Técnicas para avaliação e proposição de soluções energéticas para pequenas zonas rurais

• Autor(a) principal: Oliveira, Augusto Cesar Laviola de
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: https://locus.ufv.br//handle/123456789/28390
• topic: Energia - Fontes alternativas; Modelos matemáticos; Otimização matemática; Desenvolvimento rural; Engenharia Agrícola

O uso de recursos não renováveis emitem grande quantidade de CO 2 no meio ambiente. Assim, a inserção de componentes renováveis nas matrizes energéticas e elétricas dos países é uma alternativa interessante para solucionar crises energéticas e problemas ambientais. Ambiciosos cenários de descarbonização requerem a implantação em larga escala de sistemas que utilizam biomassa, energia solar fotovoltaica e eólica. Nesta pesquisa de mestrado foram propostas duas etapas, cada uma delas com uma metodologia para avaliação e proposição de soluções energéticas em pequenas e médias propriedades rurais de um município típico da Zona da Mata do estado de Minas Gerais, Brasil. Na primeira etapa, o objetivo do estudo foi a elaboração de modelagens matemáticas capazes de estimar e otimizar a alocação do potencial energético proveniente de dejetos animais e esgoto doméstico. Para isso, fatores de conversão foram revisados, algoritmos determinísticos foram desenvolvidos e modelos não lineares foram ajustados. Os resultados indicaram um potencial total de 1,913 GWh ano -1 , sendo 99,533% provenientes de esterco animal e o restante referente ao esgoto. Em média, as propriedades possuíram potencial de 17.236,20 ± 55.137,63 kWh ano -1 e aquelas que não apresentavam potencial mínimo para implementação de projetos economicamente viáveis foram alocadas às usinas. O potencial médio por micro usina alocada variou entre 36.792 e 54.663 kWh ano -1 devido às 16 combinações entre modelos matemáticos e casos de análise financeira. Um modelo foi ajustado capaz de prever 92,4% da variação do potencial de geração em função do consumo de eletricidade anual e do lucro da produção agropecuária da propriedade. Verificou-se por análise de variância que a perspectiva de investimento em energia renovável de um produtor rural depende do conhecimento que ele possui sobre o assunto e do consumo de energia em sua propriedade. O potencial de geração de eletricidade no município atenderia à demanda e injetaria um excedente médio na rede de 7.577 kWh ano -1 por propriedade. Na segunda etapa, o sistema de geração a biomassa foi comparado aos sistemas de geração fotovoltaicos e eólicos e uma ferramenta de tomada de decisão baseada em indicadores que caracterizam as propriedades nos âmbitos financeiros, ambientais, sociais e físicos foi implementada a fim de selecionar a fonte alternativa mais viável. Os sistemas a biomassa, solar e eólico tiveram percentuais de seleção iguais a 62,16, 15,32 e 22,52%, respectivamente. Com informações sobre o perfil agro econômico das propriedades rurais e sobre a fonte alternativa mais adequada, uma rede neural artificial foi treinada para otimizar o processo de seleção. Uma acurácia média máxima de 81,80 ± 3,36% foi obtida para uma rede com quatro entradas, composta por 50 neurônios e treinada com 70% do conjunto de dados. Com a implementação de todos os sistemas de geração propostos, seriam gerados 1,975 GWh ano -1 e 435,23 toneladas de CO 2 deixariam de ser emitidas por ano. Devido ao excesso de produção, um crédito de CO 2 de 366,62 toneladas por ano seria injetado na rede. Contudo, os cenários de geração propostos tornar-se-ão realidade quando as políticas de diversificação da geração distribuída forem implementadas no Brasil. Palavras-chave: Energia - Fontes alternativas. Modelos matemáticos. Otimização matemática. Desenvolvimento rural.