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1 Híbridos Elétricos Centro de Convenções Milenium São Paulo -SP Antonio Nunes Jr Diretor do INEE.

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1 1 Híbridos Elétricos Centro de Convenções Milenium São Paulo -SP Antonio Nunes Jr Diretor do INEE

2 2 Tipos de veículos elétricos e características principais Combustíveis para veículos elétricos Evolução dos híbridos elétricos – fatores motivadores e inibidores Veículos elétricos e a matriz energética brasileira Análise Well to Wheel Roteiro

3 3 Brasil - Uso Final de Energia em 2004 Expressivo uso de combustíveis fósseis em transporte.

4 4 Melhoria da eficiência dos motores convencionais (MCI) Emprego da tração elétrica Resistência do ar Em espera/parado Perdas no motor Acessórios Perdas transmissão Frenagem Inércia Resistência rolamento Eficiência baixa dos carros convencionais

5 5 Veículo elétrico usa pelo menos um motor elétrico em sua tração. São classificados segundo a fonte de energia utilizada à bordo. Combustível líquido ou GNV Energia Elétrica VEB VEH Plug-in VEH Tipo Fonte de energia elétrica TrólebusRede (durante o trajeto) BateriaRede (carga) HíbridoCombustível* Híbrido plug-inRede (carga) + combustível* Célula a combustívelHidrogênio** Solar (teste, competições) Sol * Gasolina, diesel, álcool, gás natural ** Hidrogênio ou metano, metanol,... em reformador

6 6 Idéia de VEH é antiga 1898: Dr. Ferdinand Porsche, 23 anos, construiu seu primeiro carro: Lohner Electric Chase (primeiro do mundo com tração dianteira). Segundo carro: um híbrido com m.c.i. para acionar um gerador que fornecia energia elétrica a motores localizados nos eixos das rodas. Só na bateria rodava cerca de 40 milhas. 1899: Dois híbridos no Salão de Paris 1903: Krieger Hybrid: usava motor a gasolina para alimentar um conjunto de baterias 1921: Owen Magnetic Hybrid: usava motor a gasolina para acionar um gerador que fornecia energia elétrica para motores montados em cada roda traseira.

7 7 Eletricidade TanqueTanque Gasolina Álcool Diesel/Biodiesel GNV Hidrogênio CilindroCilindro H2H2 GNV/H 2 Célula a combustível Combustíveis para VEs

8 8 VEB - Veículo elétrico a bateria Baterias VEH - Veículo elétrico híbrido Gerador acionado por m.c.i VECC - Veículo elétrico de célula a combustível Célula a Combustível VES combinam Alta eficiência energética Baixo nível de ruído Baixo nível de emissões de poluentes Conforto Baixo custo operacional Tecnologias de VE Caracterizadas pela fonte de energia elétrica usada a bordo

9 9 VEH - configuração série

10 10 VEH - configuração paralela

11 11 Fonte: EPRI Journal – Fall 2005 VEH Plug-in * Electric Power Research Institute (EPRI) Sprinter Plug-in da Daimler no mercado em 2008 Conversão em oficinas

12 12 Fatores motivadores Questão ambiental (poluição do ar, sonora) Eficiência no uso de energia - Estímulos para aquisição VEs Nenhuma ou muito pouca emissão de gases no local Arrancadas e frenagens mais suaves (mais conforto) Baixo ruído Frenagem regenerativa Motores elétricos eficientes Baterias eficientes Motor de combustão interna menor e funcionando na região de maior eficiência ou desligado Não gasta energia quando parado Evolução

13 13 Fatores inibidores Custo de aquisição mais alto (bateria, outros componentes, baixa escala de produção, tecnologia na infância) No caso dos elétricos a bateria, autonomia limitada e tempo de recarga alto Pouca disponibilidade de modelos Complexidade Evolução

