A expansão da oferta energética frente à crescente demanda se mostra como um grande desafio para o país nas últimas décadas, tanto que para estimular os investimentos privados na área de geração de energia elétrica, o poder executivo, em 2003, iniciou as discussões de forma a apresentar seus objetivos e os pré-requisitos para alcançá-los e que mais tarde viria a se transformar na reforma do modelo institucional, introduzida no ano de 2004. Um dos marcos da reforma promovida são os leilões de compra de energia elétrica, tanto de geração existente, quanto de empreendimentos novos, sendo que a modalidades de contratação da energia pode ser por quantidade e por disponibilidade. Na modalidade de contratação por quantidade, o gerador vender um determinado montante de energia a um preço e deverá entregá-la ao comprador independentemente do seu montante de geração verificada em cada período. Na modalidade de contratação de energia por disponibilidade, o empreendedor é remunerado pelo investimento incorrido para construção e manutenção da usina, sendo ressarcido pelos compradores do contrato no custo de operação da usina incorrido, em caso de despacho da geração pelo operador do sistema elétrico. A contratação por disponibilidade é aplicada aos empreendimentos termelétricos e eólicos, cujos combustíveis podem ser desde os ventos e resíduos agrícolas de baixo custo, até óleo combustível derivado de petróleo com um alto custo e suscetível às oscilações de preço no mercado internacional. Esse custo assumido pelo comprador é um dos principais pontos de discussão desse trabalho, uma vez que por ocasião do leilão esse custo é ainda uma mera estimativa intrinsecamente relacionada com a operação eletro-energética do sistema elétrico brasileiro. Além disso, será introduzida a discussão sobre o impacto do custo da energia contratada por disponibilidade na tarifa dos consumidores, como resultado do próprio leilão associado à estratégia de cada distribuidora para contratação de seu mercado. / Electric energy supply of the fast growing demand in Brazil has been a challenge for the country in the last fifteen years. In order to stimulate power generation investments, a new institutional power sector model was introduced in 2004. This model introduced the obligation of the energy requirements acquisition by Distribution Utilities (DISCO) only through energy auctions from old and new power plants. New power plants energy auctions can be performed in two different ways: energy and capacity contracts. In the energy contracts, the energy amount is guaranteed by the seller, frequently in the case of hydro power plants. On the other hand, in the capacity arrangements the seller requires a fee, which results from the bidding process, as well as a charge defined to recover maintenance and fuel costs of thermal power plants, if the plant were requested to dispatch. Thermal power plants are dispatched by the Independent System Operator (ISO) using hydrothermal system optimization model. However, fuel costs are paid by DISCOs and will be passed-through to the end customers tariffs. The main focus of this work, is the economical and financial risks of capacity arrangement and the impact in the captive customers tariffs.

Como seguir com o crescimento da indústria, da economia e do consumo de energia de forma sustentável? No setor manufatureiro as máquinas-ferramentas são peças-chave nos processos de fabricação. Como saber se uma bomba, um motor ou outro elemento acessório é adequado para uma máquina-ferramenta específica? Normalmente, fabricantes se baseiam em sugestões dos fornecedores para selecionar tais elementos, o que resulta em um projeto ajustado pela experiência e por estimativas subjetivas, às vezes superestimando as dimensões do projeto por segurança. O objetivo deste trabalho é monitorar o consumo da energia elétrica durante a fase de uso da máquina-ferramenta, com o fim de explicar a demanda de energia em cada uma de suas tarefas, sugerindo diretrizes para o aperfeiçoamento do projeto desta nos seus componentes críticos. Esta dissertação apresenta uma cuidadosa revisão de livros e pesquisas anteriores, os quais direcionaram a etapa experimental. Assim, elegeu-se trabalhar em um centro de usinagem, o qual foi monitorado por um analisador de qualidade de energia. A metodologia experimental iniciou-se com a avaliação da eficiência energética da máquina-ferramenta em termos de fator de potência, a fim de trabalhar dentro dos parâmetros da legislação brasileira, e finalizou-se com o monitoramento do consumo de energia elétrica. Tal monitoramento foi feito em três cenários de usinagem: em vazio, a seco e com fluido, utilizando um mesmo plano de trabalho em todas as situações. Conclui-se que prognósticos de consumo de energia são possíveis se tempos e constantes do modelo apresentado são conhecidos para uma máquina-ferramenta específica, parâmetros que são influenciados pela experiência do operador. A medição do consumo de energia da máquina em vazio e com remoção permitiram conhecer o consumo de energia pela usinagem