The opening of energy markets for the production of energy from renewable sources has been positively influencing the economic investments in the sector. The growing investment from the financial market is based on the reduction of market risks inherent in projects related to the generation of clean energy. The emergence of new methodologies for the evaluation of projects concomitant with the improvement of the traditional techniques applied to the renewable energy sector are fundamental for the reduction of market uncertainties and the liquidity of investment projects in the energy sector. The valuation of investment options by the financial market occurs through the use of traditional techniques such as Discounted Cash Flow (CDF) or real options. The real option approach is considered by many investors to be complex, making discounted cash flow the most widely used approach. This thesis presents a contribution to the improvement of the use of the discounted cash flow technique in the evaluation of investment projects applied to the renewable energy sector considering the use of perpetuity or terminal value. This study is based on the evaluation of two hybrid water systems already in the literature with methods used in the evaluation of financial investments and discusses the results seeking to lay the foundations for a new way to evaluate hybrid systems based on renewable energy resources. The two systems under study were simulated with the Homer software, and in one, the choice for the final configuration did not result in the ideal configuration suggested by the software. The applied method allowed to justify this originally divergent choice of the result presented by the software Homer. The final results presented are the optimization spaces (one of the traditional ways in which the software Homer presents its results) constructed according to the presented evaluations. / A abertura de mercados energéticos para a produção de energia proveniente de fontes renováveis vem influenciando de forma positiva os investimentos econômicos no setor. O crescente investimento oriundo do mercado financeiro se baseia na redução de riscos de mercado inerentes aos projetos ligados à geração de energia limpa. O surgimento de novas metodologias de avaliação de projetos concomitante ao aprimoramento de técnicas consideradas tradicionais aplicadas ao setor de energias renováveis são fundamentais para a diminuição das incertezas de mercado e a liquidez dos projetos de investimento no setor energético. A avaliação de opções de investimento pelo mercado financeiro ocorre através do uso de técnicas tradicionais como o Fluxo de Caixa Descontado (FCD) ou as opções reais. A abordagem por opções reais é considerada por muitos investidores como complexa, tornando o fluxo de caixa descontado como a abordagem utilizada de forma mais ampla. Esta tese apresenta uma contribuição para o aprimoramento do uso da técnica do fluxo de caixa descontado na avaliação de projetos de investimentos aplicada ao setor de energias renováveis considerando a utilização da perpetuidade ou valor terminal. Este estudo se baseia na avaliação de dois sistemas híbridos hídricos já na literatura com métodos utilizados na avaliação de investimentos financeiros e discute os resultados buscando construir as bases para uma nova maneira de avaliar sistemas híbridos com base em recursos energéticos renováveis. Os dois sistemas em estudo foram simulados com o software Homer e em um deles a escolha para a configuração final não resultou na configuração ótima sugerida pelo software. O método aplicado permitiu justificar essa escolha originalmente divergente do resultado apresentado pelo software Homer. Os resultados finais apresentados são os espaços de otimização (uma das formas tradicionais na qual o software Homer apresenta seus resultados) construídos de acordo com as avaliações apresentadas.

