Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Sustainability is becoming a major driving force in energy policy, leading to the development of different strategies and projects. Many of these strategies are related to the application of novel methodologies for selecting Renewable Energy Systems (RES) and energy storage systems. Electrical generation with biogas from municipal solid waste (MSW) is one of the main alternatives to concern all the conceptions of sustainability - social, economic and environmental constrains. The complexity of sustainability and energy planning makes the multicriteria analysis a valuable tool for the decision making process. The use of an effective methodology for RES selection a decision making process is essential to guarantee the adequate energy management of the biogas and the MSW landfill. This methodology must be able to balance positive and negative aspects, achieving an overall solution that best satisfies the management needs. It is essential to deal with several parameters and concern the decision maker (DM) interaction over the decision making process. By applying the DM preferences into the development of the methodology, it is possible to corroborate the methodology outcome. The presented thesis will therefore develop a novel methodology for selection of RES fuelled by biogas from MSW landfills. This methodology taking as basis fuzzy multi-rules and multi-sets to provide an accurate analysis of conflicting aspects - operational, economic, environmental, social, etc. These aspects are taken into account for each study case according to different perspectives adopted by the DMs. The novel arrangements developed in this work are the creation of a previous classification of the priority criteria, the application of meta-rules and how to structure the fuzzy rules construction. The proposed arrangements have the purpose of easing the understanding of the methodology, as well as improving the DM interaction over the decision making process achieving in this way a better solution. This work presents the application of the novel decision making process to select the most appropriate energy source fuelled by biogas from MSW, considering the Caturrita II landfill located at Santa Maria City, Brazil. In conclusion, it is important to emphasize that the novel software may be used in any energy system selection, for supplying or storage, according to the analysis of several criteria and perspectives for each regional circumstances, as well as particular management needs.. / A busca pelo desenvolvimento sustentável, em âmbitos sociais e ambientais, é um fator de extrema importância que incentiva a elaboração de várias pesquisas e projetos, como por exemplo, à aplicação de técnicas de gerenciamento e seleção de fontes alternativas renováveis de geração de energia. Dentre estas fontes, o aproveitamento energético do biogás resultante da decomposição de resíduos sólidos urbanos é um dos meios que propicia um desenvolvimento sustentável de forma mais completa. Para o devido aproveitamento de fontes alternativas renováveis, como a geração de energia elétrica e térmica a partir de resíduos sólidos urbanos, deve-se tomar como base métodos multicriteriais, considerando a existência de uma série de critérios para atender necessidades e interesses diversos quando se deseja selecionar tecnologias de geração e armazenamento de energia. A partir da utilização de métodos de ajuda a decisão é possível incorporar de forma clara as preferências dos agentes de decisão, obtendo como resposta final uma solução mais satisfatória e que pode ser corroborada através de validações heurísticas discussões dos resultados junto aos agentes de decisão. Mediante estes argumentos, o presente trabalho tem a finalidade de desenvolver uma metodologia de apoio a decisão para a seleção de sistemas para geração de energia elétrica com biogás proveniente de resíduos sólidos urbanos, avaliando devidamente cada processo decisório de acordo com aspectos econômicos, operacionais, ambientais e sociais. Para o alcance deste objetivo fez se uso da lógica difusa baseada em regras e conjuntos fuzzy aplicados sobre diversos critérios, avaliando diferentes perspectivas. Os aperfeiçoamentos mais importantes apresentados na elaboração desta tese se referem à criação de uma etapa de relevância prévia aos critérios em análise, criação e seleção de meta-regras e forma de apresentação e construção de tais regras, facilitando o entendimento dos agentes de decisão para a avaliação do processo decisório e propiciando uma maior participação dos mesmos para obtenção de um resultado mais satisfatório. É possível observar ainda que os aperfeiçoamentos desenvolvidos permitiram a devida construção e averiguação das modelagens construídas. No estudo de caso principal aterro sanitário Caturrita II localizado na cidade de Santa Maria é verificada a aplicabilidade da metodologia de ajuda a decisão desenvolvida visando a seleção da fonte de geração de energia elétrica mais apropriada a ser utilizada no aterro em questão. Por fim, deve-se enfatizar que a partir dos aperfeiçoamentos alcançados durante o desenvolvimento desta tese, foi possível construir uma metodologia de ajuda a decisão genérica que pode ser aplicada não somente na seleção de sistemas de geração de energia em aterros, mas também na seleção de quaisquer sistemas de geração e armazenamento de energia, desde que todos os aspectos envolvidos no processo decisório sejam devidamente incorporados no problema em questão.