propriamente dita. Observou-se também que apenas a máquina-ferramenta consome 59% da energia total quando está usinando; as mudanças de velocidade não afetam o consumo de energia diferentemente da taxa de remoção de material; elementos auxiliares à usinagem não deterioram a eficiência energética da máquina, embora possam representar uma boa taxa percentual de gasto no consumo total; e a troca de ferramentas é mais eficiente na usinagem do que em vazio. / How to follow the growth of industry, economy and energy consumption in a sustainable way? In the manufacturing sector, the machine tools are key-parts in the processes. How can we know if a pump, an electric motor or another accessory element is adequate to a specific machine tool? Usually, the manufacturer relies on suggestions from suppliers to select those elements, resulting in a project adjusted by experience and subjective estimations, sometimes overestimating for security. The objective of the present work is to monitor the consumption of electric power during the useable phase, in order to map the energy demand in each of its tasks, thus suggesting guidelines for the improvement of the project to its critical components. This dissertation presents a thorough review of books and previous research, which has guided the experimental phase. Accordingly, it was chosen to work in a machining center, which was monitored by a power quality analyzer. The experimental methodology began with the evaluation of the energetic efficiency of the machine tool in terms of power factor, in order to work within the parameters of the Brazilian legislation, and ended up with electric energy consumption monitoring. Such monitoring was made in three machining scenarios: cutting air, cutting dry and with coolant, sing the same CNC workplan in all situations. The conclusions include that forecasting of energy consumption is possible if time and constants of the proposed model are known for a specific machine tool, parameters which are influenced by the experience gathered by the operator. The measurement of energy consumption during air cutting and removing material allowed to know the energy consumption of the machining operation itself. It was also observed that: the machine alone consumes 59% of the total energy when in operation; the energy consumption is not affected by speed changes, but by the material removal rate; auxiliary elements to the machining do not negatively affects the energy efficiency of the machine, although may represent considerable expenditure in total consumption; and, the exchange of tools is more efficient when removing material, than when air machining.

Este trabalho tem como objetivo apontar os impactos que as transformações institucionais do setor elétrico brasileiro tiveram sobre as relações de trabalho. Assim, parte do entendimento das reformas setoriais iniciadas em 1995, com a aprovação da Lei das Privatizações, destacando duas principais ações: a desverticalização das atividades de geração, transmissão, distribuição e comercialização de energia e as privatizações. Entende-se aqui que estas reformas ocorreram em meio a uma crise energética, desencadeada, em especial, pela incapacidade do Estado em investir o montante necessário para garantir a oferta de energia demandada pelo país. Mais do que isto, entende-se que esta reforma institucional do setor elétrico é parte integrante de mudanças mais amplas na concepção do Estado brasileiro, que vem adotando medidas liberalizantes, em especial na área de infra-estrutura do país (energia, telecomunicações, transportes, entre outros). É neste ponto que o trabalho passa a entender as transformações setoriais inseridas no contexto do capitalismo contemporâneo, marcado pelo cenário de competição global. Assim, assiste-se, tanto no cenário nacional quanto internacional, à discussões sobre a revisão dos papéis do Estado, à reestruturações empresariais conduzidas em prol da competitividade e à crise do mundo do trabalho. Esta última é marcada pela queda do nível do emprego, pelo aumento de formas precárias de inserção do trabalhador no mercado de trabalho, pela queda no rendimento e pela dificuldade dos sindicatos em defender o valor da força de trabalho neste novo contexto político, social e econômico. A pesquisa de campo conduzida revela as transformações institucionais do setor elétrico brasileiro causaram impactos negativos sobre os trabalhadores. O nível de emprego caiu 37% e os salários, em média 16% entre os anos de 1995 e 2004, nas atividades de geração e distribuição de energia, mais diretamente afetadas com as privatizações. Neste mesmo período, houve alteração significativa no perfil dos trabalhadores dessas atividades, que passaram a ser mais jovens, com menos tempo de empresa e com melhor grau de instrução. As entrevistas realizadas junto a dirigentes dos sindicatos dos eletricitários de São Paulo e de Campinas revelaram as dificuldades das entidades de representação dos trabalhadores em manter benefícios anteriormente conquistados e de representar trabalhadores que, embora