Orientador : Prof. Msc. Mauricy Kawano / Co-orientador : Dr. Andreas Friedrich Grauer / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Mestrado Profissional em Meio Ambiente Urbano e Industrial, em parceria com o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial e a Universität Stuttgart. Defesa: Curitiba, 30/11/2016 / Inclui referências: f. 75-82 / Resumo: A destinação final dos Resíduos Sólidos Urbanos é um dos maiores desafios enfrentados pela sociedade moderna, isso porque são descartadas enormes quantidades de resíduos diariamente por residências e empresas, resíduos estes, que podem servir como matéria-prima para negócios, pois podem produzir energia, recuperando o valor econômico dos resíduos e contribuindo com o meio ambiente. O presente estudo teve como objetivo realizar a estimativa do aproveitamento energético dos RSU gerados pelo município de Campo Largo com foco na valoração, para isso, tornou-se fundamental reconhecer os principais processos térmicos para a destinação final de resíduos existentes, tais como a incineração, o coprocessamento, a pirólise, a gaseificação e a biodigestão. Dentre as várias tecnologias existentes de tratamento térmico com aproveitamento energético, se destaca a incineração, a qual consiste em um processo de combustão controlada que converte a energia química em calor. A partir do estudo de caso da cidade de Campo Largo - PR foi possível compilar informações bibliográficas já existentes, identificar as vantagens e desvantagens da técnica da incineração para o aproveitamento energético de resíduos sólidos e posteriormente estimou-se o aproveitamento energético de RSU resultante do processo de incineração para Campo Largo e Curitiba. A quantidade estimada de energia produzida em Campo Largo foi de 1,97 MWe e para Curitiba 48,67 MWe, tendo como base estes valores, foi possível estimar a quantidade de casas abastecidas, sendo para Campo Largo, 7.880 residências e para Curitiba 194.680 residências. A técnica de incineração possibilita destinar corretamente o resíduo, sendo então uma forma alternativa de geração de energia e destinação de rejeitos, otimiza a quantidade energética existente do Resíduo Sólido Urbano, possibilita a redução de áreas necessárias para aterro, garante da destruição térmica e geração de melhorias na qualidade ambiental e de saúde pública visando melhorias em termos ambientais e no bem-estar social. Palavras-chave: Resíduos sólidos urbanos. Incineração. Valoração. Energia. / Abstract: The final destination of Urban Solid Waste is one of the major challenges faced by modern society, because huge amounts of waste are discarded daily by residences and companies, these residues, which can serve as raw material for business, as they can produce energy, recovering The economic value of waste and contributing to the environment. The objective of this study was to estimate the energy utilization of the RSU generated by the municipality of Campo Largo with a focus on valuation. For this purpose, it became fundamental to recognize the main thermal processes for the final disposal of existing residues such as incineration, Co-processing, pyrolysis, gasification and biodigestion. Among the various existing heat treatment technologies with energy recovery, incineration is highlighted, which consists of a controlled combustion process that converts chemical energy to heat. Based on the case study of the city of Campo Largo - PR, it was possible to compile existing bibliographical information, identify the advantages and disadvantages of the incineration technique for the energetic use of solid waste, and subsequently estimate the energy utilization of the solid waste resulting from the process Of incineration to Campo Largo and Curitiba. The estimated amount of energy produced in Campo Largo was 1.97 MWe and for Curitiba 48.68 MWe, based on these values, it was possible to estimate the number of houses supplied, being Campo Largo, 7,880 residences and for Curitiba 194,680 residences . The incineration technique makes it possible to correctly allocate the waste, which is an alternative form of energy generation and waste disposal, optimizes the existing amount of urban solid waste, enables the reduction of areas required for landfill, guarantees thermal destruction and generation of waste. Improvements in environmental and public health quality aiming at environmental improvements and social welfare. Keywords: Urban solid waste. Incineration. Valuation. Energy.

