Ribeiro, Luís FrölénLopes, JorgeMedeiros, ArthurGayer, Marcela da Silva2019-04-102019-04-1020192018http://hdl.handle.net/10198/19243Esse trabalho inclui um estudo comparativo de 4 diferentes modelos de tomada de decisão através de critérios energéticos. Estes foram escolhidos dentre os diversos tipos de modelos existentes no mercado por abranger diferentes níveis de complexidade, partindo do mais simples para o modelo mais complexo: System Advisor Model (SAM), EnergyPLAN, Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources (HOMER) e PRIME. Esses modelos energéticos servem para otimizar sistemas de energia através da avaliação do potencial energético de cada região. Também servem para analisar tanto o impacto do uso e a eficiência energética de tecnologias, como os recursos financeiros envolvidos. Esta tese refere-­se também ao caso de estudo dum aeroporto internacional que enfrentava problemas devido à falha de fornecimento de eletricidade advinda da rede concessionária local. Devido a esse problema em 2005 foi instalado neste aeroporto um sistema de cogeração para que este pudesse gerar sua própria energia de maneira estável, utilizando a concessionária apenas como backup. Contudo este sistema parou de operar 7 anos depois. Neste trabalho inicialmente foram analisados os possíveis motivos pelo qual o sistema tenha vindo a falhar. Depois foram estudados outros três diferentes cenários com o propósito de comparar com a situação atual (em que a eletricidade é fornecida exclusivamente pela concessionária local), a fim de avaliar e verificar qual a melhor solução para abastecimento elétrico do aeroporto no ponto de vista técnico, econômico e ambiental. A primeira proposta foi o estudo de reutilização dos aparelhos de cogeração. A segunda proposta foi desenvolvida através do software SAM e propõem a instalação de painéis fotovoltaicos para a cobertura de automóveis no estacionamento do aeroporto. Por fim, a terceira proposta, também simulado pelo SAM, propõem a instalação de uma turbina eólica numa região perto do aeroporto. Para as análises econômico-­financeiras foi utilizado o Levelized Cycle Cost (LCC), método que utiliza a avaliação sistemática dos custos totais de um sistema durante o seu período de vida útil. Também foram realizadas análises de sensibilidade para determinar o efeito que as variações do custo de compra de eletricidade da rede e compra de gás natural (combustível da cogeração) provocariam nos cenários. As análises ambientais foram feitas através da comparação de CO2e (equivalente de dióxido de carbono) emitida. Quanto às questões técnicas, foram analisados os parâmetros envolvidos na utilização destas diferentes tecnologias para o caso de estudo específico. O cenário com instalação de energia eólica apresentou-­se o mais viável no ponto de vista financeiro, uma vez que o LCC seria 45% mais econômico do que o cenário atual e 40% mais econômico do que os cenários dos sistemas de cogeração e fotovoltaico. No quesito ambiental, o sistema de energia eólica também é o mais viável. Isso porque além de se tratar de uma fonte de energia renovável, foi a opção que com menor dependência de compra de eletricidade da rede, necessitando comprar apenas 3% da energia elétrica que consome o cenário atual. Porém, questões técnicas tornam a instalação do sistema eólico em infraestruturas aeroportuárias uma opção arriscada. Os cenários de reutilização da cogeração e de instalação fotovoltaica apresentaram custos de investimento próximos e, em termos ambientais, a solução que sugere a utilização de tecnologia com fonte de energia fotovoltaico produziria apenas 22% a menos de CO2e do que o cenário atual, uma vez que ainda seria dependente 78% da compra de eletricidade rede. Ainda assim, apresentaria uma produção 29% menor de CO2e do que o sistema de cogeração. As duas opções mostraram-­se válidas quanto aos requisitos técnicos necessários para instalação num aeroporto. A situação atual mostrou-­se insatisfatória tanto no ponto de vista ambiental e econômico, quanto estratégico. A dependência da concessionaria para o abastecimento de eletricidade é um tanto arriscada na ausência de concorrentes para o fornecimento de eletricidade.This thesis includes a comparative study of 4 different models of decision-­making through energy criteria. These were chosen from among the various types of models that exist in the market because these cover different levels of complexity, from the simplest to the most complex model: System Advisor Model (SAM), EnergyPLAN, Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources (HOMER) and PRIME. These energy models are used to optimize energy systems by assessing the energy potential of some region. Them help to analyze not only the impact of the use and the energy efficiency of technologies, but also the financial resources involved. This thesis also refers to the case study of an international airport that faced problems due to the shortage of electricity supply from the local electricity grid. Due to this problem in 2005, a cogeneration system was installed in this airport in order to generate its own energy in a stable way, using the grid only as a backup. However, this system stopped operating 7 years later. The possible reasons for the system failure were analyzed in the first part of this document. Subsequently, four different scenarios were studied in order to evaluate and verify the best solution for the airport's electricity power supply from a technical, economic and environmental point of view. The first proposal was the cogeneration equipment reuse. The second proposal refers to the analysis of the current scenario, whereby electricity is provided exclusively by the local electricity grid. The third scenario was modelled with SAM and proposes covering the airport parking lot with solar panels. The fourth scenario, also modelled with SAM, proposes a wind turbine installation in a region near the airport. The Life Cycle Cost (LCC) was used for the financial and economic analyzes. That method is a tool to determine the amongst cost-­effective option among competing alternatives of systems during their life-­cycles. Sensitivity analysis was also used to determine the effect of changes in electricity prices from the grid and of changes in natural gas prices (cogeneration fuel) in the scenarios. The environmental analysis was made by comparing CO2e (emitted carbon dioxide equivalent). Regarding the technical questions, the involved parameters in the use of these different technologies were analyzed for this case study. The scenario with the wind energy system was the most viable from the financial point of view, since the Life Cycle Cost would be 45% lower than the current scenario and 40% lower than the scenarios with the cogeneration and photovoltaic systems. Environmentally, the wind power system is also the most viable. This is because in addition to being a source of renewable energy, this option was the one that had less dependence on the purchase of electricity from the grid, needing to buy only 3% of the electricity that consumes the current scenario. Nevertheless, technical issues turn the installation of a wind energy system on airport infrastructures a risky option. The scenarios for reusing cogeneration and for the photovoltaic system perform similar investment costs. The comparison of environmental aspects shows that the PV system solution would produce only 22% less CO2e than the current scenario once which would still be dependent on 78% of the electricity purchase network. Even so, it would present a 29% lower production of CO2e than the cogeneration system. Both options proved to be valid for technical requirements for installation at an airport. The current situation expressed unsatisfactory results not only environmentally, as well as economically and strategically. The utility's dependence on electricity supplies is a hazardous strategy in front of the absence of competitors for the electricity supply.porModelação energéticaInfra-­estruturasAnálise econômico-­financeiraAnálise energética e ambientalAnálise de sensibilidadeEnergias renováveisCogeração e trigeraçãomaster thesis202213420