terceirizados, executam atividades relacionadas ao setor elétrico. Já as entrevistas realizadas junto a gestores de recursos humanos de duas importantes distribuidoras de energia elétrica do Estado de São Paulo retrataram os esforços desprendidos nos processos de reestruturação empresarial, que levaram a adoção de novas formas de organização do trabalho e novos modelos de gestão de pessoas, trazendo importantes ganhos de eficiência para as organizações. Assim, de um lado temos os indicadores do lado do trabalho apontando para um cenário de fragilidade, enquanto os indicadores organizacionais apontam para a melhoria do desempenho técnico e financeiro das empresas estudadas. Questiona-se ainda se o modelo institucional adotado pelo setor elétrico, apesar de trazer prejuízos para o campo do trabalho, teve impactos positivos para a sociedade. Neste ponto, alerta-se para o aumento significativo das tarifas de energia, que cresceram 251,9% entre os anos de 1994 e 2004, período em que a inflação foi de 156,5%. Tais conclusões remetem à necessidade de repensar a forma de regulação do Estado sobre os segmentos de infra-estrutura no país, em especial, das concessionárias prestadoras de serviços de utilidade pública, como é o caso das distribuidoras de energia elétrica. / This paper is intended to briefly analyse and point out the consequences of the institutional modifications, recently undergone by the brazilian electric power companies, from the standpoint of labor relationship. Our analysis covers the period beginning in 1995, by the time the Law of Privatizations was passed, and will be mainly focused on the organizational rearrangement of generation, transmission, distribution and power supply activities, and on the privatization implications. It should be initially mentioned that such modifications came about during a serious energy crisis, caused by the lack of financial capacity on the part of the brazilian government, enough to meet power demand throughout the country. Furthermore, it should be understood that those institutional modifications, are only part of a more comprehensive context, involving a new insight of brazilian government standards, with the adoption of a more liberal policy, as applied to the fields of power, telecommunications, transportation, among others. This paper develops its analysis exactly from this point on, so as to include all aspects related to social-economic modifications occurred in those areas, as a consequence of modern capitalism, in a global context. It can be noticed, in both national and international contexts, many discussions going on about the new role of the State, and at the same time, private companies discussing reengineering solutions in order to adjust themselves to a modern highly competitive world and to new labor relationships. Employment levels have permanently decreased and temporary or unstable forms of employment have been offered to the labor market, whereas workers and syndicates have to struggle hard to represent and defend their interests in this new situation A field survey on that was carried out and clearly showed a negative impact of such modifications upon the labor market. Employment and salary levels decreased by 37%, and 16% respectively, as of 1995 through 2004. Power generation and distribution activities were the most affected areas by privatization. At the same time, a significant alteration of personal and professional profiles of the workers in such areas was noticed, with younger, more recently hired and better educated people. All interviews made with syndicate directors, both in São Paulo and in Campinas, have indicated a huge trouble they have to face, when trying to keep fringe benefits previously granted, as well as representing the interest of outsourced workers, that perform the same job of regular ones. On the other hand, interviews that were made with human resources managers of the two most important power companies of São Paulo State, have shown their endeavor towards the reorganization of their companies, by introducing new methodologies, and new people management routines, with a view to improving their efficiency at work. Thus, there is a different scenery, as seen from these two conflicting points of view. Whereas workers and their syndicates, consider themselves weakened for negotiating what they assume to be their rights, their managers are very happy about the meaningful improvement detected on the technical and financial performance of the respective companies. A question comes up on whether or not this institutional model, although supposedly bringing about losses to workers of power companies, has really been positive to consumers and to society as a whole. It should be pointed out that from 1994 through 2004, power supply service fees increased by 251.9%, whereas in the same period the calculated inflation was 156.6%. These numbers probably show the necessity of reconsidering the model for granting public utility services to private groups so as to improve it towards more reasonable results.