Orientador : Prof. Dr. Alexandre K. Guetter / Coorientador : Prof. Dr. Saulo R. Freitas / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 31/08/2016 / Inclui referências : f. 189-197 / Area de Concentração: Engenharia de rercursos hídricos / Resumo: O presente trabalho propõe um método para a previsão da geração de energia eólica, no horizonte de curtíssimo e curto prazo, até 72 h à frente, a cada 10 minutos. O método consiste em uma combinação da previsão determinística do vento, realizada por um modelo numérico de previsão de tempo, com modelos estocásticos, para reduzir do erro da previsão. Após a correção, o vento é convertido em potência elétrica. O modelo numérico de previsão de tempo selecionado é o BRAMS (Brazilian Developments on the Regional Atmospheric Modelling System), mantido e desenvolvido pelo INPE/CPTEC (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais/Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos). O modelo estocástico de atualização de estado, o filtro de Kalman, empregado com o objetivo de se assimilar as observações em tempo real para redução da magnitude dos erros na previsão de vento e geração eólica. A assimilação do vento e geração observados atualiza os estados de um modelo dinâmico produzido pelas previsões de vento do modelo BRAMS. O modelo dinâmico foi formulado com funções polinomiais, cujos coeficientes foram estimados pelas análises de regressão aplicadas às previsões de vento do BRAMS. A energia eólica é calculada de duas formas distintas: interpolação da curva de potência do aerogerador e equações de regressão. O modelo estocástico é complementado com uma segunda implementação do filtro de Kalman para previsão da energia eólica. O modelo meteorológico-estocástico é validado com medições de vento e geração da usina eólio-elétrica (UEE) de Palmas (PR) e de vento de uma torre anemométrica localizada no município de São Bento do Norte (RN). A aplicação de um modelo de previsão da geração eólica para um país de dimensões continentais como o Brasil requer a sua avaliação de desempenho para regiões com diferentes características de variabilidade diurna e sazonal do regime de ventos. Finalmente, o método proposto poderá ser empregado para qualquer parque eólico localizado no Brasil. Palavras-chave: Energia eólica, Modelos de previsão de tempo, Filtro de Kalman, Aerogerador, Curva de potência. / Abstract: This work proposes a method for wind power forecasting, for very short and short-term, up to 72 hours ahead, at each 10 minutes. The method consists of a combination of deterministic wind forecasting, performed by a numerical weather prediction model, with stochastic models, to reduce the forecast error. After this correction, wind is converted in electric power. The numerical weather prediction model selected is BRAMS (Brazilian Developments on the Regional Atmospheric Modeling on System), maintained and developed by INPE/CPTEC (National Institute for Space Research/Center for Weather Forecasting and Climate Studies). The stochastic model for state update is the Kalman filter, applied to assimilate the observations in real-time to reduce wind prediction errors magnitude and, consequently, wind generation. Wind assimilation and observed generation updates the states of a dynamic model produced by wind forecasts of BRAMS. The dynamic model was formulated with polynomial functions, whose coefficients were estimated by regression analysis applied to BRAMS wind forecasts. Wind power and energy are calculated in two ways: interpolation of the wind turbine power curve and regression equations. The stochastic model is complemented with a second implementation of the Kalman filter to wind power forecast. The weather-stochastic model is validated with wind and generation measurements of Palmas wind farm (PR) and wind measurements of mast located in São Bento do Norte (RN). Applying a wind power forecasting method for a country of continental dimensions like Brazil requires its performance evaluation in regions of different characteristics of diurnal and seasonal variability of the wind regime. Finally, the proposed method can be used for any wind farm located in Brazil. Keywords: Wind power, Numerical atmospheric models, Kalman filter, Wind turbine, Power curve.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-08-17Bitstream added on 2014-06-13T18:20:30Z : No. of bitstreams: 1 espiritosanto_zn_me_arafcl.pdf: 1220276 bytes, checksum: 7b9a9f794fcf49a75a5b27eb3a367fb5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este estudo discute a sustentabilidade do etanol brasileiro com base nos aspectos sócioambientais resultantes dos métodos e processos de produção utilizados na cadeia produtiva do setor sucro-alcooleiro, e do consumo de etanol combustível em substituição à gasolina. Apresenta também as oportunidades de expansão do mercado internacional para este produto, em razão dos incentivos para a busca de substitutos para o petróleo, combustível fóssil sujeito ao esgotamento e responsável por grande parte da emissão de CO2 na atmosfera. Essas oportunidades são reforçadas pelas metas firmadas no Protocolo de Quioto, que