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
SUMÁRIO
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
INSTITUTO ALBERTO LUIZ COIMBRA DE PÓS
GRADUAÇÃO E PESQUISA DE ENGENHARIA (COPPE)
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.












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
PROGRAMA DE ENGENHARIA DE
TRANSPORTES (PET)
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.
 Áreas de Concentração:
 Engenharia de Tráfego
 Planejamento de Transportes
 Transporte Público
 Transporte de Carga e Logística
 Transporte, Energia e Meio Ambiente
 Engenharia Rodoviária
LABORATÓRIO DE TRANSPORTE DE CARGAS
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.
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.
PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL
Divisão Modal
89,23%
Transporte Urbano
60,0%
90,00%
50,0%
80,00%
40,0%70,00%
48,96%
30,0%60,00%
20,0%50,00%
33,21%
10,0%40,00%
30,00%
13,99%
0,0%
A pé
Bicicleta
10,00%
7,51%
Urbano¹
20,00%
3,22%
Automóvel
Motocicleta
0,03%
Ônibus
Trem/Metro
0,07%
3,77%
Barcas
0,00%
Passageiro
Rodoviário
Ferroviário
Carga
Aquaviário
Aéreo
Duto
Passageiro: ¹ Considera apenas transporte por barca; ² Considera apenas transporte nacional.
Carga: ³Considera somente carga transportada por cabotagem e navegação interior; 4 Considera somente carga nacional.
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).
PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL
Consumo de Energia no Setor de Transporte
(2009)
Setor de Transporte 145 MM t CO2
5
28% do consumo de energia final (81% fossil – 48% óleo diesel)
Rodoviário
Outros modos
diesel
diesel
Gasolina
e alcool
92%
diesel
1,23% - Ferroviário
2,17% - Aquaviário
4,59% - Aereo
bunker
diesel
diesel
diesel
diesel
130 MM t CO2
guerosene
PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL
Consumo de Energia no Setor de Transporte
0,2% 3,0%
18,8%
28,76% Etanol anidro
71,23% Etanol hidratado
0,01% Biodiesel
Gás natural
Óleo diesel
4,5%
Óleo combustível
0,1%
Gasolina automotiva
Gasolina de aviação
Querosene de aviação
Biocombustíveis
23,4%
48,4%
Eletricidade
1,6%
(2009)
PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL
Emissão de Dióxido de Carbono e Poluentes Locais
Emissões (toneladas)
Período
Frota
CO
THC
NOx
MP
RCHO
1980
9.307.366
4.702.658
848.022
716.330
42.675
7.330
2010
Variação %
41.055.938
1.372.103
257.709
966.578
28.807
7.103
341%
-71%
-70%
35%
-32%
-3%
GESTÃO SUSTENTÁVEL DO TRANSPORTE
Econômico
 Maximização do retorno de capital
Gestão
Crescimento
econômico
Operação
Sustentabilidade
Proteção
ambiental
Ambiental
 Preservação dos recursos
 Eco-eficiência
 Energia renovável
Comunidade
e equidade
Social
 Cidadania
 Geração de Emprego
 Engajamento das partes interessadas
GESTÃO SUSTENTÁVEL DO TRANSPORTE
MÉTODO ASIF – IPCC
ATIVIDADE
OIL
ACTIVITY
ENERGIA
INTENSIDADE
