Os depósitos de caulim apresentam-se amplamente distribuídos no planeta, e das reservas brasileiras classificadas como medidas e indicadas, 97% encontram-se na região norte do país onde estão localizadas as principais empresas produtoras de caulim destinado à indústria de papéis. Ocorre que durante as etapas de processamento do minério são gerados grandes volumes de rejeito constituído predominantemente por caulinita, um dos argilominerais mais utilizados como matéria-prima em síntese de zeólitas. Neste trabalho, materiais zeolíticos foram sintetizados utilizando como fonte principal de silício e alumínio um rejeito industrial gerado durante o beneficiamento do caulim para cobertura de papel; o material de partida e as fases formadas como produtos de reação foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de refletância difusa no infravermelho com transformada de Fourier, análise térmica e área superficial específica pelo método BET; sendo posteriormente avaliados quanto à capacidade de adsorção por azul de metileno em sistema descontínuo. O processo de síntese ocorreu em condições hidrotermais através de autoclavagem estática e os efeitos tempo-temperatura, assim como também as relações Si/Al e Na/Al foram considerados. Os resultados mostram que na metodologia desenvolvida com o rejeito de caulim, inicialmente calcinado a 700°C por 2 horas, submetido em seguida à reação em meio alcalino a 90ºC por 48 horas na presença de uma fonte adicional de sílica foi obtida zeólita do tipo faujasita com boa cristalinidade como fase predominante no produto de síntese. Os dados dos ensaios de adsorção determinados por espectrofotometria UV-visível e ajustados pelos modelos de Langmuir e Freundlich sugerem que o material faujasítico apresenta boa capacidade adsortiva atingindo eficiências entre 85 e 92% para concentrações na faixa de 10 a 30 mg/L, demonstrando assim, ser o referido material uma alternativa eficiente e de baixo custo quando utilizado para a remoção de corantes de solução aquosa no tratamento de efluentes industriais. / Kaolin deposits have become widely distributed on the planet, Brazilian\'s reserves classified as measured and indicated, 97% are in the northern region where are located the main producers of kaolin for the paper industry. During the processing steps of the ore are generated large amount of waste constituted predominantly by kaolinite, one of the most widely used clayminerals as a raw material in synthesis of zeolites. In the present work, zeolitic materials were synthesized using as main source of silicon and aluminum an industrial waste generated during the processing of kaolin for paper coating, the starting material and formed phases as reaction products were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, diffuse reflectance spectroscopy in the infrared Fourier transform, thermal analysis and specific surface area by BET method; and subsequently evaluated for adsorption capacity for methylene blue in a batch system. The synthesis process occurred in hydrothermal conditions and the effects, time-temperature, as well as the relations Si/Al and Na/Al were considered. The results show that in the methodology developed from kaolin waste, initially calcined at 700°C for 2 h, subjected then reaction in alkaline medium at 90°C for 48 h in presence of additional silica was obtained faujasite-type zeolite with good crystallinity as phase predominant in the synthesis product. Adsorption data determined by UV-visible spectrophotometry were fitted using Langmuir and Freundlich isotherms models and suggest that the zeolitic material has good adsorptive capacity, achieving efficiencies between 85 and 92% at concentrations in the range 10 30 mg/L, thus becoming, this material, an effective and low-cost alternative when used for the removal of dyes from aqueous solution in the treatment of industrial effluents.

