CONTROLE DA DEMANDA DE ENERGIA PARA MELHOR APROVEITAMENTO
DA FRENAGEM REGENERATIVA DOS TRENS
Luís Henrique Sales Oliveira
Departamento de Engenharia de Transportes da Escola Politécnica-USP
Ana Paula Camargo Larocca
Departamento de Engenharia de Transportes da Escola de Engenharia de São Carlos-USP
RESUMO
O reaproveitamento da energia cinética de frenagem (frenagem regenerativa) é usado em diversos tipos de
veículos elétrico (Tavares et al., 2010), visando reutilizar a energia cinética que seria desperdiçada na
desaceleração desses veículos, tornando-os mais eficientes e sustentáveis. Nesse estudo, a aplicação dessa
tecnologia volta-se para trens de passageiros aliada a um moderno sistema de comunicação e controle para
otimizar a utilização da frenagem regenerativa.
1. OBJETIVOS
O estudo tem como objetivos apresentar o processo de geração de energia elétrica através da
frenagem regenerativa, a integração com um sistema eficiente de sinalização de trens
(comunicação e controle) e seu uso em companhias de transporte ferroviário de pessoas no
Brasil e no mundo.
2. METODOLOGIA
Os componentes básicos relacionados ao tema desse relatório são descritos baseados na
leitura do conteúdo bibliográfico, de forma a orientar e estruturar a pesquisa e servir como
base para obter os resultados esperados. Num segundo momento é feita a análise dos
resultados esperados da implantação do sistema apresentado baseando-se em dados de casos
reais em outros países.
3. PRINCIPAIS RESULTADOS OBTIDOS
3.1. Uso da Energia da Frenagem Regenerativa
A integração da frenagem regenerativa com um sistema de sinalização e controle dos trens
permite que as operadoras dos sistemas ferroviários possam aproveitar da forma mais
eficiente uma quantidade de energia que seria descartada, reduzindo assim o consumo de
energia elétrica para movimentação dos trens e consequentemente reduzindo custos
financeiros e impactos ambientais.
A integração dos sistemas de frenagem regenerativa e o sistema de sinalização CBTC
(Communication Based Train Control) é necessária para que haja uma sincronização entre os
momentos de frenagem de um determinado trem e a partida de outro no mesmo circuito
elétrico da via férrea. Isso é preciso, pois a energia de frenagem gerada por um trem deve ser
consumida imediatamente depois da sua produção, pois embora existam equipamentos de
armazenamento de energia no mercado, eles possuem uma razão custo/benefício muito
elevado, sendo atualmente inviável a sua utilização.
Como o CBTC é um sistema que opera com a troca de informações continuamente e de forma
rápida e inteligente (Timóteo e Ragognette), é possível que esse sistema de sinalização
permita um controle otimazado da oferta e demanda da energia regenerada e ainda manter a
qualidade da prestação do serviço de transporte de passageiros, com pequenos intervalos de
tempos entre os trens.
3.2. Cenário Internacional
A utilização da frenagem regenerativa não é uma novidade nos sistemas metroviários em
alguns países. Atualmente, países mais desenvolvidos criam novos protótipos baseados nos
conceitos de energia regenerativa para tornar seus sistemas de transporte mais eficientes e
sustentáveis.
Alguns países da Europa e Ásia e os Estados Unidos realizam o reaproveitamento de energia,
visando sempre à redução no consumo de energia (alcançando até 30% (Bocharnikov et al.,
2007)) e consequentemente reduzindo a emissão de gases do efeito estufa.
3.3. Aproveitamento da Energia Regenerativa no Brasil
No sistema ferroviário urbano nacional ainda há uma considerável defasagem tecnológica em
relação a outros países desenvolvidos e emergentes. O Brasil, além de possuir uma pequena
malha ferroviária urbana, ainda sofre com o atraso tecnológico e a falta de infraestrutura
adequada em todas as vias.
Em 2012, o Metrô de São Paulo começou a implantar o sistema de sinalização CBTC em um
trecho da Linha 2 – Verde e que operará depois da fase de teste em paralelo ao sistema antigo
de sinalização, pois a frota é composta por trens adaptados e não adaptados para operar com
CBTC e apenas a linha 4 – Amarela opera com o sistema CBTC completo, atuando como
sistema de sinalização para o driveless.
Praticamente todos os novos trens adquiridos pelas companhias operadoras de trens urbanos
já possuem o sistema de regeneração de energia, devido ao padrão tecnológico das empresas
estrangeiras construtoras do material rodante. Porém como as vias brasileiras não possuem a
infraestrutura adequada para reaproveitamento da energia (não possuem rede aérea / rede
elétrica compatível para receber a energia produzida pelos trens, subestações elétricas
adaptadas e sistema de sinalização), a tecnologia não é utilizada.
4. CONCLUSÕES
O trabalho apresentou duas tecnologias empregadas no sistema de transporte ferroviário que
visam tornar mais eficiente as funções para as quais foram criadas. Com a integração dessas
duas tecnologias, pode-se implantar um modo operacional de maneira a reaproveitar o
máximo possível da energia gerada na frenagem dos trens, atendendo assim uma das
principais demandas da política mundial: a necessidade de sistemas mais sustentáveis, que
aproveitem os recursos disponíveis de forma mais inteligente, consumam menos energia e
reduzam gastos materiais sem perda da qualidade do serviço prestado.
Observa-se também o grande atraso em que se encontra esse setor no Brasil. Esse contexto
permite concluir que existe um grande caminho pela frente para desenvolver o transporte
ferroviário, nesse caso, o de pessoas, fato que serve como motivação para novas pesquisas na
área visando contribuir com desenvolvimento ferroviário nacional, se revertendo em ganhos
econômicos, sustentáveis e na qualidade de vida da população brasileira.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
TAVARES, A. M.; FILHO, A. F. F.; OSÓRIO J. O. M.; BLAUTH, Y. B.; Um estudo sobre a frenagem
regenerativa de trens utilizando gerador linear de indução. XVIII Congresso Brasileiro de Automática,
Bonito – MS, 2010. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandense
TIMÓTEO, C. A. de F.; RAGOGNETTE, F. de B.; Soluções e inovações na modernização de sistemas de
sinalização metro-ferroviários. São Paulo: Companhia do Metropolitano de São Paulo – Metrô. 8 p.
Y.V. BOCHARNIKOV, A.M. TOBIAS, C. ROBERTS, S. HILLMANSEN; C.J. GOODMAN; Optimal driving
strategy for traction energy saving on DC suburban railways. Vol. 1, No. 5, Setembro 2007. IET
Electric Power Application.