Submitted by Nadir Basilio (nadirsb@uninove.br) on 2018-04-13T17:49:06Z No. of bitstreams: 1 Hernani Tabarelli Matias.pdf: 1127572 bytes, checksum: 065ab8d88caa33ce41de09494ab4b48a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-13T17:49:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hernani Tabarelli Matias.pdf: 1127572 bytes, checksum: 065ab8d88caa33ce41de09494ab4b48a (MD5) Previous issue date: 2017-08-22 / Brazil's energy and electrical matrix is one of the cleanest and most renewable in the world. Its planning and expansion considers factors such as sector performance, economic and social development. Investments in infrastructure that are aligned with the country's development policies as well as the sustainable development of the energy sector are needed. The Mines and Energy’ Ministry foresees significant participation of renewable sources in the energy matrix, but a country's energy system, particularly electric power, must rely on several sources of primary energy for maintenance and stability of the available energy in the transmission networks, because renewable sources are subject to weather and seasonality. Thus, fossil sources such as coal are used in thermoelectric plants and there is a forecast of an increase in the supply of electric energy by this source until the year 2030. This type of energy generation has as main disadvantage the pollution and environmental impact resulting from exploitation, processing and combustion of coal, such as greenhouse gas emissions, fly and bottom ashes, acidification of water resources, among others, due to the quality of the national mineral coal. In this context, the objective of this work is to study the aspects related to sustainability in the generation of electric energy by coal combustion through a unique case study of the Thermoelectric Complex located in south region of Brazil. The choice is justified because it is the largest thermoelectric complex in installed capacity in Brazil. This study has an exploratory and qualitative approach. Documents of the energy sector and environment, reports of the object of study, semi-structured interview with environment worker and a technical visit complete the sources of evidence used in this study that were analyzed the contents and triangulated. The main results of the research are the impacts on the environment, such as groundwater contamination and atmospheric emissions, ash generation and management. Among the benefits found are the development of local companies and suppliers, employment generation and technical and scientific knowledge. It is concluded that a well-structured environmental management system is an important tool so that the pros and cons of this form of electric power generation are communicated and mitigated, besides evidencing the importance of this enterprise for the regional development, since it is an important mover of the local economy. / A matriz energética e elétrica do Brasil é uma das mais limpas e renováveis no mundo. Seu planejamento e expansão consideram fatores, tais como o desempenho setorial, econômico e social. Para tal, são necessários investimentos em infraestrutura que estejam alinhados às políticas de desenvolvimento do país, bem como do desenvolvimento sustentável do setor energético. O Ministério de Minas e Energia prevê a participação expressiva de fontes renováveis na matriz energética, mas o sistema energético, particularmente o elétrico, de um país deve valer-se de fontes diversas de energia primária para manutenção e estabilidade da energia disponível nas redes de transmissão e distribuição, pois as fontes renováveis estão sujeitas às intempéries e sazonalidades. Dessa forma, fontes fósseis como o carvão mineral são utilizadas em usinas termelétricas e há previsão de aumento de oferta de energia elétrica por essa fonte até o ano de 2030. Este tipo de geração de energia tem como principal desvantagem a poluição e impacto ambiental decorrente da exploração, beneficiamento e combustão do carvão mineral, como as emissões de gases do efeito estufa, as cinzas leves e pesadas, acidificação dos recursos hídricos entre outros, devido a qualidade do carvão mineral nacional. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é estudar os aspectos relacionados à sustentabilidade na geração de energia elétrica por combustão de carvão mineral, por meio de estudo de caso único do Complexo Termelétrico localizado na região sul do Brasil. A escolha se justifica por ser o maior complexo termelétrico em capacidade instalada no Brasil, da importância econômica para a região e estabilidade do Sistema Interligado Nacional. Este estudo tem caráter exploratório e abordagem qualitativa. Como fontes de evidencias foram realizados o levantamento do referencial teórico, documentos do setor energético e meio ambiente, relatórios do objeto de estudo, entrevista semiestruturada com funcionária do setor de meio ambiente e uma visita técnica. Os dados foram analisados e triangulados para a conclusão do estudo. Como principais resultados da pesquisa estão os impactos ao meio ambiente, tais como a contaminação de águas subterrâneas e emissões atmosféricas, geração de cinzas e sua gestão. Entre os benefícios encontrados destacam-se o desenvolvimento de empresas e fornecedores locais, geração de emprego e conhecimento técnico e cientifico. Conclui-se que um sistema de gestão ambiental bem estruturado é uma ferramenta importante para que os prós e contras dessa forma de geração de energia elétrica sejam comunicados e mitigados, além de evidenciar a importância desse empreendimento para o desenvolvimento regional, pois é um importante movimentador da economia local.