Esta dissertação tem por objetivo determinar a contribuição de uma unidade habitacional unifamiliar, que utiliza o sol como fonte principal de energia, e adota premissas e estratégias de uma Casa Solar, para a conservação e geração de energia, e redução de emissões de GEE. O Sistema Interligado Nacional (SIN) de eletricidade é analisado considerando as fontes de geração, emissões de GEE associadas e as previsões de expansão. São estudados o potencial e as limitações para a inserção da fonte solar fotovoltaica na matriz de energia elétrica brasileira. O consumo de eletricidade do setor residencial é caracterizado, considerando as previsões de aumento da demanda por eletricidade. São elencadas e estudadas as premissas e estratégias de uma Casa Solar, com foco no aproveitamento do sol na arquitetura e no uso de sistema de aquecimento solar (SAS) e sistema fotovoltaico (SFV). Estas premissas e estratégias são demonstradas de forma aplicada por meio do protótipo Ekó House, um modelo de residência de energia zero (REZ) que incorpora as premissas e estratégias de uma Casa Solar. As estratégias bioclimáticas e os sistemas solares são analisados considerando sua aplicação na cidade de São Paulo. A análise qualitativa de estratégias passivas e de baixo consumo para o condicionamento térmico demonstram um potencial de se aumentar em até 70% as horas de conforto no ano. Dentro dos parâmetros definidos e considerando um valor médio de consumo residencial, a adoção de tecnologias mais eficientes para iluminação demonstra um potencial de reduzir o consumo de eletricidade em até 12,5%, e o uso de SAS apresenta um potencial para conservar até 16,3% da eletricidade consumida. A geração de energia elétrica por SFV, associada à adoção medidas de eficiência energética, demonstra potencial para atingir um balanço energético próximo a zero ou positivo. Com isso, estima-se um potencial de se evitar até 1,66 t CO2 de emissões ao ano por unidade habitacional. / This dissertation aims to determine the contribution of a single-family dwelling unit that harnesses the sun as a main energy source, and adopts guidelines and strategies of a Solar House, aiming energy conservation and generation, and GHG emissions reduction. The Brazilian interconnected electricity system is analyzed regarding energy sources, associated GHG emissions and expansion projection. The electricity consumption in residential sector is characterized, considering the projections of increase in electricity demand. The guidelines and strategies for a Solar House are studied, focusing on the harnessing of sun in architecture and solar systems for domestic hot water (DHW) and electricity generation by photovoltaic (PV) systems. The practical application of these guidelines and strategies is exemplified by the Ekó House prototype, a zero energy dwelling housing model that incorporates Solar House guidelines and strategies in its design. Bioclimatic strategies and solar systems are analyzed considering their application in São Paulo city. The qualitative analysis of passive and low consumption strategies points out a potential of increasing 70% of comfort hours in a year. Within the parameters defined and considering the Brazilian average consumption for dwellings, it is shown that the adoption of efficient technologies for lighting can save up to 12.5%, and solar systems for DHW can save up to 16.3% of electricity consumption. The PV electricity generation associated to energy efficiency measures can reach a near zero energy balance or even a positive energy balance. Thus, it is estimated a potential of avoiding up to 1.66 t CO2/year for each dwelling.