estipulam redução da emissão dos gases causadores do efeito estufa, favorecendo o investimento das empresas em energias renováveis e tecnologias menos poluentes, contribuindo para o desenvolvimento sustentável dos países. O Brasil, que foi o pioneiro na produção de álcool combustível em larga escala e ocupa atualmente a liderança na exportação, dispõe de extensões de terras para ampliação da sua produção e tem grande potencial para se tornar líder nesse mercado. Esta é a percepção do Governo, que tem feito esforços diplomáticos para promover o etanol a uma commodity de destaque na pauta exportadora brasileira, incluindo negociações na OMC para maior acesso a mercado. No entanto, os aspectos avaliados neste estudo servem de alerta para os possíveis impactos sócio-ambientais associados a essa expansão. / This is a study of the sustainability of Brazilian ethanol and the socio-environmental aspects of production methods and processes used in the sugar and alcohol sector and of the substitution of gasoline with ethanol fuel. The study also presents opportunities for expansion of the international market for this product that have appeared with the growing search for substitutes for fossil fuels, which are bound to run out and which are responsible for a large part of the emission of CO2 into the atmosphere. These opportunities are substanciated by the objectives laid down in the Kyoto Protocol, which stipulate the reduction in the emission of greenhouse gasses, favoring investment in renewable energy sources, less poluting technologies and sustainable development. In Brazil, which was a pioneer in the development of alcohol fuel in large scale and which is currently the largest exporter, there are large areas which can be used to expand production and make the country the market leader. This is the view of the country s government, which has made diplomatic efforts to promote ethanol as a leading Brazilian export commodity, including negotiations with the WTO to gain better access to the market. However, the aspects assessed in this study are a warning of the socio-environmental impact associated with this expansion.

Resumo: A tecnologia de célula de combustível se apresenta como uma opção promissora de produção de energia limpa, quando consideradas sua alta eficiência e mínimo impacto ambiental. Entretanto seu alto custo é um dos desafios que impedem sua extensiva utilização. Por isso neste trabalho busca-se a otimização do desempenho de um protótipo da célula de combustível de membrana alcalina (AMFC). Como ferramenta para prever o desempenho da AMFC, um modelo matemático para uma AMFC unitária é introduzido neste trabalho. É necessário que o modelo seja confiável e computacionalmente rápido para prever a resposta da AMFC unitária de acordo com as variações das propriedades físicas dos materiais, e parâmetros de operação e de projeto. Por isso, o modelo é baseado em princípios eletroquímicos, e conservação de massa, momento, energia e espécies. Além disso, considera a perda de carga dos canais de gases e os gradientes de temperatura e pressão em relação ao espaço na direção do fluxo. Como resultados da simulação, apresentam-se a distribuição de temperatura, curvas de polarização e de potência líquida que foram validadas experimentalmente por comparação direta com as medidas de potencial e corrente realizadas num protótipo da AMFC, para diferentes concentrações (y) de solução de eletrólito (KOH), que mostraram boa concordância tanto quantitativa como qualitativa. Conclui-se a partir de resultados experimentais que o transiente de start-up é curto e que existem valores ótimos de y (~40%), que conduzem a potência máxima. Também foram formuladas correlações empíricas para a densidade de corrente de troca (i0) dos eletrodos em função da concentração de eletrólito. O modelo ajustado e validado foi utilizado como ferramenta para o projeto construtal (otimização termodinâmica) da AMFC, visando máxima potência líquida sob uma restrição de volume. O procedimento de otimização foi feito em dois níveis: a estrutura interna, em que é otimizada a configuração interna (espessuras das camadas difusivas e catalíticas dos dois eletrodos) e a estrutura externa, em que se busca a forma externa (razão de aspecto) ótima. O volume disponível é distribuído otimamente através do sistema tal que a potência líquida, i.e. elétrica menos a de bombeamento, é maximizada. Os resultados numéricos mostram que os ótimos encontrados são acentuados, observando-se uma variação de até 600% na potência líquida na faixa testada de razões de aspecto externas da AMFC, o que destaca a importância de encontrar os parâmetros ótimos da AMFC, seja qual for a complexidade do projeto real. Mostra-se também que a potência líquida maximizada três vezes aumenta monotonicamente com o volume total elevado à potência 0,7 (~3/4), similarmente à taxa metabólica e a massa de animais. Por último, mas não menos importante, pelo fato de combinar precisão com baixo tempo computacional, espera-se que o modelo possa ser usado como importante ferramenta para projeto, controle e otimização da AMFC para pilhas de células de combustível.