Orientador: Pedro Magalhães Sobrinho / Resumo: O aço é um dos materiais mais utilizados em todo o mundo, é possível ser 100% reciclado, obtendo novo aço sem perda de qualidade e quantas vezes for necessário. O setor siderúrgico é o maior consumidor de energia final destinado a indústria. Para produção do aço existem diversas alternativas possíveis. Neste trabalho é destacada a do forno elétrico a arco, a mais eficiente em termos de energia consumida e a única a qual pode-se utilizar como matéria-prima até 100% de material reciclado. Sendo o aço uma commodity, uma mercadoria básica facilmente intercambiável e utilizada como insumo para produção de outros produtos, tem seu preço regulado pelo mercado e trabalhos em eficiência energética são essenciais para a competitividade das empresas. O presente trabalho visa elaborar sugestões de métodos e tecnologias que possibilitem a redução do consumo específico de energia elétrica em kWh/t (quilowatt hora por tonelada de aço) para o processo de fusão do aço de um forno elétrico a arco, localizado na região do Vale do Paraíba. A metodologia empregada foi a pesquisa-ação, tendo um forno elétrico a arco real, disponível para estudos e captura de dados. As soluções encontradas estão desde técnicas operacionais de produção, até tecnologias em reaproveitamento de gases de exaustão, utilizados para o pré-aquecimento de sucata. Como resultado da pesquisa, obteve-se um conjunto de possibilidades tecnológicas com ganhos de até 143 kWh/t, o que representa cerca de 34% de redução no consumo es... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Steel is one of the most widely used materials worldwide, and it is possible to recycle 100% of it so as to generate new steels without quality loss and as many times as needed, however, the steel sector is the largest final energy consumer. There are several possible routes for steel production, but the Electric Arc Furnace has been selected for the present work due to being the most efficient in terms of energy consumption and it is the only one that can use up to 100% of recycled matter as raw material. As steel is a commodity, a basic goods easily interchangeable and used as input for the production of other products, its price is set by the market and energy efficiency studies are essential for the competitiveness of companies. The present work aims to elaborate suggestions of methods and technologies that allow the reduction of the specific electric energy consumption in kWh/t (kilowatt hour per ton of steel) by the steel melting process of an electric arc furnace located in the region of the Paraíba Valley. The methodology used was the action research, having an electric arc furnace, available for studies and data capture. The identified solutions range from operational production techniques to exhaust gas recovery technologies for scrap preheating. As a result, a set of technological possibilities with savings of up to 143 kWh/t have been obtained, which represents about 34% reduction in specific electric energy consumption by taking into account an average consumptio... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-29T16:00:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseDesempenhoEnergetico.pdf: 19936309 bytes, checksum: b7d218b34805daec6834fcb3e1a64bc9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-08-01T12:05:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseDesempenhoEnergetico.pdf: 19936309 bytes, checksum: b7d218b34805daec6834fcb3e1a64bc9 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-01T12:05:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseDesempenhoEnergetico.pdf: 19936309 bytes, checksum: b7d218b34805daec6834fcb3e1a64bc9 (MD5) Previous issue date: 2013 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um dos grandes entraves para o desenvolvimento econômico mundial é a crescente demanda por energia e consequente aumento da utilização de recursos naturais para provê-la. Países em desenvolvimento, como o Brasil, apresentaram progressivo consumo de energia per capita nos últimos anos. Embora a sua maioria seja proveniente de usinas hidrelétricas (fontes não poluidoras) sua construção causa grande impacto ambiental. De todo o percentual energético gerado, as edificações são responsáveis pelo consumo de aproximadamente 40% e este percentual tende a aumentar mediante o crescimento da construção civil no país. Diante da problemática, o combate ao desperdício, a racionalização e o uso sustentável da energia consumida pelas edificações estão diretamente ligados à redução do impacto ao meio ambiente, postergando a necessidade de aumento da matriz energética nacional. Neste contexto é criado o Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviço e Públicos (RTQ-C). Este trabalho consiste em uma aplicação crítica do RTQ-C utilizando a metodologia prescritiva, tendo como enfoque aspectos relativos a sua aplicabilidade e avaliação de conforto térmico e lumínico, tendo como premissa que o alto desempenho energético da edificação só é plenamente alcançado quando são garantidas condições satisfatórias de conforto ambiental aos usuários. Para tanto foi necessária uma etapa minuciosa de levantamento de dados e medições “in loco” de temperatura do ar, temperatura radiante, iluminância e umidade relativa em dois ambientes (laboratório de conforto e sala de aula 2) do edifício do Centro de Excelência em Eficiência Energética da Amazônia - CEAMAZON, subsidiando a utilização da metodologia proposta por Fanger (PMV e PPD), e verificação dos níveis de iluminância propostos pela NBR 5413. Como resultado a edificação apresentou bom desempenho, mas a não observância dos prérequisitos a classificou com nível “C”. A avaliação de conforto indicou que aproximadamente 23% dos usuários não estavam em conforto térmico e que a ventilação natural poderá ser utilizada como estratégia bioclimática para adequação. As medições de iluminância indicaram que apenas a sala de aula 2 possuia potencial de aproveitamento de iluminação natural no período da medição. Concluiu-se que, apesar de sua importância, o RTQ-C deve passar ainda por um processo de adaptação por parte da sociedade e dos profissionais envolvidos na certificação energética de edificações e que durante esse período modificações poderão ser incorporadas contribuindo para torná-lo um instrumento efetivamente válido para a garantia da eficiência energética das edificações do país. / One major barrier to economic development is the growing global demand for energy and the consequent increase in the use of natural resources to provide it. Developing