Devido à sua natureza, o gás natural (GN) tem na distância aos pontos de consumo um obstáculo para sua utilização, a qual vai além simples queima para geração de energia ou obtenção de calor. Portanto, é importante que sejam discutidos novos métodos para distribuí-lo e transformá-lo em fontes de energia de maior valor agregado ou em matéria-prima para fabricação de produtos a serem utilizados na indústria química. Uma opção é a conversão do GN em combustíveis líquidos de pronto uso como óleo diesel, gasolina e querosene de aviação através da rota Gas-To-Liquids (GTL). O presente trabalho avalia o potencial da tecnologia GTL no contexto do crescimento da oferta de gás natural no Brasil pelos gasodutos Rota 2 e Rota 3, contextualizando o cenário brasileiro desse energético, as perspectivas futuras e o estado da tecnologia GTL com o processo Fisher-Tropsch. Para tanto, é simulado e analisado o desempenho econômico de uma planta de diesel GTL operante por 30 anos em cenários de preços de insumo e produto obtidos por projeções de reconhecimento internacional. / The usage of natural gás (NG) is related to the distance to the final customers, that is a real obstacle to its full utilization which is beyond the usage as fuel for electricity or heat generation. It is important to prospect, analyze and propose new methods for distribution and transformation of this important energy suppy to more value added products or special raw material for the chemical industry. The transformation in ready for use liquid fuels like diesel, gasoline and kerosene through the gas-to-liquid route (GTL) is one of the options. This dissertation evaluates the GTL technology in a context of the NG additional volume available through 2 new pipelines coming from offshore, Rota 2 and Rota 3 in the Brazilian context of NG current usage and its future perspectives taking advantage of this additional availability via the traditional and long term tested GTL Fischer-Tropsch (FT) technology. A GTL FT Diesel plant operating for 30 years was taken as an example considering different scenarios for NG and Oil prices retrieved from the IEA data base that is internationally considered as a consistent source of information.

CALLARI. R. Produção de óleo diesel limpo a partir do gás natural: estudo de viabilidade técnico-econômica para a instalação de uma planta gtl (gas-to-liquids) no Brasil. 2007. 84 p. Tese de Mestrado ? Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia. Universidade de São Paulo. A tecnologia de produção de combustíveis sintéticos iniciou seu desenvolvimento a partir de 1919, na Alemanha, tendo o carvão mineral como insumo para a gaseificação. Este processo conhecido como Gas-To-Liquids (GTL) é uma transformação química que gera produtos líquidos e estáveis à temperatura e pressão ambientes. Essa transformação pode ser realizada no próprio local de produção do gás, evitando investimentos e problemas ambientais na construção de gasodutos. No Brasil, o gás natural apresenta crescente incremento da sua produção, e forte aumento das suas reservas, tanto associado quanto não-associado ao petróleo. Dessa forma, como as estruturas de plataformas normalmente se localizam em áreas remotas, torna-se custoso o aproveitamento desse gás que é liberado pela produção do óleo, sendo o mesmo queimado ou ventado. Devido às restrições estabelecidas pela legislação ambiental, a queima do gás natural nas plataformas de produção passa a ser problemática e crítica. Este trabalho visa avaliar a economicidade da implantação de uma planta para a produção de GTL no Brasil, de modo a permitir a manutenção da produção de petróleo dentro das limitações das leis ambientais, e também gerar um melhor aproveitamento do gás natural, produzindo materiais com maior valor agregado. Assim, para desonerar a produção dos líquidos, a instalação de plantas de transformação de gás natural em GTL, centralizada em áreas de grande produção de gás associado, poderia ser a solução para a queima do gás liberado na produção do óleo. Da mesma forma, as plantas de transformação em GTL poderiam permitir a monetização do gás remoto, através da facilidade de transporte do GTL produzido. Palavras-Chave: gás natural, gas-to-liquids, avaliação econômica, diesel limpo, Fischer-Tropsch / CALLARI. R. Production of liquid hydrocarbons employing Natural Gas: a study of the technical and economical feasibility of a GTL plant in Brazil, 2007. 