FUEL
INTENSITY
INFRA
ESTRUTURA
STRUCTURE
X
X
MUDANÇA PARA MODOS MAIS EFICIENTES
INDIVIDUAIS
0,000
1000,000
2000,000
3000,000
Planejamento de
Transporte e Uso
de Energia
Automóvel médio (Gasolina) 20 km/h
Automóvel médio (Etanol) 20 km/h
Automóvel médio (GNV) 20 km/h
Ônibus urbano convencional (Diesel) 20 km/h
COLETIVOS
MOTORIZADOS
Modo de Transporte
10x
80%
Ônibus urbano convencional (GNV) 20 km/h
Ônibus urbano híbrido (diesel-elétrico) 20 km/h
NÃO MOTORIZADOS
Metrô 30/km/h
Caminhada 5 km/h
12
km/h
Bicicleta 12 km/h
Energia [kJ/pass.km]
30
km/h
MUDANÇA PARA MODOS MAIS EFICIENTES
Planejamento de Transporte e Uso de Energia
Veículo
Caminhada
Bicicleta
Automóvel
Ônibus Urbano Convencional
Ônibus Padron
Ônibus Padron Híbrido
Metrô
Combustível
Alimento
Alimento
Gasolina
Bioetanol
GNV
Gasolina
Bioetanol
GNV
Gasolina
Óleo diesel
GNV
Óleo diesel
Óleo diesel
Energia elétrica
Lotação
[pass]
1
1
1
1
1
1,3
1,3
1,3
1,3
65
71
80
80
Capacidade Velocidade
Energia
[pass]
[km/h]
[MJ/pass.km] Comparação
1
3
0,18
-95%
1
9
0,08
-98%
5
20
3,410
Base
5
20
4,113
21%
5
20
3,943
16%
5
20
2,622
-23%
5
20
3,316
-3%
5
20
2,896
-15%
5
40
3,000
-12%
80
20
0,216
Base
80
20
0,240
11%
100
20
0,403
87%
100
20
0,297
38%
30
0,200
-7%
Ref.: D´Agosto (2004); D´Agosto e Ribeiro (2009); D´Agosto (2008) – Rio de Janeiro/São Paulo
MUDANÇA PARA MODOS MAIS EFICIENTES
Planejamento de
Transporte, Uso de
Energia e Impactos
Ambientais
Tipo de veículo
Caminhão médio
Comercial leve
Capacidade [t]
Rendimento energético [km/l]
10 t
2,03 km/l
1,5 t
7,5 km/l
Combustível
Fator de emissão
CO (g/km)
HC (g/km)
NOx (g/km)
MP (g/km)
CO2 (g/l)
óleo diesel
óleo diesel
1,057
0,204
5,949
0,099
2710
0,354
0,068
1,990
0,033
2710
MUDANÇA PARA MODOS MAIS EFICIENTES
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
71%
71%
58%
39%
Custo operacional
Consumo de energia
Caminhão Médio
Poluentes locais
Emissão de CO2
Comercial Leve
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 CO2)
REDUÇÃO DA INTENSIDADE DE USO
l/km
CONVENCIONAL (P2P) X (P2H_S) PADRON
Curvas mais
afastadas
Curvas muito
próximas
1,69 km/l
3,07 km/l
1,85 km/l
4,31 km/l
km/h
USO DE TECNOLOGIAS E COMBUSTÍVEIS
MAIS LIMPOS
PROCONVE L5
PROCONVE P5
Limites (g/km)
Limtes (g/kW.h)
CO
HC
NOx
RCHO
CO
HC
NOx
PM
2,0
0,05
0,12
0,02
2,1
0,66
5,00
0,10
35%
33%
29%
30%
60%
2016
2012
PROCONVE L6
PROCONVE P7
Limites (g/km)
80%
Limites (g/kW.h) *
CO
HC
NOx
RCHO
CO
HC
NOx
PM
1,3
0,05
0,08
0,02
1,5
0,46
2,00
0,02
USO DE TECNOLOGIAS E COMBUSTÍVEIS
MAIS LIMPOS
Inventário de Emissões Atmosféricas por Veículos Automotores
Rodoviários do Estado do Rio de Janeiro
4,0
NOx
35
MP
3,5
30
3,0
2,5
20
10³ t de MP
10³ toneladas de NOx
25
15
10
2,0
1,5
1,0
0,5
5
1980
1990
2000
2010
0,0
1980
Motocicletas
Ônibus Urbanos
Caminhões Médios
2000
2010
Ano
Ano
Automóveis
Comerciais Leves Diesel
Caminhões Leves
1990
Comerciais Leves Otto