countries such as Brazil, showed progressive energy consumption per capita in recent years. Although the majority is from hydroelectric plants (non-polluting sources) its construction causes great environmental impact. Percentage of all energy generated, buildings are responsible for the consumption of approximately 40 % and this percentage is likely to increase by the growth of the construction industry in the country. Regarding the problem, the fight against waste, streamlining and sustainable use of energy consumed by buildings are directly linked to the reduction of environmental impact, delaying the need for increased national energy matrix. In this context is created the Technical Regulation of Quality Level Energy Efficiency Commercial Buildings, and Public Service (RTQ - C). This work consists of a critical application of the RTQ - C using a prescriptive methodology, with the focus aspects of their applicability and evaluation of thermal comfort and luminal, with the premise that the high energy performance of the building is fully achieved only when conditions are guaranteed satisfactory environmental comfort to users. Therefore it was necessary to step thorough data collection and measurements "in situ" of air temperature, radiant temperature, illuminance and relative humidity in two rooms (laboratory of comfort and classroom 2) building the Center of Excellence in Efficiency energy from Amazon - CEAMAZON subsidizing the use of the methodology proposed by Fanger (PMV and PPD), and verification of illuminance levels proposed by NBR 5413. As a result the building showed good performance, but the lack of compliance prerequisites rated with "C" level. A comfort evaluation indicated that approximately 23% of users have had on thermal comfort and the natural ventilation can be used as a strategy to climatic adaptation. Illuminance measurements indicated that only the classroom 2 possessed potential use of natural lighting during the measurement. It was concluded that, despite its importance, the RTQ - C must still pass through a process of adaptation by society and professionals involved in the energy certification of buildings and that during this period changes may be incorporated contributing to make it a effectively valid instrument for ensuring the energy efficiency of buildings in the country.

Este trabalho busca avaliar a eficiência energética e o conforto, em ambiente climatizado artificialmente, dos Hotéis Econômicos de redes internacionais em São Paulo. A avaliação levada a cabo concentrou-se nas unidades habitacionais (UH) desses hotéis, principal produto oferecido por eles, possuidoras de sistema de ar condicionado (SAC), apesar das condições climáticas e das características do uso não determinarem essa necessidade. Com base nos levantamentos sobre as características dos Hotéis Econômicos, foi escolhido um hotel de uma rede internacional em São Paulo como estudo de caso. Nele, avaliou-se o desempenho térmico por meio de medições de temperatura e umidade relativa do ar em duas UH, durante cinco dias. As características físicas desse hotel foram utilizadas como modelo-base para as simulações computacionais realizadas no software TAS NG (2005). A partir dos resultados obtidos nas medições, definiram-se os critérios que seriam utilizados nas variações do modelo paramétrico, resultando em um total de sete cenários, com diferentes características como: vidros, cortina interna, taxa de ventilação e período determinado para ventilação. Levando-se em conta as condições climáticas da cidade de São Paulo e as características físicas e ocupacionais dos apartamentos, verificou-se que é possível obter conforto térmico sem o uso de SAC. Nessas condições, utilizou-se como critério de avaliação o modelo adaptativo da Norma ASHRAE 55 (2004). Os dados dos dias mais representativos de verão e inverno forma utilizados na análise dos ganhos de calor. Foi também avaliado, para o período de um ano, o consumo de energia elétrica do SAC, para resfriamento e aquecimento. Os resultados obtidos auxiliaram na proposição de recomendações de projeto para essa tipologia, buscando soluções que aprimoram o aproveitamento das condições naturais favoráveis para a obtenção de conforto térmico, possibilitando a redução do consumo de energia decorrente do SAC nestes ambientes. Para ilustrar algumas recomendações foram feitos estudos preliminares para as UH e para o pavimento tipo, considerando a integração do SAC com soluções de projeto de arquitetura que favoreçam o melhor desempenho energético de Hotéis Econômicos ou de qualquer categoria. / This work aims to evaluate the energy efficiency and comfort level, in airconditioned environments of budget hotels, from international chains, in São Paulo, Brazil. The evaluation was directed to the apartments which are the hotels main product featuring air conditioning, even though the climate conditions and usage profile dont determine its need. One hotel from an international chain was chosen as a case study based on research of budget hotels main features. The hotel had its thermal performance evaluated through air temperature and humidity measurements, in two apartments, for five days. Its physical characteristics were inputted into the TAS NG (2005) software as a base model for simulations. The measurements results defined the criteria used in the parametric model, resulting in a total of seven scenarios with different characteristics such as glass, internal shades, ventilating rates and period. Considering São Paulos climatic conditions, the physical and occupational characteristics of the apartments, it was verified that it is possible to reach thermal comfort without the use of air conditioning. The evaluating criterion used in these conditions was an adaptive model from the ASHRAE 55 (2004) Norm. Data from the most representative days of summer and winter were used in the analysis. There was also an evaluation of the energy consumption of the air condition- ing system, used for cooling and heating purposes, for a period of one year. The results favored the proposal for project recommendations for this typology, seeking solutions to improve the capacity to harness the favorable natural conditions to obtain thermal comfort, allowing for energy consumption reduction due to air conditioning. To illustrate the recommendations some preliminary studies were prepared for the apartments and pavement type, considering the integration of the air conditioning system with architectural design solutions that favor a better energy performance of budget hotels or of any other category.