84 f. Work. Program of Post-Graduation in Energy, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007. The development of the technology for the production of synthetic fuels from the gasification of coal started in 1919 in Germany. For a period of time the liquid hydrocarbons production increased and within the years, it was almost discontinued. The technology known as Gas-To-Liquids (GTL) refers to a chemical transformation that generates liquid products that are stable at room temperature and pressure. The transformation can be accomplished close to the natural gas production sites. In Brazil, the production and use natural gas has been growing because of the increase of the reserves of both, associated and non-associated gas. Natural gas is produced from oil explotation. The production of the liquid fractions requires processing steps. Since the offshore installations are located in distant areas, the use of the gas produced is expensive and in many cases, the gas is burned or exhausted. Due to environmental restraints the gas burning turns to be a critical issue. In order to cheapen the production of liquid products, the installation of plants to transform natural gas through the GTL technology, in associated oil and gas production installations could be the solution for the gas burning or exhaustion. The GTL plants could allow the monetization of the remote gas through the transportation of the GTL fuels produced. This work presents an evaluation of the economic costs for the implantation of a GTL plant in Brazil, in a way that allows the oil production to be kept within the environmental requirements and to generate a better use of natural gas.

CALLARI. R. Produção de óleo diesel limpo a partir do gás natural: estudo de viabilidade técnico-econômica para a instalação de uma planta gtl (gas-to-liquids) no Brasil. 2007. 84 p. Tese de Mestrado ? Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia. Universidade de São Paulo. A tecnologia de produção de combustíveis sintéticos iniciou seu desenvolvimento a partir de 1919, na Alemanha, tendo o carvão mineral como insumo para a gaseificação. Este processo conhecido como Gas-To-Liquids (GTL) é uma transformação química que gera produtos líquidos e estáveis à temperatura e pressão ambientes. Essa transformação pode ser realizada no próprio local de produção do gás, evitando investimentos e problemas ambientais na construção de gasodutos. No Brasil, o gás natural apresenta crescente incremento da sua produção, e forte aumento das suas reservas, tanto associado quanto não-associado ao petróleo. Dessa forma, como as estruturas de plataformas normalmente se localizam em áreas remotas, torna-se custoso o aproveitamento desse gás que é liberado pela produção do óleo, sendo o mesmo queimado ou ventado. Devido às restrições estabelecidas pela legislação ambiental, a queima do gás natural nas plataformas de produção passa a ser problemática e crítica. Este trabalho visa avaliar a economicidade da implantação de uma planta para a produção de GTL no Brasil, de modo a permitir a manutenção da produção de petróleo dentro das limitações das leis ambientais, e também gerar um melhor aproveitamento do gás natural, produzindo materiais com maior valor agregado. Assim, para desonerar a produção dos líquidos, a instalação de plantas de transformação de gás natural em GTL, centralizada em áreas de grande produção de gás associado, poderia ser a solução para a queima do gás liberado na produção do óleo. Da mesma forma, as plantas de transformação em GTL poderiam permitir a monetização do gás remoto, através da facilidade de transporte do GTL produzido. Palavras-Chave: gás natural, gas-to-liquids, avaliação econômica, diesel limpo, Fischer-Tropsch / CALLARI. R. Production of liquid hydrocarbons employing Natural Gas: a study of the technical and economical feasibility of a GTL plant in Brazil, 2007. 84 f. Work. Program of Post-Graduation in Energy, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007. The development of the technology for the production of synthetic fuels from the gasification of coal started in 1919 in Germany. For a period of time the liquid hydrocarbons production increased and within the years, it was almost discontinued. The technology known as Gas-To-Liquids (GTL) refers to a chemical transformation that generates liquid products that are stable at room temperature and pressure. The transformation can be accomplished close to the natural gas production sites. In Brazil, the production and use natural gas has been growing because of the increase of the reserves of both, associated and non-associated gas. Natural gas is produced from oil explotation. The production of the liquid fractions requires processing steps. Since the offshore installations are located in distant areas, the use of the gas produced is expensive and in many cases, the gas is burned or exhausted. Due to environmental restraints the gas burning turns to be a critical issue. In order to cheapen the production of liquid products, the installation of plants to transform natural gas through the GTL technology, in associated oil and gas production installations could be the solution for the gas burning or exhaustion. The GTL plants could allow the monetization of the remote gas through the transportation of the GTL fuels produced. This work presents an evaluation of the economic costs for the implantation of a GTL plant in Brazil, in a way that allows the oil production to be kept within the environmental requirements and to generate a better use of natural gas.