As energias renováveis vêm ocupando parcelas cada vez maiores das matrizes energéticas dos principais países do mundo, devido aos custos e impactos da exploração de combustíveis fósseis, e à necessidade de ampliação dos suprimentos de energia. Atualmente, as energias hidrelétrica, eólica e solar apresentam viabilidade técnica e econômica para uma grande quantidade de aplicações, com desenvolvimento tecnológico em alto nível de maturidade. A energia de ondas oceânicas ainda exige investimentos razoáveis para se tornar uma alternativa viável para fornecimento de energia elétrica, e vem sendo alvo de projetos para prospecção de potenciais e para desenvolvimento de tecnologias para conversão de energia. Neste estudo, chegou-se ao valor médio anual de 12 kW por metro de frente de onda como estimativa do potencial energético das ondas oceânicas do litoral norte do Rio Grande do Sul (RS). Esse valor é considerado razoável se comparado a potenciais em outros locais do mundo, e pode representar um acréscimo interessante de suprimentos de energia ao sistema energético local, que se mostra bastante receptivo aos recursos renováveis. Este trabalho tem como objetivo avaliar, em nível de pré-viabilidade, a inserção de suprimentos de energia de ondas no sistema interligado do litoral norte do RS, com base em simulações computacionais realizadas com o software HOMER, desenvolvido especialmente para otimização de sistemas de geração de energia baseados em recursos renováveis. Os resultados obtidos sugerem que empreendimentos para aproveitamento de energia de ondas atinjam viabilidade econômica quando seus custos específicos se tornarem pelo menos iguais ao dobro dos custos específicos associados aos aproveitamentos eólicos. / Renewable energies are increasingly occupying larger areas of the power generation matrices in major countries in the world, because of the costs and impacts of the fossil fuels exploitation, and because of the need to increase energy supplies. Currently, hydro, wind and solar energies present technical and economic feasibility for a lot of applications, with technological development at a high level of maturity. The wave energy still requires reasonable investment to become a viable alternative for electric energy supply, and has been the target for research projects about locations of potential energy and for development of power conversion technologies. The potential of the coast of Rio Grande do Sul (RS) has already been estimated and presents an annual average around 12 kW per meter of wave front. This value is considered reasonable compared to other potential sites in the world, and may represent an interesting addition to the energy supply of the local energy system, which shows a great receptivity to renewable resources. This study aims to assess, in pre-feasibility level, the insertion of wave energy supplies in the interconnected system of the northern coast of RS, based on computer simulations performed with the software HOMER, specially developed for optimization of power generation systems based on renewable resources. The results suggest that projects for harnessing wave energy reach economic feasibility when their specific costs become at least twice the specific costs associated with wind farms.

O interesse mundial e os investimentos em fontes renováveis de energia têm aumentado consideravelmente nos últimos anos. Estas tecnologias têm a vantagem de aproveitar os recursos disponíveis localmente, reduzindo a dependência de fontes externas. Entretanto, um dos principais problemas associados a muitas das tecnologias de energias renováveis é sua imprevisibilidade ou intermitência. O armazenamento de energia é a técnica mais utilizada para moderar estas intermitências. Para aproveitamento em grande escala, os reservatórios hidrelétricos (de usinas hidrelétricas convencionais com reservatório e usinas hidrelétricas reversíveis) representam a tecnologia mais madura e amplamente aproveitada para armazenamento de energia elétrica na forma de energia potencial no volume de água. Isto faz destes uma opção importante a ser incluída no projeto de um sistema autônomo híbrido de geração de energia. Segundo diferentes autores consultados, o software HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) é a ferramenta mais amplamente utilizada em pesquisas relacionadas à simulação e configuração ótima deste tipo de sistemas. Esta tese apresenta um conjunto de procedimentos para determinar, em nível de pré-viabilidade, a configuração ótima (em termos do custo presente líquido) e o conjunto de arranjos viáveis de um sistema autônomo de geração de energia incluindo fontes renováveis intermitentes e reservatórios hidrelétricos. O software HOMER é aplicado na simulação e avaliação dos sistemas híbridos dos estudos de caso hipotéticos do presente trabalho, utilizados para validar os métodos propostos. Estes exemplos foram criados a partir de dados reais relacionados ao Estado de Rio Grande do Sul. Os procedimentos descritos são aplicáveis a qualquer região do mundo onde exista um local com potencial para reservatórios hidrelétricos, assim como dados de disponibilidade e custos relacionados a fontes renováveis intermitentes. Além de determinar a configuração ótima e o conjunto de arranjos viáveis, os resultados obtidos indicam que os procedimentos descritos podem ajudar na definição da melhor utilização de um local com potencial hidrelétrico. Igualmente, permitem estimar a quantidade de eletricidade excedente que poderia ser recuperada através de usinas reversíveis. Os resultados mostram que configuração ótima depende de muitos fatores, tais como restrições hidrológicas, a carga a ser atendida e o custo de geração de cada fonte. / Global interest and investments in renewable energy sources has increased considerably in recent years. These technologies have the advantage of using locally available resources, reducing dependence on external energy sources. However, most renewable energy technologies suffer from an intermittent characteristic due to the diurnal and seasonal patterns of the natural resources needed for power generation. Energy Storage is the most used technique to buffer this intermittency. For large-scale applications, hydropower reservoirs (of conventional and pumped storage plants) are the most mature and the most widely employed technology for electricity storage in the form of potential energy. For this reason, a hydropower reservoir is a suitable option to consider including in an autonomous hybrid power system. According to many authors, the HOMER model (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) is the most widely used tool in research studies related to simulation and optimal design of this type of systems. This thesis presents some procedures to define, as a pre-feasibility assessment, the optimal configuration (in terms of Net Present Cost) and set of feasible designs of an autonomous hybrid power system that includes intermittent renewable energy sources and hydropower reservoirs. The HOMER software is used for simulating and evaluating the hybrid power systems of the hypothetical case studies, used to validate the proposed methods. These examples were created based on real data related to the State of Rio Grande do Sul, Brazil. The procedures described can be adapted to any other region of the world where exists a site suitable for the construction of hydropower reservoirs, along with available data regarding intermittent renewable sources and generation costs. Besides defining the optimal configuration and the set of feasible designs, the results indicate that the procedures explained could help in the definition of the best use of a site with hydropower potential. Likewise, these methods can also be used to estimate how much excess electricity can be recovered by means of pumped storage hydropower. The results show that the optimal system design depends on many factors such as hydrological constraints, average load to serve and energy cost of each source.

