Dutos de transmissão são tubulações especialmente desenvolvidas para transportar produtos diversos a longas distâncias e representam a forma mais segura e econômica de transporte para grandes quantidades de fluidos. Os dutos de gás natural, denominados gasodutos, são usados para transportar o gás desde os campos de produção até os centros consumidores, onde o gás é inserido em redes de distribuição para entrega aos consumidores finais. Os gasodutos de transporte apresentam diversas características de monopólio natural, que são o principal argumento econômico para sua regulação. A regulação visa garantir que esta atividade seja explorada de maneira eficiente, refletindo em tarifas de transporte justas para os consumidores e que proporcionem o retorno adequado aos investidores, levando-se em consideração a quantidade de gás transportado. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo propor metodologias de otimização multi-objetivo de projetos de redes de gasodutos de transporte, envolvendo métodos a posteriori. O problema de otimização formulado contempla restrições associadas ao escoamento do gás e o comportamento das estações de compressão. A solução do problema fornece um conjunto de projetos ótimos de redes de transporte em função da maximização da quantidade de gás natural transportado e da minimização da tarifa associada a esse serviço. A ferramenta foi aplicada a diversos estudos de caso com configurações típicas da indústria de transporte de gás natural. Os resultados mostraram que as metodologias propostas são capazes de fornecer subsídios que permitem ao tomador de decisão do ponto de vista regulatório realizar uma análise de trade-off entre a quantidade de gás transportado e a tarifa, buscando assim atender ao interesse da sociedade em relação à exploração do serviço de transporte / Transmition pipelines are especially designed pipes to transport a variety of products through long distances and represent the safest and most economical method of transporting large quantities of fluids. The natural gas pipelines, called gas pipelines, are employed in gas transportation from the production fields up to the consumer centers, where the gas is introducted in the distribution networks to be delivered to final consumers. The transportation pipelines present several attributes of natural monopoly which are the main economic reason for their regulation. Regulation aims to ensure the efficient exploration of this activity leading to fair transportation tariff to the consumers and reasonable return on investment to the investors, taking into account the amount of transported gas. In this context, the present work has the objective to propose methodologies for the multi-objective optimization of designs for natural gas transportation pipeline networks employing a posteriori methods. The formulated optimization issue comprises restrictions associated to gas flow and compressor stations behavior. The solution provides a group of optimum transport network designs concerning the maximization of the amount of transported natural gas and the minimization of the tariff associated to this service. The tool was employed in a variety of case studies with typical configurations of the natural gas transport industry. The results showed that the proposed methodologies are able to provide information which will permit that the decision maker, from the regulatory point of view, performs a trade-off analysis considering the amount of transported gas and the tariff, aiming to fulfill the society expectations concerning the exploration of transport service

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RobertoEPB_DISSERT.pdf: 1009635 bytes, checksum: 353b50f5c3e1f13817d981d7d7a2bb6d (MD5) Previous issue date: 2014-08-19 / The petroleum production pipeline networks are inherently complex, usually decentralized systems. Strict operational constraints are applied in order to prevent serious problems like environmental disasters or production losses. This paper describes an intelligent system to support decisions in the operation of these networks, proposing a staggering for the pumps of transfer stations that compose them. The intelligent system is formed by blocks which interconnect to process the information and generate the suggestions to the operator. The main block of the system uses fuzzy logic to provide a control based on rules, which incorporate knowledge from experts. Tests performed in the simulation environment provided good results, indicating the applicability of the system in a real oil production environment. The use of the stagger proposed by the system allows a prioritization of the transfer in the network and a flow programming / As redes de escoamento da produ??o de petr?leo s?o sistemas comumente descentralizados, inerentemente complexos. Restri??es operacionais r?gidas s?o aplicadas para evitar problemas graves, como desastres ambientais ou perdas de produ??o. Este trabalho descreve um sistema inteligente para auxiliar as decis?es na opera??o dessas malhas, propondo um escalonamento das bombas das esta??es de transfer?ncia que a comp?em. O sistema inteligente ? formado por blocos, que se interligam para processar a informa??o e gerar as sugest?es para o operador. O bloco principal do sistema utiliza a l?gica fuzzy para prover um controle baseado em regras, que incorporam o conhecimento de especialistas. Os testes realizados em ambiente de simula??o obtiveram bons resultados, indicando a aplicabilidade do sistema em um ambiente real de produ??o de petr?leo. O uso do escalonamento proposto pelo sistema permite uma prioriza??o da transfer?ncia na rede e uma programa??o do escoamento