Devido à sua natureza, o gás natural (GN) tem na distância aos pontos de consumo um obstáculo para sua utilização, a qual vai além simples queima para geração de energia ou obtenção de calor. Portanto, é importante que sejam discutidos novos métodos para distribuí-lo e transformá-lo em fontes de energia de maior valor agregado ou em matéria-prima para fabricação de produtos a serem utilizados na indústria química. Uma opção é a conversão do GN em combustíveis líquidos de pronto uso como óleo diesel, gasolina e querosene de aviação através da rota Gas-To-Liquids (GTL). O presente trabalho avalia o potencial da tecnologia GTL no contexto do crescimento da oferta de gás natural no Brasil pelos gasodutos Rota 2 e Rota 3, contextualizando o cenário brasileiro desse energético, as perspectivas futuras e o estado da tecnologia GTL com o processo Fisher-Tropsch. Para tanto, é simulado e analisado o desempenho econômico de uma planta de diesel GTL operante por 30 anos em cenários de preços de insumo e produto obtidos por projeções de reconhecimento internacional. / The usage of natural gás (NG) is related to the distance to the final customers, that is a real obstacle to its full utilization which is beyond the usage as fuel for electricity or heat generation. It is important to prospect, analyze and propose new methods for distribution and transformation of this important energy suppy to more value added products or special raw material for the chemical industry. The transformation in ready for use liquid fuels like diesel, gasoline and kerosene through the gas-to-liquid route (GTL) is one of the options. This dissertation evaluates the GTL technology in a context of the NG additional volume available through 2 new pipelines coming from offshore, Rota 2 and Rota 3 in the Brazilian context of NG current usage and its future perspectives taking advantage of this additional availability via the traditional and long term tested GTL Fischer-Tropsch (FT) technology. A GTL FT Diesel plant operating for 30 years was taken as an example considering different scenarios for NG and Oil prices retrieved from the IEA data base that is internationally considered as a consistent source of information.

Most people do not associate Scandinavia with seismic activity and earthquakes; however, there is in fact seismic activity in the region. Although in comparison with southern Europe the return periods of earthquakes with large magnitudes are quite long, itis critical to consider earthquake impact when designing structures. Earthquake impact is difficult to predict, but building standards provide guidance to safely designstructures based on statistical and empirical data specific to regional conditions andcircumstances. Crucial for the final impact and response of a structure is not only theground acceleration, but also the ground type, which can amplify seismic vibrationsand ultimately cause unfortunate damage to the structural elements. Since 2010 Eurocode 8, the European standards for seismic design has been in effectfor building structures in Norway. The main difference with the application of thestandards in Norway compared to Southern Europe is the choice between elastic andductile design in some cases. Presumably, the same design regulations are applicablefor design of structures in Sweden, because parts of Sweden share similar conditionsas in Norway. This master thesis examines the results of selecting between elastic andductile design based on an arbitrary finite element model, and ultimately, presentsthe differences in cost efficiency in both quantitative and qualitative measures. In the arbitrary structure that is analyzed, the lateral bearing system contains a concrete wall shaft. In order to evaluate profitability, the cost development of reinforcement in the walls, is analyzed based on ground acceleration and ductility class. Thestudy ultimately implies a breaking point when structures in ductility class mediumare more cost efficient than structures in ductility class low and vice versa, with thecondition that the governing lateral force is the seismic vibration and that the normalized axial force is less than 15% / Skandinavien förknippas inte i första hand med seismisk aktivitet och jordbävningar.I regionen förekommer seismisk aktivitet, dock är returperioderna för jordbävningarmed stor magnitud förhållandevis lång i relation till