Orientador: Paulo de Barros Correia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T14:52:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chan_ChiuYuen_M.pdf: 16287281 bytes, checksum: 2526d741f642caa411a57e3964103f7e (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho propõe aplicar uma nova metodologia baseada em otimização com múltiplos critérios na seleção de alternativas para a expansão de um parque gerador de eletricidade. A metodologia identificar as melhores alternativas de geração considerando critérios econômicos e ambientais. Uma curva de tradeoff é construída a partir das alternativas eficientes para auxiliar a escolha do decisor. Denominado STEM-Grafo, o método é imprementado com três níveis hierárquicos: um código de programação multiobjetivo combina as várias funções objetivos; um algoritmo de branch and bound fixa as variáveis inteiras; um código de otimização em redes resolve o programa linear especializado / Abstract: This work proposes to apply a new methodology based on optimization with multiple criteria to selection of alternatives for the electricity expansion of a generation park. The methodology allows to identify the best alternatives for generation, considering economic and environrnental criteria. A tradeoff curve is contructed from efficient alternatives to assist the decision-maker choice. Denominated STEM-Grafo, the method is implemented with three hierarchical levels: multiobjective programming code combines the various objective functions; a branch and bound algorithm fixes the integer variables; a network optimization code solves the specialized linear program / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Secundino Soares Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T19:42:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Toscano_AndreEmilio_M.pdf: 30584461 bytes, checksum: 8f532daf632ae90c9325c899608a0457 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os modelos de planejamento energético aplicados ao Sistema Interligado Nacional (SIN) devem fornecer um despacho de geração hidrotérmica que atenda ao mercado de energia elétrica brasileiro de forma a assegurar o atendimento das demandas e a minimizar os custos operativos. Devido às características hidrelétricas predominantes no sistema brasileiro, o planejamento visa determinar o despacho hidrelétrico otimizado que minimiza a complementação termelétrica necessária ao atendimento das demandas de energia elétrica do SIN. O modelo de planejamento energético de longo prazo em vigor no sistema elétrico brasileiro é o NEWAVE, um modelo estocástico que representa o sistema através de subsistemas equivalentes de energia e que tem sua solução desagregada a usinas individualizadas por outros modelos, como o DECOMP ou SUISHI-O. O modelo ODIN é a metodologia de planejamento energético desenvolvida na UNICAMP, que trata a estocasticidade das vazões afluentes de forma indireta, por meio de um previsor de vazões e de um otimizador a usinas individualizadas, e que a cada intervalo de planejamento fornece as decisões de despacho hidrotérmico por usina considerando as vazões previstas e a otimização da geração hidráulica do sistema. Este trabalho apresenta a comparação de desempenho entre os modelos de planejamento energético NEWAVE e ODIN na obtenção do despacho hidrotérmico otimizado para o SIN / Abstract: The optimization models applied to hydrothermal scheduling on the Brazilian National Interconnected System (SIN) shall provide the order of hydrothermal generation that meets the Brazilian market of electric energy in a way that the demands of power are attended and the operating costs, minimized. Due to the hydroelectric predominant feature in the Brazilian system, the planning aim to determine the optimal hydroelectric generation that minimizes the thermoelectric supplementation necessary to attend the power demands of Brazilian SIN. The long-term hydrothermal scheduling plan model operating nowadays in the Brazilian electrical system is the NEWAVE, a stochastic model that represents the system by equivalent subsystems of energy, through composite reservoirs, and has its solution decompounded of individualized plants by other models, like the DECOMP and SUISHI-O. The ODIN model is the energy planning methodology developed at UNICAMP that treats indirectly the stochasticity of affluent flows. This is done by means of an inflow predictor and an optimizer for individual plants, thats provide the planning decisions at each interval to order the hydrothermal scheduling considering the provided flow generation for each plant and the optimization of the hydraulic generation of the system. This work presents a comparison of performance between the models of hydrothermal scheduling NEWAVE and ODIN, in their obtainment of optimized hydrothermal scheduling for the Brazilian SIN / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Sergio Valdir Bajay / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-14T08:34:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sales_AlexandraLucio_M.pdf: 998470 bytes, checksum: 988d4fabf4b39a1195f5560161910d75 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo Neste trabalho é feita uma análise do planejamento da expansão do parque gerador de energia elétrica do Brasil, a partir da caracterização do cenário atual do setor elétrico brasileiro. Procurou-se resgatar o histórico dos estudos de médio e de longo prazos, realizados desde a década de 1960 e que serviram de premissas para expansão do setor. O planejamento de sistemas hidrotérmicos de potência pode ser representado matematicamente por uma função objetivo, que, sujeito à certas restrições, sinalize uma operação ótima desses sistemas e suas necessidades de expansão. Diversos tipos de modelos computacionais podem ser utilizados como valiosas ferramentas de auxílio à tomada de decisão na solução deste problema. Este trabalho discute as principais estratégias de solução que vêm sendo aplicadas neste contexto. Em uma outra parte deste trabalho, foram analisadas diversas bases de dados, nacionais e internacionais, que disponibilizam informações a respeito de custos e de tendências tecnológicas para a geração de energia elétrica. A partir destas análises, foi feito um levantamento dos parâmetros que formam o custo unitário de geração, que permitiu a formulação de três cenários: "baixo", "referência" e "alto", que simulam, através de planilhas econômico-financeiras, condições de formação de baixos custos unitários de geração, custos mais prováveis e altos custos unitários de geração, respectivamente. Por fim, são analisados os resultados obtidos da planilha sob o aspecto da competitividade das tecnologias que complementam o parque hidráulico brasileiro. O estudo desenvolvido neste trabalho mostra a importância dos parâmetros econômico-financeiros e das políticas energéticas adotadas para o setor, dado que estes afetam diretamente o custo de geração e, conseqüentemente, os preços praticados no mercado de energia elétrica. / Abstract: An evaluation is carried out in this thesis about medium and long-term generation planning in the Brazilian electric power system, since the 1960's. Planning of hydrothermal power systems can be represented mathematically by an objective function, which, subject to certain constraints, indicates an optimal operation of these systems and their expansion needs. Several types of computer models can be used as valuable tools in the decisions making process involved in the solution of this problem. The main solution strategies which have been applied so far are discussed here. In another part of this thesis, several data basis, both national and international, providing information about electricity generation costs and technological trends, have been assessed. From these analysis, the main parameters that form the generation unit cost were identified, allowing the formulation of three scenarios - "low", "reference" and "high", which simulate, through economic-financial data sheets, low, more likely and high unit costs, respectively. The results obtained from the data sheets provide valuable insights about the competitive positions of the technologies that complement hydro power in Brazil. This thesis highlights the importance of economic-financial parameters and the public policies adopted for the power sector, since they affect directly generation unit cost and, consequently, the prices practiced in the electricity market. / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Alberto Luiz Francato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T20:05:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_Heloisade_M.pdf: 1716129 bytes, checksum: a0c156b87935ffaf15054c1202f14091 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A utilização da energia elétrica se faz presente na maioria das atividades humanas. Apesar de invisível, seus efeitos são fundamentais para garantir o pleno funcionamento dos eletrodomésticos, dos sistemas de iluminação, de comunicação, de segurança, etc. A forte dependência deste insumo fez com que o homem procurasse formas de garantir a produção de energia tanto em quantidade quanto em qualidade compatíveis com as tecnologias envolvidas nos equipamentos que fazem uso da energia. O forte incremento na demanda e a escassez de recursos nos meios para obtenção de energia trouxeram incrementos nos preços de energia elétrica, muitas vezes viabilizando a geração de energia por fontes alternativas. Neste sentido, estudar a matriz de custos do setor de geração de energia elétrica e tentar modelar métricas adequadas para fins de orçamento é algo de extremo valor seja para análise de novos investimentos ou mesmo para debater com o poder público as tarifas vigentes aplicadas no setor elétrico brasileiro. / Abstract: The use of electric energy is present in most of human activities. Although invisible, its effects are essential to ensure the