Ônibus Rodoviários
Caminhões Pesados
Automóveis
Comerciais Leves Diesel
Caminhões Leves
Motocicletas
Ônibus Urbanos
Caminhões Médios
Comerciais Leves Otto
Ônibus Rodoviários
Caminhões Pesados
USO DE TECNOLOGIAS E COMBUSTÍVEIS
MAIS LIMPOS
TRANSPORTE
PÚBLICO URBANO
Híbrido diesel-elétrico
Diesel-gas (dual-fuel)
Diesel de Cana de Açúcar
Biodiesel
Etanol
Gás Natural
TRANSPORTE
URBANO DE CARGA
Híbrido diesel-hidráulico
Diesel-biodiesel (bi-fuel)
Diesel de Cana de Açúcar
Biodiesel
TRANSPORTE PÚBLICO URBANO
Sistema de Transporte Público Urbano do Rio de Janeiro
Tipo I
Tipo II
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
Padron
*Total Gross Weight
TRANSPORTE PÚBLICO URBANO
TRANSPORTE PÚBLICO URBANO
1,64
Opção menos adequada
Opção intermediária
Enfoque financeiro
Poluentes locais
1,44
1,24
1,04
Opção mais adequada
Opção intermediária
Enfoque ambiental
0,84
0,64
0,037
0,042
0,047
0,052
0,057
0,062
0,067
Custo operacional/km.capacidade
Diesel
AMD10
AMD30
B20
Diesel-Gás
GNC Dedicado
Etanol
Híbrido
TRANSPORTE PÚBLICO URBANO
1.928
1.528
Emissão de CO2
Opção menos adequada
Opção intermediária
Enfoque financeiro
Padron Diesel
1.128
728
328
Opção mais adequada
Opção intermediária
Enfoque ambiental
-72
-472
0,037
0,042
0,047
0,052
0,057
0,062
0,067
Custo operacional/km.capacidade
Diesel
AMD10
AMD30
B20
Diesel-Gás
GNC Dedicado
Etanol
Híbrido
TRANSPORTE PÚBLICO URBANO
Teste com ônibus diesel-gas (24 meses)
PARCEIROS:
Governo do Estado (SEDEEIS/SETRANS)
FAPERJ
0,63
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
12,8%
TRANSPORTE PÚBLICO URBANO
Teste de 20 ônibus utilizando 30% de
diesel de cana de açúcar (12 meses)
30% menos emissão de CO2
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 URBANO DE CARGA
Coleta de lixo, PBT = 26t, 19m3
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
TRANSPORTE URBANO DE CARGA
Coleta de lixo
Intervalo de
intensidade de
uso da
COMLURB
300%
250%
Menor rendimento e
maior redução de
consumo
200%
150%
100%
Maior rendimento e menor
redução de consumo
50%
0%
0
1000
1500
2000
2600
3000
4000
Intensidade de uso [km/mês]
CC + CM
Eco1
Eco2
5000
6000
TRANSPORTE URBANO DE CARGA
Distribuição de bebidas 15%
+ 10% nos custos operacionais
37%
36%
120%
54%
100%
80%
83%
60%
40%
20%
0%
CO
NMHC
Dieseldiesel
Óleo
Nox
MP
Biodiesel (dual
fuel)
Biodiesel
(Duplo
combustível)
CO2
TRANSPORTE URBANO DE CARGA
Distribuição de alimentos
Frete máximo
110%
17% margem
7% margem
Custo/Frete
105%
Frete mínimo
100%
7%
margem
5%
margem
95%
CO (-21%), PM (-8%), HC (-18%),
NOx (-16%), CO2 (-100%)
90%
CO (-7%), PM (-2%), HC (-4%),
NOx (-5%), CO2 (-16%)
85%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
% de bicombustível utilizado
Custo de transporte (Bx)
Frete min
Custo de transporte (AMDx)
Frete max
Custo de transporte (Bx) + adm
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.
