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PROGRAMA DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES (PET) MEIO AMBIENTE E SUSTENTABILIDADE Veículos Híbridos e Limpos TARDES DO SABER - TCE – RIO DE JANEIRO Márcio de.

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1 PROGRAMA DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES (PET) MEIO AMBIENTE E SUSTENTABILIDADE Veículos Híbridos e Limpos TARDES DO SABER - TCE – RIO DE JANEIRO Márcio de Almeida D´Agosto – PET/COPPE/UFRJ

2 1.COPPE/PET/LTC 2.Panorama do Transporte no Brasil 3.Gestão Sustentável do Transporte 1.Redução da Atividade 2.Redução da Intensidade de Uso 3.Mudança para Modos Mais Eficientes 4.Uso de Tecnologias e Combsutíveis Mais Limpos Transporte Público Urbano Transporte Urbano de Carga 5.Gestão da Mobilidade - CMIF 4.Considerações Finais SUMÁRIO

3 Fundado em 1963, a COPPE tornou-se o maior centro de ensino e pesquisa em engenharia da América Latina. Com 12 programas de pós-graduação stricto sensu (mestrado e doutorado), a instituição já formou mais de 11,5 mil mestres e doutores e conta hoje com 320 professores doutores e 116 modernos laboratórios, que formam o maior complexo laboratorial do país na área de engenharia. INSTITUTO ALBERTO LUIZ COIMBRA DE PÓS GRADUAÇÃO E PESQUISA DE ENGENHARIA (COPPE) Engenharia Biomédica Engenharia Civil Engenharia Elétrica Engenharia Mecânica Engenharia Metalúrgica e de Materiais Engenharia Nuclear Engenharia Oceânica Engenharia de Planejamento Energético Engenharia de Produção Engenharia Química Engenharia de Sistemas e Computação Engenharia de Transportes

4 O PET é um dos doze programas que compõem a COPPE/UFRJ. Avaliado pela CAPES como nível 5, o maior nível alcançado dentre as pós-graduações de engenharia de transportes do país, o programa tem assumido destacada posição na produção e propagação de conhecimento técnico e científico no Brasil. PROGRAMA DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES (PET) Áreas de Concentração: Engenharia de Tráfego Planejamento de Transportes Transporte Público Transporte de Carga e Logística Transporte, Energia e Meio Ambiente Engenharia Rodoviária

5 LINHAS DE PESQUISA / RESEARCH LINES : Planejamento de Transportes de Cargas Freigh Transport Planning Jogos e Simulações Business Games and Simulation Transporte, Energia e Meio Ambiente Transport, Energy and Environment Centro de Estudo de Caminhões Truck Studies Center The LTC aims to develop research within public and private sectors in the freight transport area and to support and complement the training of human resources promoting their continuous improvement. O Laboratório de Transporte de Carga (LTC) tem como missão desenvolver pesquisa no âmbito público e privado na área de transportes de carga e apoiar/complementar a formação de recursos humanos, promovendo seu aperfeiçoamento contínuo. LABORATÓRIO DE TRANSPORTE DE CARGAS

6 PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL Nota: Percentual calculado com base em dados de pass.km e t.km. Fonte: Elaboração própria com base em FIPE (2011), ANTT (2009), ANTAQ (2009), ANTP (2009) and ANAC (2009). Divisão Modal Transporte Urbano

7 PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL 5 Setor de Transporte 145 MM t CO 2 Rodoviário 92% Outros modos 1,23% - Ferroviário 2,17% - Aquaviário 4,59% - Aereo (2009) Consumo de Energia no Setor de Transporte 28% do consumo de energia final (81% fossil – 48% óleo diesel) 130 MM t CO 2 Gasolina e alcool diesel guerosene bunker diesel

8 PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL (2009) 28,76% Etanol anidro 71,23% Etanol hidratado 0,01% Biodiesel Consumo de Energia no Setor de Transporte