full operation of household-electric ones, lighting systems, communication, security, etc. The strong dependence of this input has made the man look for ways to ensure energy production, both quantitatively and qualitatively, compatible with the technologies involved in equipment that make use of energy. The strong increase in demand and shortage of resources in the means of obtaining energy has brought increases in the prices of energy, often allowing the generation of energy by alternative sources. In this sense, consider the matrix of costs from electricity generation sector and try to shape metrics appropriate for the budget is extremely important for analysis of new investments or even to discuss the tariffs applied to the Brazilian electricity sector with the public power. / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Heloise de Oliveira Pastore / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T15:14:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_FranciscaSolaneadeOliveira_M.pdf: 5550553 bytes, checksum: c97e45758df14cd712ea691a6174a574 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A aplicação dos silicatos lamelares como catalisadores apresenta como limitações as baixas área superficial e acidez, porém, esses sólidos têm como principais propriedades a reatividade dos grupos Si-OH e Si-ONa da superfície de suas lamelas e sua capacidade de troca iônica. Em função disso, esses sólidos podem sofrer uma variedade de modificações em sua superfície e em seu espaço lamelar e até passar de uma estrutura 2D para uma estrutura 3D. As lamelas do silicato lamelar Na-RUB-18, além de serem recobertas por Si-OH e Si-O, são constituídas de cavidades de quatro anéis de cinco membros [5], presentes tanto no RUB-24 quanto na MOR, assim como em outros zeólitos, indicando que tal lamelar seja potencial precursor de estruturas zeolíticas. Por tais motivos, o presente trabalho teve como objetivo estudar e descrever como o Na-RUB-18 se transforma nas estruturas zeolíticas MOR e RUB-24, por processos hidrotérmico e topotático, respectivamente, e como essas estruturas 2D e 3D se relacionam. A gradual aproximação das lamelas do Na-RUB-18 e conseqüente condensação dos grupos Si-OH, ou seja, unidades Q ([O4Si]3Si-OH), ocasiona a formação de ligações Si-O-Si, unidades Q ([O4Si]4-Si), gerando a estrutura 3D. No caso do zeólito MOR, esse processo é induzido pela adição de uma fonte de alumínio, Al[OCH(CH3)2]3 ou Na2Al2O4. O presente trabalho também investiga a etapa de aproximação das lamelas do Na-RUB-18, ocasionando na sua condensação em RUB-24. A condensação das lamelas do precursor lamelar no RUB-24 via processo topotático é conduzida por um agente direcionador de estrutura, o íon trietilenotetramônio, comprovando que tal processo, como a transformação hidrotérmica, não acontece aleatoriamente / Abstract: The application of the layered silicates in heterogeneous catalysis has limitations such as low surface area and acidity. However, these solids also have ion exchange capacity and their surfaces can be covalently modified with silylation reagents. As a result, they can undergo a variety of surface changes yielding modifications in interlayer space and in the structure lamellar that may even cause collapse of a 2D structure to a 3D. The framework of layered silicate Na-RUB-18 is composed of four five-membered rings, [5] and its surface made of Si-OH and Si-ONa. The [5] cage is a building unit also found in zeolitic structures, as RUB-24 and MOR, indicating that the structure of Na-RUB-18 contains important elements of microporous materials structures and should be regarded as a potential precursor structure to the three-dimensional four-connected microporous framework silicates. This work aimed of studying and describing the transformations of the Na-RUB-18 into MOR and RUB-24 by hydrothermal and topotactic process, respectively. The gradual reduction of interlayer distance of the Na-RUB-18 led to the condensation of the Si-OH groups, Q units ([O4Si]3Si-OH), forming Si-O-Si bonds, Q units ([O4Si]4-Si), i.e., a 3D structure. In the preparation of MOR zeolite by hydrothermal transformation, the process is conducted through addition of a aluminum source, Al[OCH(CH3)2]3 or Na2Al2O4. This work also investigated the formation of RUB-24 through Na-RUB-18 collapsing. The topotactic reaction between Si-OH groups of the lamellar precursor was conducted by a structure-directing agent, triethylenetetrammonium ion, proving that this process, as the hydrothermal transformation, does not occur randomly / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestra em Química

