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Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2009. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains viii, 162 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 138-142).

Este trabalho analisa a viabilidade técnica, econômica e financeira para substituir a eletrotermia resistiva pela queima direta de gases combustíveis, sendo eles o gás natural (GN) e o gás liquefeito de petróleo (GLP). Para atingir este objetivo, faz-se um levantamento da presença da eletrotermia nos processos produtivos de algumas indústrias localizadas na grande São Paulo; propõe uma metodologia para a escolha das indústrias com maior concentração na região geográfica estudada com o uso do CEP, código CNAE, histórico do setor e número de funcionários; desenvolve uma metodologia para avaliar o impacto da substituição da eletrotermia na qualidade da energia elétrica resultante da mudança, com o foco no fator de potência e harmônicas; elabora um procedimento para se fazer o levantamento de campo, com a identificação da matriz de usos finais da energia, as características dos processos que utilizam a eletrotermia, analisando as limitações desta substituição, os diferentes custos operacionais de acordo com as tarifas da concessionária e formas de contratação da energia. Este trabalho identifica as políticas e programas governamentais existentes para a eficiência energética e faz análise crítica das mesmas, como também sugere alterações para facilitar a mudança do energético utilizado (cerne da substituição da eletrotermia), buscando aumentar a sinergia entre estes programas e as políticas, com o intuito de apresentar a substituição da eletrotermia como um grande potencial para a redução do consumo de energia elétrica no Brasil e no uso mais racional dos gases combustíveis. / This work analyzes the technical, economical and financial viability to substitute the resistive electrotherm for the direct combustion of fuel gases, such as natural gas (NG) and liquefied gas of petroleum (LGP). In order to do so, a study of the electrotherm presence in the productive process of some industries located in The Great São Paulo has been done; a methodology to choose industries concentrated mainly in the above mentioned geographic region by Zip Code, ISIC Code, historic of the sector and number of employees was proposed; a methodology was developed to evaluate the impact of the electrotherm substitution on the quality of the remaining electric energy, after the change, focusing on power factor and harmonics; a procedure for the field study was also proposed, identifying the final uses of the energy, the characteristics of the processes which use electrotherm, analyzing the limitations of these substitutions, the different operational costs according to the local concessionaries and how the energy has been contracted. This work identifies the existing policies and governmental programs for energetic efficiency and makes a critical analysis of them, as well as suggesting alternatives to the current energy model (core of electrotherm substitution), seeking to improve the synergy between policies and programs, in an attempt to show the electrotherm substitution as a huge potential to reduce the electric energy consumption in Brazil and a more rational use of fuel gases.

Este trabalho analisa a viabilidade técnica, econômica e financeira para substituir a eletrotermia resistiva pela queima direta de gases combustíveis, sendo eles o gás natural (GN) e o gás liquefeito de petróleo (GLP). Para atingir este objetivo, faz-se um levantamento da presença da eletrotermia nos processos produtivos de algumas indústrias localizadas na grande São Paulo; propõe uma metodologia para a escolha das indústrias com maior concentração na região geográfica estudada com o uso do CEP, código CNAE, histórico do setor e número de funcionários; desenvolve uma metodologia para avaliar o impacto da substituição da eletrotermia na qualidade da energia elétrica resultante da mudança, com o foco no fator de potência e harmônicas; elabora um procedimento para se fazer o levantamento de campo, com a identificação da matriz de usos finais da energia, as características dos processos que utilizam a eletrotermia, analisando as limitações desta substituição, os diferentes custos operacionais de acordo com as tarifas da concessionária e formas de contratação da energia. Este trabalho identifica as políticas e programas governamentais existentes para a eficiência energética e faz análise crítica das mesmas, como também sugere alterações para facilitar a mudança do energético utilizado (cerne da substituição da eletrotermia), buscando aumentar a sinergia entre estes programas e as políticas, com o intuito de apresentar a substituição da eletrotermia como um grande potencial para a redução do consumo de energia elétrica no Brasil e no uso mais racional dos gases combustíveis. / This work analyzes the technical, economical and financial viability to substitute the resistive electrotherm for the direct combustion of fuel gases, such as natural gas (NG) and liquefied gas of petroleum (LGP). In order to do so, a study of the electrotherm presence in the productive process of some industries located in The Great São Paulo has been done; a methodology to choose industries concentrated mainly in the above mentioned geographic region by Zip Code, ISIC Code, historic of the sector and number of employees was proposed; a methodology was developed to evaluate the impact of the electrotherm substitution on the quality of the remaining electric energy, after the change, focusing on power factor and harmonics; a procedure for the field study was also proposed, identifying the final uses of the energy, the characteristics of the processes which use electrotherm, analyzing the limitations of these substitutions, the different operational costs according to the local concessionaries and how the energy has been contracted. This work identifies the existing policies and governmental programs for energetic efficiency and makes a critical analysis of them, as well as suggesting alternatives to the current energy model (core of electrotherm substitution), seeking to improve the synergy between policies and programs, in an attempt to show the electrotherm substitution as a huge potential to reduce the electric energy consumption in Brazil and a more rational use of fuel gases.

