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Centro de Gestão e Estudos EstratégicosCiência, Tecnologia e Inovação

PANORAMA TECNOLÓGICO

Agenda Tecnológica Setorial – ATSAutomotivo

M O T O R I Z A Ç Ã O H Í B R I D A E L É T R I C A


Este texto integra um conjunto de documentos que compõem o projeto Agenda Tecnológica Setorial

(ATS), que inclui:

Panorama Econômico SetorialPanorama Tecnológico Setorial

Relatório Descritivo da Consulta EstruturadaRelatório Analítico da Consulta Estruturada

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Sumário

1. Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2. Motorização híbrida: o que é, origens, tipologia (diferentes configurações para motores elétricos e, dentre elas, a motorização híbrida) . . . . . . . . . . . . 10

3. Vantagens e desvantagens da motorização híbrida frente às outras configurações de motores elétricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4. Um panorama geral do desenvolvimento da tecnologia da motorização híbrida no Brasil e no mundo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134.1. Mapeamento de patentes relacionadas a Veículos Elétricos/Híbridos – Brasil . . 134.2. Mapeamento de patentes relacionadas a Veículos Elétricos/Híbridos –

Panorama Global . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154.3. Principais centros de pesquisa – Brasil e Mundo . . . . . . . . . . . . . . . . . 184.3.1. Principais centros de pesquisa e temas pesquisados no Brasil . . . . . . 184.3.2. Principais centros de pesquisa e temas pesquisados – Mundo . . . . . . 214.4. Empresas atuando no setor – Brasil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

5. O carro híbrido no Brasil: estágio atual e perspectivas . . . . . . . . . . . . . . . . 25

6. Considerações Finais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Referências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Lista de Tabela

Tabela 1 – Patentes concedidas e inventadas no Brasil (2002-2011), em tecnologias relativas a veículos elétricos/híbridos . . . . . . . . . . . 15

Tabela 2 – Patentes por país, relacionadas ao veículo híbridos/elétrico entre 2003 e 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Tabela 3 - Principais organizações inventoras nos países selecionados . . . . . . 18

Tabela 4 - Número de pesquisadores, ICT e empresas cadastradas no Portal Inovação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Tabela 5 – Grupos de pesquisa cadastrados no CNPq, nas tecnologias pesquisadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Tabela 6 – Distribuição dos grupos de pesquisa cadastrados no CNPq por Instituição . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Tabela 7 – Produção de artigos nacionais no ISI Web of Knowledge . . . . . . . . 21

Tabela 8 – Produção de artigos internacionais no ISI Web of Knowledge . . . . . 22

Tabela 9 – Empresas e demais organizações que atuam direta e indiretamente com tecnologias de veículos híbridos/elétricos (diversas fontes levantadas pelos autores) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Lista de Figuras

Figura 1 – Evolução de patentes concedidas e inventadas no país sobre tecnologias ligadas a VE/VEH no período 2002 – 2011 . . . . . . . . . . 15

Figura 2 – Evolução de patentes sobre tecnologias de VE/VEH em um conjunto de países selecionados entre 2003-2011 . . . . . . . . 17

Figura 3 – Distribuição dos pesquisadores cadastrados no Portal Inovação por UF . . .19

Agenda Tecnológica Setorial – ATS Panorama Tecnológico

9

1. Introdução

O objetivo deste estudo é elaborar um documento capaz de sintetizar o panorama tec-nológico dos veículos híbridos elétricos, focalizando a atenção para o caso dos motores híbridos, destacando as principais tendências tecnológicas mundiais, caracterizando o processo de inovação no Brasil e avaliando o estado de desenvolvimento tecnológico no país.

O trabalho se inicia pela identificação das tecnologias emergentes na área de motores híbridos elétricos, caracterizadas, individualmente ou em grupo, por tecnologias de pro-duto/processo, novos produtos, novos usos de produtos já existentes, novos processos produtivos ou novos materiais e componentes que se encontram em fase pré-comercial, em fase de desenvolvimento ou em fase de pesquisa exploratória.

