The United States holds the world's largest estimated reserves of coal and is also a net exporter of it. Coal gasification provides a cleaner way to utilize coal than directly burning it. Gasification is an incomplete oxidation process that converts various carbon-based feedstocks into clean synthetic gas (syngas), which can be used to produce electricity and mechanical power with significantly reduced emissions. Syngas can also be used as feedstock for making chemicals and various materials. A Computational Fluid Dynamics (CFD) scheme has been used to simulate the gasification process for many years. However, many sub-models still need to be developed and improved. The objective of this study is to use the improved CFD modeling to understand the thermal-flow behavior and the gasification process and to provide guidance in the design of more efficient and cheaper gasifiers. Fundamental research has been conducted to improve the gasification sub-models associated with the volatile thermal cracking, water-gas-shift (WGS) reaction, radiation effect, low-rank-coal gasification, coal to synthetic-natural-gas (SNG), and ash deposition mechanisms. The improved volatile thermal cracking model includes H2S and COS contents. A new empirical WGS reaction model is developed by matching the result with experimental data. A new coal demoisturization model is developed for evaporating the inherent moisture inside the coal particles during low-rank-coal gasification. An ash deposition model has also been developed. Moreover, the effect of different radiation models on the simulated result has been investigated, and the appropriate models are recommended. Some improved model tests are performed to help modify an industrial entrained-flow gasifier. A two-stage oxygen feeding scheme and a unique water quench design are investigated. For the two-stage oxygen feeding design, both experimental data and CFD predictions verify that it is feasible to reduce the peak temperature and achieve a more uniform temperature distribution in the gasifier by controlling the injection scheme without changing the composition and production rate of the syngas. Furthermore, the CFD simulation can acceptably approximate the thermal-flow and reaction behaviors in the coal gasification process, which can then be used as a preliminary screening tool for improving existing gasifiers’ performance and designing new gasifiers.

[pt] Esta dissertação de mestrado teve por objetivo avaliar a influência da composição do gás natural na medição de vazão pela técnica de ultrassom em sistemas de alívio de pressão tipo tocha. A inclusão da composição do gás na correção da medição da vazão do gás em sistemas de tocha constitui uma exigência legal imposta pelo regulador brasileiro do setor de petróleo, gás natural e biocombustíveis. A histórica dificuldade técnica associada à coleta de amostras de gás em sistemas de tocha e os constantes questionamentos sobre a representatividade das amostras coletadas são as principais motivações para a realização deste estudo. A metodologia utilizada fundamentou-se em pesquisa bibliográfica, documental e de campo. Por meio de pesquisa bibliográfica, documental e normativa realizou-se o embasamento técnico e teórico do estudo. A pesquisa de campo teve por finalidade coletar informações de estações de medição de gás em sistemas de tocha de uma unidade marítima de produção de petróleo e gás. A partir do tratamento das informações coletadas, os resultados da pesquisa permitiram quantificar que o erro máximo na medição de vazão de gás por ultrassom devido ao desconhecimento de sua real composição é 0,04 porcento. Dentre as conclusões, (i) as amostras de gás coletadas em sistemas de tocha não representam de forma adequada o volume de gás medido e (ii) o erro máximo estimado associado à totalização do volume de gás mostrou-se desprezível quando comparado ao volume total de gás documentado nos históricos de medição e aos erros aleatórios aceitáveis para o tipo de estação de medição considerado. / [en] The objective of this dissertation is to evaluate the influence of the composition of the natural gas on the flow rate measurements in pressure relief flare systems. The consideration of the gas composition in the correction of the gas flow rate measurements in the flare system is a legal requirement imposed by the Brazilian regulating agency for oil, natural gas and biofuels. The historical technical difficulties associated with collecting gas samples from flare systems and the constant questions about the representativeness of the collected samples are the main motivations for this study. The methodology used was based on literature, documental and field research. Through literature, documental and normative research was conducted at the technical and theoretical foundation of the study. The field research aimed at collecting information of measurement systems of gas flare in a maritime unit of oil and gas production. From the treatment of collected information, the research results allowed to quantify that the maximum error in the measurement of gas flow rate by ultrasonic meters due to the lack of knowledge of its actual composition is 0.04 percent. Among the conclusions, (i) the collected gas samples in flare systems do not adequately represent the volume of measured gas and (ii) the estimated maximum error associated with the totalization of the gas volume was found to be negligible compared to the documented total volume gas on historical measurements and to acceptable random errors for the type of the considered measurement system.