Orientador: Odivaldo José Seraphim / Coorientador: José Francisco Rodrigues / Banca: Augusto Nelson Carvalho Viana / Banca: Francisco José Blasi de Toledo Piza / Banca: João Alberto Borges de Araujo / Banca: Felix Abrão Neto / Resumo: Apesar dos pequenos aproveitamentos hidrelétricos terem recebido um pouco mais de atenção após a privatização das concessionárias de energia elétrica, muitas são as famílias, especialmente do meio rural, que não têm acesso à energia elétrica por residirem em locais mais distantes dos centros urbanos. Esta pesquisa teve como objetivo analisar a viabilidade de implantação de uma microcentral hidrelétrica como uma alternativa energética para consumidores não atendidos por energia elétrica convencional, através da concessionária. O aproveitamento em estudo localiza-se na Fazenda Madeira no município de São José do Rio Claro, localizado ao norte do estado do Mato Grosso. O desenvolvimento deste trabalho foi fundamentado em estudos teóricos e práticos, fazendo uso de métodos experimentais para a estimativa e avaliação do potencial hidrelétrico, através de critérios de hidrologia existentes no local. Após levantamento entre fabricantes nacionais, constatou-se a viabilidade da instalação da microcentral hidrelétrica com turbina Hélice devido as suas características técnicas e econômicas. São apresentados os resultados do projeto, desenhos e a construção da turbina. A instalação da microcentral proporcionará melhorias e facilidades na principal atividade da fazenda que é a criação, engorda e abate de gado, a qual representa grande importância social e econômica para a região / Abstract: Although small hydroelectric exploitations have received some sort of attention after the concessionaires privatization of electric energy, having competition and concourse in mind, nevertheless, there are many families, especially in rural areas, that do not have access to electric energy for living in locations distant from urban centers. This research had as objective to analyze the viability of one implantation micro-hydroelectric plants as an energy alternative for non-supported conventional electric energy consumers, through the concessionaire. The exploitation in study is situated in the Fazenda Madeira in the city of São José do Rio Claro, located to the north of the state of the Mato Grosso. The development of this work was based on theoretical and practical studies, making use of experimental methods for estimation and evaluation of the hydroelectric potential, through local existent hydrology standards. After survey between national manufacturers, it was verified viability of the implantation of the micro-hydroelectric plants with turbine Helix just its characteristics techniques and economics. The results of the project, drawings and the construction of the turbine are presented. The installation of the micro-hydroelectric will bring improvements and facilities to the main activity of the farm that are the creation, fattening and slaughtering of cattle and represent big social and economic importance for the region / Doutor

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Guilherme de Azevedo e Melo / Banca: Luiz Carlos de Freitas / Resumo: O presente estudo propõe a utilização do conversor integrado Buck-Boost monofásico no aproveitamento da energia proveniente de pequenos geradores eólicos, considerando-se o atual crescimento da utilização em pequena escala de potência das fontes de energia alternativas, o que motiva o desenvolvimento de novas e eficientes tecnologias para os sistemas de conversão. Tipicamente, os sistemas de conversão de energia eólica, em baixas potências, disponibilizam tensões contínuas de saída na faixa de 12 V até 48 V (valores médios), por outro lado, a grande maioria das cargas de uso domiciliar necessitam de tensão alternada com valores eficazes entre 110 V a 240 V. Isto leva à necessidade da utilização de conversores CC-CA, denominados de inversores. As estruturas inversoras tradicionais fornecem tensões alternadas cujo valor de pico está limitado ao valor máximo da tensão de entrada, o que leva à necessidade de incluir um estágio elevador adicional ao sistema de conversão de energia eólica, antes de realizar a conversão CC-CA, resultando em redução do rendimento, aumento de peso e volume. O inversor integrado apresentado neste trabalho realiza, em uma única estrutura, as funções de elevação e redução da tensão, próprias do conversor Buck-Boost CC-CC, e a função de conversão de tensão contínua em alternada, garantindo uma baixa distorção harmônica para a tensão de saída e um rendimento elevado. Porém, as características dinâmicas são as correspondentes às do conversor Buck-Boost CC-CC, o que significa a presença de um zero no semi-plano positivo, com a conseqüente limitação no projeto dos controladores. Para resolver esta situação, adotou-se como estratégia o controle em modo corrente por valores médios instantâneos. Um requisito para a realização desta estratégia... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work proposes the utilization of the single-phase integrated Buck-Boost inverter in small wind energy conversion systems, considering the constant increase use of low power renewable and alternative energy systems in the last decade. This fact has been encouraging the development of new and more efficient technologies for these conversion systems. Typically, small wind energy conversion systems supply DC voltages within 12 to 48 Volts (mean values). However, the most of the domestic loads require AC voltage to operate (with rms values within 110 to 240 V) and it is necessary to use DC-AC converters (known as inverters). Traditional inverters supply AC voltage with peak values that are lower than the peak value of the input DC voltage, then an extra boost input stage is required before the DC- AC conversion, resulting in additional losses and reduced efficiency, greater size and weight. The proposed inverter is able to reduce and boost the DC input voltage (as an buck- boost converter) and also to make the DC-AC conversion with low harmonics and high efficiency, all in a single stage. However, dynamics are the same of the DC-DC buck-boost converter; this means a right half-plane zero which limits the compensator performance. To overcome this limitation, the used control strategy is the current programming mode. In order to obtain a linear equivalent model (required for this control strategy) the converter is modeled by the state averaging method. Furthermore, as buck-boost is an inductive accumulation converter, the resulting topology is a current source inverter. Thus, reverse blocking capability is required for the transistors at the inverter bridge. Two alternatives were considered to implement the inverter bridge: IGBTs with reverse blocking capability (RB- IGBTs) and the series association of diode and... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Gladys D. Cacsire Barriga / Banca: Linda Lee Ho / Banca: Daniel Jugend / Resumo: A crescente produção e utilização de fontes de energia renováveis coloca o Brasil em posição de destaque no cenário global. Este reconhecimento decorre, em grande parte, graças às conquistas alcançadas na substituição do uso do petróleo pelo etanol extraído da cana-de-açúcar e da cogeneração de energia a partir do bagaço da cana-de-açúcar. Um grande desafio enfrentado pelas empresas deste setor é o índice de absenteísmo dos trabalhadores da área agrícola, que pode chegar a 11%. o que torna este índice um indicador importante, pois as empresas precisam, cada vez mais, contar com seu quadro de pessoal. Devido aos prejuízos causados pelas ausências dos trabalhadores em seus postos de trabalho, tornam-se oportunos estudos que busquem identificar os motivos que os levam a falar. Assim, as empresas podem tomar medidas que visem a eliminar ou reduzir estas ocorrências. O objetivo do presente trabalho é utilizar modelos de regressão para a modelagem do número de faltas dos funcionários de uma empresa do setor sucroalcooleiro. Particularmente, é considerado o modelo de regressão inlacionado de zeros baseado na família de distribuição de séries de potência generalizada. Inferências baseadas na teoria de máxima verossimilhança são desenvolvidas para o modelo proposto e o desempenho desta abordagem é ilustrado com um conjunto de dados reais, no qual são estudados os fatores associados à ocorrência de absenteísmo e a não ocorrência sde absenteísmo e a não ocorrência de trabalhadores da empresa. Os resultados obtidos apontam que o tempo de serviço e o cargo influenciam de forma significativa na proporção de não absenteísmo, essa proporção aumenta conforme o tempo de serviço, e é maior para os trabalhadores da cultura da cana-de-açúcar, sendo menos frequente os trabalhadores que tem as demais funções dentro da empresa... (Resumo completo, clicar acesso eletrônicfo abaixo) / Abstract: The growing production and use of renewable energy sources putz Brazil in a prominent place worldwide. This is largely due to advances in replacing fossil fuels for ethanol extracted from sugarcane and