Departamento de Engenharia Mecânica
ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICO-ECONÔMICA DE UM KIT
ELÉTRICO PARA VEÍCULOS AUTOMOTORES
Aluno: José Eduardo Sanson Portella de Carvalho
Orientador: Carlos Valois Maciel Braga
Introdução
Devido ao crescente número de carros nos grandes centros urbanos, a mobilidade
urbana é cada vez mais crítica. Esse aumento tem sido uma das principais causas dos
problemas relacionados ao meio ambiente e desenvolvimento sustentável da humanidade.
Deste modo, o projeto visa analisar a viabilidade técnico-econômica de um kit elétrico a fim
de suprir a energia necessária ao veículo convencional quando parado ou movimentando-se
em baixa velocidade.
Objetivo
Desenvolver um estudo da viabilidade técnico-econômico de um kit elétrico. Levou-se
em consideração aspectos como: escolha de um ciclo padrão, consumo de energia do veículo,
projeto de um kit elétrico (motor elétrico e bateria) e aplicação computacional do kit no
veículo. Assim, obtém-se uma estimativa da redução do consumo do veículo em relação ao
combustível convencional, bem como a redução de emissão de gases poluentes, enquanto se
usa o kit elétrico.
Metodologia
Para a realização do estudo foi escolhido um veículo e um ciclo padrão a ser percorrido
pelo mesmo. Posteriormente, determinou-se o consumo de energia do veículo no referido
ciclo, levando em consideração: os dados do próprio automóvel e as perdas de energia
internas ao veículo (transmissão, caixa de marchas), por arraste aerodinâmico e de rolamento,
e pela topografia do terreno (subidas e descidas). Foi imposta uma velocidade limite, a qual
abaixo dela o veículo seria propulsionada pelo motor elétrico, e acima, pelo motor a
combustão interna.
Após a coleta de dados sobre o consumo de energia, estimou-se o fator de recuperação
da energia elétrica quando o veículo estiver em processo de redução de velocidade (frenagem
regenerativa), de maneira que se podem fazer os cálculos de potência do motor elétrico e da
carga necessária a ser armazenada na bateria. Pesquisou-se os componentes para o kit elétrico
(motores e baterias) no mercado, considerando suas dimensões e custos. Por fim, realizou-se a
análise técnica-comercial da viabilidade do kit para diferentes velocidades limites, com a
intenção de otimizá-lo. Desta maneira, pode-se determinar a quantidade de combustível
economizada, quantidades de ciclos realizados até a bateria descarregar totalmente e o custo
envolvido no consumo de energia.
A figura 1 se refere às velocidades alcançadas pelo carro em cada instante de tempo no
New York City Cycle, o ciclo escolhido para o estudo, assim como também mostra que foi
utilizado uma velocidade limite de 25 km/h para realizar o estudo. A velocidade limite pode
ter seu valor modificado a fim de se fazer estudo de diversos casos.
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A figura 2 mostra a potência exigida pelo veículo na realização de um ciclo.
Figura 1: Ciclo utilizado no estudo
Figura 2: Potência consumida em um ciclo
Conclusão
O estudo do consumo energético do veículo demonstrou que a utilização de um sistema
de propulsão elétrica é mais eficiente em termos econômicos comparado com um sistema de
propulsão puramente térmico. O sistema de frenagem regenerativa permite uma maior
eficiência na utilização de energia, pelo fato de recuperar parte dela durante a redução de
velocidade.
A escolha de uma velocidade limite pequena permite que o veículo se desloque
distâncias maiores sem a necessidade de recarga, pois a energia exigida do motor elétrico será
menor e mais ciclos poderão ser realizados.
Escolhendo-se uma velocidade limite maior, o veículo apresenta uma economia maior
em relação ao consumo de energia, dado que o motor elétrico é mais eficiente do que o motor
de combustão interna.