Simulações computacionais são um recurso de grande valia no projeto do edifício, particularmente na área de desempenho ambiental, permitindo predizer fenômenos complexos como desempenho térmico, lumínico, acústico e energético dos edifícios e de seu entorno. O surgimento do BIM (Building Information Modeling ou Modelagem da Informação da Construção), por sua vez, forneceu aos profissionais da indústria da construção novas ferramentas para auxiliar na criação e gestão da informação da construção. Ao combinar um modelo 3D com um banco de dados único do projeto, BIM acaba por reduzir a perda de informação e o retrabalho, permitindo o trabalho colaborativo e aumentando a confiabilidade e rastreabilidade das informações do projeto ao longo do ciclo de vida da construção. Muito antes do BIM, ferramentas de simulação de desempenho do edifício (Building Performance Simulation - BPS, na sigla em inglês) já empregavam modelos 3D, o que significa que especialistas de avaliação ambiental do edifício frequentemente tinham que modelar o edifício - e remodelá-lo cada vez que o projeto fosse alterado - dentro destas ferramentas de modo a executar as análises de desempenho. Neste contexto, a integração entre ferramentas BIM e BPS é fundamental para aumentar a eficiência de uma indústria da construção altamente fragmentada. Nos últimos anos, muitos pesquisadores têm se focado em alcançar tal integração. Este estudo sintetiza as pesquisas nesta questão por meio da revisão sistemática de mais de 250 pesquisas publicadas mundialmente no período de 1991 a 2015. Os resultados mostram que, apesar de um aumento significativo no número de estudos publicados nos últimos cinco anos, a plena integração entre BIM e BPS é um assunto complexo e continua sendo um desafio. Esta revisão sistemática produziu um diagnóstico abrangente e contribui com pesquisadores por revelar padrões, tendências e lacunas da área de pesquisa, orientando assim futuros esforços de pesquisa. / Computer simulations are a valuable resource in building design, notably in the environmental performance field, enabling designers and engineers to predict complex phenomena such as thermal, lighting, acoustic and energy performance. The emergence of BIM (Building Information Modeling), in turn, provided these professionals with new tools to assist in the creating and managing of building information. By combining a 3D model to a unique project database, BIM ultimately reduces the loss of information and rework, allowing collaborative work and increasing reliability and traceability of the project information throughout the construction lifecycle. Long before BIM, Building Performance Simulation (BPS) tools already employed 3D models, meaning that simulationists frequently had to model the building - and remodel it as many times as the design changed - within these tools in order to run performance analyses. In this context, the integration of BIM and BPS tools is critical to increase efficiency of a highly fragmented construction industry. In the past years, many researchers have been focusing on achieving this integration. This study summarizes research on this topic by systematically reviewing over 250 researches published worldwide from 1991 to 2015. Results show that, despite a significant increase in the number of studies published in the last five years, fully integration between BIM and BPS is a complex subject and remains a challenge. This systematic review produced a comprehensive diagnosis and contributes with researchers by revealing patterns, trends and gaps of the research area, orientating future research efforts.