bagasse cogeneration energy. A great challenge faced by companies in the sector is the farm worker absenteeism, that can reach 11%. Absenteeism becomes an important parameter because companies need to rely more and more on their workforce, which makes it necessary to control attendance and productivity of workers. The losses caused by absence from work bring out the need for studies that try to identify the reasons for that. The company, thus, can take actions to eliminate or reduce such occurrences. The aim of the present work is the use of regression models in order to model the frequency of absence of workers of a company of the sugar and alchohol sector. This study focused on the zero inflated regression model based on family of generalized power series distribution. Inferences based on the maximum likehood theory are developed for the proposed model and the performance of this approach is illustrated by a real data set in which we study factors associated with the occurrence and nonoccurrence of absenteeism in the company. The resulting data show that lengh of service and position, have a significantly in the proportion influence of non absteeism. This influence increases conform the length of service and is greater for sugarcane culture workers , it is weaker among workers of other areas within the company. Salary has a significant effect on absteeism, it was observed that workers with higher salaries are less absent from work. It is recommended thus, the adoption of reward system to reward employees with better performances and also an internal recruitment policy to promote and motivate workers, in order to retain them in the company / Mestre

Título da capa: Qualidade energética da madeira de eucalipto em função do espaçamento, da adubação e da idade conduzida no sistema de curta rotação / / Orientador: Kléber Pereira Lanças / Coorientador: Saulo Philipe Sebastião Guerra / Banca: Fabio Minoruy Yamaji / Banca: José Mauro Santana da Silva / Banca: Franciane Andrade de Pádua / Banca: Claudio Angeli Sansigolo / Resumo: A crescente demanda por recursos energéticos renováveis tem impulsionado o desenvolvimento de plantios florestais com maior eficiência na produção de madeira com qualidade para este fim, mas com viabilidade econômica e com mínimos danos a sustentabilidade dos sítios de produção, fatores que objetivaram e justificaram o presente trabalho com Eucalyptus grandis x E. urophylla em sistemas de curta rotação. O experimento foi instalado em 2008, nos espaçamentos de 2,8x0,5 m, 2,8x1,0 m, 2,8x1,5 m, 2,8x2,0 m e 2,8x2,5 m, com três níveis de adubação. A aplicação de adubos foi NPK 6-30-6 no plantio nas doses de 70, 140 e 280 g.planta-1 e na cobertura foi de NPK 20-0-20 nas doses de 25, 50 e 100 g.planta-1 aos 60 dias, 35, 70 e 140 g.planta-1 aos 140 dias e 50, 100 e 200 g.planta-1 aos 360 dias após o plantio. Árvores amostra foram colhidas em três ocasiões, aos 18 meses, 24 meses e 30 meses para avaliações de volume, massa seca de madeira e atributos energéticos produtividade energética, acúmulo de cinzas, lignina e extrativos na madeira e exportação de nutrientes. Baseando-se no estudo de caso dos custos operacionais da empresa para a produção de briquetes, foram simulados os indicadores econômicos valor presente líquido, razão beneficio custo e custo médio de produção. A maior produção de volume de madeira com casca ocorreu aos 30 meses, no espaçamento de 2,8x0,5 m e 2,8x1,0 m, considerando que nesta idade a média estimada foi de 167 m³.ha-1. Com relação a massa seca de madeira, médias de 70 e 90 t.ha-1 foram encontradas nos espaçamentos mais adensados e com maior aplicação de adubo. A produtividade energética foi maior em espaçamentos mais adensados,... / Abstract: The growing demand for renewable energy resources has driven the development of forest plantations with greater efficiency in the production of quality wood for this purpose, but with economic viability and sustainability with minimal damage to the sites of production, factors that objected and justified the present work. The experiment was installed in 2008 on a farm in which it produces wood briquettes, the spacing of 2.8x0.5 m, 2.8x1.0 m, 2.8x1.5 m, 2.8x2.0 m and 2.8x2.5 m, with three levels of fertilization. The application of fertilizers was NPK 30-6 at planting at doses of 70, 140 and 280 g/plant and the coverage was NPK 20-0-20 at doses of 25, 50 and 100 g/plant at 60 days, 35, 70 and 140 g/plant at 140 days and 50, 100 and 200 g/plant at 360 days after planting. Sample trees were harvested on three