södra Europa. Jordbävningslasterär svåra att förutse, men byggnormerna vägleder till säkert utformande och dimensionering mot dess påverkan, baserat på statistiska och empiriska data för regionala förutsättningar och omständigheter. En avgörande faktor för konstruktioners inverkan och respons är inte endast markaccelerationen utan även marktypen som kanförstärka de seismiska vibrationerna och eventuellt orsaka skada på byggnader. I Norge används sedan 2010 de europeiska normerna för jordbävningsdimensionering, Eurokod 8. Den väsentliga skillnaden jämfört med utförandet av konstruktioneri södra Europa är att valet mellan elastiska och duktila utformanden ges i vissa fall.Hypotetiskt kan samma normer användas för dimensionering av byggnader i Sverige,eftersom vissa regioner i Sverige har samma förutsättningar som i Norge. I detta examensarbete undersöks valet mellan elastisk och duktil dimensionering medhjälp av finita element modellering av en godtycklig konstruktion samt en jämförelseav de två fallen som slutligen leder till en analys av kostnadseffektiviteten, både kvantitativt och kvalitativt. Det horisontella bärsystemet i den använda modellen är ett schakt bestående av betongväggar. För att kunna uppskatta lönsamheten analyseras kostnadsutvecklingenav armeringsinnehållet, beroende av markacceleration och duktilitetsklass. Studienhar resulterat i definitionen av en brytpunkt som anger när dimensionering enligtduktilitetsklass medium är effektivare än dimensionering enligt duktilitetsklass lågoch vice versa, under förutsättning att jordbävningslasten är dimensionerande ochden normaliserade axialkraften är lägre än 15%.

Tesis por compendio / [ES] El sector de la edificación representa el 20% y el 40% de la energía primaria mundial, contribuyendo al 30% de las emisiones de CO2, un desafío amplificado por el crecimiento de la población. Sin embargo, el creciente interés en las fuentes de energía renovables ya maduras, como la energía solar fotovoltaica (PV), ofrece oportunidades para mitigar los anteriores impactos, así como potenciales beneficios económicos, ambientales y sociales. El presente trabajo investiga las posibilidades y limitaciones en el despliegue masivo de sistemas de autoconsumo fotovoltaico (PVSC) en áreas urbanas desde una perspectiva de planificación urbana, considerando las limitaciones técnicas y económicas actuales. Con este fin, esta tesis emplea estrategias basadas en datos para desarrollar modelos físicos y modelos ágiles basados en regresiones como herramientas de evaluación del potencial técnico y económico de los sistemas PVSC en contextos urbanos. En primer lugar, se ha desarrollado y validado un submodelo empírico de producción fotovoltaica con mediciones climáticas y de producción recopiladas de una planta fotovoltaica de 50MW en funcionamiento. Además, se han investigado varias mejoras en el modelado del performance ratio (PR) en entornos de baja irradiancia. En la segunda etapa de esta investigación, el submodelo anterior se ha integrado en un modelo tecnoeconómico 3D basado en sistemas de información geográfica (GIS) capaz de evaluar el PVSC económico para una muestra de edificios residenciales. Además, el modelo incorpora modelos de sombras y estimaciones de demanda eléctrica horaria para evaluar una muestra de edificios residenciales. Una base de datos de simulación, derivada de los resultados anteriores, ha permitido el desarrollo de una metodología para entrenar un modelo basado en regresión y con ello estimar la producción y el periodo de retorno económico (PB) a escala de edificio con una precisión asumible para fines de planificación energética. Como último paso, se mejoró el submodelo de demanda empleando datos reales agregados de series temporales para múltiples patrones de consumo y proporcionando estimaciones realistas para otras tipologías de edificios. Además de las restricciones espaciales, el modelo optimiza el tamaño de las instalaciones según su demanda y limitaciones económicas, maximizando la relación entre autosuficiencia (SS) y el PB. Además, la metodología basada en regresión se ha ampliado para estimar, además del retorno de la inversión, múltiples indicadores clave de desempeño (KPIs) como la tasa interna de retorno (IRR), la tasa de autoconsumo (SC) y SS. A través de una adecuada identificación de predictores y una metodología de entrenamiento y validación, estas