Este esforço se insere no contexto do Plano Brasil Maior (2011-2014), que se baseia em identificar e estimular o desenvolvimento de tecnologias emergentes e que sejam capazes de aumentar a competitividade, a inovação e o enraizamento da indústria local, no caso, a cadeia automotiva brasileira.

Este documento inicia-se por uma descrição sucinta das tecnologias de motorização híbrida (item 1), suas origens e diferenciações em termos tecnológicos e de aplicação prática. Vantagens e desvantagens deste tipo de motorização é o que se discute no item 2. Na sequência, é traçado um panorama da motorização híbrida no Brasil e no mundo, caracterizando-se patentes e centros de excelência, item 3. No item 4 faz-se uma breve discussão da situação atual e das perspectivas para o carro híbrido elétrico no Brasil para, então, proceder-se ao fechamento do documento.

10AutomotivoMotorização Híbrida Elétrica

2. Motorização híbrida: o que é, origens, tipologia (diferentes configurações para motores elétricos e, dentre elas, a motorização híbrida)

Os veículos híbridos (VEH) são assim chamados por combinarem um motor de combus-tão interna com um gerador, uma bateria e um ou mais motores elétricos (Raskin e Shah, 2006).

Por sua vez, veículos elétricos puros (VE) são aqueles cujo tracionamento é feito exclu-sivamente por um ou mais motores elétricos. Motores tradicionais, comumente conhe-cidos como motores de combustão interna (VCI), podem conter um ou mais motores elétricos mas sua função não está, neste caso, relacionada ao sistema de tracionamento das rodas, diferentemente do caso dos VEs.

Diferentemente do que se imagina, VEs não são propriamente uma novidade tecnológi-ca. No início do século XX, os VEs dominavam o cenário do mercado americano (Castro e Ferreira, 2010), em uma época em que a malha viária era precária e a autonomia não era uma característica tão relevante dado o trajeto médio que estes veículos normalmen-te percorriam. Uma série de características tecnológicas, ambientais e de infraestrutura, associada ao baixo custo e grande oferta da opção pelo petróleo como fonte energética reverteu o quadro e fez com que os MCI predominassem até hoje, cenário que a totali-dade dos especialistas ainda concorda que deve perdurar por um bom tempo.

A emergência dos VEs ou VEH no início do século XXI se deve a certa reversão de ex-pectativas ou mudanças reais que se observa atualmente: incertezas crescentes quanto à disponibilidade e o preço do petróleo, a atenção (aperto legal) quanto às questões ambientais e o avanço tecnológico crescente, mas ainda não plenamente resolvido, no campo das tecnologias relacionadas à motorização elétrica.

Como resultado deste processo, tem sido cada vez mais frequente observar-se o apoio governamental realizado sob a forma de subsídios para a compra, pelo consumidor final ou mesmo frotistas comerciais, de VEs e/ou VEHs (Castro e Ferreira, 2010).

Há diferentes variações, sob o ponto de vista tecnológico, dos VEHs, a saber:

• VEH paralelo: neste caso o tracionamento das rodas pode ser feito tanto pelo motor à combustão interna quanto por um motor elétrico.

VEH serial: o motor de combustão interna opera somente no sentido de gerar energia que será utilizada pelo motor elétrico, único responsável pelo tracionamento das rodas.


11

Há ainda o chamado VEH plug-in, variação do VEH serial no qual a bateria do motor elé-trico tanto pode ser carregada por fonte externa como pelo motor à combustão interna.

Ainda de acordo com a função específica desempenhada pelo motor elétrico em VEHs, costuma-se utilizar uma classificação complementar à anterior, qual seja (Chan, 2007):

• Micro Hybrid VEH: neste caso a função do motor elétrico é a de comandar a partida e a parada do veículo. É utilizado essencialmente para veículos urbanos que costu-mam parar e andar em ciclos muito frequentes.

• Mild Hybrid VEH: o motor elétrico neste caso comanda o tracionamento das rodas de forma permanente. Permite maior redução do gasto de energia sendo a tecnolo-gia utilizada, por exemplo, pelos modelos da Honda.