Orientador: Takaaki Ohishi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:48:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kadowaki_Makoto_D.pdf: 5665852 bytes, checksum: 8007a4e9bf74d78a3c83adc1271d30e0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Esta tese apresenta um modelo para a programação da operação de sistemas hidrotérmicos predominantemente hidrelétricos. A formulação matemática adota uma representação detalhada das usinas hidrelétricas, do sistema de reservatórios, e leva também em conta requisitos de mercado e de operação. As usinas hidrelétricas são modeladas incluindo suas unidades geradoras (conjunto turbina-gerador), com os seus rendimentos representados pela curva colina, e considerando ainda os custos de partida/ parada das unidades geradoras. O sistema de reservatórios leva em conta a rede de reservatórios, considerando os tempos de viagem da água entre reservatórios, limites operativos de armazenamento, turbinagem e defluência, e considera também rampas de geração para atendimento de restrições ambientais. Em termos de mercado, o modelo considera a uma curva de carga global em base horária, e em termos de requisitos operativos considera restrições de reserva girante e conexão de usinas hidrelétricas a mais de um barramento. Como critério de otimização adota-se a minimização de perdas de geração na operação das hidrelétricas e dos custos de partidas e paradas de unidades geradoras. Como resultado desta modelagem, tem-se um problema de otimização determinístico não linear inteiro misto de grande porte. Este problema de otimização foi tratado por uma abordagem híbrida, combinando metodologias baseadas em Programação Dinâmica, Método de Newton, Método de Relaxação das Restrições, Método de Conjuntos Ativos e heurísticas. A metodologia foi aplicada a um estudo de caso baseado na programação de operação do Sistema Interligado Nacional, composto de 94 usinas hidrelétricas, 447 unidades geradoras e considerando um horizonte de uma semana / Abstract: This thesis presents a hydro unit commitment model for predominantly hydroelectric hydrothermal systems. The model employs a detailed representation of the hydro plants, the reservoir system, and taking into account the load demand and operational requirements. The hydro plants are modeling at hydro generation unit (turbine-generator set) level, in which its efficiency is represented by the hill curves, and also considering the hydro-unit start-up / shutdown costs. The reservoir system considers the network of reservoirs, the lead time of water displacement between reservoirs, the operational limits of storage, discharge, and generation ramp rate. The load demand is represented on hourly (or less) time base, the requirements of spinning reserve are taking into account, and the model also allows the representation of plants connected to more than one transmission sub-system. The mathematical formulation obtained is a mixed integer nonlinear optimization problem. The optimization problem is treated by hybrid method, combining methodologies based on Dynamic Programming, Newton Method, Active Set Method, and heuristics. The methodology is applied to a test system based on the Brazilian Interconnected System, composed of 94 hydro plants, with 447 hydro generation units, and considering a time horizon of one week / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador : Takaaki Ohishi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:22:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Uehara_SandraKise_M.pdf: 812296 bytes, checksum: c9feb87641d900697500644639a5b5cc (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Desejando contribuir com o bom andamento do processo de reestruturação em vigor no Setor Elétrico Brasileiro SEB, decidimo-nos então em desenvolver um mecanismo, dedicado aos sistemas hidrotérmicos, por meio do qual é possível obter, para um dado nó e para uma dada hora, o respectivo custo marginal apenas com base no estado em que o sistema em estudo se encontra independendo portanto, das regras de mercado. Custo este que, por sua vez, pode servir, perfeitamente, de base para o cálculo da tarifa de energia elétrica. Dentre os diversos mecanismos citados na literatura especializada, os denominados de spot price e de nodal foram os que apresentaram características muito próximas daquele que ansiamos desenvolver. Visto que ambos os mecanismos spot price e nodal apresentam limitações que os impedem de serem aplicados plenamente em sistemas idrotérmicos, seja por questões ou de segurança ou energéticas, propomo-nos então, por meio desta dissertação de Mestrado, a ( 1 ) adaptar o mecanismo spot price, originalmente dedicado aos sistemas térmicos, para lidar com sistemas hidrotérmicos, ( 2 ) tornar o mecanismo spot price robusto o suficiente aos danos causados tanto pela presença de um ou mais congestionamentos como pela perda de um ou mais ramos presentes no sistema de transmissão, ( 3 ) adaptar o mecanismo nodal, também originalmente dedicado aos sistemas térmicos, para lidar com sistemas hidrotérmicos e ( 4 ) apontar as semelhanças e as diferenças apresentadas por ambos os mecanismos spot price e nodal / Abstract: Desiring to contribute with the good course of the reorganization now in process in the Brazilian Electric