O interesse mundial e os investimentos em fontes renováveis de energia têm aumentado consideravelmente nos últimos anos. Estas tecnologias têm a vantagem de aproveitar os recursos disponíveis localmente, reduzindo a dependência de fontes externas. Entretanto, um dos principais problemas associados a muitas das tecnologias de energias renováveis é sua imprevisibilidade ou intermitência. O armazenamento de energia é a técnica mais utilizada para moderar estas intermitências. Para aproveitamento em grande escala, os reservatórios hidrelétricos (de usinas hidrelétricas convencionais com reservatório e usinas hidrelétricas reversíveis) representam a tecnologia mais madura e amplamente aproveitada para armazenamento de energia elétrica na forma de energia potencial no volume de água. Isto faz destes uma opção importante a ser incluída no projeto de um sistema autônomo híbrido de geração de energia. Segundo diferentes autores consultados, o software HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) é a ferramenta mais amplamente utilizada em pesquisas relacionadas à simulação e configuração ótima deste tipo de sistemas. Esta tese apresenta um conjunto de procedimentos para determinar, em nível de pré-viabilidade, a configuração ótima (em termos do custo presente líquido) e o conjunto de arranjos viáveis de um sistema autônomo de geração de energia incluindo fontes renováveis intermitentes e reservatórios hidrelétricos. O software HOMER é aplicado na simulação e avaliação dos sistemas híbridos dos estudos de caso hipotéticos do presente trabalho, utilizados para validar os métodos propostos. Estes exemplos foram criados a partir de dados reais relacionados ao Estado de Rio Grande do Sul. Os procedimentos descritos são aplicáveis a qualquer região do mundo onde exista um local com potencial para reservatórios hidrelétricos, assim como dados de disponibilidade e custos relacionados a fontes renováveis intermitentes. Além de determinar a configuração ótima e o conjunto de arranjos viáveis, os resultados obtidos indicam que os procedimentos descritos podem ajudar na definição da melhor utilização de um local com potencial hidrelétrico. Igualmente, permitem estimar a quantidade de eletricidade excedente que poderia ser recuperada através de usinas reversíveis. Os resultados mostram que configuração ótima depende de muitos fatores, tais como restrições hidrológicas, a carga a ser atendida e o custo de geração de cada fonte. / Global interest and investments in renewable energy sources has increased considerably in recent years. These technologies have the advantage of using locally available resources, reducing dependence on external energy sources. However, most renewable energy technologies suffer from an intermittent characteristic due to the diurnal and seasonal patterns of the natural resources needed for power generation. Energy Storage is the most used technique to buffer this intermittency. For large-scale applications, hydropower reservoirs (of conventional and pumped storage plants) are the most mature and the most widely employed technology for electricity storage in the form of potential energy. For this reason, a hydropower reservoir is a suitable option to consider including in an autonomous hybrid power system. According to many authors, the HOMER model (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) is the most widely used tool in research studies related to simulation and optimal design of this type of systems. This thesis presents some procedures to define, as a pre-feasibility assessment, the optimal configuration (in terms of Net Present Cost) and set of feasible designs of an autonomous hybrid power system that includes intermittent renewable energy sources and hydropower reservoirs. The HOMER software is used for simulating and evaluating the hybrid power systems of the hypothetical case studies, used to validate the proposed methods. These examples were created based on real data related to the State of Rio Grande do Sul, Brazil. The procedures described can be adapted to any other region of the world where exists a site suitable for the construction of hydropower reservoirs, along with available data regarding intermittent renewable sources and generation costs. Besides defining the optimal configuration and the set of feasible designs, the results indicate that the procedures explained could help in the definition of the best use of a site with hydropower potential. Likewise, these methods can also be used to estimate how much excess electricity can be recovered by means of pumped storage hydropower. The results show that the optimal system design depends on many factors such as hydrological constraints, average load to serve and energy cost of each source.

