential of application.