Sector, we decided to develop a mechanism, dedicated to hydrothermal systems, by means of which it is possible to get, for a given node and a given hour, the respective marginal cost based only on the state of the system and, consequently, independent of market rules. This marginal cost, on the other hand, can serve perfectly as the base for the electric energy tariff calculation. Amongst the many mechanisms cited in specialized literature, the ones known as spot price and nodal had been the methodologies that had presented characteristics very closed to the one that we intend to develop. Since both the mechanisms spot price and nodal have limitations that hinder them to be applied fully in hydrothermal systems, either for security or energy questions, so we decided to ( 1 ) to adapt the spot price mechanism, originally dedicated to the thermal systems, to deal with hydrothermal systems, ( 2 ) to adapt the spot price mechanism in order to become robust to the damages caused by the presence of one or more congestions and by the loss of one or more lines in the transmission system, ( 3 ) to adapt the nodal mechanism, also originally dedicated to the thermal systems, to deal with hydrothermal systems and ( 4 ) to point the similarities and the differences presented for both the spot price and nodal mechanisms / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Takaaki Ohishi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:51:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AgurtoLescano_GerardoMiguel_M.pdf: 1470418 bytes, checksum: 9e91c402a202ef678405ff9d6a8c5291 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Na última década, efetuou-se uma reorganização nos mercados elétricos em nível mundial, com importantes mudanças na sua estrutura, com disposição de aumentar a eficiência, qualidade e competitividade nos mesmos e com o objetivo final de beneficiar aos usuários ou consumidores. As características particulares desta indústria (impossibilidade de armazenamento da eletricidade e o conseguinte balanço que deve haver entre oferta e demanda, em todo momento, ou a existência de energia e potência ativa e reativa) dão ao Mercado elétrico uma estrutura muito especial. Neste trabalho se faz um estudo dos chamados Serviços Ancilares, necessários para assegurar a confiabilidade na operação do Sistema. Concretamente, escolheram-se para esta investigação 03 Sistemas elétricos diferentes: do Reino Unido, os Países Nórdicos (Noruega e Suécia) e o estado da Califórnia (EE. UU). Para cada um dos países estudados, analisam-se tanto os aspectos técnicos como econômicos relacionados com a produção, entrega, provisão, comercialização e remuneração dos Serviços Ancilares e intentar tirar conclusões úteis acerca das vantagens que apresenta cada estrutura. Finalmente, propõe-se uma forma de implementar um modelo de despacho centralizado e um modelo baseado leilão para a provisão dos Serviços Ancilares de Reserva Operativa. Em base às análises realizadas, implementou-se um algoritmo em Matlab para a resolução de um fluxo de potência ótimo linear, com o objetivo de minimizar os custos de tais serviços, sujeita às restrições do sistema. Além disso, sugerem-se soluções às necessidades atuais do dito Sistema e se destacam algumas conclusões úteis, que permitam guiar futuras investigações, na linha de determinar a melhor forma de implementação dos Serviços Ancilares necessários para assegurar a confiabilidade na operação do Sistema e obter uma provisão eficiente dos mesmos / Abstract: Over the last decade there has been a worldwide reorganization of the power markets, with important changes in their structures, with attempts to improve their efficiency, quality and competitiveness aiming the benefit of users or consumers. The particular characteristics of this industry (impossibility of energy storage and the consequent need for a balance between demand and supply, or the existence of active and reactive power energy) provide the electric market with a very special structure. In this Thesis, a systematic study of the calls the Ancillary Services is implemented in order to assure the security in the system operation. Three different electric systems were chosen for investigation: the United Kingdom, Nordic countries (Norway and Sweden), Spain, and the state of California (U.S). For each country studied, it was analyzed the technical aspects as well as the economic issues related to the production, delivery, provision, commercialization and charging of the Ancillary Services, trying to draw useful conclusions about the advantages that each structure presents. Finally, it is proposed an implementation model of centralized dispatch and a auction-based market model of Operative Reserve. Based on the analyses carried out, a MatLab algorithm was implemented for the solution of the optimum linear power flow, aiming the minimization of charging of these services, subject to the system constraints. Furthermore, solutions to the current need of the referred system were suggested, and some useful conclusions were drawn, allowing the guidance of future investigations toward the determination of the best way to implement the Ancillary Services in order to assure the security in the system operation and its efficiency / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