• Full Hybrid VEH: o motor elétrico comanda todo o sistema de tracionamento, parada e partida do veículo, além de outras características que tornam o gasto de energia ainda menor e acrescentam diversos outros atributos ao funcionamento do veículo, embora o tamanho e peso das baterias cresçam na mesma proporção em que os atributos de controle do veículo se sofisticam.

A bateria é o componente mais importante dos veículos elétricos, em qualquer das con-figurações citadas anteriormente. Não existe ainda, em nível global, um padrão consoli-dado e aceito de baterias a ser utilizada em motores elétricos. Na verdade, o que existe no momento é uma disputa pelas grandes corporações em associação com governos e desenvolvedores de tecnologias no sentido de ganhar a disputa pelo(s) padrão(ões) que prevalecerão como os mais aceitos pela indústria. Há quatro tipos de tecnologias que disputam este espaço no momento: baterias de chumbo-ácido, níquel-hidreto metálico, sódio e íon-lítio (Castro e Ferreira, 2010).

O veículo híbrido mais vendido no momento, o Toyota Prius (mais de 1 milhão de veí-culos vendidos em todo o mundo, cifra pequena se comparada a modelos tradicionais), utiliza duas baterias, uma de chumbo ácida e outra de níquel-hidreto metálico. Diferentes montadoras oferecem atualmente modelos de carros híbridos e carros elétricos puros (mais raros). As baterias diferem significativamente entre estes modelos. A disputa pelo padrão dominante deste setor tem feito com que as principais montadoras se unam a fornecedores tradicionais e a novos entrantes no mercado da mobilidade para, em redes de desenvolvimento tecnológico, obter vantagens do desenvolvimento compartilhado. Exemplo de novos entrantes pode ser bem ilustrado pelo caso das empresas de energia elétrica que passam a ser, neste caso, atores extremamente relevantes para direcionar as tecnologias que prevalecerão no futuro.


3. Vantagens e desvantagens da motorização híbrida frente às outras configurações de motores elétricos

De uma forma geral a motorização elétrica é vantajosa em relação aos MCI pelos seguin-tes motivos:

• Elevada eficiência energética (superior a 90% em comparação com uma faixa que varia entre 25 e 35% no caso dos VCI).

• Drástica redução de emissão de gases poluentes ou que contribuem para o efeito estufa.

• Drástica redução de ruídos uma vez que os motores elétricos praticamente operam de forma muito silenciosa.

As desvantagens são:

• Custo de produção muito maior do que os MCI, em função de escala e carência de maturidade tecnológica em muitas frentes, principalmente das baterias. É por este motivo que diversos governos estimulam a sua compra através de incentivos de diferentes naturezas.

• Autonomia significativamente menor do que os veículos dotados de MCI.

• Carência de infraestrutura e sistemas consolidados de suprimento de baterias ou ponto de recarga das mesmas.

• Desenvolvimento ainda insuficiente de padrões (smart-grid) que facilite o processo de gestão do mercado de geração, transmissão e alimentação dos veículos elétri-cos em grande escala.

A motorização híbrida representa, portanto, um compromisso que minimiza as desvanta-gens e vantagens citadas anteriormente, o que o torna uma opção viável até certo pon-to, à motorização convencional, muito embora, como já apontado anteriormente, esta viabilidade ainda dependa de forma significativa de incentivos vindos principalmente de governos.


13

4. Um panorama geral do desenvolvimento da tecnologia da motorização híbrida no Brasil e no mundo

Um resumo dos resultados da pesquisa realizada em fontes bibliográficas e bases de dados sobre patentes e produção acadêmica sobre o tema (que será detalhada nos itens 4.1, 4.2, 4.3 e 4.4) demonstram que:

• A produção de tecnologia por empresas brasileiras no setor ainda é pouco relevan-te. Em relação a patentes, a produção nacional é insignificante – 0,09% – perante ao total produzido no mundo, como mostrado no item 4.1.

• A produção acadêmica brasileira, ainda que pequena comparada aos países que mais produzem, é relevante quando comparada a outros países emergentes e com sua própria produção de patentes, representando 1,1% do total de artigos presen-tes no ISI Web of Knowledge, nas tecnologias pesquisadas.