9 PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL Emissão de Dióxido de Carbono e Poluentes Locais

10 Crescimento econômico Comunidade e equidade Proteção ambiental Sustentabilidade Gestão Operação Social Cidadania Geração de Emprego Engajamento das partes interessadas Ambiental Preservação dos recursos Eco-eficiência Energia renovável Econômico Maximização do retorno de capital GESTÃO SUSTENTÁVEL DO TRANSPORTE

11 ATIVIDADE ACTIVITY GESTÃO SUSTENTÁVEL DO TRANSPORTE INTENSIDADE INTENSITY INFRA ESTRUTURA STRUCTURE ENERGIA FUEL MÉTODO ASIF – IPCC OIL X X

12 MUDANÇA PARA MODOS MAIS EFICIENTES Planejamento de Transporte e Uso de Energia 80% 12 km/h 30 km/h INDIVIDUAIS NÃO MOTORIZADOS COLETIVOS MOTORIZADOS 10x

13 MUDANÇA PARA MODOS MAIS EFICIENTES Ref.: D´Agosto (2004); D´Agosto e Ribeiro (2009); D´Agosto (2008) – Rio de Janeiro/São Paulo Planejamento de Transporte e Uso de Energia

14 MUDANÇA PARA MODOS MAIS EFICIENTES Tipo de veículoCaminhão médioComercial leve Capacidade [t]10 t1,5 t Rendimento energético [km/l]2,03 km/l7,5 km/l Combustívelóleo diesel Fator de emissão CO (g/km)1,0570,354 HC (g/km)0,2040,068 NOx (g/km)5,9491,990 MP (g/km)0,0990,033 CO2 (g/l)2710 Planejamento de Transporte, Uso de Energia e Impactos Ambientais

15 Notas: A emissão dos poluentes locais foi agregada com base no fator de impacto ambiental (Schettino, 2010).`Os valores foram parametrizados em R$/t (custo operacional), l/t (consumo de energia), g/t (poluentes locais e emissão de CO 2 ) MUDANÇA PARA MODOS MAIS EFICIENTES

16 l/km km/h 4,31 km/l 3,07 km/lCurvas muito próximas Curvas mais afastadas 1,85 km/l 1,69 km/l CONVENCIONAL (P2P) X (P2H_S) PADRON REDUÇÃO DA INTENSIDADE DE USO

17 USO DE TECNOLOGIAS E COMBUSTÍVEIS MAIS LIMPOS PROCONVE P5 PROCONVE P7 Limtes (g/kW.h) COHCNOxPM 2,10,665,000,10 Limites (g/kW.h) * COHCNOxPM 1,50,462,000, %30%60%80% PROCONVE L5 PROCONVE L6 Limites (g/km) COHCNOxRCHO 2,00,050,120,02 Limites (g/km) COHCNOxRCHO 1,30,050,080, %33%

18 USO DE TECNOLOGIAS E COMBUSTÍVEIS MAIS LIMPOS NO x MP Inventário de Emissões Atmosféricas por Veículos Automotores Rodoviários do Estado do Rio de Janeiro

19 USO DE TECNOLOGIAS E COMBUSTÍVEIS MAIS LIMPOS TRANSPORTE PÚBLICO URBANO TRANSPORTE URBANO DE CARGA Híbrido diesel-elétrico Diesel-gas (dual-fuel) Diesel de Cana de Açúcar Biodiesel Etanol Gás Natural Híbrido diesel-hidráulico Diesel-biodiesel (bi-fuel) Diesel de Cana de Açúcar Biodiesel

