Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Photovoltaic plants, rainwater storage and nature-based solutions to generate energy and combat socioenvironmental problems: a case study in the city of itajubá
Autor(es): GUEDES, Pablo Enrique Antunes
Primeiro Orientador: SOUZA, Antônio Carlos Zambroni de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: LORENCI, Eliane Valença Nascimento de
Resumo: Nas cidades contemporâneas, o acesso limitado e desigual a energia confiável e acessível restringe oportunidades e aprofunda disparidades socioambientais. Torna-se, portanto, necessária uma visão mais ampla — que conecte o acesso à energia à economia regional, à demografia e à qualidade ambiental — para que intervenções sejam concebidas de modo a reduzir vulnerabilidades e melhorar o bem-estar. Modelos tradicionais do setor elétrico capturam expansão de capacidade ou despacho, mas raramente avaliam como uma oferta mais limpa interage, ao longo do tempo, com o crescimento populacional, a produção econômica e as condições dos ecossistemas. Esta dissertação integra um módulo energético baseado em unit commitment a um modelo Wonderland de sistema dinâmico, ampliado para representar a expansão de renováveis, o abatimento de emissões e Soluções Baseadas na Natureza (SbN). Utilizando Itajubá como referência (população de 96.632 habitantes; demanda anual de 251.110,95 MWh), a análise quantifica a expansão de energias renováveis e de SbN. Três cenários de política são simulados — Sem mudanças, integração intermediária de energias renováveis e integração plena com rede inteligente (smart grid) e SbN — por um período de 50 anos, para observar os padrões de evolução ao longo do tempo. Os resultados indicam que ações moderadas alteram a influência da poluição, reduzindo seu ritmo de crescimento e desacelerando a degradação ambiental, enquanto um conjunto integrado de medidas reduz de forma mais clara a intensidade de emissões, atenua as perdas de capital natural e leva a uma trajetória econômica mais elevada e estável — embora a participação de renováveis ainda não alcance a autossuficiência. A avaliação econômica realizada indica valores presentes líquidos positivos, uma Taxa Interna de Retorno (TIR) atrativa para energia solar e para captação de água de chuva, e Custo Nivelado de Energia (LCOE) para sistema fotovoltaico de 0,44 BRL/kWh, inferior à tarifa vigente, indicando viabilidade. As evidências indicam que a combinação de renováveis distribuídas, SbN e ações de redução de emissões é um caminho viável para um sistema urbano mais limpo, resiliente e socialmente inclusivo.
Abstract: In contemporary cities, constrained and unequal access to reliable, affordable energy limits opportunity and reinforces socio-environmental disparities. A broader view is therefore required—one that links energy access to regional economy, demography, and environmental quality—so that interventions can be designed to reduce vulnerability and improve welfare. Existing power-sector models capture capacity expansion or dispatch but seldom assess how cleaner supply interacts with population growth, economic output, and ecosystem conditions over long horizons. This dissertation develops an integrated framework that combines a unitcommitment– inspired energy layer with a Wonderland-style system-dynamics model, extending the model to represent renewable penetration, abatement, and nature-based solutions (NbS). Using Itajubá as the reference system (population 96,632; annual electricity demand 251,110.95 MWh), the analysis quantifies the growth of renewable energies and nature-based solutions. Three policy scenarios are simulated—No changes, intermediate renewable integration, and full integration with smart grid and NbS—over multi-decadal scales to reveal expected co-evolutionary patterns. Results show that moderate action bends the pollution trajectory and slows environmental degradation, while a comprehensive portfolio more clearly reduces emissions intensity, buffers natural-capital losses, and supports a higher, more stable economic path, even though total renewables remain below full self-sufficiency. A complementary economic appraisal indicates positive net present values, an atractive Internal Rate of Return (IRR) for photovoltaic (PV) and Rainwater Harvesting (RWH), and a Levelized Cost of Energy (LCOE) for PV (0.44 BRL/kWh) below the prevailing tariff, indicating feasibility. The evidence supports a portfolio of distributed renewables, NbS, and abatement as a credible route to a cleaner, more resilient, and socially inclusive urban system.
Palavras-chave: Sistemas dinâmicos
Energias renováveis
Geração fotovoltaica
Captação de água da chuva
Soluções baseadas na natureza
Desenvolvimento sustentável
Engenharia de sistemas
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA
Idioma: eng
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Elétrica
Citação: GUEDES, Pablo Enrique Antunes. Photovoltaic plants, rainwater storage and nature-based solutions to generate energy and combat socioenvironmental problems: a case study in the city of itajubá. 2025. 78 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4384
Data do documento: 19-Dez-2025
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