O interesse mundial e os investimentos em fontes renováveis de energia têm aumentado consideravelmente nos últimos anos. Estas tecnologias têm a vantagem de aproveitar os recursos disponíveis localmente, reduzindo a dependência de fontes externas. Entretanto, um dos principais problemas associados a muitas das tecnologias de energias renováveis é sua imprevisibilidade ou intermitência. O armazenamento de energia é a técnica mais utilizada para moderar estas intermitências. Para aproveitamento em grande escala, os reservatórios hidrelétricos (de usinas hidrelétricas convencionais com reservatório e usinas hidrelétricas reversíveis) representam a tecnologia mais madura e amplamente aproveitada para armazenamento de energia elétrica na forma de energia potencial no volume de água. Isto faz destes uma opção importante a ser incluída no projeto de um sistema autônomo híbrido de geração de energia. Segundo diferentes autores consultados, o software HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) é a ferramenta mais amplamente utilizada em pesquisas relacionadas à simulação e configuração ótima deste tipo de sistemas. Esta tese apresenta um conjunto de procedimentos para determinar, em nível de pré-viabilidade, a configuração ótima (em termos do custo presente líquido) e o conjunto de arranjos viáveis de um sistema autônomo de geração de energia incluindo fontes renováveis intermitentes e reservatórios hidrelétricos. O software HOMER é aplicado na simulação e avaliação dos sistemas híbridos dos estudos de caso hipotéticos do presente trabalho, utilizados para validar os métodos propostos. Estes exemplos foram criados a partir de dados reais relacionados ao Estado de Rio Grande do Sul. Os procedimentos descritos são aplicáveis a qualquer região do mundo onde exista um local com potencial para reservatórios hidrelétricos, assim como dados de disponibilidade e custos relacionados a fontes renováveis intermitentes. Além de determinar a configuração ótima e o conjunto de arranjos viáveis, os resultados obtidos indicam que os procedimentos descritos podem ajudar na definição da melhor utilização de um local com potencial hidrelétrico. Igualmente, permitem estimar a quantidade de eletricidade excedente que poderia ser recuperada através de usinas reversíveis. Os resultados mostram que configuração ótima depende de muitos fatores, tais como restrições hidrológicas, a carga a ser atendida e o custo de geração de cada fonte. / Global interest and investments in renewable energy sources has increased considerably in recent years. These technologies have the advantage of using locally available resources, reducing dependence on external energy sources. However, most renewable energy technologies suffer from an intermittent characteristic due to the diurnal and seasonal patterns of the natural resources needed for power generation. Energy Storage is the most used technique to buffer this intermittency. For large-scale applications, hydropower reservoirs (of conventional and pumped storage plants) are the most mature and the most widely employed technology for electricity storage in the form of potential energy. For this reason, a hydropower reservoir is a suitable option to consider including in an autonomous hybrid power system. According to many authors, the HOMER model (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) is the most widely used tool in research studies related to simulation and optimal design of this type of systems. This thesis presents some procedures to define, as a pre-feasibility assessment, the optimal configuration (in terms of Net Present Cost) and set of feasible designs of an autonomous hybrid power system that includes intermittent renewable energy sources and hydropower reservoirs. The HOMER software is used for simulating and evaluating the hybrid power systems of the hypothetical case studies, used to validate the proposed methods. These examples were created based on real data related to the State of Rio Grande do Sul, Brazil. The procedures described can be adapted to any other region of the world where exists a site suitable for the construction of hydropower reservoirs, along with available data regarding intermittent renewable sources and generation costs. Besides defining the optimal configuration and the set of feasible designs, the results indicate that the procedures explained could help in the definition of the best use of a site with hydropower potential. Likewise, these methods can also be used to estimate how much excess electricity can be recovered by means of pumped storage hydropower. The results show that the optimal system design depends on many factors such as hydrological constraints, average load to serve and energy cost of each source.