O grande desafio do desenvolvimento sustentável neste século é equilibrar o aumento da demanda em energia com as restrições impostas pelas emissões de carbono e as mudanças climáticas. Neste contexto, os avanços recentes de inteligência artificial, ciência de dados e computação de alto desempenho têm papel fundamental para melhorar a eficiência computacional e a eficácia dos modelos matemáticos, com foco em energias renováveis. Esta proposta tem como objetivo formar um Centro de Excelência nacional para o desenvolvimento de novas técnicas e aplicação de resultados recentes de inteligência artificial, ciência de dados e computação de alto desempenho, para aplicações em energia renováveis, tais como eólica, solar, biogás e hidrogênio. O Centro está organizado em grupos de trabalho (GTs) - um grupo transversal (GT0) e 4 grupos verticais (GT1-4): GT0 - Inteligência Artificial, Computação de Alto Desempenho e Ciência de Dados: dedicado a alavancar o desenvolvimento de soluções de inteligência artificial, ciência de dados e computação de alto desempenho nas aplicações de Energias Renováveis. O GT0 visa fornecer inteligência artificial avançada como ferramentas de modelagem de ciência de dados para outros GTs em aplicações de Energias Renováveis e desenvolver métodos de inteligência artificial conceitualmente novos, explorando os recursos de HPC dos membros do CEAIRE, que inclui os mais avançados centros de supercomputação do Brasil.GT1 - Energia eólica onshore e offshore: dedicado a combinar monitoramento de dados com técnicas de modelagem, previsão e controle e com estratégias voltadas à integridade estrutural com vistas a produzir soluções de IA objetivando o aumento da eficiência na produção, o aumento da vida útil residual de componentes e sistemas, a mitigação da intermitência e uma contribuição para a flexibilidade do sistema elétrico.GT2 - Energia Solar: dedicado a uso de bases de dados observados em superfície e satélites, combinado com técnicas de IA para abordar problemas complexos relacionados à caracterização do recurso e sua intrínseca relação com o clima, impactos da variabilidade climática, previsão do recurso em diferentes horizontes de tempo, detecção e diagnóstico de falhas de sistemas de geração distribuída e centralizada, gestão de O&M e mitigação da intermitência. Os problemas serão abordados tanto do ponto de vista das geradoras quanto do operador do sistema.GT3 - Energia Renovável a partir de Biogás: dedicado à energia do biogás gerado a partir de biomassa - como culturas energéticas dedicadas, resíduos de culturas agrícolas, resíduos de produção animal, resíduos florestais, algas, resíduos municipais, incorporando IA para apoiar a) previsões espacialmente explícitas de produção de biomassa no Brasil; b) previsões das propriedades da biomassa; c) previsão e monitoramento do desempenho do processo de conversão de biomassa; d) controle e melhoria de processos com ênfase em biodigestão, produção de energia, pré-tratamento de gases, disposição de lodo e produção de fertilizantes; e) previsão do desempenho dos sistemas de uso final de biogás/biometano; f) modelagem e otimização da cadeia de suprimentos com ênfase na análise do ciclo de vida, escala e logística para conectar o biogás a sistemas sustentáveis de bioenergia.GT4 - Hidrogênio: a produção de hidrogênio utilizando fontes de energia como eólica e solar é um dos pilares para atingir a meta da descarbonização da economia mundial. Assim, técnicas de IA serão fundamentais para aumentar a eficiência de produção de hidrogênio, principalmente pelo dimensionamento e integração dos equipamentos usados, estabelecimentos de procedimentos de O&M que visem aumento da vida útil desses equipamentos e otimização de manutenções preventivas e preditivas. Cada grupo de trabalho irá desenvolver projetos de pesquisa, desenvolvimento e inovação que estarão relacionados ao contexto da rede temática, com o apoio de empresas de grande e médio porte. (AU)