O futuro da Regulação do setor elétrico, tema central desta Tese, deve ser analisado no contexto da evolução tecnológica e do desenvolvimento sustentável, considerados seus três pilares fundamentais: a economia, o meio ambiente e a sociedade. No século XXI, um dos grandes desafios do setor elétrico mundial é a regulação de temas inseridos no amplo contexto da smart energy, com mais fontes renováveis na matriz, outras formas de atuação do consumidor e novos modelos de negócios. Análises, dados, fatos e evidências empíricas obtidas em pesquisas e apresentadas nesta Tese permitem afirmar que há razões suficientemente consistentes para que se busque uma nova abordagem da Regulação do setor elétrico brasileiro. Assim, é apresentado um novo caminho para a Regulação, consubstanciado numa Engenharia Regulatória, com maior visão sistêmica e prospectiva para tratar das questões da sustentabilidade, da economia verde e da sociedade mais digital e hiperconectada. Nesta Tese são apresentadas duas propostas: (1) premissas para a adoção de uma Regulação Evolutiva e (2) premissas para uma Plataforma Regulatória. Pela Regulação Evolutiva, há uma maneira diferenciada de regular o setor elétrico, caracterizada por tratar de forma mais convergente, dinâmica, equilibrada, interativa e qualificada as demandas da própria sociedade e do mercado, em que o consumidor assume papel mais decisivo como ator na transição para um setor diferenciado (geração distribuída, micro e minigeração, resposta da demanda, smart city, smart grid, smart metering, energy storage, entre outros). A Plataforma Regulatória deve ser uma ferramenta/sistema de suporte para estruturar a informação e auxiliar na adoção de soluções regulatórias, com maior participação, consistência e transparência. A Plataforma Regulatória busca agregar mais valor à inteligência regulatória, com a observação imediata de temas da agenda nacional e mundial, para verificar sua aderência aos temas a serem regulados. O trabalho visa contribuir de forma original para o debate e aprimoramento da Regulação, para atender a essa realidade de interrelação entre a evolução tecnológica e o desenvolvimento sustentável no setor que tende a ser cada vez mais 4D - digitalizado, descarbonizado, descentralizado e democrático. O futuro não deve ser mais o que foi projetado no passado, mas o que se estruturar a partir de uma consciência presente sobre os cenários, tendências e possíveis disrupturas, além da adoção de ações conjuntas na sociedade, entre as quais se inclui a Regulação do setor elétrico. / The future of the regulation of the electricity sector, the central theme of this Thesis, must be analyzed in the context of technological change and sustainable development, considered their three fundamental pillars: the economy, the environment and society. In the 21st Century, one of the great challenges of the world electricity sector is the regulation of themes included in the broad context of the smart energy, with more renewable sources in an array, other forms of consumer activity and new business models. Analysis, data, facts and empirical evidence obtained in research and presented in this Thesis allow to assert that there are consistent reasons to seek out a new approach to the Regulation of the Brazilian Electric Sector. Therefore, a new way to adjust is presented, organized in a Regulatory Engineering, with greater systemic vision and foresight to address the issues of sustainability, green economy and a more digital and hyperconnected society. In this Thesis, there are two proposals: (1) premises for the adoption of an Evolutionary Regulation and (2) premises for a Regulatory Platform. By Evolutionary Regulation, there is a different way to regulate the electricity sector, characterized by treating in a more convergent, dynamic, balanced, interactive and qualified way the demands of the society and the market, in which the consumer assumes a more decisive role as an actor in the transition to a distinguished sector (distributed generation, micro and minigeneration, demand response, smart city, smart grid, smart metering, energy storage, among others). The Regulatory Platform must be a tool/support system for structuring the information and assisting in the adoption of regulatory solutions, with greater participation, consistency and transparency. The Regulatory Platform seeks to add more value to regulatory intelligence, by immeditately observing national and global agenda issues to analyze its adherence to the themes to be regulated. The work aims to contribute to the debate and improvement of the Regulation in an original way, to meet this reality of interrelation between technological progress and sustainable development in the sector, which tends to be more and more 4 D - Digitalized, Decarbonized, Decentralized and Democratic. The future must no longer be what was designed in the past, but what is structured from a present conscience on the scenarios, trends and possible disruptions, in addition to the adoption of joint actions in society, including the Regulation of the electricity sector.