14 14 VEs a bateria Multiplicação de soluções para nichos: usos urbano (transporte de carga, pessoas, transporte público,...) e em áreas restritas (áreas industriais, comerciais, condomínios,...) Crescimento do uso de veículos levíssimos (bicicletas, motocicletas,...) VEs híbridos Projeções de expressivo crescimento para o mercado americano VEs híbridos plug-in Chance de crescer com queda de preços e maior capacidade de carga das baterias, interesse das empresas de energia elétrica e pressão por melhoria no meio ambiente Perspectivas no mundo e no Brasil Horizonte 2015

15 Híbrido Bateria Célula a combustível 2000 As grandes famílias de veículos elétricos encontram-se em estágios distintos de desenvolvimento Cronologia Híbrido plug-In ?

16 16 Planejamento energia - atualidade TRANSPORTE.ELETRIC.SIDERURGIATRANSPORTESIDERURGIACALOR PETRÓLEO REFIN & TRNSPRT CARVÃO Transm &Distrib HIDRELÉTR. HIDRO TERMELÉTR NUCL CANA DESTI- LARIA 1/3 GD 2/3 PÓS 80 GÁS PÓS 99

17 17 Planejamento - nova realidade TRANSPORTE CONSUMIDOR EN.ELETR. SIDERURGIATRANSPORTESIDERURGIACALOR ÓLEO REFIN & TRNSPRT CARVÃO Transm &Distrib HIDRELÉTR. HIDRO CANA DESTI- LARIA 1/3 GD 2/3 TERMELÉTR GÁS MAE GD VEH + VEB NUCL

18 18 Aciaria Transporte Calor/Frio Luz Movimento Processo Energia Primária Energia Útil Crv. Min Nuclear Petróleo G Natur. Cana Hidro Madeira Solar Refinaria, Hidrelétrica, Termelétrica, Destilaria, Gasoduto, T&D, etc. Eletricidade Gasolina Diesel Álcool GLP GN L/C Hidrogênio? Motor, ar condcionado, caldeira, lâmpada automóvel, etc. Energia Secundária Transform. e transprte Tecnologia Uso Final EP = [M] x EU EP EU Matriz Energética tep / Kcal

19 19

20 20 Análise Well to Wheel Trans- porte Co-ge- rador η= 0,90 η= 0,85 η= 0,70 Veículo Co-geração 0,13 0,27 0,54 Energia Primária Energia Útil Well Wheel Trnsp& Compress Veículo GNV η= 0,15 η= 0,85 VE η= 0,95η= 0,50 η= 0,85 η= 0,70 Trans- porte Gera- dor Trns- &Distr Veículo

21 21 Energia e aquecimento global são preocupações centrais de nosso tempo Uso do petróleo é um dos principais problemas que pressionam o mundo atual As conseqüências para o meio ambiente local, regional e global das emissões do cano de escape clamam por ações urgentes As preocupações principais são relacionadas a uma possível crise de energia quando não houver mais combustível fóssil e, principalmente, uma muito possível exaustão da capacidade do meio ambiente absorver a poluição A eficiência só avança À guisa de conclusão

22 22 Brasil: Mercado, política energética ou ambiental? Federal, Estadual ou Municipal? Nichos: transporte público, individual, frotas? Barreiras: econômicas, tecnológicas, culturais e legais?

23 23 Muito obrigado! Antonio Nunes Jr Diretor do INEE (21)

24 24 - Há muitos tipos e fabricantes, alguns no Brasil - Motos com potencial para substituir as convencionais em certos usos - Uma fábrica de motonetas em Manaus - Soluções para ambientes fechados e portadores de necessidades especiais Não há notícia. Há vários modelos em teste. - Vários modelos no exterior usados para usos urbanos. - - Um entrante no Brasil -12 a 15 modelos nos EUA -VEH-P: hoje é um VEH adaptado. Poderá ser uma opção de fábrica no futuro Vários modelos em teste pelos grandes fabricantes - Vários modelos no exterior. - Veículos para entregas e serviços urbanos Empilhadeiras, reboques e paletadeiras - Ônibus: alguns fabricantes no exterior e 2 no Brasil - Caminhões em teste no exterior -VEH-P: um ônibus no Brasil - Ônibus: alguns modelos em teste no exterior Um desenvolvimento no Brasil - Empilhadeiras em teste LEVÍSSIMOS LEVES PESADOS VEHVEBVECaC