A necessidade de reduzir o consumo de energia em estações de tratamento de efluentes (ETE), aliada a rigorosos padrões de qualidade para o efluente, especialmente em relação às concentrações de nitrogênio, possui importância global. Essa urgência é intensificada em países em desenvolvimento devido à demanda urgente pela expansão de serviços nos setores de saneamento e energia. Simultaneamente, em países desenvolvidos, há um foco na modernização da infraestrutura de saneamento, destacando ainda mais a relevância global dessa questão. Uma via promissora para enfrentar esse desafio está na recente descoberta e avanço de processos bioeletroquímicos capazes de gerar eletricidade diretamente a partir da oxidação do nitrogênio amoniacal, potencialmente transformando a dinâmica energética das ETEs. No entanto, a falta de conhecimento sobre aspectos fundamentais desse processo, como os microorganismos responsáveis, as sequências de reações, as vias metabólicas e os mecanismos de transferência de elétrons, dificulta uma compreensão abrangente de sua aplicabilidade prática no tratamento de efluentes. Como resultado, a otimização e a implementação em larga escala do processo tornam-se desafiadoras. Esta proposta de pesquisa busca abordar essas lacunas de conhecimento elucidando as reações e mecanismos envolvidos no processo de conversão bioeletroquímica de amônia por meio de análises metagenômicas e metatranscriptômicas. Ao longo de um período de 12 meses, o projeto compreende três fases experimentais centradas em estudos de células de combustível microbianas (CCM), a serem realizados no laboratório de Microbiologia Ambiental e Biotecnologia do Prof. Kartik Chandran na Universidade de Columbia, na cidade de Nova York, EUA. A fase inicial envolve o cultivo de bactérias eletroativas convencionais (EAB) operando CCMs com águas residuais sintéticas simulando o sobrenadante de digestores de lodo anaeróbios. Posteriormente, a segunda fase consiste em alimentar as CCMs com uma versão inorgânica de águas residuais sintéticas para avaliar a adaptação do sistema, considerando a composição e função da comunidade microbiana, para a oxidação de amônia. Na terceira fase, o estudo visa avaliar a influência do oxigênio dissolvido na oxidação bioeletroquímica de amônia, ao mesmo tempo que investiga o impacto do sulfato, comumente presente no sobrenadante de digestores de lodo anaeróbios. Uma unidade de controle, mantida em condições de circuito aberto durante toda a operação, auxiliará na compreensão das interações bactéria-eletrodo e na influência da composição e função do biofilme. A pesquisa emprega extensa caracterização do efluente, técnicas eletroquímicas (voltametria cíclica e espectroscopia de impedância) e sequenciamento completo do genoma (DNA), juntamente com sequenciamento do metatranscriptoma (RNA). Essas abordagens visam desvendar cadeias de reações, vias metabólicas e mecanismos de troca de elétrons responsáveis por converter amônia em eletricidade. Os resultados deste estudo são esperados para fornecer insights valiosos sobre fenômenos complexos, promovendo o desenvolvimento e a integração prospectiva desse inovador processo bioeletroquímico em sistemas de tratamento de águas residuárias, com benefícios potenciais para o setor de energia.

Grid-Edge Technologies é um conceito integrador visando à evolução dos mercados de eletricidade, através de redes elétricas inteligentes ("Smart Grids"), com fontes de energias renováveis e distribuídas, e novos modelos de negócios entre os agentes de um novo mercado. A ênfase é a busca de soluções modernas para prosumidores, consumidores, concessionárias e governos, com avaliação de tecnologias, impactos e oportunidades. Portanto, este projeto de pesquisa, vinculado ao CPTEn - Centro Paulista de Estudos da Transição Energética (Processo: FAPESP: 2021/11380-5), tem por objetivo desenvolver modelos estruturados de tecnologias renováveis Grid Edge habilitando cidades inteligentes. A partir de "big data analytics" bem como informações das faturas de energia elétrica dos prédios públicos de Conchal-SP planeja-se avaliar na prática as possíveis soluções de sustentabilidade energética do município como um projeto-piloto, resultando em metodologias e processos para expansão das análises aos municípios do estado de São Paulo. (AU)