The aim of this work is determine the most appropriated period for connection of a particular generation source fueled by biogas on a distribution network. The biogas is produced through anaerobic reactions that occur in the municipal solid waste deposited at the landfill specific landfill in analysis. The Minas do Leão landfill is taken as study case, predicting the connection of this generation source on a distribution network supported by the State Company of Electrical Energy (CEEE). The Biogas® software was used to estimate the amount of methane generated in the landfill and to determine the landfill life cycle. By using that information it is possible to plot the power electrical generation curve in MW. The choice for the Biogas® software is justified because this tool is free software developed between the federal government environment state administration and the CETESB (Technology Company of Environmental Sanitation of the State of Sao Paulo). After that, the PSL®DMS software was used to simulate the main electrical characteristics of the network in analysis. These simulations provided the data for evaluating the quantitative parameters voltage levels, power losses and load current. A group of decision makers were selected for establishing scores applied to the qualitative parameter evaluation - availability of ancillary services support. After the definition of the quantitative and qualitative parameters a multiobjective methodology was developed. In the first step of the methodology are applied pertinent fuzzy functions trapezoidal variables that consider electrical characteristics of the network and also the voltage levels defined in the PRODIST (Proceedings of Electric Energy Distribution on Electrical National System). The second part is associated with the decision makers estimative, in which the decision maker presents some scores for each type of ancillary service in analysis, according to the specific moment when this ancillary service will be supported. For these evaluations are considered the demand curve of the feeder where the distributed source will be connected. The methodology was then applied for selecting and ranking the most appropriated period to connect the distributed generation source on the distribution network. The definition of the ranking is the outcome of the data evaluation according to the final priorities quantitative and qualitative analysis. / Este trabalho tem a finalidade de definir o período do dia para o despacho de uma fonte alternativa de geração distribuída de energia elétrica (GD), utilizando como combustível o biogás proveniente de reações anaeróbias que ocorrem em resíduos sólidos urbanos (RSU) depositados em células do Aterro Sanitário de Recreio no município de Minas do Leão à rede da Companhia Estadual de Distribuição de Energia Elétrica (CEEE-D). Inicialmente foi utilizado o software Biogás® para estimar a vazão de metano (gás em maior porcentagem no biogás) e avaliar a potência que este gás disponibiliza para ser gerada em qualquer aterro em função do tempo de vida útil do mesmo. Este software foi escolhido para ser utilizado neste trabalho por ser uma ferramenta livre e desenvolvida no Brasil pelo convênio entre a Secretaria de Estado do Meio Ambiente e da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) com o Governo Federal, por meio do Ministério da Ciência e Tecnologia. Esta recuperação energética do metano tem potencialidade de servir como combustível para alimentar um ou mais conjuntos de motores geradores Ciclo Otto adaptados para biogás. Após a estimativa da vazão de biogás e da potência que pode ser gerada no aterro, partiu-se para a execução de simulações com as grandezas elétricas do alimentador. Neste trabalho as simulações das grandezas elétricas foram obtidas com o uso do software PSL®DMS, ferramenta utilizado pelos técnicos da CEEE-D para análise da do fluxo de carga de sistemas de distribuição, e serão utilizadas como critérios denominados de quantitativos. Para determinar o momento ideal para a conexão da GD à rede de distribuição da concessionária, foi utilizado um método de apoio à decisão. Este método considera critérios quantitativos e qualitativos definidos pelos Especialistas ou Agentes de Decisão (AD), no caso, técnicos da concessionária de energia elétrica que avaliam em conjunto estes dados. Os critérios qualitativos são baseados na possibilidade de incrementos de serviços subsidiários ao sistema de distribuição de energia elétrica, denominados de Serviços Ancilares (SA). A definição da prioridade dos valores dos critérios quantitativos (grandezas elétricas da rede de distribuição) é baseada na análise de funções trapezoidais que relacionam as grandezas elétricas a valores e percentuais definidos pelo PRODIST e pelos AD. Já para os critérios qualitativos, a análise ocorre em função de uma metodologia denominada de Estimativa de Especialistas, em que os mesmos aplicam notas ao tipo de SA que será aplicado e ao momento de sua aplicação em relação às características da curva de demanda do AL. A definição do ranking dos melhores horários do dia para despacho da GD ao AL é consequência da avaliação dos valores estabelecidos para as prioridades finais dos critérios quantitativos e qualitativos.