correlaciones permitieron estimaciones de rendimiento con una desviación aceptable respecto al modelo físico. La disponibilidad de datos relacionados con la construcción está aumentando progresivamente en la mayoría de los países, lo que permite una amplia aplicación y generalización de las metodologías propuestas y reduce el costo de simulación de estos estudios para cubrir áreas urbanas más extensas. Como aplicación de las metodologías anteriores, se analizaron los resultados del potencial económico fotovoltaico del parque inmobiliario completo de un municipio mediterráneo bajo diferentes escenarios económicos y de demanda a escala de edificio y municipal. Para el escenario que cumple con la regulación actual en España, la SS municipal oscila entre el 22%-43% para los escenarios más optimista y pesimista, respectivamente. El dimensionamiento óptimo de las instalaciones según las curvas de carga en la modalidad de Net Billing (NB) es crucial para obtener resultados económicos competitivos. En consecuencia, la generación fotovoltaica anual representó el 68% del consumo eléctrico total anual. / [CA] El sector de l'edificació representa el 20% i el 40% de l'energia primària mundial, contribuint al 30% de les emissions de CO2, un desafiament amplificat pel creixement de la població. No obstant això, el creixent interés en les fonts d'energia renovables ja madures, com l'energia solar fotovoltaica (PV), ofereix oportunitats per a mitigar els anteriors impactes, així com potencials beneficis econòmics, ambientals i socials. El present treball investiga les possibilitats i limitacions en el desplegament massiu de sistemes PVSC en àrees urbanes des d'una perspectiva de planificació urbana, considerant les limitacions tècniques i econòmiques actuals. A aquest efecte, aquesta tesi empra estratègies basades en dades per a desenvolupar models físics i models àgils basats en regressions com a eines d'avaluació del potencial tècnic i econòmic dels sistemes PVSC en contextos urbans. En primer lloc, s'ha desenvolupat i validat un submodel empíric de producció fotovoltaica amb mesuraments climàtics i de producció recopilats d'una planta fotovoltaica de 50MW en funcionament. A més, s'han investigat diverses millores en el modelatge del performance ràtio (PR) en entorns de baixa irradiància. En la segona etapa d'aquesta investigació, el submodel anterior s'ha integrat en un model tecnoeconòmic 3D basat en sistemes d'informació geográfica (GIS) capaç d'avaluar el PVSC econòmic per a una mostra d'edificis residencials. A més, el model incorpora models d'ombres i estimacions de demanda elèctrica horària per a avaluar una mostra d'edificis residencials. Una base de dades de simulació, derivada dels resultats anteriors, ha permés el desenvolupament d'una metodologia per a entrenar un model basat en regressió i amb això estimar la producció i la període de retorn econòmic (PB) a escala d'edifici amb una precisió assumible per a fins de planificació energètica. Com a últim pas, es va millorar el submodel de demanda emprant dades reals agregats de sèries temporals per a múltiples patrons de consum i proporcionant estimacions realistes per a altres tipologies d'edificis. A més de les restriccions espacials, el model optimitza la grandària de les instal·lacions segons la seua demanda i limitacions econòmiques, maximitzant la relació entre la taxa d'autosuficiència (SS) i PB. A més, la metodologia basada en regressió s'ha ampliat per a estimar, a més del retorn de la inversió, múltiples indicadors clau d'acompliment (KPIs) com la taxa interna de retorn (IRR), la taxa d'autoconsum (SC) i la SS. A través d'una adequada identificació de predictors i una metodologia d'entrenament i validació, aquestes correlacions van permetre estimacions de rendiment amb una desviació acceptable respecte al model físic. La disponibilitat de dades relacionades amb la construcció està augmentant progressivament en la majoria dels països, la qual cosa permet una àmplia aplicació i generalització de les metodologies proposades i redueix el cost de simulació d'aquests estudis per a cobrir àrees urbanes més extenses. Com a aplicació de les metodologies anteriors, es van analitzar els resultats del potencial econòmic fotovoltaic del parc immobiliari complet d'un municipi mediterrani baix diferents escenaris econòmics i de demanda a escala d'edifici i municipal. Per a l'escenari que