MODELO MATEMÁTICO PARA O PLANEJAMENTO DA PRODUÇÃO E COLETA DE BIOMASSA PARA COGERAÇÃO EM USINAS SUCROENERGÉTICAS

Abstract

MODELO MATEMÁTICO PARA O PLANEJAMENTO DA PRODUÇÃO E COLETA DE BIOMASSA PARA COGERAÇÃO EM USINAS SUCROENERGÉTICAS

DANIEL FERNANDO GARCIA¹, EDILAINE MARTINS SOLER², ANTONIO ROBERTO BALBO³

¹ Mestre Curso de Engenharia Elétrica, Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista – UNESP, Campus de Bauru/SP, e-mail: daniel.garcia@unesp.br

² Profa. Doutora, Departamento de Matemática, Faculdade de Ciências, Universidade Estadual Paulista – UNESP, Campus de Bauru/SP, Av. Engenheiro Luiz Edmundo Carrijo Coube, 14-01, Vargem Limpa, 17033-360, Bauru, São Paulo, Brasil, edilaine.soler@unesp.br

³ Prof. Doutor, Departamento de Matemática, Faculdade de Ciências, Universidade Estadual Paulista – UNESP, Campus de Bauru/SP, Av. Engenheiro Luiz Edmundo Carrijo Coube, 14-01, Vargem Limpa, 17033-360, Bauru, São Paulo, Brasil, antonio.balbo@unesp.br

RESUMO: A produção de energia a partir da biomassa de cana-de-açúcar tem se tornado cada vez mais comum nas usinas que produzem açúcar e álcool. Além de ser uma alternativa renovável para a produção de energia, a venda da eletricidade excedente pode aumentar significantemente o lucro das usinas sucroenergéticas. A otimização dos processos reduz consideravelmente os custos envolvidos em todo o processo produtivo. Considerando a utilização da biomassa da cana para a produção de energia, as usinas se deparam com o problema de alocação dos recursos para a produção de açúcar, álcool e energia, e de planejamento da coleta da biomassa remanescente da colheita mecanizada. Assim, este trabalho propõe um modelo matemático de programação linear inteira mista para o planejamento da produção e coleta da biomassa remanescente da colheita mecanizada, com o objetivo de realizar o balanceamento econômico através da cogeração de energia, e produção de açúcar e etanol. Propõe-se resolver o modelo proposto pelo solver CPLEX. Foram realizados testes numéricos com o modelo proposto aplicado à um cenário base. O solver CPLEX mostrou-se eficiente nos testes numéricos realizados e os resultados obtidos demonstram um equilíbrio do mix de produção.

Palavras-chaves: otimização linear inteira mista, cana-de-açúcar, bioenergia, balanço econômico, alocação ótima.

MATHEMATICAL MODEL FOR PLANNING THE PRODUCTION AND COLLECTION OF BIOMASS FOR COGENERATION IN SUGAR ENERGY PLANTS

ABSTRACT: The production of energy from sugarcane biomass has become increasingly common in mills that produce sugar and alcohol. In addition to being a renewable alternative for energy production, the sale of excess electricity can significantly increase the profits of sugarcane plants. Process optimization considerably reduces the costs involved in the entire production process. Considering the use of sugarcane biomass for energy production, the mills are faced with the problem of allocating resources for the production of sugar, alcohol, and energy, and planning the collection of biomass remaining from mechanized harvesting. Thus, this work proposes a mixed-integer linear programming mathematical model for planning the production and collection of biomass remaining from mechanized harvesting, in order to achieve economic balance through energy cogeneration, and sugar and ethanol production. It is proposed to solve the model proposed by the CPLEX solver. Numerical tests were performed with the proposed model applied to a base scenario. The CPLEX solver proved to be efficient in the numerical tests performed and the results obtained demonstrate a balance of the production mix.

Keywords: mixed integer linear optimization, sugarcane, bioenergy, economic balance, optimal allocation.