[pt] Objetivo da presente dissertação de mestrado é contribuir para a estruturação da cadeia metrológica de vazão de gás natural em alta pressão no Brasil, tomando como base experiências bem sucedidas de laboratórios nacionais de metrologia de vazão de países industrializados. O estudo fundamenta-se na padronização primária e na harmonização de valores padrões de referência para a medição de vazão. A falta de infra-estrutura metrológica para padronização primária de medição de vazão volumétrica de gás natural no Brasil constituiu-se na motivação da Petrobras para eliminar essa importante vulnerabilidade e, dessa forma, contribuir para o estabelecimento do controle metrológico no setor. A escolha do projeto de pesquisa também foi motivada pelo interesse pessoal do autor em contribuir para o tema tendo em vista sua trajetória profissional na Petrobras. A exemplo da experiência de outros países produtores de petróleo e gás natural, o trabalho se desenvolveu no contexto da regulação do setor, que criou oportunidades de investimentos e impôs desafios à metrologia brasileira. Demandas por medição fiscal de apoio a contratos de transferência de custódia exigiram a introdução de uma legislação específica e o desenvolvimento de procedimentos de avaliação da conformidade do gás natural, promissor insumo na matriz energética brasileira. O trabalho desenvolveu-se de acordo com a seguinte metodologia: (i) revisão das melhores práticas laboratoriais e dos modelos de padronização em uso por conceituados Institutos Nacionais de Metrologia de países produtores de petróleo e gás e (ii) na interpretação dos procedimentos de harmonização dos valores de referência utilizados pelos institutos nacionais de metrologia estudados. Dentre os resultados do estudo destaca-se a caracterização das cadeias de rastreabilidade para medição de vazão de gás natural em alta pressão em uso por institutos nacionais de metrologia que acordaram harmonizar seus valores de referência (PTB/Alemanha, LNE/França, NMi/Holanda). Disponibiliza-se, assim, um acervo de informações relevantes que poderá subsidiar a estruturação de um sistema de padronização primária no País. Como conclusão, o trabalho propõe a implementação de um modelo de poadronização primária para medição de vazão volumétrica de gás natural no Brasil. / [en] The objective of this Master dissertation in metrology is to contribute for structuring the Brazilian traceability chain for flow measurement of natural gas at high pressure, based on successful experiences of national metrology laboratories of highly industrialized countries. The study takes into account the primary standardization and harmonization of reference measurement standards. The lack of an adequate infrastructure for primary standardization of volumetric flow measurement of natural gas in Brazil was a motivation motivation for Petrobras to invest substantially to overcome this important vulnerability, thus contributing to the establishment of the metrological control in the gas sector. The choice of the research project was also motivated by the author`s personal interest to contribute to the advance knowledge in an area that he has been working for many years at Petrobras. Following the experience of other oil and gas producing countries, this project was developed in the context of the regulation for the sector creating opportunities for investment on quality infrastructure, imposing challenges for the Brazilian metrology. The need to implement a measuring fiscal scheme to support contracts for custody transfer required a specific legislation and the development of procedures for conformity assessment of natural gas. The work was developed in accordance with the following methodology: (i) review of best practices and models of laboratory standardization in use by authoritative national institutes of metrology of oil and gas producing countries and (ii) interpretation of procedures for harmonization of reference values used by the National Metrology Institutes studied. The main results obtained is the characterization of the traceability chain associated with natural gas for measurement at high pressure in use by European national metrology institutes (PTB/Germany, LNE/France, NMi/Netherlands) which have agreed to harmonize their reference values. Strategic information is then made available that could subsidize the structuring of a system of primary standardization of flow measurement in Brazil. In conclusion, this work has suggested a metrological scheme for implementing a sound gas flow measurement metrology primary standardization.