compleix amb la regulació actual a Espanya, la taxa d'autosuficiència municipal oscil·la entre el 22%-43% per als escenaris més optimista i pessimista, respectivament. El dimensionament òptim de les instal·lacions segons les corbes de càrrega en la modalitat de Net Billing (NB) és crucial per a obtindre resultats econòmics competitius. En conseqüència, la generació fotovoltaica anual va representar el 68% del consum elèctric total anual. / [EN] The building sector in developed countries consumes 20% to 40% of global primary energy, contributing to 30% of the CO2 emissions, a challenge amplified by urban population growth. However, the rising interest in mature renewable energy sources, such as solar photovoltaic (PV), offers opportunities to mitigate these impacts and potential economic, environmental, and social benefits. The present research investigates the possibilities and constraints in the massive deployment of photovoltaic self-consumption (PVSC) systems in urban areas from an urban planning perspective, considering the current technical and economic limitations. To this end, this thesis employs data-driven strategies to develop both bottom-up physical and agile regression-based models as assessment tools for the technical and economic potential of PVSC systems in urban contexts. First, an empirical PV production submodel has been developed and validated with climate and production measurements collected from a 50MW utility-scale in operation. Additionally, several improvements in modeling the performance ratio (PR) in low-irradiance environments have been investigated. In the second stage of this research, the previous submodel has been integrated into a physical 3D GIS-based techno-economic model capable of assessing the economic PVSC for a sample of residential buildings. Additionally, the model incorporates shadow modeling and hourly electric demand estimations to assess sample residential buildings. A simulation database, derived from the previous results, has allowed the development of a methodology to train a regression-based model to estimate the production and the economic payback (PB) at a building scale with an assumable accuracy for energy planning purposes. As the last step, the demand submodel was improved by employing real aggregated time series data for multiple consumer patterns and providing realistic estimations for other building typologies. In addition to spatial restrictions, the model optimizes the sizing of the facilities according to their demand and economic constraints, maximizing the relationship between self-sufficiency (SS) and PB. Furthermore, the regression-based methodology has been extended to estimate, besides the payback, multiple key performance indicators such as internal rate of return (IRR), self-consumption rate (SC), and SS. Through an appropriate predictor identification and a training and validation methodology, these correlations allowed performance estimations with an acceptable deviation compared with the physical model. The availability of building-related data is progressively increasing in most countries, enabling widespread application and generalization of the proposed methodologies and reducing the simulation cost of these studies to cover larger urban areas. As an application of the previous methodologies, a complete-census economic PV potential results of a Mediterranean municipality's building stock was performed under different demand and economic scenarios at a building and municipality scale. For the scenario that meets the current regulation in Spain, the municipality SS ranged between 22%-43% for the most optimistic and pessimistic scenarios, respectively. The optimal sizing of the facilities according to the load curves in the Net Billing (NB) modality is crucial to obtaining competitive economic results. Consequently, the annual PV generation represented 68% of the annual total electricity consumption of the municipality for a net billing scenario, while a net metering scenario represented 103%. Owing to economies of scale and high demand intensity, a higher profitability was found in rooftops of apartment blocks and industrial buildings, which also achieve the highest savings in emissions. / Fuster Palop, E. (2023). Modeling and Optimization of Photovoltaic Installations at Urban Scale [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202061 / Compendio