Como seguir com o crescimento da indústria, da economia e do consumo de energia de forma sustentável? No setor manufatureiro as máquinas-ferramentas são peças-chave nos processos de fabricação. Como saber se uma bomba, um motor ou outro elemento acessório é adequado para uma máquina-ferramenta específica? Normalmente, fabricantes se baseiam em sugestões dos fornecedores para selecionar tais elementos, o que resulta em um projeto ajustado pela experiência e por estimativas subjetivas, às vezes superestimando as dimensões do projeto por segurança. O objetivo deste trabalho é monitorar o consumo da energia elétrica durante a fase de uso da máquina-ferramenta, com o fim de explicar a demanda de energia em cada uma de suas tarefas, sugerindo diretrizes para o aperfeiçoamento do projeto desta nos seus componentes críticos. Esta dissertação apresenta uma cuidadosa revisão de livros e pesquisas anteriores, os quais direcionaram a etapa experimental. Assim, elegeu-se trabalhar em um centro de usinagem, o qual foi monitorado por um analisador de qualidade de energia. A metodologia experimental iniciou-se com a avaliação da eficiência energética da máquina-ferramenta em termos de fator de potência, a fim de trabalhar dentro dos parâmetros da legislação brasileira, e finalizou-se com o monitoramento do consumo de energia elétrica. Tal monitoramento foi feito em três cenários de usinagem: em vazio, a seco e com fluido, utilizando um mesmo plano de trabalho em todas as situações. Conclui-se que prognósticos de consumo de energia são possíveis se tempos e constantes do modelo apresentado são conhecidos para uma máquina-ferramenta específica, parâmetros que são influenciados pela experiência do operador. A medição do consumo de energia da máquina em vazio e com remoção permitiram conhecer o consumo de energia pela usinagem propriamente dita. Observou-se também que apenas a máquina-ferramenta consome 59% da energia total quando está usinando; as mudanças de velocidade não afetam o consumo de energia diferentemente da taxa de remoção de material; elementos auxiliares à usinagem não deterioram a eficiência energética da máquina, embora possam representar uma boa taxa percentual de gasto no consumo total; e a troca de ferramentas é mais eficiente na usinagem do que em vazio. / How to follow the growth of industry, economy and energy consumption in a sustainable way? In the manufacturing sector, the machine tools are key-parts in the processes. How can we know if a pump, an electric motor or another accessory element is adequate to a specific machine tool? Usually, the manufacturer relies on suggestions from suppliers to select those elements, resulting in a project adjusted by experience and subjective estimations, sometimes overestimating for security. The objective of the present work is to monitor the consumption of electric power during the useable phase, in order to map the energy demand in each of its tasks, thus suggesting guidelines for the improvement of the project to its critical components. This dissertation presents a thorough review of books and previous research, which has guided the experimental phase. Accordingly, it was chosen to work in a machining center, which was monitored by a power quality analyzer. The experimental methodology began with the evaluation of the energetic efficiency of the machine tool in terms of power factor, in order to work within the parameters of the Brazilian legislation, and ended up with electric energy consumption monitoring. Such monitoring was made in three machining scenarios: cutting air, cutting dry and with coolant, sing the same CNC workplan in all situations. The conclusions include that forecasting of energy consumption is possible if time and constants of the proposed model are known for a specific machine tool, parameters which are influenced by the experience gathered by the operator. The measurement of energy consumption during air cutting and removing material allowed to know the energy consumption of the machining operation itself. It was also observed that: the machine alone consumes 59% of the total energy when in operation; the energy consumption is not affected by speed changes, but by the material removal rate; auxiliary elements to the machining do not negatively affects the energy efficiency of the machine, although may represent considerable expenditure in total consumption; and, the exchange of tools is more efficient when removing material, than when air machining.

A expansão da oferta energética frente à crescente demanda se mostra como um grande desafio para o país nas últimas décadas, tanto que para estimular os investimentos privados na área de geração de energia elétrica, o poder executivo, em 2003, iniciou as discussões de forma a apresentar seus objetivos e os pré-requisitos para alcançá-los e que mais tarde viria a se transformar na reforma do modelo institucional, introduzida no ano de 2004. Um dos marcos da reforma promovida são os leilões de compra de energia elétrica, tanto de geração existente, quanto de empreendimentos novos, sendo que a modalidades de contratação da energia pode ser por quantidade e por disponibilidade. Na modalidade de contratação por quantidade, o gerador vender um determinado montante de energia a um preço e deverá entregá-la ao comprador independentemente do seu montante de geração verificada em cada período. Na modalidade de contratação de energia por disponibilidade, o empreendedor é remunerado pelo investimento incorrido para construção e manutenção da usina, sendo ressarcido pelos compradores do contrato no custo de operação da usina incorrido, em caso de despacho da geração pelo operador do sistema