O trabalho aborda a aplicação da técnica de reconciliação de dados para o balanço da movimentação de gás natural em uma malha de escoamento de gás não processado, elaborando também um método de cálculo rápido de inventário de um duto. Foram aplicadas, separadamente, a reconciliação volumétrica à condição padrão de medição e a reconciliação mássica, bem como realizadas comparações dos resultados em relação ao balanço original e verificação do balanço resultante de energia em termos de poder calorífico superior. Dois conjuntos de pesos foram aplicados, um arbitrado de acordo com o conhecimento prévio da qualidade do sistema de medição de cada um dos pontos, outro baseado no inverso da variância dos volumes diários apurados no período. Ambos apresentaram bons resultados e o segundo foi considerado o mais apropriado. Por meio de uma abordagem termodinâmica, foi avaliado o potencial impacto, ao balanço, da condensação de parte da fase gás ao longo do escoamento e a injeção de um condensado de gás natural não estabilizado por uma das fontes. Ambos tendem a impactar o balanço, sendo o resultado esperado um menor volume, massa e energia de fase gás na saída. Outros fatores de considerável impacto na qualidade dos dados e no resultado final da reconciliação são a qualidade da medição de saída do sistema e a representatividade da composição do gás neste ponto. O inventário é calculado a partir de uma regressão que se baseia em um regime permanente de escoamento, o que pode apresentar maior desvio quando fortes transientes estão ocorrendo no último dia do mês, porém a variação de inventário ao longo do mês possui baixo impacto no balanço. Concluiu-se que a reconciliação volumétrica é a mais apropriada para este sistema, pois os dados reconciliados levam os balanços mássicos e de energia em termos de poder calorífico, ambos na fase gás, para dentro do perfil esperado de comportamento. Embora um balanço volumétrico nulo apenas da fase gás não seja por si só o comportamento esperado quando se considera os efeitos descritos, para desenvolver um balanço mais robusto é necessário considerar as frações líquidas presentes no sistema, agregando maior dificuldade na aquisição e qualidade dos dados. / This purpose of this study is the application of data reconciliation to the balancing of a wet natural gas network and to develop a quick approach to calculate the gas linepack. Volumetric reconciliation, measured at standard conditions, and mass reconciliation were applied separately, the results were compared to the original balance and the energy balance in terms of gross calorific value was verified. Two sets of weights have been applied, one arbitrated according to the previous knowledge on the quality of the measurement system of each point, another based on the inverse of the variance of the daily volumes in the period. Both showed good results and the second was considered the most appropriate because of its adherence to the literature. Through a thermodynamic approach, the potential impact on the balance of the condensation of the gas phase along the flow and the injection of a not stabilized gas condensate by one of the sources have been evaluated. Both tend to impact the balance, resulting in smaller volume, mass and energy in the gas phase output. Others factors of significant impact in data quality and in the reconciliation results are the quality of the outlet flow measurement and the representativeness of the gas composition at this point. The linepack is calculated from a regression that relies on a steady flow approach, which can present a higher deviation when strong transients are taking place in that period, but the linepack variation over the month has showed low impact on the balance. The study concludes that the volumetric reconciliation is the most suitable for this system, as reconciled data lead the mass and energy balances, both in the gas phase, into the expected pattern of behavior, according to the thermodynamic evaluation. Although a volume balance reaching zero for the gas phase is not the expected behavior when taking into account the effects described, developing a more robust balance would demand to consider the liquid fractions present in the system, which may add more difficulty in the data acquisition and in guarantying its quality.