Sistemas modernos de comunicação móvel sem fio, como os de quarta geração (4G), têm como principais metas prover elevada capacidade e alta qualidade de serviço (QoS) para os usuários. Para prover tal aumento de capacidade e QoS, sistemas 4G empregam diversas técnicas avançadas de transmissão e maior largura de banda, combinados com algoritmos de alocação de recursos que possam explorar de maneira eficiente tais técnicas, como por exemplo aproveitando as dimensões de diversidade do sistema. Em geral, porém, é necessário também aumentar a potência de transmissão para se atingir o ganho de capacidade desejado, o que implica maior custo para os provedores de serviço, menor tempo de vida para os dispositivos móveis e impacto ambiental cada vez mais pronunciado. Dado que a expectativa é que o número de usuários e a necessidade de dados continuem crescendo rapidamente, torna-se evidente a importância de analisar a relação entre capacidade e potência dispendida pelo sistema. Essa relação pode ser vista através da métrica de eficiência energética (EE), que é dada pela razão entre o número de bits efetivamente recebidos e a energia consumida no processo, revelando quão eficientemente o sistema transforma a energia consumida em informação efetivamente recuperada no receptor. Um sistema otimizado em relação à EE é capaz de transmitir mais informação por unidade de energia consumida, resultando em utilização mais racional e eficiente dos escassos recursos energéticos. Uma segunda questão acerca das metas é em relação à distribuição dos ganhos de capacidade/ QoS pela célula, i.e., quais usuários serão capazes de usufruir da maior capacidade e QoS. Em ambientes macrocelulares urbanos, a perda de percurso pode chegar a várias dezenas de decibéis em distâncias relativamente pequenas, além dos obstáculos naturais, como relevo, e artificiais, como prédios, o que limita ainda mais o desenvolvimento de sistemas energeticamente eficientes. Em abordagens tradicionais, tais problemas exigem a utilização de potências elevadas, em geral superiores à potência que os dispositivos podem utilizar, ou então requerem o aumento da densidade de estações rádio-base (BSs), o que geralmente resulta em custos inviáveis do ponto de vista dos operadores. Assim, busca-se em sistemas 4G emular o aumento da densidade de BSs através do conceito de redes heterogêneas, que são células com menor área de cobertura instaladas em pontos críticos de cobertura da célula original, como por exemplo a região de borda de célula, atendendo de maneira eficiente os usuários. No cenário de redes heterogêneas, um dos principais paradigmas é o conceito de redes cooperativas, no qual estações retransmissoras (RSs) reenviam o sinal recebido da estação fonte para estação destino, reduzindo a potência consumida com o canal móvel sem fio. Como utilizam conexão sem fio com a BS, as RSs podem ser instaladas em regiões com pouca infraestrutura sem a necessidade de grandes modificações, resultando em implantações bastante flexíveis. Assim, este trabalho de doutorado visa investigar estratégias de alocação de recursos baseadas no incremento da eficiência energética para sistemas celulares de quarta e quinta gerações utilizando o paradigma de redes cooperativas, determinando potencialidades e também itens que necessitam ser modificados, otimizados ou mesmo redefinidos, tendo em vista um aumento substancial da eficiência energética global da rede de comunicação sem fio. Busca-se durante o desenvolvimento do modelo de sistema capturar e quantificar as principais características de importantes sistemas celulares em uso atualmente, i.e., LTE-A e WiMAX, de modo que as decisões de design considerem os esforços de padronização, porém não se limitem a eles. Como a abordagem de alocação de recursos baseada em EE pode impactar nas métricas de desempenho do sistema, investiga-se também o compromisso entre as eficiências energética e espectral (SE), de modo que o aumento da EE não seja causado apenas pela degradação da SE e que seja possível obter maior EE para uma mesma SE e QoS. / Modern wireless communication systems, such as the fourth generation (4G) ones, have as main objectives to provide high capacity and quality of service (QoS) for the users. In order to provide such capacity and QoS gain, 4G systems use several advanced transmission techniques and higher bandwidth, combined with resource allocation algorithms that are able to efficiently exploit such techniques, as for example taking advantage of the diversity dimensions of the system. Generally, however, it is also necessary to increase the transmission power to achieve the desired capacity gain, which implies increased costs for service providers, shorter lifetime for the mobile devices and increasingly pronounced environmental impact. Since the expectation is that the number of users and data necessity will continue growing rapidly, it is evident the importance of analyzing the relation between capacity and power expended by the system. This relation can be seen through the energy efficiency (EE) metric, which is given by the ratio between the number of effectively received information bits and the energy consumed in the transmission process, revealing how efficiently the system transform consumed energy into effectively recovered information at the receiver. A system optimized regarding EE is able to transmit more information per unit of energy consumed, resulting in a more rational and efficient utilization of the scarce energetic resources. A second issue is relative to the distribution of the capacity/QoS gains over the whole cell, i.e, which users will be able to take advantage of the higher capacity and QoS. In urban macrocellular environments, the path-loss can reach several tens of decibels in relatively short distances, in addition to natural obstacles, such as land relief, or artificial, such as buildings, which further limits the development of energetically efficient systems. In traditional approaches, such problems require the use of high transmission power, generally greater than the power that the devices can use, or else require increased density of base-stations (BSs), which generally results in unviable costs from the operators point of view. Thus, in 4G systems it is sought to emulate the increase in the density of BSs through the concept of heterogeneous networks, which are cells with smaller coverage area installed in critical points of the original macrocell coverage, as for example the cell-edge area, serving efficiently the users. In the heterogeneous networks scenario, one of the main paradigms is the concept of cooperative networks, in which relay stations (RSs) retransmit the signal received from the source station to the destination station, reducing the power consumed with the mobile wireless channel. As the RSs use a wireless connection to the BS, they can be installed in places with poor infrastructure without requiring major modifications, resulting in very flexible deployments. Thus, this PhD work aims to investigate resource allocation strategies based on the improvement of the energy efficiency for fourth and fifty generation cellular systems using the cooperative networks paradigm, determining potentialities and also items that need to be modified, optimized or even redefined, aiming to a substantial increase in the overall energy efficiency of the wireless communication network. It is sought during the development of the system model to capture and quantify the main features of important cellular systems currently in use, i.e., LTE-A and WiMAX, so that the design decisions consider the standardization efforts, but do not be limited by them. Since the EE-based resource allocation approach can impact the performance metrics of the system, it will be investigated also the tradeoff between energy and spectral (SE) efficiencies, so that the increase in energy efficiency is not caused by degradation of the SE and also to be possible to obtain a higher EE for a same SE and QoS.