• Grande parte da produção de conhecimento no setor está concentrada em univer-sidades públicas nas regiões Sudeste e Sul do país.

• Não há ainda evidências de participação efetiva de grandes empresas do setor (montadoras e autopeças) em atividades de P&D (medidas em patentes), ao con-trário do que acontece em outros países com forte presença do setor automotivo (EUA, Japão, Europa e China). Uma exceção neste caso é a Fiat, que participa em um projeto conjunto com empresas do setor de energia.

4.1. Mapeamento de patentes relacionadas a Veículos Elétricos/Híbridos – Brasil

Com o intuito de mapear quais competências/tecnologias estão sendo desenvolvidas no Brasil em relação a veículos híbridos e elétricos, realizou-se uma pesquisa sobre as patentes depositadas no país entre 2002 e 2011 na base da World Intellectual Property Organization (WIPO), usando a ferramenta de busca Patentscope.

Foram pesquisadas patentes depositadas em tecnologias centrais para o desenvolvi-mento de veículos elétricos/híbridos, e, com estes resultados, quais patentes foram realmente desenvolvidas no país.

Os seguintes códigos internacionais de patentes (IPC codes) foram usados:1

1 Nota: nem todas as patentes depositadas com os códigos utilizados são diretamente relacionadas especificamente a veículos elétricos/híbridos – tecnologias relacionadas a eletrônica embarcada em veículos convencionais podem estar aqui representadas, assim como baterias para outros usos que não o automotivo, mas pode-se ter uma ideia do nível de atividade em cada segmento.


1. B60 K: disposições ou montagem de unidades de propulsão ou de transmissões em veículos; disposição ou montagem de várias máquinas motrizes diferentes; aciona-mentos auxiliares; instrumental ou painéis de instrumentos para veículos; disposi-tivos correlatos a resfriamento, tomada de ar, exaustão de gás ou alimentação de combustível de unidades de propulsão, em veículos

2. B60 L: propulsão de veículos de propulsão elétrica (disposição ou montagem de unidades de propulsão elétrica ou de uma diversidade de máquinas motrizes de propulsão recíproca ou comum em veículos; dispositivos de segurança elétrica de veículos de propulsão elétrica

3. B60 M: linhas de suprimento de energia ou dispositivos ao longo dos trilhos, para veículos de propulsão elétrica

4. B60 W: controle conjugado para subunidade de veículos de tipo ou função diferen-te; sistemas de controle especialmente adaptados para veículos híbridos; sistemas de controle de veículos terrestres não relacionados ao controle de uma subunidade particular

5. H01 M: processos ou meios, por exemplo, baterias, para a conversão direta da energia química em energia elétrica.

O número total de patentes concedidas em um determinado país indica quantas patentes foram depositadas em um país, mas não quantas foram realmente desenvolvidas lá. Por exemplo, uma empresa japonesa pode depositar uma patente no Brasil, caso ela preten-da comercializar seu produto no país. Neste trabalho, foi feita uma comparação entre o número de patentes depositadas localmente e desenvolvidas localmente (ou seja, cujos depositantes residem no país). O último indicador fornece uma visão mais precisa das competências desenvolvidas localmente (OECD, 2009).

Os resultados mostrados a seguir, na Tabela 1 e na Figura 1, indicam que de um total de 1.889 patentes depositadas no período entre 2002 e 2011 no Brasil, somente 30 (ou seja, 1,6% do total) foram desenvolvidas aqui, o que significa que 98,4% foram desenvol-vidas no exterior e depositadas aqui. Como comparação, em toda atividade de patentes no Brasil, Oliveira-Souza (2011) encontrou uma média de 75,6% de patentes concedidas no país, mas inventadas no exterior nos últimos 30 anos.