Dutos de transmissão são tubulações especialmente desenvolvidas para transportar produtos diversos a longas distâncias e representam a forma mais segura e econômica de transporte para grandes quantidades de fluidos. Os dutos de gás natural, denominados gasodutos, são usados para transportar o gás desde os campos de produção até os centros consumidores, onde o gás é inserido em redes de distribuição para entrega aos consumidores finais. Os gasodutos de transporte apresentam diversas características de monopólio natural, que são o principal argumento econômico para sua regulação. A regulação visa garantir que esta atividade seja explorada de maneira eficiente, refletindo em tarifas de transporte justas para os consumidores e que proporcionem o retorno adequado aos investidores, levando-se em consideração a quantidade de gás transportado. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo propor metodologias de otimização multi-objetivo de projetos de redes de gasodutos de transporte, envolvendo métodos a posteriori. O problema de otimização formulado contempla restrições associadas ao escoamento do gás e o comportamento das estações de compressão. A solução do problema fornece um conjunto de projetos ótimos de redes de transporte em função da maximização da quantidade de gás natural transportado e da minimização da tarifa associada a esse serviço. A ferramenta foi aplicada a diversos estudos de caso com configurações típicas da indústria de transporte de gás natural. Os resultados mostraram que as metodologias propostas são capazes de fornecer subsídios que permitem ao tomador de decisão do ponto de vista regulatório realizar uma análise de trade-off entre a quantidade de gás transportado e a tarifa, buscando assim atender ao interesse da sociedade em relação à exploração do serviço de transporte / Transmition pipelines are especially designed pipes to transport a variety of products through long distances and represent the safest and most economical method of transporting large quantities of fluids. The natural gas pipelines, called gas pipelines, are employed in gas transportation from the production fields up to the consumer centers, where the gas is introducted in the distribution networks to be delivered to final consumers. The transportation pipelines present several attributes of natural monopoly which are the main economic reason for their regulation. Regulation aims to ensure the efficient exploration of this activity leading to fair transportation tariff to the consumers and reasonable return on investment to the investors, taking into account the amount of transported gas. In this context, the present work has the objective to propose methodologies for the multi-objective optimization of designs for natural gas transportation pipeline networks employing a posteriori methods. The formulated optimization issue comprises restrictions associated to gas flow and compressor stations behavior. The solution provides a group of optimum transport network designs concerning the maximization of the amount of transported natural gas and the minimization of the tariff associated to this service. The tool was employed in a variety of case studies with typical configurations of the natural gas transport industry. The results showed that the proposed methodologies are able to provide information which will permit that the decision maker, from the regulatory point of view, performs a trade-off analysis considering the amount of transported gas and the tariff, aiming to fulfill the society expectations concerning the exploration of transport service

Germany’s commitment to carbon neutrality by 2045 underscores the need for climate action, with hydrogen’s multiple uses in industry, transport, and energy offering a viable solution. Efficient retrofitting of the extensive natural gas pipeline network can enable hydrogen to be transported from supply to demand centers. The aim of this study is to develop a hydrogen pipeline network strategy for Germany in 2045 that is consistent with carbon neutrality goals while minimizing associated costs. Using a single-period deterministic Mixed Integer Linear Programming (MILP) approach, the focus is on estimating peak-hour transport demand derived from the spatial distribution of demand and supply. This estimation is based on openly available data from the Germany Energy Agency (dena) pilot study on carbon neutrality. The methodology aims to allocate hydrogen energy flows along existing pipelines through a retrofitting approach. The base scenario is derived from the projected hydrogen demand and supply for a carbon-neutral Germany in 2045, as estimated in the dena pilot study. To explore different possibilities, a sensitivity analysis compares five different demand scenarios. Each scenario examines different hard-to-abate subsectors that have limited options for decarbonization. Evaluating the routes and utilization rates across the pipeline network provides insights into the feasibility, with certain routes, particularly those originating in the north, emerging as key. The majority of pipelines in the network have low utilization rates below 25% in peak hours, which may indicate economic infeasibility or the need for alternative transport strategies. In addition, a cost of avoided emissions analysis weighs scenario-specific emission reductions against network costs. Of particular note is the network connecting CHP plants and energy-intensive industries, which appears to strike an optimal balance in terms