elétrico. A contratação por disponibilidade é aplicada aos empreendimentos termelétricos e eólicos, cujos combustíveis podem ser desde os ventos e resíduos agrícolas de baixo custo, até óleo combustível derivado de petróleo com um alto custo e suscetível às oscilações de preço no mercado internacional. Esse custo assumido pelo comprador é um dos principais pontos de discussão desse trabalho, uma vez que por ocasião do leilão esse custo é ainda uma mera estimativa intrinsecamente relacionada com a operação eletro-energética do sistema elétrico brasileiro. Além disso, será introduzida a discussão sobre o impacto do custo da energia contratada por disponibilidade na tarifa dos consumidores, como resultado do próprio leilão associado à estratégia de cada distribuidora para contratação de seu mercado. / Electric energy supply of the fast growing demand in Brazil has been a challenge for the country in the last fifteen years. In order to stimulate power generation investments, a new institutional power sector model was introduced in 2004. This model introduced the obligation of the energy requirements acquisition by Distribution Utilities (DISCO) only through energy auctions from old and new power plants. New power plants energy auctions can be performed in two different ways: energy and capacity contracts. In the energy contracts, the energy amount is guaranteed by the seller, frequently in the case of hydro power plants. On the other hand, in the capacity arrangements the seller requires a fee, which results from the bidding process, as well as a charge defined to recover maintenance and fuel costs of thermal power plants, if the plant were requested to dispatch. Thermal power plants are dispatched by the Independent System Operator (ISO) using hydrothermal system optimization model. However, fuel costs are paid by DISCOs and will be passed-through to the end customers tariffs. The main focus of this work, is the economical and financial risks of capacity arrangement and the impact in the captive customers tariffs.

Esta dissertação tem por objetivo determinar a contribuição de uma unidade habitacional unifamiliar, que utiliza o sol como fonte principal de energia, e adota premissas e estratégias de uma Casa Solar, para a conservação e geração de energia, e redução de emissões de GEE. O Sistema Interligado Nacional (SIN) de eletricidade é analisado considerando as fontes de geração, emissões de GEE associadas e as previsões de expansão. São estudados o potencial e as limitações para a inserção da fonte solar fotovoltaica na matriz de energia elétrica brasileira. O consumo de eletricidade do setor residencial é caracterizado, considerando as previsões de aumento da demanda por eletricidade. São elencadas e estudadas as premissas e estratégias de uma Casa Solar, com foco no aproveitamento do sol na arquitetura e no uso de sistema de aquecimento solar (SAS) e sistema fotovoltaico (SFV). Estas premissas e estratégias são demonstradas de forma aplicada por meio do protótipo Ekó House, um modelo de residência de energia zero (REZ) que incorpora as premissas e estratégias de uma Casa Solar. As estratégias bioclimáticas e os sistemas solares são analisados considerando sua aplicação na cidade de São Paulo. A análise qualitativa de estratégias passivas e de baixo consumo para o condicionamento térmico demonstram um potencial de se aumentar em até 70% as horas de conforto no ano. Dentro dos parâmetros definidos e considerando um valor médio de consumo residencial, a adoção de tecnologias mais eficientes para iluminação demonstra um potencial de reduzir o consumo de eletricidade em até 12,5%, e o uso de SAS apresenta um potencial para conservar até 16,3% da eletricidade consumida. A geração de energia elétrica por SFV, associada à adoção medidas de eficiência energética, demonstra potencial para atingir um balanço energético próximo a zero ou positivo. Com isso, estima-se um potencial de se evitar até 1,66 t CO2 de emissões ao ano por unidade habitacional. / This dissertation aims to determine the contribution of a single-family dwelling unit that harnesses the sun as a main energy source, and adopts guidelines and strategies of a Solar House, aiming energy conservation and generation, and GHG emissions reduction. The Brazilian interconnected electricity system is analyzed regarding energy sources, associated GHG emissions and expansion projection. The electricity consumption in residential sector is characterized, considering the projections of increase in electricity demand. The guidelines and strategies for a Solar House are studied, focusing on the harnessing of sun in architecture and solar systems for domestic hot water (DHW) and electricity generation by photovoltaic (PV) systems. The practical application of these guidelines and strategies is exemplified by the Ekó House prototype, a zero energy dwelling housing model that incorporates Solar House guidelines and strategies in its design. Bioclimatic strategies and solar systems are analyzed considering their application in São Paulo city. The qualitative analysis of passive and low consumption strategies points out a potential of increasing 70% of comfort hours in a year. Within the parameters defined and considering the Brazilian average consumption for dwellings, it is shown that the adoption of efficient technologies for lighting can save up to 12.5%, and solar systems for DHW can save up to 16.3% of electricity consumption. The PV electricity generation associated to energy efficiency measures can reach a near zero energy balance or even a positive energy balance. Thus, it is estimated a potential of avoiding up to 1.66 t CO2/year for each dwelling.