Esses resultados levantam a hipótese de que empresas globais têm a intenção de vender ou até mesmo produzir localmente veículos e/ou peças ligadas a motorização elétrica/híbrida, mas que há pouca atividade de desenvolvimento local. Além disso, as patentes desenvolvidas no país foram por universidades (destaque para Coppe/UFRJ) ou compa-nhias que não pertencem ao setor automotivo tradicional (como Oxiteno, Embraer, LG, Marcopolo, Eletra, empreendedores individuais como Wellington Saad – VEZ do Brasil). Com exceção da Renault do Brasil, que possui uma patente relativa a baterias (H01 M).


15

Tabela 1 – Patentes concedidas e inventadas no Brasil (2002-2011), em tecnologias relativas a veículos elétricos/híbridos

Patentes concedidas no Brasil Inventadas no BrasilAno B60 K B60 L B60 M B60 W H01 M Total B60 K B60 L B60 M B60 W H01 M Total2002 116 14 1 36 115 282 02003 80 10 3 30 73 196 1 2 32004 11 27 5 25 136 204 02005 99 15 1 15 113 243 02006 45 12 2 12 103 174 1 12007 68 15 1 10 99 193 4 42008 69 7 1 15 72 164 1 4 52009 33 6 4 5 44 92 3 1 42010 37 7 2 24 70 2 1 4 7

2011 100 31 4 26 110 271 3 2 1 6

658 144 22 176 889 1889 11 3 0 0 16 30

Figura 1 – Evolução de patentes concedidas e inventadas no país sobre tecnologias ligadas a VE/VEH no período 2002 – 2011

4.2. Mapeamento de patentes relacionadas a Veículos Elétricos/Híbridos – Panorama Global

O mesmo levantamento de patentes relacionadas a tecnologias relativas a veículos hí-bridos/elétricos foi realizado para um conjunto de países desenvolvidos, com empresas tradicionais no setor automotivo – como EUA, Japão, Alemanha, França e Itália, ou com forte atividade de P&D no mundo – Grã-Bretanha e Holanda e países emergentes no se-tor automotivo – Coreia, China, Rússia e Índia. Os resultados para patentes inventadas nos países citados, para o período compreendido entre 2003 e 2011, encontra-se na Tabela 2.


Tabela 2 – Patentes por país, relacionadas ao veículo híbridos/elétrico entre 2003 e 2011

H01 M B60 K B60 L B60 M B60 W TotalJapão 8133 2043 1467 53 1031 12727

EUA 4797 11112 441 16 224 6590

Alemanha 2212 1836 569 59 847 5523

França 691 621 169 21 235 1737

Coreia 1198 78 154 5 25 1460

China 998 195 124 12 72 1401

Grã-Bretanha 649 196 46 10 33 934

Índia 329 52 39 3 24 383

Itália 207 112 27 9 28 383

Holanda 207 61 17 1 26 312

Rússia 174 32 17 1 8 232

Brasil 16 11 3 0 0 30

Os resultados apontam para uma predominância, em todos os segmentos pesquisados, de patentes inventadas no Japão (total de 12.727) com destaque para as empresas Toyota, Nissan e Honda. Em seguida, vem os Estados Unidos com 6.590 patentes inventadas, com destaque para as tecnologias ligadas a baterias e/ou outras formas de acumular/gerar energia, como células a combustível. A Alemanha aparece em terceiro lugar, mas no que se refere a tecnologias mais tradicionais do setor automotivo, fica em segundo lu-gar. Estes três países juntos respondem por 78% do total das patentes depositadas em relação aos códigos pesquisados. O Japão, sozinho, responde por 40% do total.2

Os resultados encontrados não diferem dos registrados por Oltra e Sain Jean (2009): em uma pesquisa similar realizada entre 1990 e 2005, com patentes relativas a tecnologias automotivas de “baixa emissão”, as autoras demonstram uma predominância de em-presas japonesas, notadamente a Toyota, como pioneiras em tecnologias de veículos híbridos.

Observando a atividade de patentes de 2003 a 2011 (apresentada na Figura 2), perce-be-se uma tendência de crescimento, com exceção dos EUA e de outros países (como Índia, Rússia, Holanda e Itália) – muito provavelmente, fruto da crise financeira de 2008. É digno de nota o crescimento da Coreia, China e França, mesmo durante a crise do período.