Le stockage est la méthode de traitement des déchets non dangereux la plus communément utilisée dans le monde entier car elle est un moyen simple et économique pour leur élimination. Malgré une volonté nationale et européenne pour réduire le stockage de déchets biodégradables, une quantité non négligeable est encore enfouie entrainant la mise en place de modes de gestion spécifique. Autrefois exploitées comme de simples fosses de remplissage, les installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) sont aujourd’hui des ouvrages complexes dont l’objectif est de réduire l’impact environnemental et de valoriser énergétiquement le biogaz produit par la biodégradation de la matière organique. Afin d’accélérer les processus de biodégradation un casier de déchets peut être exploité en mode bioréacteur en réinjectant des lixiviats pour augmenter la teneur en eau des déchets. Le défi des années 2000 était de dimensionner et valider les systèmes de réinjection de lixiviat pour garantir une distribution optimale de la teneur en eau dans les massifs de déchets. Aujourd’hui, la question est de de suivre l’évolution de la biodégradation en tous points d’un massif pour notamment comprendre l’effet de ce mode de gestion. Les méthodes géophysiques en plus d’être non-destructives et spatialisantes sont utilisées depuis des années sur les ISDND et pourraient être sensibles à l’évolution de la biodégradation d’un massif de déchets, comme cela a été démontré pour la biodégradation d’autres milieux. Ainsi la problématique de cette thèse est d’évaluer la capacité de certaines méthodes géophysiques pour suivre l’évolution des paramètres bio-physico-chimiques d’un massif de déchets au cours de sa biodégradation. Un premier travail bibliographique a permis d’identifier quatre méthodes électriques parmi les méthodes géophysiques disponibles pour répondre à cette question :• La résistivité électrique• Le potentiel spontané• La polarisation provoquée• La polarisation provoquée spectraleAprès cet état de l’art, le travail de thèse a été séparé en trois parties. La première a été consacrée à la mise en place du suivi de ces quatre méthodes à l’échelle du laboratoire dans des conditions contrôlées, la seconde à analyser le suivi géophysique long terme sur le site industriel de la SAS Les Champs Jouault et la dernière a évaluée les observations à ces deux échelles. Enfin, la conclusion présente le potentiel de la méthode de mesure du potentiel provoquée comme la plus pertinente pour suivre l’évolution de la biodégradation d’un déchet non dangereux au cours du temps et aborde son utilisation dans un cadre industriel. / Storage is the most commonly used waste treatment method in the world because it is a simple and economical way to dispose of solid waste. Despite a national and European desire to reduce the storage of biodegradable waste, a significant amount is still buried, leading to the implementation of specific management methods. Formerly exploited as mere filling pits, MSWL are today complex structures whose objective is to reduce the environmental impact and energetically valorize the biogas produced by the biodegradation of organic matter. In order to accelerate biodegradation processes, a waste cell can be operated in bioreactor mode by reinjecting leachates to increase the water content of the waste. The challenge of the 2000s was to size and validate leachate re-injection systems to ensure optimal distribution of water content in the waste mass. Today, the question is to monitor evolution of the biodegradation in all points of a waste mass in particular to understand the effect of this management mode. Geophysical methods in addition to being non-destructive and spatializing have been used for years on MSWLs and could be sensitive to the evolution of a waste mass biodegradation, as has been demonstrated for the biodegradation of others environments. Thus the problematic of this thesis is to evaluate the capacity of certain geophysical methods to monitor the evolution of the bio-physicochemical parameters of a waste mass during its biodegradation. A first bibliographic work identified four electrical methods among the geophysical methods available to answer this question:• Electrical resistivity• Self potential• Time domain induced polarization• Spectral induced polarizationAfter this state of the art, the thesis work was separated into three parts. The first one was devoted to the implementation of the monitoring of these four methods at the laboratory scale under controlled conditions, the second to analyze the long-term geophysical monitoring at the industrial site of SAS Les Champs Jouault and the last one to evaluate the observations at these two scales. Finally, the conclusion presents the potential of time domain induced polarization method as the most relevant to monitor the evolution of a waste mass biodegradation over time and discusses its use in an industrial setting.