The research work developed in the present thesis deals with the upgrading of moist agroindustrial wastes by torrefaction and hydrothermal carbonization for their subsequent use as bioenergy feedstocks in industrial and domestic systems. The Mediterranean region concentrates the main producer countries of olive oil, canned foodstuffs and juices worldwide, and thus produces large amounts of moist agroindustrial wastes needing suitable management treatments. Unfortunately, their use in energy applications is not directly an efficient option, since this kind of wastes present moisture contents higher than 65% and low energy density. Therefore, the main objective of the present work is to convert moist agroindustrial wastes in profitable materials that can be used in energy purposes. Low temperature treatments such as torrefaction (TF) and hydrothermal carbonization (HTC) were selected in order to maximize the solid recovery and minimize energy requirements and costs. On the one hand, torrefaction of olive mill waste was studied. On the other, hydrothermal carbonization of olive mill waste, artichoke wastes and orange juice wastes was studied as a potential alternative to dry treatments. Through these investigations, it was possible to bear out that HTC is more energy beneficial to treat moist agroindustrial wastes than TF, leading to energy savings up to 50%. Then, since HTC was considered more appropriate than TF to manage this kind of wastes, following investigations were focused on a deeply study of the HTC process, hydrochar properties and its use in possible energy applications. The effect of lipids on the HTC process and hydrochar properties was studied and it was found that lipids, which mainly remain on the hydrochar, improve the hydrophobicity of the solid and thus reduce its moisture content, decreasing the total energy requirements of the global low temperature upgrading process. In addition, it was found that lipids retain antimicrobial liposoluble substances on the solid and thus improve the biodegradability of the HTC-liquor. Then, it was concluded that, although HTC is an effective treatment regardless the lipids loading, HTC is energetically and enviromentally more advantageous as the amount of lipids contained in the raw wastes increases. When considering the use of hydrochars as renewable fuels for both industrial and domestic applications, ashes behaviour and related emissions are important concerns. To improve ash fusibility characteristics of hydrochars, the composition of their ashes was modified with rice hulls and/or mineral additives. It was found that rice hulls and kaolin are able to increase the hydrochar ash fusion characteristic temperatures to values higher than 1500ºC. The high cost of kaolin could limit its application. Thus, rice hulls were considered the best option among the additives studied, since consisting of a waste, allows reaching economic and sustainability criteria. Emissions associated with the combustion of hydrochars were assessed and compared with those associated with raw materials, torrefied materials (TF-chars) and conventional fuels (i.e., anthracite and wood). Experiments were conducted in both a lab-scale furnace and a commercial domestic pellet stove. Lab-scale experiments showed that hydrochar and TF-char lead to 40% lower emissions of light hydrocarbons but 50% higher emissions of SVOCs and PAHs than OMW. As compared with conventional fuels emissions of hydrochar and TF-chars were substantially higher than those associated with anthracite, whereas the toxicity factor of hydrochar was similar to that of wood. Experiments conducted in the domestic pellet stove showed that the toxicity associated with hydrochar was very similar to that of OMW, although it duplicated that of wood pellets. Hence, it is mandatory to ensure good combustion conditions to avoid the release of toxic compounds to the environment. Finally, the life cycle analysis (LCA) of HTC coupled with energy recovery from the hydrochar was conducted to determine its environmental implications and compare them with the impacts associated with current management options. Results indicated that HTC and subsequent energy generation is more beneficial than biological treatments. However, this scenario was less advantageous than direct incineration, due to the energy losses that occur during HTC and the discharge of HTC-liquor to the environment. Thus, it is recommended that future research efforts focus on the evaluation of appropriate HTC-liquor treatments and methods to improve the energy retention efficiencies of the hydrochar.