Este trabalho tem por objetivo analisar as perspectivas dos gases combustíveis como energia final para a obtenção de energia útil, em aquecimento direto (AD) e calor de processo (CP), identificando e quantificando potenciais como alternativa da eletrotermia. São comparados dois panoramas na avaliação das economias de energia primária pela substituição da eletrotermia: o primeiro considerando que a energia substituída oriunda de energéticos do parque gerador; e o segundo levando em conta que a redução se refletiu nas termelétricas. Para atingir este objetivo, o trabalho se inicia com uma revisão bibliográfica, onde são tratados os aspectos necessários para um melhor entendimento do texto, com os conceitos de eletrotermia, calor e termodinâmica, seguindo-se um capítulo destinado aos gases combustíveis, suas características e disponibilidade futura para a conversão. As informações básicas para a análise dos potenciais nos setores foram tomadas a partir do último Balanço de Energia Útil, além de trabalhos desenvolvidos no mercado industrial pelo autor. O trabalho discorre também sobre configurações tecnológicas usadas nas conversões, incluindo os custos envolvidos. Na conclusão, os cálculos mostraram que significativas economias de energia primária podem ser obtidas com a conversão da eletrotermia para gases combustíveis no setor industrial brasileiro, considerando a eletricidade produzida a partir de plantas termelétricas. / This paper aims to analyze the prospects of fuel gases as final energy in order to get useful energy in direct heating and process heat, identifying and qualifying potentials as the alternative of electrothermy. Two panoramas are compared in the evaluation of primary energy displacement: the first one considering the replaced energy coming from energy generating facilities and the second taking into account that the reduction was reflected in thermoelectric power plants. To achieve this goal, the work begins with a literature review which covers the aspects needed for a better understanding of the text, with the concepts of electrothermy, heat and thermodynamics, followed by a chapter intended for fuel gases, their characteristics and future readiness for conversion. The basic information for the analysis of potential sectors were taken for the last Useful Energy Balance, and work undertaken by the author in the industrial market. The paper also discourses about technological configurations used in conversions, including also the costs involved. In conclusion, the calculations showed that significant primary energy savings can be obtained through the conversion of electrothermy by fuel gases in the Brazilian industrial sector, taking into account the electricity produced from thermoelectric power plants.

A Organização das Nações Unidas (ONU) elegeu a eficiência energética como a ação mais significativa para garantir o suprimento de energia das economias em desenvolvimento e minimizar os impactos do aquecimento global. No Brasil, o Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) de eficiência energética foi iniciado em 1984 pelo Inmetro. Fazem parte do PBE duas Portarias, aprovadas em 2010, para avaliação da eficiência energética das edificações comerciais e residenciais. O objetivo dessa pesquisa é contribuir com a racionalização energética no país através da análise dessas Portarias frente a um panorama internacional, assim como avaliar as contribuições que os gases combustíveis podem oferecer na melhoria da eficiência das edificações e na substituição da eletrotermia para aquecimento de água no sistema energético nacional. Para isso foram identificados padrões comuns nas regulamentações internacionais e calculados os fatores de conversão da energia final em primária no Brasil, tanto da eletricidade, quanto dos gases combustíveis. A aplicação dos fatores de conversão, assim como dos fatores de emissões de CO2-E nos usos finais da energia comprovou que os gases possuem um papel importante para redução do consumo de energia primária nos processos de aquecimento de água e cogeração. Verificaram-se ainda como esses fatores poderão evoluir nas próximas décadas, de acordo com as previsões oficiais da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), demonstrando que a importância do uso direto dos gases combustíveis tende a crescer. / The United Nations (UN) has chosen energy efficiency as the most significant action to ensure energy supply in developing economies and mitigate the impacts of global warming. In Brazil, the Brazilian Energy Efficiency Labeling Program (PBE) was launched in 1984 by Inmetro. Two Regulations, adopted in 2010, to evaluate the energy efficiency of commercial and residential buildings, are part of PBE. The objective of this research is to contribute to the National Energy Efficiency Program through the analysis of these Regulations against an international outlook and through the evaluation of the contributions that the fuel gases can offer in improving the efficiency of buildings and replacing electrical heating in the national energy system. To achieve this, common patterns in the international regulations were identified and the primary energy conversion factors were calculated to the electricity and gas fuels produced in Brazil. The application of the conversion factors and the emission factors of CO2-E in the final uses of energy in buildings showed that the fuel gases have an important role in reducing the consumption of primary energy in the process of water heating and cogeneration. The evolution of these factors in the next decades were also estimated, according to official forecasts of the Energy Research Company (EPE), demonstrating that the importance of the direct use of the fuel gases will increase.