20 TRANSPORTE PÚBLICO URBANO Motor dianteiro, 12 m, PBT* = 17t, 80 pass/veiculo Diesel: 95% diesel mineral + 5% biodiesel (éster metílico de óleo de soja) AMD10: 70% diesel + 30% diesel de cana de açúcar B20: diesel + biodiesel (éster metílico de óleo de soja) Motor traseiro, 12 m, PBT = 17t, 80 pass/veículo Diesel-gas: diesel ou gás natural (GNC) GNC Dedicado: gás natural comprimido Motor traseiro, 13 m, PBT = 17,2t, 100 pass/veículo Etanol: Etanol hidratado aditivado Híbrido: diesel + eletricidade Sistema de Transporte Público Urbano do Rio de Janeiro Tipo I Tipo II Padron *Total Gross Weight

21 TRANSPORTE PÚBLICO URBANO

22 Opção mais adequada Opção intermediária Enfoque financeiro Opção intermediária Enfoque ambiental Opção menos adequada AMD10 TRANSPORTE PÚBLICO URBANO

23 Opção mais adequada Opção intermediária Enfoque financeiro Opção intermediária Enfoque ambiental Opção menos adequada AMD10 Padron Diesel TRANSPORTE PÚBLICO URBANO

24 Teste com ônibus diesel-gas (24 meses) PARCEIROS: Governo do Estado (SEDEEIS/SETRANS) FAPERJ DETRAN INMETRO Fetranspor MAN Latin América Bosch CEG COPPE TESTES: Rendimento [km/l] Índice de substituição (IS) Desempenho do veículo Índice de falhas do veículo 0,6312,8%

25 Teste de 20 ônibus utilizando 30% de diesel de cana de açúcar (12 meses) PARCEIROS: Fetranspor Viação NS Graça Amyris Mercedes Benz Petrobras COPPE TESTES: Rendimento [km/l] Consumo [l/pass.km] Desempenho do veículo Índice de falhas do veículo Qualidade do combustível TRANSPORTE PÚBLICO URBANO 30% menos emissão de CO 2

26 TRANSPORTE URBANO DE CARGA Coleta de lixo, PBT = 26t, 19m 3 Diesel-hdraulico, 10% de acréscimo nos custos de capital 15% a 30% de redução de consumo Ecodriving, pequeno aumento nos custos indiretos 5% a 25% de redução de consumo Distribuição de bebidas, PBT = 17t, 10 estrados Diesel-biodiesel (bi-fuel), IS = 87% Custos adicionais do biodiesel: 50% Distribuição de alimentos, PBT= 16t, baú de alumínio Diesel + biodiesel: de B20 a B100 Diesel + diesel de cana de açúcar: de AMD20 a AMD100

27 Intervalo de intensidade de uso da COMLURB Intensidade de uso [km/mês] Maior rendimento e menor redução de consumo Menor rendimento e maior redução de consumo TRANSPORTE URBANO DE CARGA Coleta de lixo

28 + 10% nos custos operacionais Diesel Biodiesel (dual fuel) 37% 54% 15% 36% 83% Distribuição de bebidas TRANSPORTE URBANO DE CARGA

29 7% margem 17% margem 7% margem Frete máximo Frete mínimo 5% margem CO (-7%), PM (-2%), HC (-4%), NO x (-5%), CO 2 (-16%) CO (-21%), PM (-8%), HC (-18%), NO x (-16%), CO 2 (-100%) TRANSPORTE URBANO DE CARGA Distribuição de alimentos

30 CONSIDERAÇÕES FINAIS 1.O Brasil é líder mundial no uso de biocombustíveis para transporte e tem feito disso um exemplo; 2.O Brasil tem um conjunto amplo de oportunidades para desenvolver e aplicar tecnologias associadas a fontes de energia mais limpas; 3.Em futuro próximo um conjunto ainda maior de práticas, tecnologias e fontes de energia mais limpas entrarão no mercado brasileiro; 4.O Programa de Engenharia de Transportes da COPPE/UFRJ tem estado engajado na missão de apoiar estas práticas e vencer os desafios que ainda teremos que enfrentar.