No Brasil a geração de energia elétrica é predominantemente baseada no uso de fontes renováveis e obtida por meio de centrais hidroelétricas. Ainda assim é necessária a diversificação das fontes de suprimento de energia para a geração de eletricidade quando o recurso hídrico for escasso. Uma alternativa é utilizar gás natural como combustível para as usinas termoelétricas, como vem sendo introduzido na matriz energética de outros países, permitindo a diversificação das fontes energéticas dos mesmos. A indústria do gás natural, assim como outras atividades industriais, não está isenta de acidentes que podem provocar graves consequências à integridade das pessoas e das propriedades. Por este motivo, é necessário desenvolver estudos para determinar quais são as possíveis causas que poderiam ocasionar estes acidentes, e quais são os possíveis cenários associados a estas falhas especificamente na área do transporte de GNL (Gás Natural Liquefeito). É neste contexto que este trabalho de pesquisa tem por objetivo desenvolver um método, baseado nas técnicas de análise de risco, que permita identificar os principais cenários de falha associados à ocorrência de um vazamento de GNL ou de boil-off durante as operações de carga e/ou descarga de navios. Neste cenário, considera-se a presença das barreiras de proteção destinadas a conter esse evento iniciador de perigo no sistema de carga e descarga do navio transportador de GNL, quando o navio está atracado no porto. Adicionalmente à apresentação do método, e como resultado do trabalho, são identificados quais os componentes que pertencem ao circuito de carga e descarga de GNL, e que tenham uma categoria de risco denominada como Crítica (C), Moderada (M) ou Não Crítica (NC). Finalmente, a implantação do método propõe medidas que ajudam a diminuir o nível de risco associado aos componentes denominados críticos, a fim de garantir uma operação segura e livre de acidentes que ponham em risco a integridade dos operadores, dos equipamentos e do ambiente. / Although the electricity generation in Brazil is predominantly based on renewable sources and obtained by means of hydroelectric power plants, it is still necessary to diversify sources of energy supply to generate electricity when the water resource is scarce. An alternative is the use natural gas as fuel for power plants, once it has been introduced in the energy matrix of other countries, allowing the diversification of their energy sources. The natural gas industry, as well as other industrial activities, is not free from accidents, which can cause serious consequences to the integrity of people and properties. For this reason, it is necessary to develop studies to determine what are the possible causes that could lead to serious accidents and what are the possible scenarios of these faults specifically in the area of LNG (Liquefied Natural Gas) transportation. In this context, this research aims to develop a method based on risk analysis concepts which identifies the main failure scenarios given the occurrence of LNG or boil-off leakage during ship loading and unloading operations, considering the presence of containment barriers designed to hold this hazard initiator event in loading and unloading system of the LNG carrier when the ship is in harbor. In addition to the method presentation this research identifies which are the components of LNG loading and unloading circuit, which have a risk category classified as Critical (C), Moderate (M) and NonCritical (NC). Finally, the method implementation allows the proposal of safety and maintenance measures to help reducing the risk level in order to ensure safe operation, free of accidents that endanger the integrity of the operators, the equipment and the environment.

Este trabalho tem como objetivo a identificação da melhor rota para a produção de combustíveis e derivados sintéticos através do desenvolvimento e aplicação de uma ferramenta metodológica desenvolvida tendo como base ferramentas da qualidade: diagrama de afinidade, diagrama de relações e matriz causa-efeito. Estes diagramas foram adaptados para a análise e discussão dos fatores positivos e negativos de cada item da tríade considerada: insumo-processo-produto. A partir desta análise foram criadas as matrizes de causa-efeito, também separadas em fatores positivos e negativos para os insumos: gás natural (GN), biomassa e carvão mineral; para os processos: produção de gás de síntese (syngas) a partir do GN, gaseificação do carvão e a gaseificação da biomassa; e para os produtos: óleo lubrificante, óleo diesel, nafta, metanol e amônia. A análise destas matrizes causa-efeito gerou a matriz final, denominada matriz saldo, que permitiu a seleção da rota mais adequada para a produção de combustíveis e derivados sintéticos. Dentre os insumos estudados, o gás natural apresentou evidentes vantagens e, consequentemente, o processo a ser utilizado deve ser a produção do syngas a partir do GN, e dentre os produtos o metanol apresentou maiores benefícios para ser produzido. / This paper aims to present to identify of the best route for the production of fuels and synthetic derivatives through the development and application of a methodological tool based on quality tools: affinity diagram, relations diagram and matrices cause-effect. The diagrams have been adapted for the analysis and discussion of positive and negative factors of each item of the triad considered: feedstock-process-product. From the analysis, matrices of cause and effect were created and also, separated into positive and negative factors for the inputs: natural gas (NG), biomass and coal; for the processes: production of synthesis gas (syngas) from GN, coal gasification and biomass gasification; and for the products: lubricating oil, diesel fuel, naphtha, methanol and ammonia. The analysis of cause-effect matrices generated the final matrix, named balance matrix, which allowed the selection of the most suitable route for the production of fuels and synthetic derivatives. Among the input studied, NG presented remarkable advantages among the others. Therefore, the process to be used should be the production of syngas from NG. Among the products considered, methanol showed the best benefits to be produced.

