VIABILIDADE TECNO-ECONÔMICA E ECOLÓGICA DE UM SISTEMA HÍBRIDO RENOVÁVEL SYNGAS-SOLAR NO MUNICÍPIO DE JOÃO PINHEIRO
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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA FONSECA
Resumo
The study aims to analyze the technical and ecological strategy of bioenergy generation through the syngas-solar Hybrid Renewable Energy System (HRES) with potential for application in rural communities, with a case study in the city of João Pinheiro in Minas Gerais, identifying, presenting energy, economic and ecological indicators, taking advantage of local eucalyptus production to reduce costs associated with the transport of biomass waste. Eucalyptus waste was chosen as the biomass source, the Downdraft gasifier with air as the gasification agent and monocrystalline silicon technology was selected for photovoltaic modules. A bibliometric review together with a systematic literature review using the PRISMA method were applied to identify possible technological applications in the implementation of syngas-solar HRES. This showed that there are still no applications of techno-economic analysis combined with eco-efficiency indicators for HRES, and that Brazil has potential for growth in research into techno-economic analysis and eco-efficiency indicators to obtain a predominantly renewable energy matrix. Two case study scenarios were proposed based on global efficiency calculations. The technical-economic analysis was applied based on the First Law of Thermodynamics and the Levelized Cost of Electricity (LCOE) method. Case 2 showed the highest global energy efficiency indicator of 17.43% and the lowest LCOE of 0.045 US$/kWh. Furthermore, the eco-efficiency indicator based on ecological efficiency and Net Present Value Calculation, we evaluate the relationship between environmental impacts and the added value associated with climate settings, with case 2 presenting 10,78e03 US$/kgCO2eq as the best result. The instructions show that the technoeconomic analysis applied to HRES syngas-solar, together with the eco-efficiency indicator, presents a viable and effective means of providing decentralized bioenergy supply, particularly in isolated rural communities. This approach encourages sustainable measures to meet energy needs in isolated regions with climatic, environmental and biomass supply conditions like those of João Pinheiro.
O estudo visa analisar a viabilidade técnica e ecológica da geração de bioenergia através do Sistema Híbrido de Energia Renovável (HRES) syngas-solar com potencial de aplicação em comunidades rurais, com estudo de caso na cidade de João Pinheiro em Minas Gerais, identificando, apresentando indicadores energéticos, econômicos e ecológicos, aproveitando a produção local de eucalipto para reduzir custos associados ao transporte de resíduos de biomassa. Os resíduos de eucalipto foram escolhidos como fonte de biomassa, o gaseificador Downdraft com ar como agente de gaseificação e a tecnologia de silício monocristalino foi selecionada para módulos fotovoltaicos. Uma revisão bibliométrica juntamente com uma revisão sistemática da literatura utilizando o método PRISMA foram aplicadas para identificar possíveis aplicações oportunidades tecnológicas na implementação de HRES syngas-solar. Estas mostraram que ainda não existem aplicações de análise techno-econômica combinada a indicadores de ecoeficiência para HRES, e que o Brasil tem um potencial de crescimento nas pesquisas em análises tecno-econômica e indicadores de ecoeficiência por obter uma matriz energética predominantemente renovável. Dois cenários do estudo de caso foram propostos com base em cálculos de eficiência global. A análise técnico-econômica foi aplicada com base na Primeira Lei da Termodinâmica e no método do Custo Nivelado de Eletricidade (LCOE). O caso 2 mostrou maior indicador de eficiência energética global de 17,43% e menor LCOE 0,045 US$/kWh. Adicionalmente, o indicador de ecoeficiência baseado na eficiência ecológica e no Valor Presente Líquido calculado, permitiu avaliar a relação entre os impactos ambientais e valor agregado associados às configurações estudadas, com o caso 2 apresentando 10,78e03 US$/kgCO2eq como melhor resultado. As conclusões mostram que a análise técnico-económica aplicada ao HRES syngas-solar, juntamente com o indicador de ecoeficiência, apresenta um meio viável e eficaz para fornecer abastecimento descentralizado de bioenergia, particularmente em comunidades rurais isoladas. Esta abordagem incentiva medidas sustentáveis para satisfazer as necessidades energéticas em regiões isoladas com condições climáticas, ambientais e de abastecimento de biomassa como as de João Pinheiro.
O estudo visa analisar a viabilidade técnica e ecológica da geração de bioenergia através do Sistema Híbrido de Energia Renovável (HRES) syngas-solar com potencial de aplicação em comunidades rurais, com estudo de caso na cidade de João Pinheiro em Minas Gerais, identificando, apresentando indicadores energéticos, econômicos e ecológicos, aproveitando a produção local de eucalipto para reduzir custos associados ao transporte de resíduos de biomassa. Os resíduos de eucalipto foram escolhidos como fonte de biomassa, o gaseificador Downdraft com ar como agente de gaseificação e a tecnologia de silício monocristalino foi selecionada para módulos fotovoltaicos. Uma revisão bibliométrica juntamente com uma revisão sistemática da literatura utilizando o método PRISMA foram aplicadas para identificar possíveis aplicações oportunidades tecnológicas na implementação de HRES syngas-solar. Estas mostraram que ainda não existem aplicações de análise techno-econômica combinada a indicadores de ecoeficiência para HRES, e que o Brasil tem um potencial de crescimento nas pesquisas em análises tecno-econômica e indicadores de ecoeficiência por obter uma matriz energética predominantemente renovável. Dois cenários do estudo de caso foram propostos com base em cálculos de eficiência global. A análise técnico-econômica foi aplicada com base na Primeira Lei da Termodinâmica e no método do Custo Nivelado de Eletricidade (LCOE). O caso 2 mostrou maior indicador de eficiência energética global de 17,43% e menor LCOE 0,045 US$/kWh. Adicionalmente, o indicador de ecoeficiência baseado na eficiência ecológica e no Valor Presente Líquido calculado, permitiu avaliar a relação entre os impactos ambientais e valor agregado associados às configurações estudadas, com o caso 2 apresentando 10,78e03 US$/kgCO2eq como melhor resultado. As conclusões mostram que a análise técnico-económica aplicada ao HRES syngas-solar, juntamente com o indicador de ecoeficiência, apresenta um meio viável e eficaz para fornecer abastecimento descentralizado de bioenergia, particularmente em comunidades rurais isoladas. Esta abordagem incentiva medidas sustentáveis para satisfazer as necessidades energéticas em regiões isoladas com condições climáticas, ambientais e de abastecimento de biomassa como as de João Pinheiro.