occasions, at 18 months, 24 months and 30 months for evaluation of volume, dry mass and the energy attributes energy productivity, accumulation of ash, lignin and extractives in wood and XII nutrient export. Based on the case study of the company's operating costs for the production of briquettes, economic indicators were simulated net present value, benefit cost ratio and average cost of production. The largest production volume of wood with bark occurred at 30 months, spaced 2.8x0.5 m and 2.8x1.0 m, whereas this age the estimated average was 167 m³/ha. With respect to dry mass, averaging 70 and 90 t/ha were found in denser spacing and greater application of fertilizer. The productivity was higher in energy narrower spacing plant, 2.8x0.5 m and 2.8x1.0 m, especially when obtained at 30 months in the case of trees planting between 0.5 m of space reached average 40 tep/ha. Already compounds lignin, extractives and ash were found in greater accumulation in trees harvested wider spacing, and the ash content of around 1% due to the presence of bark in the sample... / Doutor

Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: Júlio Santana Antúnez / Coorientador: Juan Carlos Ordónez / Banca: José Nédilo Carrinho de Castro / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Silvio Silvério da Silva / Banca: Márcio Evaristo Silva / Resumo : As sucessivas crises no setor energético e o aquecimento global têm incentivado pesquisadores a desenvolverem estudos em tecnologias eficientes, e em fontes renováveis, para a geração de energia limpa, que substituam as fontes tradicionais utilizadas atualmente. O hidrogênio é uma importante alternativa para a redução dos impactos ambientais causados pelas emissões de gases provenientes da utilização dos combustíveis de origem fóssil, desde que seja produzido de forma sustentável. Dentre os principais processos de produção de hidrogênio, encontram-se os processos eletrolíticos, fotolíticos e termoquímicos. Neste trabalho de tese foram realizados estudos técnicos, econômicos e ecológicos de processos de produção de hidrogênio, via reforma a vapor de etanol, gás natural e biogás, via eletrólise da água com energia proveniente de fontes renováveis (eólica, fotovoltaica e hidrelétrica) e a partir de algas. Em uma primeira etapa, são apresentadas as considerações iniciais e uma revisão bibliográfica dos processos. Em sequência, é feita a determinação das eficiências energéticas de cada processo de produção de hidrogênio, onde se evidencia, como mais eficiente, a eletrólise utilizando eletricidade de água vertida que seria vertida em hidrelétricas (80%), e menos eficiente, a eletrólise utilizando eletricidade de plantas fotovoltaicas (11,8%). Posteriormente, é realizada análise econômica da produção de hidrogênio e são determinados os custos, em US$/kWh, para cada processo. Neste caso, obteve-se que o processo mais viável é a reforma a vapor de etanol e o menos viável é a eletrólise utilizando eletricidade de plantas fotovoltaicas. Finaliza-se o trabalho de tese com o estudo de impactos ambientais, onde são determinadas as eficiências ecológicas ( ) dos diferentes processos estudados ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The successive crisis in the energy sector and the global warming have instigated researchers to develop studies in efficient technologies and renewable sources for clean energy generation able to substitute the no-renewable energy sources used presently. The hydrogen as fuel is an important alternative for the reductions of the environmental impact caused by pollutant gas emissions from the no-renewable energy sources utilization; if is produced in a sustainable route. Among the major hydrogen productions process stand the electrolytic, photolytic and thermochemical processes. In this work are conducted technical, economic and ecological studies of the hydrogen production processes through route of steam reforming of ethanol, natural gas and biogas, through the water electrolysis with energy from renewable sources (eolic, photovoltaic and from hydroelectric) and finally through the hydrogen production by algae. Firstly are presented the initial considerations and a literature review regarding the process in study. Subsequently, a technical study for the determination of the energetic efficiency is developed for each hydrogen production process; where was determined as most efficient process, the water electrolysis with hydroelectric energy (80%) and least efficient, the water electrolysis with photovoltaic energy (11.8%). Afterwards