A Organização das Nações Unidas (ONU) elegeu a eficiência energética como a ação mais significativa para garantir o suprimento de energia das economias em desenvolvimento e minimizar os impactos do aquecimento global. No Brasil, o Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) de eficiência energética foi iniciado em 1984 pelo Inmetro. Fazem parte do PBE duas Portarias, aprovadas em 2010, para avaliação da eficiência energética das edificações comerciais e residenciais. O objetivo dessa pesquisa é contribuir com a racionalização energética no país através da análise dessas Portarias frente a um panorama internacional, assim como avaliar as contribuições que os gases combustíveis podem oferecer na melhoria da eficiência das edificações e na substituição da eletrotermia para aquecimento de água no sistema energético nacional. Para isso foram identificados padrões comuns nas regulamentações internacionais e calculados os fatores de conversão da energia final em primária no Brasil, tanto da eletricidade, quanto dos gases combustíveis. A aplicação dos fatores de conversão, assim como dos fatores de emissões de CO2-E nos usos finais da energia comprovou que os gases possuem um papel importante para redução do consumo de energia primária nos processos de aquecimento de água e cogeração. Verificaram-se ainda como esses fatores poderão evoluir nas próximas décadas, de acordo com as previsões oficiais da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), demonstrando que a importância do uso direto dos gases combustíveis tende a crescer. / The United Nations (UN) has chosen energy efficiency as the most significant action to ensure energy supply in developing economies and mitigate the impacts of global warming. In Brazil, the Brazilian Energy Efficiency Labeling Program (PBE) was launched in 1984 by Inmetro. Two Regulations, adopted in 2010, to evaluate the energy efficiency of commercial and residential buildings, are part of PBE. The objective of this research is to contribute to the National Energy Efficiency Program through the analysis of these Regulations against an international outlook and through the evaluation of the contributions that the fuel gases can offer in improving the efficiency of buildings and replacing electrical heating in the national energy system. To achieve this, common patterns in the international regulations were identified and the primary energy conversion factors were calculated to the electricity and gas fuels produced in Brazil. The application of the conversion factors and the emission factors of CO2-E in the final uses of energy in buildings showed that the fuel gases have an important role in reducing the consumption of primary energy in the process of water heating and cogeneration. The evolution of these factors in the next decades were also estimated, according to official forecasts of the Energy Research Company (EPE), demonstrating that the importance of the direct use of the fuel gases will increase.

Este trabalho tem por objetivo analisar as perspectivas dos gases combustíveis como energia final para a obtenção de energia útil, em aquecimento direto (AD) e calor de processo (CP), identificando e quantificando potenciais como alternativa da eletrotermia. São comparados dois panoramas na avaliação das economias de energia primária pela substituição da eletrotermia: o primeiro considerando que a energia substituída oriunda de energéticos do parque gerador; e o segundo levando em conta que a redução se refletiu nas termelétricas. Para atingir este objetivo, o trabalho se inicia com uma revisão bibliográfica, onde são tratados os aspectos necessários para um melhor entendimento do texto, com os conceitos de eletrotermia, calor e termodinâmica, seguindo-se um capítulo destinado aos gases combustíveis, suas características e disponibilidade futura para a conversão. As informações básicas para a análise dos potenciais nos setores foram tomadas a partir do último Balanço de Energia Útil, além de trabalhos desenvolvidos no mercado industrial pelo autor. O trabalho discorre também sobre configurações tecnológicas usadas nas conversões, incluindo os custos envolvidos. Na conclusão, os cálculos mostraram que significativas economias de energia primária podem ser obtidas com a conversão da eletrotermia para gases combustíveis no setor industrial brasileiro, considerando a eletricidade produzida a partir de plantas termelétricas. / This paper aims to analyze the prospects of fuel gases as final energy in order to get useful energy in direct heating and process heat, identifying and qualifying potentials as the alternative of electrothermy. Two panoramas are compared in the evaluation of primary energy displacement: the first one considering the replaced energy coming from energy generating facilities and the second taking into account that the reduction was reflected in thermoelectric power plants. To achieve this goal, the work begins with a literature review which covers the aspects needed for a better understanding of the text, with the concepts of electrothermy, heat and thermodynamics, followed by a chapter intended for fuel gases, their characteristics and future readiness for conversion. The basic information for the analysis of potential sectors were taken for the last Useful Energy Balance, and work undertaken by the author in the industrial market. The paper also discourses about technological configurations used in conversions, including also the costs involved. In conclusion, the calculations showed that significant primary energy savings can be obtained through the conversion of electrothermy by fuel gases in the Brazilian industrial sector, taking into account the electricity produced from thermoelectric power plants.