Energy issues gathered strong attention over the past decade, reaching IT data processing infrastructures. Now, they need to cope with such responsibility, adjusting existing platforms to reach acceptable performance while promoting energy consumption reduction. As the de facto platform for Big Data, Apache Hadoop has evolved significantly over the last years, with more than 60 releases bringing new features. By implementing the MapReduce programming paradigm and leveraging HDFS, its distributed file system, Hadoop has become a reliable and fault tolerant middleware for parallel and distributed computing over large datasets. Nevertheless, Hadoop may struggle under certain workloads, resulting in poor performance and high energy consumption. Users increasingly demand that high performance computing solutions address sustainability and limit energy consumption. In this thesis, we introduce HDFSH, a hybrid storage mechanism for HDFS, which uses a combination of Hard Disks and Solid-State Disks to achieve higher performance while saving power in Hadoop computations. HDFSH brings, to the middleware, the best from HDs (affordable cost per GB and high storage capacity) and SSDs (high throughput and low energy consumption) in a configurable fashion, using dedicated storage zones for each storage device type. We implemented our mechanism as a block placement policy for HDFS, and assessed it over six recent releases of Hadoop with different architectural properties. Results indicate that our approach increases overall job performance while decreasing the energy consumption under most hybrid configurations evaluated. Our results also showed that, in many cases, storing only part of the data in SSDs results in significant energy savings and execution speedups / Ao longo da última década, questões energéticas atraíram forte atenção da sociedade, chegando às infraestruturas de TI para processamento de dados. Agora, essas infraestruturas devem se ajustar a essa responsabilidade, adequando plataformas existentes para alcançar desempenho aceitável enquanto promovem a redução no consumo de energia. Considerado um padrão para o processamento de Big Data, o Apache Hadoop tem evoluído significativamente ao longo dos últimos anos, com mais de 60 versões lançadas. Implementando o paradigma de programação MapReduce juntamente com o HDFS, seu sistema de arquivos distribuídos, o Hadoop tornou-se um middleware tolerante a falhas e confiável para a computação paralela e distribuída para grandes conjuntos de dados. No entanto, o Hadoop pode perder desempenho com determinadas cargas de trabalho, resultando em elevado consumo de energia. Cada vez mais, usuários exigem que a sustentabilidade e o consumo de energia controlado sejam parte intrínseca de soluções de computação de alto desempenho. Nesta tese, apresentamos o HDFSH, um sistema de armazenamento híbrido para o HDFS, que usa uma combinação de discos rígidos e discos de estado sólido para alcançar maior desempenho, promovendo economia de energia em aplicações usando Hadoop. O HDFSH traz ao middleware o melhor dos HDs (custo acessível por GB e grande capacidade de armazenamento) e SSDs (alto desempenho e baixo consumo de energia) de forma configurável, usando zonas de armazenamento dedicadas para cada dispositivo de armazenamento. Implementamos nosso mecanismo como uma política de alocação de blocos para o HDFS e o avaliamos em seis versões recentes do Hadoop com diferentes arquiteturas de software. Os resultados indicam que nossa abordagem aumenta o desempenho geral das aplicações, enquanto diminui o consumo de energia na maioria das configurações híbridas avaliadas. Os resultados também mostram que, em muitos casos, armazenar apenas uma parte dos dados em SSDs resulta em economia significativa de energia e aumento na velocidade de execução

Essa pesquisa tem como foco a tomada de decisão para a escolha de modais de transporte urbano coletivo e analisa os desempenhos operacionais e funcionais dos sistemas Bus Rapid Transit (BRT), Veículo Leve sobre Trilhos (VLT) e Monotrilho. Um modelo de apoio multicritério à decisão (AMD) em cenários complexos é utilizado na análise e tem como dados de entrada as preferências subjetivas de agentes de decisão (stakeholders) e os desempenhos objetivos e subjetivos dos três modais com relação a um sistema de cinco critérios e 22 subcritérios. Tal sistema cobre os eixos de eficiência energética, custo, viabilidade econômica e financeira, qualidade da viagem e impactos ambientais. Stakeholders selecionados com perfis de operador, vizinho, usuário, fornecedor de equipamentos e serviços e consultor em transportes urbanos atribuem suas preferências, pontuando-as em escala numérica de 1 a 9. Visando a aplicação do modelo na região da cidade de São Paulo, foram coletadas 138 opiniões de preferências através de formulários de avaliação e entrevistas conduzidas nessa região. Cada um dos três modais, após ser configurado para atender aos requisitos operacionais e funcionais do serviço de transporte definido por uma unidade funcional comum, tem os seus desempenhos com relação ao mesmo conjunto de critérios e subcritérios pontuados em uma escala numérica. Um índice global (IG), que define a prioridade de cada alternativa, é obtido pela agregação das preferências e desempenhos com uma função aditiva. O modelo foi aplicado em um estudo de caso que simulou a operação dos três modais no