was conducted an economical study of the hydrogen production and was determined the hydrogen production costs, in US$/kWh, for each process. As result was obtained that, the most viable process is the ethanol steam reforming and as least viable, the water electrolysis with photovoltaic energy. Finally, was conducted an ecological study, where were determined the ecological efficiencies ( ) of the processes. The biogas steam reforming and the photobiology process using the Chlamydomonas reinhardtii algae outstand as ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: Júlio Santana Antúnez / Banca: José Alexandre Matelli / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Christian Jeremi Coronado / Banca: João Batista de Almeida e Silva / Resumo : Nesse trabalho de tese, estuda-se a produção de biodiesel utilizando óleo de canola, buscandose minimizar o custo deste biocombustível, pela integração do processo de reforma a vapor da glicerina para produzir hidrogênio. Inicialmente, é feita uma revisão bibliográfica da produção de biodiesel num âmbito geral, seguida de um estudo sobre os aspectos gerais da produção da glicerina e suas aplicações. Estuda-se o processo de reforma a vapor da glicerina e suas condições de operação. Logo após, desenvolve-se uma simulação, através do software computacional ASPEN ONE HYSYS V8.0, aplicada a uma planta que produz 122,4 ton/ano de hidrogênio e 8096 ton/ano de biodiesel. A planta utiliza como insumos Ácido Fosfórico, Hidróxido de Sódio, Metanol, Gás Natural e Óleo de Canola e consome como utilidades Vapor de Água e Eletricidade. Em estapa posterior é efetuada uma análise exergética, na qual são determinadas as exergias de entrada e saída em cada componente da planta, além das irreversibilidades e rendimentos exergéticos associados. A análise permite qualificar e quantificar o máximo valor de energia útil aproveitado em cada componente conversor de energia do processo integrado de produção de biodiesel e hidrogênio. Posteriormente é aplicada a metodologia de análise funcional termoeconômica, que permite determinar os incrementos exergéticos e custos marginais de produção de biodiesel e de hidrogênio. Em última etapa, é realizada análise ecológica da planta (com ciclo de carbono e sem ciclo do carbono), considerando as emissões de gases do efeito estufa produzidas desde o plantio da canola até a extração e uso do óleo na planta de produção de biodiesel e hidrogênio. Na análise, são determinadas as emissões de poluentes, o dióxido de carbono equivalente, o indicador de poluição e a eficiência ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: this fuel by incorporation the process of glycerol steam reforming to produce hydrogen. Initially, a scientific review of biodiesel production is performed in a general context, followed by a study on the general aspects of the production of glycerin and its applications. The study of the process of glycerine steam reforming and its operating conditions. After that, a simulation is developed through the computer software ASPEN ONE HYSYS V8.0, applied to a plant that produces 122.4 tons / year of hydrogen and 8096 tons / year of biodiesel. The plant uses as inputs Phosphoric Acid, Sodium Hydroxide, Methanol, Natural Gas and Canola Oil and consumes as utilities Electricity and Water Steam. In the next topic, one exergy analysis is performed, in which are determined the input and output exergies in each component of the plant and the associated exergetic irreversibilities and efficiency. The analysis allows to qualify and quantify the maximum amount of useful energy in each component of the process. In another step, a methodology for thermoeconomic functional analysis is applied, for determination the exergetic increments and marginal production costs of biodiesel and hydrogen. In the final step, the ecological analysis of the plant is performed (with and without Carbon Cycle) considering the emissions of greenhouse gases produced from the planting to the extraction of canola and the use of its oil in biodiesel and hydrogen production plant. In this case the pollutants emissions, the equivalent carbon dioxide, the indicator of pollution and ecological efficiency of the plant are determined. This efficiency value is determined using a mathematical model obtained from the equation developed by Cardu e Baica (1999). Finally, it is concluded that the incorporation of the process of hydrogen production in a biodiesel plant is technically, economically and ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor