Registro fonte: Metodologia de análise de risco de investimento em sistemas de geração distribuída a partir de biogás produzido em estações de tratamento anaeróbio de esgoto doméstico

Metodologia de análise de risco de investimento em sistemas de geração distribuída a partir de biogás produzido em estações de tratamento anaeróbio de esgoto doméstico

Sanitation sector is electro-intensive and the energy recovery of biogas from anaerobic sewage treatment for distributed generation of electricity emerges as an alternative for the promotion of sustainability. In order to ensure prudent investments, it is necessary to support decision-making on the...

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Autor principal:	Sestrem Junior, Jonas Abilio
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Geração distribuida de energia elétrica Biogás Saneamento Águas residuais - Purificação Investimentos - Análise Administração de risco Estudos de viabilidade Processo decisório Monte Carlo, Método de Métodos de simulação Sistemas de energia elétrica Distributed generation of electric power Biogas Sanitation Sewage - Purification Investment analysis Risk management Feasibility studies Decision making Monte Carlo method Simulation methods Electric power systems CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::GERACAO DA ENERGIA ELETRICA CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::CONVERSAO E RETIFICACAO DA ENERGIA ELETRICA Engenharia Elétrica
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4653
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id	riut-1-4653
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spelling	riut-1-46532020-01-24T06:00:45Z Metodologia de análise de risco de investimento em sistemas de geração distribuída a partir de biogás produzido em estações de tratamento anaeróbio de esgoto doméstico Risk analysis methodology for investment in distributed generation systems from biogas produced in anaerobic domestic sewage treatment plants Sestrem Junior, Jonas Abilio Chemin Netto, Ulisses http://lattes.cnpq.br/5250206412631124 Issicaba, Diego http://lattes.cnpq.br/8853482809795255 Possetti, Gustavo Rafael Collere http://lattes.cnpq.br/1494555066863202 Rosa, Mauro Augusto da http://lattes.cnpq.br/6233396566139642 Chemin Netto, Ulisses http://lattes.cnpq.br/5250206412631124 Geração distribuida de energia elétrica Biogás Saneamento Águas residuais - Purificação Investimentos - Análise Administração de risco Estudos de viabilidade Processo decisório Monte Carlo, Método de Métodos de simulação Sistemas de energia elétrica Distributed generation of electric power Biogas Sanitation Sewage - Purification Investment analysis Risk management Feasibility studies Decision making Monte Carlo method Simulation methods Electric power systems CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::GERACAO DA ENERGIA ELETRICA CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::CONVERSAO E RETIFICACAO DA ENERGIA ELETRICA Engenharia Elétrica Sanitation sector is electro-intensive and the energy recovery of biogas from anaerobic sewage treatment for distributed generation of electricity emerges as an alternative for the promotion of sustainability. In order to ensure prudent investments, it is necessary to support decision-making on the subject in technical-economic feasibility and risk analysis. In this context, this paper presents an innovative method capable of estimating the risk associated with investments in distributed electricity generation units from the recovery of biogas produced in anaerobic wastewater treatment plants (AWWTP). The method is probabilistic and combines the estimation of biogas production from AWWTP with the distributed generation of electricity through biogas conversion, the value at risk investment (VaR) and CVaR assessment (Conditional Value at Risk), sensitivity analysis as well as Monte Carlo simulation. A spreadsheet containing a transfer function was initially elaborated, enabling the convertion of the flow and COD data from the AWWTP into biogas and methane production rates. To that end it was utilized the method proposed by Lobato (2011) that considers all routes of COD convertion and losses in the anaerobic reactor. From methane production rates, it was estimated the amount of electricity that could be generated annually in a AWWTP, considering a motor generator group. The Monte Carlo simulation was then used to sample the input values of the transfer function and to simulate a representative distribution of methane production and the avoided electricity cost at the AWWTP from biogas conversion. Finally, these data were compared to the investment and operating costs (CAPEX) of the distributed electricity generation unit. Thus, a histogram with net present value (NPV) data was designed, and the investment risk was estimated using the VaR and CVaR analysis tools. The developed method was initially applied in a medium-sized WWTP located in Brazil. After consolidating the method, it was applied to three other similar AWWTPs . To this end, an yearly basis historical series of sewage flow and COD data arriving at the WWTP was processed. The results indicated that the distributed generation of electricity from biogas from these AWWTP has an acceptable risk margin, justifying the investment for three of them. O setor de saneamento é eletro-intensivo e a recuperação energética do biogás proveniente do tratamento anaeróbio do esgoto visando à geração distribuída de energia elétrica surge como uma alternativa para a promoção da sustentabilidade. No entanto, com o intuito assegurar investimentos prudentes, faz-se necessário respaldar as tomadas de decisão acerca do assunto em análises de viabilidade técnico-econômica e de risco. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma metodologia para a estimação do risco associado a investimentos em unidades de geração distribuída de energia elétrica a partir da recuperação do biogás produzido em estações de tratamento anaeróbio de esgoto (ETE). A metodologia é probabilística e combina a estimativa da produção de biogás a partir do tratamento do esgoto, a geração distribuída de energia elétrica por meio da conversão do biogás, a avaliação de valor do investimento em termos de risco (VaR – Value at Risk e CVaR – Conditional Value at Risk), análise de sensibilidade, bem como a simulação de Monte Carlo. Para tanto, inicialmente, elaborou-se uma planilha contendo uma função de conversão, a qual possibilita converter os dados de vazão e demanda química de oxigênio (DQO) do esgoto que chega em uma ETE em taxas de produção de biogás e de metano. Para tanto, implementou-se um método que considera as rotas de conversão de DQO em reatores anaeróbios, bem como as perdas inerentes ao processo, o qual foi proposto por Lobato (2011). A partir das taxas de produção de metano, estimou-se a quantidade de energia elétrica que pode ser gerada anualmente em uma ETE, assumindo para tal a conversão em um grupo moto gerador. Na sequência, utilizou-se a simulação de Monte Carlo para amostrar os valores de entrada da função de conversão e simular uma distribuição representativa da produção de metano e do custo evitado com energia elétrica na ETE a partir da conversão do biogás. Para estimar o custo evitado, foi realizada uma análise utilizando a estimação das modalidades das bandeiras tarifárias baseado em seu histórico de utilização. Por fim, esses dados foram comparados com os custos de investimento (CAPEX) e de operação inerentes à unidade de geração distribuída de energia elétrica. Assim, determinou-se um histograma com dados de valor presente líquido (VPL), bem como estimou-se o risco do investimento utilizando as ferramentas de análise VaR e CVaR. O método desenvolvido foi aplicado inicialmente em uma ETE de médio porte, localizada no Brasil, visando consolidá-lo. Após aplicou-se em outras três ETEs com características similares. Para tanto, efetuou-se o tratamento de uma série histórica de dados de vazão e de DQO do esgoto que chega à ETE, a qual foi concebida ao longo de um ano. Os resultados obtidos indicaram que a geração distribuída a partir do biogás proveniente dessas ETEs possui uma margem de risco aceitável, justificando a realização do investimento para três delas. 2020-01-23T13:23:41Z 2020-01-23T13:23:41Z 2019-09-02 masterThesis SESTREM JUNIOR, Jonas Abilio. Metodologia de análise de risco de investimento em sistemas de geração distribuída a partir de biogás produzido em estações de tratamento anaeróbio de esgoto doméstico. 2019. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4653 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia UTFPR
institution	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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description	Sanitation sector is electro-intensive and the energy recovery of biogas from anaerobic sewage treatment for distributed generation of electricity emerges as an alternative for the promotion of sustainability. In order to ensure prudent investments, it is necessary to support decision-making on the subject in technical-economic feasibility and risk analysis. In this context, this paper presents an innovative method capable of estimating the risk associated with investments in distributed electricity generation units from the recovery of biogas produced in anaerobic wastewater treatment plants (AWWTP). The method is probabilistic and combines the estimation of biogas production from AWWTP with the distributed generation of electricity through biogas conversion, the value at risk investment (VaR) and CVaR assessment (Conditional Value at Risk), sensitivity analysis as well as Monte Carlo simulation. A spreadsheet containing a transfer function was initially elaborated, enabling the convertion of the flow and COD data from the AWWTP into biogas and methane production rates. To that end it was utilized the method proposed by Lobato (2011) that considers all routes of COD convertion and losses in the anaerobic reactor. From methane production rates, it was estimated the amount of electricity that could be generated annually in a AWWTP, considering a motor generator group. The Monte Carlo simulation was then used to sample the input values of the transfer function and to simulate a representative distribution of methane production and the avoided electricity cost at the AWWTP from biogas conversion. Finally, these data were compared to the investment and operating costs (CAPEX) of the distributed electricity generation unit. Thus, a histogram with net present value (NPV) data was designed, and the investment risk was estimated using the VaR and CVaR analysis tools. The developed method was initially applied in a medium-sized WWTP located in Brazil. After consolidating the method, it was applied to three other similar AWWTPs . To this end, an yearly basis historical series of sewage flow and COD data arriving at the WWTP was processed. The results indicated that the distributed generation of electricity from biogas from these AWWTP has an acceptable risk margin, justifying the investment for three of them.
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