of costs of avoided emissions and utilization rate in peak hours. Nevertheless, the study does not consider physical flow calculations, so further validation is required in this respect. The potential of the methodology, however, liesin its ability to quickly assess different scenarios and provide valuable insights into economic, environmental, and social impacts. / Tysklands åtagande om koldioxidneutralitet senast 2045 understryker behovet av klimatåtgärder, och vätgasens många användningsområden inom industri, transport och energi erbjuder en hållbar lösning. Effektiv eftermontering av det omfattande naturgasledningsnätet kan göra det möjligt att transportera vätgas från utbuds- till efterfrågecentra. Syftet med denna studie är att utveckla en strategi för vätgasnätet i Tyskland 2045 som är förenlig med målen för koldioxidneutralitet och samtidigt minimerar de tillhörande kostnaderna. Med hjälp av en deterministisk MILP-metod (Mixed Integer Linear Programming) för en enda period ligger fokus på att uppskatta efterfrågan på transporter under maxtimmar utifrån den rumsliga fördelningen av efterfrågan och utbud. Denna uppskattning baseras på öppet tillgängliga data från denas pilotstudie om koldioxidneutralitet. Metoden syftar till att fördela vätgasenergiflöden längs befintliga rörledningar genom en eftermonteringsstrategi. Det grundläggande scenariot härleds från den beräknade efterfrågan och tillgången på vätgas för ett koldioxidneutralt Tyskland 2045, enligt uppskattningar i dena-pilotstudien. För att utforska olika möjligheter jämförs fem olika efterfrågescenarier i en känslighetsanalys. Varje scenario undersöker olika delsektorer som är svåra att minska och som har begränsade alternativ för utfasning av fossila bränslen. Utvärderingen av sträckningarna och utnyttjandegraden i rörledningsnätet ger insikter om genomförbarheten, där vissa sträckningar, särskilt de med ursprung i norr, framstår som viktiga. Majoriteten av rörledningarna i nätverkethar låga nyttjandegrader under 25% under rusningstid, vilket kan indikera ekonomisk ogenomförbarhet eller behovet av alternativa transportstrategier. Dessutom väger en kostnads-/nyttoanalys av utsläpp scenariospecifika utsläppsminskningar mot nätverkskostnader. Särskilt värt att notera är det nätverk som förbinder kraftvärmeverk och energiintensiva industrier, vilket verkar ge en optimal balans när det gäller kostnader för utsläpp och nyttjandegrad. Studien tar dock inte hänsyn till fysiska flödesberäkningar, så ytterligare validering krävs i detta avseende. Metodens potential ligger dock i dess förmåga att snabbt bedöma olika scenarier och ge värdefulla insikter om ekonomiska, miljömässiga och sociala effekter.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:47:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ThatianaCNS_DISSERT.pdf: 1637234 bytes, checksum: 8b38ce4a7a358efe654d9bb1c23c15bc (MD5) Previous issue date: 2010-03-02 / The distribution of petroleum products through pipeline networks is an important problem that arises in production planning of refineries. It consists in determining what will be done in each production stage given a time horizon, concerning the distribution of products from source nodes to demand nodes, passing through intermediate nodes. Constraints concerning storage limits, delivering time, sources availability, limits on sending or receiving, among others, have to be satisfied. This problem can be viewed as a biobjective problem that aims at minimizing the time needed to for transporting the set of packages through the network and the successive transmission of different products in the same pipe is called fragmentation. This work are developed three algorithms that are applied to this problem: the first algorithm is discrete and is based on Particle Swarm Optimization (PSO), with local search procedures and path-relinking proposed as velocity operators, the second and the third algorithms deal of two versions based on the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II). The proposed algorithms are compared to other approaches for the same problem, in terms of the solution quality and computational time spent, so that the efficiency of the developed methods can be evaluated / A distribui??o de produtos de petr?leo atrav?s de redes de polidutos ? um importante problema que se coloca no planejamento de produ??o das refinarias. Consiste em determinar o que ser? feito em cada est?gio de produ??o dado um determinado horizonte de tempo, no que respeita ? distribui??o de produtos de n?s fonte ? procura de n?s, passando por n?s intermedi?rios. Restri??es relativas a limites de armazenamento, tempo de entrega, disponibilidade de fontes, limites de envio ou recebimento, entre outros, t?m de ser satisfeitas. Este problema pode ser visto como um problema biobjetivo, que visa minimizar o tempo necess?rio para transportar o conjunto de pacotes atrav?s da rede e o envio sucessivo de produtos diferentes no mesmo duto que ? chamado de fragmenta??o. Neste trabalho, s?o desenvolvidos tr?s algoritmos que s?o aplicados a esse problema: o primeiro algoritmo ? discreto e baseia-se na Otimiza??o por Nuvem de Part?culas (PSO), com procedimentos de busca local e path-relinking propostos como operadores de velocidade, o segundo e o terceiro algoritmos tratam de duas vers?es baseadas no Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II). Os algoritmos propostos s?o comparados a outras abordagens para o mesmo problema, em termos de qualidade de solu??o e tempo computacional despendido, a fim de se avaliar a efici?ncia dos m?todos desenvolvidos