O Brasil é crucial para mitigar as mudanças climáticas e evitar a perda de biodiversidade. Noentanto, dependendo do caminho para transição energética, as grandes obras de infraestruturasde energia podem causar consequências negativas, como conflitos no uso e coberturado solo e desmatamento. Além disso, as mudanças climáticas podem afetar a disponibilidadede recursos de energia renovável, resultando na implantação inadequada de novas infraestruturasem determinados locais. Para explorar estas complexidades, propomos a utilização dométodo de 'modelagem para gerar alternativas' (MGA) incorporado no Calliope, um modelode energia baseado em programação linear, que visa minimizar os custos. MGA explora alternativaspróximas à solução ótima não excedendo 5% do custo total do sistema. Ao combinarcinco camadas principais - demanda, política, mudanças climáticas, dados meteorológicos ealternativas - serão gerados 1.600 soluções energéticas de longo prazo para o Brasil. O modeloe os cenários contam com uma abordagem extensiva de dados preparada em uma etapade pré-processamento. Primeiro, realizaremos uma simulação e correção de viés da recursoseólico e solar utilizando dados de reanálise ERA-5. Em segundo lugar, serão utilizados dadosgeoespaciais para calcular a disponibilidade de terras e a capacidade máxima energética quepode ser implantada em determinada zona. Em terceiro, serão aplicados fatores de mudançasclimáticas (CCF) aos recursos renováveis para avaliar seus impactos sobre o sistema de energiabrasileiro. Esta proposta está inserida no escopo do INCT-Mudanças Climáticas 2, componenteSegurança Energética, que implementou a metodologia para cálculo do CCF para os recursosde energia solar e eólica, de modo que esta proposta dará continuidade com desenvolvimentode ajustes ao modelo energético brasileiro. Por último, cada cenário será analisado e categorizadoem indicadores de sustentabilidade e energia.

O Programa de Recursos Humanos da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Bio-combustíveis (PRH-ANP) foi implementado por esta Agência em março de 1999, em atendimento ao estabelecido na Lei nº 9.478/1997 quanto a determinação para que a ANP estimulasse a pesquisa e a adoção de novas tecnologias na exploração, produção, transporte, refino e processamento de petróleo. No âmbito dos PRHs da ANP, o PRH-9.1 visa contribuir com a geração e disseminação de conhecimento científico e tecnologias aplicadas em disciplinas relacionadas a Engenharia Civil e Engenharia de Petróleo. O PRH-9 é formado por pesquisadores do Programa de Engenharia Civil do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa em Engenharia (COPPE) e da Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) que possuem atuação acadêmica e desenvolvem pesquisas para o Setor de Petróleo, Gás Natural e Bio-combustíveis, particularmente nas áreas de Exploração e Produção, Estruturas Oceânicas, Sistemas de Produção Offshore, Engenharia Submarina, entre outros tópicos. (AU)

O PRH 31.1, Programa Institucional da UFC para Formação de Recursos Humanos em Engenharia e Ciências do Petróleo e Gás Natural, é um programa multidisciplinar que atua nos cursos de graduação de Engenharia Civil, Engenharia de Petróleo, Engenharia de Produção Mecânica, Engenharia de Teleinformática, Engenharia Elétrica, Engenharia Mecânica, Engenharia Metalúrgica, Engenharia Química e Geologia. Além de atuar nos cursos de pós-graduação de Bioquímica Vegetal Ciências da Computação, Engenharia e Ciência de Materiais, Engenharia de Teleinformática, Engenharia de Transportes, Engenharia Elétrica, Engenharia Química, Física, Matemática, Química e Recursos Hídricos e Saneamento. (AU)