Após a divulgação recente pela Petrobrás, da descoberta de uma grande quantidade de Gás Natural (GN) na bacia de Santos, as políticas de incentivo ao seu consumo e conseqüente aumento de sua participação na matriz energética nacional ganham força. Aliada a isto, a busca crescente da adoção dos conceitos do Desenvolvimento Sustentável (DS) e do Planejamento Integrado de Recursos (PIR) na utilização dos recursos energéticos em favor da sociedade, necessita da implementação de novos métodos de abordagem dos usos destes recursos de forma integrada. Este trabalho tem como objetivo estudar a contribuição do GN no Setor Elétrico. O estudo será feito através de uma análise de cenários de expansão do mercado do gás no estado de São Paulo a partir da previsão indicativa de usinas termelétricas do Plano Decenal de expansão do Setor Elétrico. Para isto, serão estudados os usos do GN diretamente associados à energia elétrica no país: geração termelétrica, cogeração industrial e aquecimento residencial de água para banho. Após a apresentação dos usos e suas tecnologias, será proposta a metodologia para a execução deste estudo. A metodologia será baseada nos aspectos de Consumo de Gás Natural, Custo de Investimento e Emissão de CO2. Será então desenvolvido um estudo de caso aplicado à região central do estado de São Paulo, nas proximidades do Gasoduto Bolívia Brasil (GASBOL), região com alto grau de industrialização e infra-estrutura, e próxima dos principais pontos da malha de Gás Natural existente no país. Os resultados apontam para a importância da integração entre os planejamentos dos setores de GN e EE, dando mais atenção aos usos distribuídos do GN, que possuem maior rendimento e contribuem ainda mais para o Desenvolvimento Sustentável. / After the recent announcement by Petrobrás about the discovery on a large amount of Natural Gas (NG) in the Santos Field, consumption incentive policies and the expectation about its growth on national energy matrix are taking place again. Besides, the growing search towards the Sustainable Development (SD) and Integrated Resource Planning (IRP) concepts on energetic resources utilization at service of society needs new integrated resources utilization approach methods. This dissertation intends to study the contribution of Natural Gas use on Electric Energy Sector. The study is based on a market expansion scenarios analysis applied to the São Paulo NG market starting from the indicative thermoelectric plants planning presented on the Electric Brazilian Sector Expansion Decade Plan. For this, the straightly related to EE uses of NG: thermoelectric generation, industrial cogeneration and residential water heating are being discussed. After the uses and their technology discussion, the methodology for this study execution will be presented. It is based on NG Consumption, Investment Cost and CO2 Emission. It will be then presented a case study applied to the central region of São Paulo State, on the neighbors of Bolivia-Brazil Gas Duct (GASBOL), a region with good industrialization and infrastructure degree, near to the most important points of Brazilian NG mesh. The results show the importance of the integration between NG and EE sectors planning, with special attention to the distributed uses of NG, more efficient and better contributing to the sustainable development.