trecho entre as estações Vila Prudente e São Mateus da Linha 15 do Metrô de São Paulo, cujos requisitos definiram a unidade funcional. Dentro dos limites e premissas estabelecidas para o estudo de caso, os índices globais calculados indicaram a preferência pelo modal Monotrilho, seguido, na ordem, pelo VLT e BRT. / This research focuses on decision-making support methods to choice public urban transport modes and analyzes the operational and functional performances of the Bus Rapid Transit (BRT), Light Rail Transit (LRT) and Monorail systems. A multicriteria decision aided model (MDAM) in complex scenarios is used in the analysis and has as input data the subjective preferences of stakeholders and the objective and subjective performances of the three modalities in relation to a set of five criteria and 22 subcriteria. This system covers the axes of energy efficiency, cost, economic and financial feasibility, travel quality and environmental impacts. Stakeholders selected with profiles of operator, neighbor, user, equipment and service provider and consultant in urban transport assign their preferences, scoring them on a numerical scale from 1 to 9. In order to apply the model in the region of the city of São Paulo, 138 opinions were collected through evaluation forms and interviews conducted in that region. Each of the three modes, once configured to meet the operational and functional requirements of the transport service defined by a common functional unit, has its performances against the same set of criteria and subcriteria scored on a numerical scale. A global index (GI), which defines the priority of each alternative, is obtained by aggregating the preferences and performances according to an additive function. The MDAM model was applied in a case study that has simulated the operation of the three transport modalities in the stretch between the stations Vila Prudente and São Mateus of the Line 15 of the São Paulo Metro, whose general requirements did define the functional unit of the case. Within the limits and assumptions defined for the case study, the calculated global indices indicated the first preference for the Monorail modal, followed, in sequence, by the LRT and BRT.

Atualmente é de complexa equalização o problema advindo da elevação da demanda energética e das ações antrópicas que corroboram para o aquecimento global e, neste sentido, apesar de o Brasil ser abundante em hidroeletricidade, há ainda um grande espaço para o uso de outras fontes renováveis de energia, como a biomassa residual. Na indústria, projetos de adoção de novos e eficientes processos para a redução da carga térmica, bem como o uso de biomassa e de biogás das estações de tratamentos de efluentes podem ser um diferencial no conjunto de soluções para o dilema energético-ambiental, uma vez vão ao encontro dos objetivos das políticas energéticas globais em vigência, as quais pregam a segurança e sustentabilidade. Porém, verifica-se que tais medidas ainda têm sido desprezadas por muitas empresas, pois os investimentos são ainda muito elevados, ressaltando-se ainda que, talvez por não se entender como esses projetos podem internalizar as externalidades positivas que os acompanham, essas empresas seguem alheias aos benefícios socioambientais e econômicos advindos dos créditos de carbono, que podem compensar os altos investimentos realizados em racionalização energética. Desta maneira, essa dissertação analisa a viabilidade econômica da implantação de projetos de substituição de combustíveis fósseis por biomassa renovável para geração de vapor de processos; de uso de biogás de ETEs para geração de eletricidade e de implementação de tecnologias para a redução do consumo de vapor industrial, com foco em cervejarias, considerando-se nas análises econômico-financeiras os créditos de carbono recebidos pelas reduções de emissões de gases de efeito estufa. Pelas análises de cenários, verificou-se que quando as medidas de eficiência energética reduzirem pelo menos 5% da demanda energética, com um custo de energia de pelo menos R$ 187,50/MWh, bem como reduções de consumo de energia acima de 10%, com custo energético mínimo de R$ 122,50/MWh, e preço de das RCE acima de 5,00, os projetos mencionados são viáveis, e as receitas dos créditos podem internalizar as externalidades positivas desses projetos, compensando os investimentos. / Nowadays it´s quite complex to solve the problem between energy demand growth and the human activities, which have negative, widespread effects on the global climate. In this sense, apart from the fact that Brazil adopts massivelythe hydropower, there is a large potential for the use of renewable energy sources, as biomass. In process industries, techologies for reducing thermal energy consumption associated with the use of the sustainable biomass and biogas from wastewater treatment systems can be one among other solutions for equalizing the energy-environment dilemma, also targeting the prorrogatives of the current global policies on safety and sustainable energy sypply. Anyway, such measures have still been left aside by many industries, because it´s still not properly understood regarding the way these projects can internilize their positive externalities, some enterprises keep distant from the social, economic and environmental beneffits that carbon credit projects can bring up to help them in succeeding and rationalizing energy