O mercado das distribuidoras de energia elétrica é composto por consumidores cativos, especiais potencialmente livres e potencialmente livres. Neste trabalho, considera-se consumidores cativos aqueles com demanda menor que 500kW, especiais potencialmente livres aqueles com demanda igual ou superior a 500kW e menor que 3MW e potencialmente livres aqueles com demanda igual ou superior a 3 MW. De acordo com a Lei no 9427 de 1996, consumidor especial é qualificado segundo o critério de demanda contratada, ou seja, com demanda igual ou superior a 500 kW. Esse consumidor tem a alternativa de migrar para o mercado livre, desde que adquira energia somente de fontes incentivadas, como, pequenas centrais hidroelétricas, eólicas, biomassa e solar. Esta alternativa de migração resulta em uma fonte de incerteza nos estudos de mercado da distribuidora e, consequentemente, no volume de energia a ser adquirida para atendimento de seu mercado. A metodologia tradicional de projeção de mercado de energia elétrica da classe industrial não considera o consumidor especial de forma explícita. Neste sentido, o presente trabalho apresenta uma metodologia para projeção de mercado da classe industrial a longo prazo, considerando os consumidores especiais. Para avaliar o efeito desta migração sobre o mercado das distribuidoras foi construído um modelo de simulação, que contempla a decisão dos consumidores especiais. Com base no modelo proposto, são apresentados cenários de projeção de mercado, que comprovam a necessidade de considerar os consumidores especiais de forma explícita nos estudos de mercado e os efeitos na evolução do mercado das distribuidoras. / The market for power utilities consists of captive consumers, special potentially free and potentially free. Here, one considers captives consumer, those with less than 500kW demand, special potentially free, those with demand greater than or equal to 500kW and less than 3 MW, and potentially free, those with demand greater than or equal to 3 MW. According to Law n. 9427 of 1996, special consumer is qualified according to the contracted demand criteria with demand equal to or greater than 500 kW. This consumer has the option to migrate to the free market, provided that they acquire energy only from encouraged sources, such as small hydropower, windpower, biomass power and solar power. This alternative of migration leads to an uncertainty in the power utilities market research and, consequently, in the amount of energy to be purchased to supply their market. The traditional methodology of forecasting the market the electrical energy for industrial class does not consider the particular consumer explicitly. In this sense, this work presents a methodology for forecasting the market for industrial class long-term, considering the special consumers. In order to evaluate the effect of migration on the distribution market, a simulation model was built, which includes the decision of the special consumers. Based on the proposed model, one presents scenarios of market forecasting, establishing the need to consider the special consumers explicitly in power utilities market research and its effects on evolution of market distribution.

A redox flow battery (RFB) is an electrochemical energy storage device in which the storage medium is in the form of liquid electrolyte, which is stored in external reservoirs separate from the cell stack. The storage capacity of such systems is limited by the size of the external tanks, making the RFB an ideal technology for grid level energy storage. The vanadium redox flow battery (VRB) is a particularly attractive variant of the RFB, due to its use of a single transition-metal element in both the positive and negative electrolytes. However, the performance of the VRB is affected by the cross-over of electrolytes through the ion-exchange membrane which separates the positive and negative electrolytes. Cross-over causes degradation of energy storage efficiency and long term capacity loss. Previous studies of ion cross-over have focused primarily on the measurement of ion diffusion across ion exchange membranes in the absence of electrical current. In this work a novel VRB cell is described in which ion cross-over can be measured directly in the presence and absence of electrical current. Measurements are made of cross-over using this cell with three different types of ion exchange membrane in both charge and discharge modes. The results reported in this work show that the rate of ion cross-over can be greatly enhanced or suppressed depending upon the magnitude of the current flow and its direction relative to the ion concentration gradient. / text