Esta dissertação desenvolveu duas análises de natureza diferente, mas complementares, uma vez que são unidas por uma mesma questão. Esta questão diz respeito à utilização do gás natural veicular em substituição ao óleo diesel em ônibus urbanos. O autor argumenta que, devido a suas características técnicas, o gás natural pode contribuir para a promoção de um transporte mais sustentável, mesmo que o gás natural seja um combustível igualmente não renovável, como o óleo diesel. Na primeira análise desenvolvida, utiliza-se uma metodologia bottom-up para demonstrar os ganhos ambientais que podem ser alcançados ao se substituir o óleo diesel por gás natural em ônibus urbanos. Adota-se a cidade de São Paulo como estudo de caso. Esses ganhos ambientais manifestam-se tanto na redução das emissões de poluentes locais, como material particulado, monóxido de carbono e óxidos de enxofre, conduzindo a melhoras importantes na qualidade de vida das pessoas que sofrem os efeitos nocivos dessas emissões (usuários ou não do transporte público urbano), como, também, no declínio das emissões de gases de efeito estufa, especialmente o dióxido de carbono, levando a benefícios ambientais globais. Os resultados amparam o uso do gás natural em ônibus como uma estratégia de maior sustentabilidade no plano ambiental. Já, na segunda análise desenvolvida, a pesquisa levanta as questões seguintes: Quais outros parâmetros influenciam a decisão de se promover a substituição de combustíveis em ônibus urbanos? Quais critérios explicam as escolhas por distintos combustíveis substitutos? As respostas a essas questões são obtidas através de uma Análise Qualitativa Comparativa (AQC). A pesquisa comparou 39 cidades em todo o mundo, que adotaram combustíveis substitutos ao óleo diesel em ônibus urbanos, incluindo o gás natural, biocombustíveis, eletricidade e hidrogênio. Os resultados atestam que as cidades de fato utilizam-se da substituição de combustíveis para tornar o transporte mais sustentável. Observa-se que a opção pelo gás natural é acolhida na maioria dos casos analisados como uma opção com vantagens ambientais e economicamente mais atrativa. A principal razão para sua eventual não adoção identifica-se com a insegurança energética. Algumas cidades receiam depender de um combustível que, assim como o petróleo (do qual o óleo diesel é um derivado), também está afeito a importantes suscetibilidades geopolíticas. A conclusão do trabalho reforça a importância do gás natural como um combustível ambientalmente mais amigável, e que pode contribuir na busca das cidades por sistemas de transporte público mais sustentáveis, especialmente em grandes áreas metropolitanas. Olhando, especificamente, o caso da cidade de São Paulo, com desdobramentos para o Brasil como um todo, a pesquisa enfatiza a necessidade de se superar barreiras regulatórias, e de se comprovar vantagens econômicas e de segurança de suprimento energético, para que o gás natural possa confirmar-se atrativo e mais sustentável aos olhares dos gestores dos sistemas de transporte público urbanos. Esses temas não podem ser deslembrados ao se propor uma política mais racional de combustíveis para o transporte público das grandes cidades brasileiras. / This work has developed two analyzes of different kinds, but complementary, since they are united by the same issue. This issue relates to the use of compressed natural gas to replace diesel fuel in city buses. The author argues that, due to its technical characteristics, natural gas can contribute to the promotion of more sustainable transport, even though the gas is a non-renewable fuel, such as diesel oil. In the first in-depth analysis, a bottom-up methodology is used in order to demonstrate the environmental benefits that can be achieved by replacing the diesel oil with natural gas in urban buses. The city of São Paulo is adopted as a case study. These environmental gains are manifested both in reducing emissions of local pollutants such as particulate matter, carbon monoxide and sulfur oxides, leading to significant improvements in quality of life of people suffering the harmful effects of the emissions (both public urban transport users and non-users), and also in the decline of emissions of greenhouse gases, especially carbon dioxide, leading to global environmental benefits. The results bolster the use of natural gas buses as a more sustainable strategy in environmental terms. In the second developed analysis, the research raises the following questions: What other parameters influence the decision to encourage the substitution of urban buses in fuels? What criteria explain the choices for different substitute fuels? The answers to these questions are obtained from a Qualitative Comparative Analysis (QCA). The study compared 39 cities across the world that have adopted fuel substitutes to diesel fuel in urban buses, including natural gas, biofuels, electricity and hydrogen. The results show that in fact, cities are use fuel shifting as a way to turn its transport system more sustainable. It is observed that the option for natural gas is considered, in most analyzed cases, as an option with environmental advantages and economically more attractive. The main reason for natural gas non-adoption was identified as energy insecurity. Some cities fear depending on a fuel that, like petroleum (of which diesel oil is a derivative), is also sensitive to relevant geopolitical issues. The conclusion of the work reinforces the importance of natural gas as a more environmentally friendly fuel, and can contribute to the promotion more sustainable public transport systems in cities, especially in large metropolitan areas. Looking specifically at the case of the city of São Paulo, as well as considering Brazil as a whole, the research emphasizes the need to overcome regulatory barriers, and to prove economic benefits and energy supply security, so that the natural gas can confirm is attractive and more sustainable to the eyes of managers of urban public transport systems. These issues cannot be forgotten in order to propose a more rational policy of fuel for public transport in large Brazilian cities.