consumption. This dissertation evaluates and assesses the economic viablitity of projects of fuel switch (from fossil fuels to renewable biomass); use of biogas from industrial wastewater treatment systems and also the implementation of technologies and processes for reducing steam comsumption, focusing on breweries. By means of economic sceneries, it´s shown that the revenues from carbon credits can significantly have positive impacts, while financial incentives, on the decision making process towards the carrying and dissemination of such projects. As demonstrated in this work, the RCE, if required in the sceneries analysed, can bring the cash flows whithin brewery IRR expectations. Hence, the model showed that when measures of energy afficiency achieve at least 5,0% with the price of energy saved is of at least R$187,50/MWh, and for measures above 10% and energy is bought at prices higher then R$ 122,50/MWh, all projects with CER prices above 5,00 viable, and can be conducted. Also, the revenues from carbon credits can make industries wake up for the fact that they can internalize the positive externalities of these projects, once the high investiments can be compensated by their carbon offsets.

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O Brasil há décadas possuí programa e política nessa área, entretanto, os resultados do seu programa para a inserção de ações de eficiência energética com recursos financeiros das concessionárias de distribuição têm impacto inferior a programas similares em outros países, somado a isso há a iminente necessidade de atender os objetivos de redução de emissões propostos pelo país na 21ª Conferência das Partes das Nações Unidas em dezembro de 2015 em Paris. Nesse contexto, a presente tese propõe o desenvolvimento de um modelo não-paramétrico, para determinação de indicadores de desempenho e classificação de projetos de eficiência energética. Contribui-se, também, com a avaliação do Programa de Eficiência Energética, por meio de uma metodologia para analisar os projetos, classificar e quantificar as variáveis, resultando em recomendações para o aprimoramento do programa. Utilizou-se uma base de dados de projetos submetidos à ANEEL pelas concessionárias do setor de distribuição de energia elétrica no período de 2008 a 2016. O modelo foi desenvolvido usando Data Envelopment Analysis (DEA), um método nãoparamétrico que utiliza programação linear para calcular as unidades mais eficientes em um determinado conjunto de unidades de tomada de decisão. Os resultados obtidos revelam que o melhor desempenho foi alcançado por projetos nas categorias industrial e de cogeração, no entanto, estes constituem apenas, 4,24 % dos projetos apresentados e 5,28 % dos investimentos totais nos últimos oito anos, indicando a necessidade de rever as estratégias regulatórias de eficiência energética. Como uma solução para a seleção de projetos com melhor desempenho, sugere-se atribuir pesos às categorias para otimizar os resultados dos projetos, através de incentivos aos projetos com melhor desempenho, sem excluir a participação de todos os outros, simplesmente fornecendo objetivos de economia de energia e redução de demanda no horário de ponta, compatíveis com as categorias com melhores resultados. / The electricity distribution system is constantly evolving, with the dissemination of distributed energy resources, smart grids and the inclusion of competitive markets, in which the use of energy efficiency as a relevant resource for sector planning must be ensured through public policy. Brazil has for decades had a program and policy in this area, however, the results of its program for the insertion of energy efficiency actions with the financial resources of the electricity utilities, have less impact than similar programs in other countries, and there is the imminent need to meet the emission reduction targets proposed by the country at the 21st Conference of the Parties of the United Nations in December 2015 in Paris. In this context, the present thesis proposes the development of a non-parametric model for the determination of performance indicators and classification of energy efficiency projects. It also contributes to the evaluation of the Energy Efficiency Program, through a methodology to analyze the projects, classify and quantify the variables, resulting in recommendations for the improvement of the program. A database of projects submitted to ANEEL by the utilities of the electricity distribution sector from 2008 to 2016 was used. The model was developed using Data Envelopment Analysis (DEA), a non-parametric method that uses linear programming to calculate the most efficient units in a given set of decision-making units. The results show that the best performance was achieved by projects in the industrial and cogeneration categories, however, these constitute only 4.24 % of the projects presented and 5.28 % of the total investments in the last eight years, indicating the need to review energy efficiency regulatory strategies. As a solution to improve the selection of the best performing projects, it is suggested assigning weights to the categories to optimize the project results, by incentives to the projects with the best performance, without excluding the participation of all others, simply by providing energy savings goals and demand reduction at peak hours compatible with the best performing categories.