31 PROGRAMA DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES (PET) Márcio de Almeida D´Agosto PET/COPPE/UFRJ (21) /8139 – (21) MEIO AMBIENTE E SUSTENTABILIDADE Veículos Híbridos e Limpos TARDES DO SABER - TCE – RIO DE JANEIRO

32 TANQUE DE COMBUSTÍVEL BATERIA MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA CAIXA DE MARCHAS DIFERENCIAL EIXO DE TRANSMISSÃO EMBREAGEM Ecomb Perdas Sistemas auxiliares Eeixo Etração Perdas SISTEMA DE PROPULSÃO CONVENCIONAL

33 MOTOR ELÉTRICO SISTEMA DE TRANSMISSÃO Perdas Sistemas auxiliares E tração Perdas CONTROLADOR Energia elétrica da rede BANCO DE BATERIAS C D Consumo Alimentação E elétrica SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO ELÉTRICO COM BATERIAS

34 MOTOR ELÉTRICO SISTEMA DE TRANSMISSÃO Sistemas auxiliares E tração Perdas CONTROLADOR Energia elétrica da rede Consumo Alimentação E elétrica SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO ELÉTRICO SEM BATERIAS

35 MOTOR ELÉTRICO SISTEMA DE TRANSMISSÃO Perdas Sistemas auxiliares E tração Perdas CONTROLADOR PILHA A COMBUSTÍVEL Vapor dágua E Comb TANQUE DE HIDROGÊNIO H2H2 H2H2 E E REF TANQUE DE COMBUSTÍVEL H2H2 Combustível Ar Resíduos SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO ELÉTRICO COM PILHA A COMBUSTÍVEL

36 MOTOR ELÉTRICO SISTEMA DE TRANSMISSÃO Perdas Sistemas auxiliares E tração Perdas CONTROLADOR PILHA A COMBUSTÍVEL Vapor dágua E Comb TANQUE DE HIDROGÊNIO H2H2 H2H2 E E REF TANQUE DE COMBUSTÍVEL H2H2 Combustível Ar Resíduos SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO ELÉTRICO COM PILHA A COMBUSTÍVEL

37 MOTOR ELÉTRICO SISTEMA DE TRANSMISSÃO Perdas Sistemas auxiliares E tração Perdas REF TANQUE DE HIDROGÊNIO CONTROLADOR H2H2 BANCO DE BATERIAS TANQUE DE COMBUSTÍVEL PILHA A COMBUSTÍVEL H2H2 Combustível Vapor dágua Ar E Comb H2H2 C D E E E Resíduos SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO ELÉTRICO COM PILHA A COMBUSTÍVEL E BATERIAS

38 Legenda - T: Mecanismo de tração; ME: Motor elétrico; C: Controlador; G: Gerador; MCI: Motor de combustão interna; UT: Unidade de tração; UEE: Unidade de estocagem de energia; UCE: Unidade de conversão de energia; FR: Freio regenerativo; A: Carga dos acessórios T ME Baterias MCI G TANQUE DE COMBUSTÍVEL C UCE UEE UT A FR UCE SISTEMA DE PROPULSÃO HÍBRIDO HÍBRIDO-ELÉTRICO EM SÉRIE

39 Legenda - T: Mecanismo de tração; AT: Acoplador de torque; ME: Motor elétrico; C: Controlador; MCI: Motor de combustão interna; UT: Unidade de tração; UEE: Unidade de estocagem de energia; UCE: Unidade de conversão de energia; FR: Freio regenerativo; A: Carga dos acessórios T MCI Tanque UEE UCE UT A FR BateriasC CAIXA DE MARCHAS AT ME SISTEMA DE PROPULSÃO HÍBRIDO HÍBRIDO-ELÉTRICO EM PARALELO

40 Source: MAN Latin America, 2010 CLEANER TECHNOLOGIES - DIESEL-HYDRAULIC

41 CLEANER TECHNOLOGIES – DIESEL-BIODIESEL Source: MAN Latin America, 2010


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