25 25 Stop/start (S/S) – Desliga e liga o mci Economia de combustível* - 7% Integrated Starter Alternator With Damping (ISAD) – Opera em 42V e, além do S/S, permite contribuição de alguma potência do sistema de tração elétrica Economia de combustível* - 11% e 10% a mais no torque Integrated Motor Assist (IMA) – Opera 114V, tem motor elétrico e baterias maiores que no ISAD, o que possibilita mais potência auxiliar Economia de combustível* - 17% e 15% a mais no torque Full Hybrid (FH) - Sistemas V com possibilidade de tração exclusivamente elétrica, além de suplementar a potência do mci Economia de combustível* - 29% e 20% a mais no torque Para utilitários: economia – 26% e 15% a mais no torque * Environmental Protection Agency (EPA) Uma classificação dos VEHs (automóveis e utilitários)

26 26 VEs Plug-ins Eletricidade TanqueTanque Gasolina Álcool Diesel/Biodiesel GNV Hidrogênio CilindroCilindro GNV/H 2 TanqueTanque

27 27 Motores de combustão interna Ênfase passa da potência para eficiência Células a combustível Custo Confiabilidade Vida útil E associado os problemas de produção, armazenamento e distribuição do hidrogênio Sistemas de controle Custo Confiabilidade Tecnologias críticas

28 28 Sistemas de abastecimento de energia Baterias Melhores relações kWh/kg e kWh/l autonomia km Custo menor Redução do tempo de carga Vida útil – de 3 /4 anos 8 a15 anos Tecnologias críticas Fonte: EPRI Journal – Fall 2005 Automóvel a bateria 4 a 6 km/kWh 300kg de LI - possibilita a um VEB autonomia de 170 a 250 km

29 29 Sistemas de abastecimento de energia Carga de baterias / Eletropostos Estratégias para recarga que garantam a saúde das baterias - Mais eficiência (economia) - Sem degradação da performance das baterias - Redução do tempo de recarga (cargas rápidas) Interface EUA – eletropostos e mais de VEBs Supercapacitores Custo Retenção da energia Motores elétricos / geradores Já existem motores bastante eficientes – ex., engrenagem + motor: 93% Vida útil longa é característica deste componente Projetos avançados como motores embutidos na roda Necessidade de queda nos custos (escala) Tecnologias críticas

30 30 EUA Califórnia - início anos 90: Proporção crescente de novos carros do tipo Zero Emission Vehicles (ZEV) Governo cria Partnership for New Generation of Vehicles (PNGV) – US$ 1 bi - governo cobre metade dos investimentos das montadoras Meta 80 mpg (34 km/h) sem fixar tecnologia 1998 Neighborhood Electric Vehicles (NEV) autorizados a circular em vias públicas com velocidade limitada a 40 km/h 2003 Projeto Independence – VECaC 2005 – Energy Policy Act – estímulos monetários para aquisição de VEBs, VEHs, VECaC Europa França nos anos 90: governo estimulou principais montadoras a lançar VEBs dando subsídios e incentivos fiscais aos compradores e fazendo compras via estatais Taxa para circular no centro das cidades Proibição para circulação de veículos convencionais nos centros históricos ou quando poluição do ar supere certo nível Incentivos à aquisição de veículos menos poluentes Evolução

31 31 VEs de célula a combustível Sem viabilidade econômica no horizonte (custo do veículo precisa ser dividido por pelo menos 10, investimentos na produção e distribuição do hidrogênio) Solução VEH CaC Plug-in poderá ser uma intermediária Veículos pesados devem se viabilizar antes dos leves Célula a combustível estacionária será comercial antes Perspectivas no mundo e no Brasil Horizonte 2015


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