Em função do crescente processo de liberalização dos mercados de gás natural e de energia elétrica nos países do hemisfério norte, bem como pelo aumento das restrições ambientais, as projeções de demanda mundial de gás natural indicam um forte crescimento, principalmente no segmento de geração de energia elétrica. Assim, pode-se afirmar que haverá uma convergência cada vez maior entre os mercados de gás natural e de eletricidade. O transporte do gás natural em sua forma liquefeita, o GNL (Gás Natural Liquefeito), representa um importante pivô para essa convergência, bem como para uma integração global crescente dos mercados de gás natural e eletricidade. Essas evoluções sempre estiveram distantes da realidade brasileira, pois a geração elétrica predominantemente hídrica historicamente reservou um papel limitado para a geração termelétrica. No entanto, desde 2001, como resultado da crise de abastecimento de energia elétrica, o Brasil também fez esforços importantes rumo a uma maior convergência entre os mercados de gás e eletricidade. Desde 2005, a importação de GNL tem sido analisada para o caso brasileiro, visando prioritariamente o atendimento de uma demanda termelétrica para o gás natural. A característica principal deste modelo é a necessidade de se garantir uma oferta de combustível flexível para usinas que deverão suprir uma demanda termelétrica igualmente flexível: oferta flexível para demanda flexível. A luz das evoluções em curso no mercado global, o presente trabalho avalia a viabilidade deste modelo a partir da análise das possibilidades do suprimento de GNL ser efetuado de forma flexível, atuando, assim, como mecanismo de flexibilização da oferta de gás natural e garantindo um melhor aproveitamento da capacidade de geração elétrica atualmente instalada no Brasil. / Due to the growth of liberalization process on natural gas and electricity markets on northern hemisphere countries, as well as due to raising environmental restrictions, world natural gas demand projections indicate a strong growth, mainly driven by the power generation segment. Therefore, we can affirm that will have an even higher convergence between natural gas and electricity markets. Natural gas transportation in its liquefied form, the LNG (Liquefied Natural Gas), represents an important pivot for this convergence, as well as for the raising global integration of electricity and natural gas markets. These evolutions were always distant from Brazilian reality, as dominant hydroelectric generation historically reserved a limited role for thermoelectric generation. However, since 2001, as a result from the electricity supply crisis, Brazil also did important efforts towards a greater convergence between natural gas and electricity markets. Since 2005, LNG importation has been analyzed for the Brazilian case, primarily focusing thermoelectric demand utilization for the natural gas. The main characteristic of this model is the necessity to guarantee a flexible fuel supply for power plants that shall supply an equally flexible thermoelectric demand: flexible supply for flexible demand. In light of the evolutions underway on the global market, this study evaluates the viability of this model based on the possibility of LNG supplies be done on flexible way, acting then as a natural gas supply flexibility mechanism and guaranteeing a better utilization of the thermoelectric generation capacity already installed in Brazil.

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