A Universidade Federal de Pernambuco fomenta atividades de melhoria, aprimoramento contínuo e atualização de professores e aulas, movendo-se à criação de competências nas áreas de interesse do setor de Petróleo, Gás, Biocombustíveis e Energias Renováveis, estimula a formação de profissionais aptos a lidar com questões relacionados a esse setor e, consequentemente, colabora com a redução da carência de profissionais formados neste campo do conhecimento e atendimento das suas demandas atuais e futuras. Como consequência há o fortalecimento e a consolidação do seu Programa de Graduação e Pós-graduação em Engenharia Química na linha de pesquisa em Petróleo, Gás e Energias Renováveis, com apoio do Programa de Formação de Recursos Humanos - PRH. Os recursos humanos oriundos do PRH deverão ser abordados por empresas públicas e privadas do setor, e por diversas instituições de ensino e pesquisa. Os temas abordados nas monografias, dissertações e teses serão propostos com vistas às necessidades do setor e poderão contribuir para o desenvolvimento tecnológico e/ou estudo de soluções de um problema técnico específico. As Ênfases que devem atender aos objetivos do PRH são Transporte, refino e processamento de gás natural e biocombustíveis e demais energias renováveis. (AU)

O PRH 21.1 da UTFPR - Curitiba é um programa multidisciplinar promovendo a integração da Graduação e da Pós-Graduação nas Engenharias Elétrica, Eletrônica e Mecânica, com foco no setor de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. (AU)

O projeto de pesquisa visa obter avanços significativos no campo da conversão de energia e na mitigação das mudanças climáticas, com foco na redução das emissões de dióxido de carbono (CO2) e na geração sustentável de hidrogênio (H2). Em resposta à crescente preocupação global com as mudanças climáticas e seus impactos ambientais, esta pesquisa busca desenvolver catalisadores inovadores que desempenharão um papel crucial na transformação do atual cenário energético e na transição para uma economia mais sustentável. O projeto começa com a otimização da síntese do óxido de nióbio, usando o método de precipitação em diferentes faixas de pH, seguido de tratamento hidrotérmico assistido por micro-ondas. Essa etapa tem como objetivo explorar como as condições de síntese afetam as propriedades estruturais, físicas e químicas do óxido de nióbio, com ênfase na compreensão da influência do pH e da radiação de micro-ondas na acidez e basicidade de Lewis e Brønsted, bem como em sua estrutura cristalina. A otimização dessa síntese é fundamental para garantir que o material base tenha as características ideais para atuar como um catalisador eficaz. Em seguida, o óxido de nióbio será modificado com nanopartículas metálicas (Co, Ni e Fe) e/ou óxidos desses metais, com o propósito de aprimorar suas propriedades catalíticas. A avaliação do desempenho desses catalisadores ocorrerá em processos de fotorredução de CO2 sob radiação visível e/ou ultravioleta (UV) em diferentes condições. Além disso, os catalisadores desenvolvidos serão aplicados na produção de hidrogênio (H2) por meio da hidrólise do borohidreto de sódio, visando fornecer uma fonte limpa de energia e contribuir para a redução das emissões de CO2 provenientes dos combustíveis fósseis. Além disso será realizado uma caracterização detalhada das propriedades físico-química dos materiais catalisadores utilizando diferentes técnicas. Este projeto representa uma abordagem inovadora e interdisciplinar, reunindo conhecimentos de diversas áreas para desenvolver soluções práticas e sustentáveis para os desafios energéticos e ambientais atuais. O sucesso deste projeto tem o potencial de transformar a maneira como produzimos energia, reduzimos as emissões de CO2 e contribuímos para um futuro mais sustentável. (AU)

As atividades de ensino e pesquisa envolvendo temas de interesse direto do setor de petróleo, gás natural, biocombustíveis e energias renováveis cresceu significativamente nos últimos anos, no Departamento de Engenharia Mecânica da UFSC, em grande parte, devido ao apoio da ANP por meio do antigo Programa PRH-09. sob a coordenação do Prof. Maliska. A complexidade e os desafios dos problemas de engenharia na exploração do pré-sal, por exemplo, exigem soluções que acabam englobando mais de uma área de concentração como bem demonstram os vários projetos de pesquisa que têmsido contratados pela PETROBRÁS e outras empresas do setor de energia. (AU)