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
[email protected]
(21) 2562-8129/8139 – (21) 99367-4494
SISTEMA DE PROPULSÃO CONVENCIONAL
Sistemas
auxiliares
TANQUE DE
COMBUSTÍVEL
Ecomb
CAIXA DE
MARCHAS
Eeixo
Etração
DIFERENCIAL
EIXO DE
TRANSMISSÃO
MOTOR DE
COMBUSTÃO
INTERNA
BATERIA
EMBREAGEM
Perdas
Perdas
Perdas
SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO
ELÉTRICO COM BATERIAS
Energia elétrica
da rede
Alimentação
Eelétrica
Consumo
CONTROLADOR
Etração
MOTOR
ELÉTRICO
SISTEMA DE
TRANSMISSÃO
BANCO DE
BATERIAS
C
D
Sistemas
auxiliares
Perdas
Perdas
Perdas
SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO
ELÉTRICO SEM BATERIAS
Energia elétrica
da rede
Alimentação
Eelétrica
Consumo
Sistemas
auxiliares
Perdas
Perdas
CONTROLADOR
Etração
MOTOR
ELÉTRICO
SISTEMA DE
TRANSMISSÃO
SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO
ELÉTRICO COM PILHA A COMBUSTÍVEL
H2
EE
CONTROLADOR
Etração
MOTOR
ELÉTRICO
SISTEMA DE
TRANSMISSÃO
H2
EE
PILHA A
COMBUSTÍVEL
Perdas
Perdas
EComb
H2
Sistemas
auxiliares
Vapor
d’água
Perdas
TANQUE DE
HIDROGÊNIO
REF
Ar
TANQUE DE
COMBUSTÍVEL
Combustível
Resíduos
SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO
ELÉTRICO COM PILHA A COMBUSTÍVEL
H2
EE
CONTROLADOR
Etração
MOTOR
ELÉTRICO
SISTEMA DE
TRANSMISSÃO
H2
EE
PILHA A
COMBUSTÍVEL
Perdas
Perdas
EComb
H2
Sistemas
auxiliares
Vapor
d’água
Perdas
TANQUE DE
HIDROGÊNIO
REF
Ar
TANQUE DE
COMBUSTÍVEL
Combustível
Resíduos
SISTEMA DE PROPULSÃO ELÉTRICO
ELÉTRICO COM PILHA A COMBUSTÍVEL E BATERIAS
H2
BANCO DE
BATERIAS
SISTEMA DE
TRANSMISSÃO
EE
CONTROLADOR
Etração
MOTOR
ELÉTRICO
C
H2
EE
D
EE
PILHA A
COMBUSTÍVEL
Perdas
EComb
H2
Sistemas
auxiliares
Perdas
TANQUE DE
HIDROGÊNIO
Vapor
d’água
Perdas
REF
TANQUE DE
COMBUSTÍVEL
Ar
Combustível
Resíduos
SISTEMA DE PROPULSÃO HÍBRIDO
HÍBRIDO-ELÉTRICO EM SÉRIE
UCE
UT
T
UCE
TANQUE DE
COMBUSTÍVEL
Baterias
ME
C
FR
MCI
UEE
G
A
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
SISTEMA DE PROPULSÃO HÍBRIDO
HÍBRIDO-ELÉTRICO EM PARALELO
CAIXA DE
MARCHAS
T
MCI
Tanque
UCE
AT
ME
UEE
C
UT
FR
Baterias
A
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
CLEANER TECHNOLOGIES - DIESEL-HYDRAULIC
Source: MAN Latin America, 2010
CLEANER TECHNOLOGIES – DIESEL-BIODIESEL
Source: MAN Latin America, 2010