A Viable Sustainable Energetic Alternative for Brazil

O futuro da geração de energia deve ser discutido e os holofotes apontam para a indústria nacional da Cana-de-Açúcar, atividade chave para a produção de açúcar e etanol. Este trabalho tem como objetivo propor e analisar uma estrutura híbrida para a geração de energia limpa, de forma sustentável, a ser integrada a usinas de Cana-de-Açúcar, considerando o cenário energético do Brasil. Uma estrutura eficiente de microrrede é proposta como uma nova abordagem para geração híbrida de energia, integrando a reutilização dos resíduos da Cana-de-Açúcar (como a biomassa e o biogás) combinada com o uso de fontes renováveis externas, tais como painéis fotovoltaicos e turbinas eólicas, almejando reduzir impactos ambientais. A modelagem do sistema proposto segue a metodologia dos Energy Hubs, que permite a integração de diferentes transportadores, geradores e acumuladores de energia em um mesmo modelo. Em sequência, uma abordagem para a operação ótima é apresentada, seguindo a metodologia do Controle Preditivo baseado em Modelo. Os principais resultados deste trabalho se resumem em: a) resultados de simulação que provam a operação satisfatória da microrrede proposta, sua flexibilidade para cumprir diferentes cenários de demanda energética, como também os ganhos práticos em termos econômicos e de sustentabilidade; b) uma discussão e análise de custo e viabilidade econômica completa, através de cálculos de payback, apontando para a possibilidade de implementação em um futuro próximo.The future of energy generation must be discussed and highlights are given to the national Sugarcane Industry, key activity for the production of ethanol and sugar. This work has the objective of proposing and analysing a hybrid scheme for clean energy generation to be integrated to such Sugarcane industries in Brazil. An efficient microgrid strategy is presented as a new approach toward hybrid generation, with the re-use of sugarcane residuals (such as biomass and bio-gas), combined with external renewable sources, such as PV panels and wind turbines. The system is modelled according to the Energy Hubs method. In the sequence, an approach for the optimal control of such plant is presented, using Model Predictive Control. The main results of this work are: a) simulation assessments that demonstrate the satisfactory operation of the proposed microgrid, as well as the practical gains in terms of profits and sustainability; b) a discussion and a cost analysis for this system, using payback analysis, point to a real possibility of this application in the future