2 Deve-se ressaltar que parte da diferença encontrada pode ser creditada a uma maior propensão das empresas japonesas a patentear suas inovações em relação a outros países desenvolvidos. (Cohen et al, 2002)


17

Figura 2 – Evolução de patentes sobre tecnologias de VE/VEH em um conjunto de países selecionados entre 2003-2011

Obs.: os dados referentes ao Japão estão apresentados em escala localizada do lado direito do gráfico. “Outros” refere-se a Holanda, Itália, Grã-Bretanha, Índia e Rússia

Em relação às empresas que possuem patentes, percebe-se ainda forte participação das empresas tradicionais do setor automotivo (montadoras e autopeças). Destaque para a Toyota (maior patenteadora), Nissan, Honda, GM, BMW, Daimler, Renault, PSA, Bosch, ZF, Siemens, Eaton, Valeo. Na China, destaca-se a BYD, Geely e Chery.


A Tabela 3 mostra as principais empresas que depositaram patentes nos países pesqui-sados.

Tabela 3 - Principais organizações inventoras nos países selecionados

País Principais patenteadoresJapão Toyota, Honda, Nissan, Aisin, Yanmar, Mitsubishi, Panasonic (H01M), Matsuhita (H01M), Sony (H01M)EUA GM, GE, Eaton, Caterpillar, International Truck, Johnson Controls, UTC

Alemanha Bosch, Daimler, BMW, Siemens, Continental, ZF, Thyssen Krupp, Bombardier, VW Forschungzentrum Jülich

França Renault, PSA, Valeo, Continental, Faurecia, Inergy Automotive, Comissariat a l’énergie atomique (H01m), Batscap, Centre National de La recherche scientifique (H01M)

Coreia LG, Daikin, SB Linotive Korea Institute of Science and Technology, V-Ens, Ha Ta-Huan, WavecrestChina BYD, UTC Power, Shenzen BAK Geely, Chery, WuhuGrã-Bretanha Johnson Matley, Ricardo UK, Nextdrive, Protean, MorganiteÍndia UTC, Dana, Bosch, Aisin, Tatá, ToyotaItália Ferrari, Iveco, BMW, Oxygen, Nuvera, Pirelli

Holanda Philips, Shell, Continental, Tomtom, BMW, Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek

Rússia Wavecrest, Luk, Basf, UTC, Sion power

Ainda que as montadoras e autopeças tradicionais possuam peso considerável na atividade de patentes em tecnologias VE/VEH, Oltra e Saint Jean (2009) em uma análise do portfólio de patentes das principais montadoras globais, detectaram uma predominância (mais de 50%) de patentes ligadas a tecnologias e a redução de emissões e consumo em motoriza-ções a combustão interna e diesel.

4.3. Principais centros de pesquisa – Brasil e Mundo

Com o objetivo de mapear os principais centros de pesquisa do Brasil e do mundo que atuam nas tecnologias ligadas a VE/VEH estudadas neste trabalho, foi realizada uma pesquisa nas seguintes bases de dados:

• Portal Inovação (www.portalinovacao.mct.gov.br) e Diretório dos Grupos de Pes-quisa do CNPq (http://dgp.cnpq.br/buscaoperacional) – com o objetivo de identifi-car as principais instituições, pesquisadores e sua distribuição geográfica no país.

• ISI Web of Knowledge, via portal CAPES, para identificar as principais publicações em periódicos internacionais indexados e respectivas organizações responsáveis, bem como seu país de origem.

Os resultados encontram-se nos itens 4.31 e 4.3.2, a seguir.

4.3.1. Principais centros de pesquisa e temas pesquisados no Brasil

A pesquisa realizada via portais Inovação, Diretórios de Grupos do CNPq e Web of Knowledge, mostra que a atividade de pesquisa nas tecnologias de VE/VEH, está con-centrada principalmente em universidades públicas e institutos de pesquisa das regiões Sudeste e Sul do país.


19

No portal Inovação, obteve-se os seguintes resultados para as seguintes tecnologias consultadas, de acordo com a Tabela 4 (“competências” de acordo com o sistema de busca do local).

Tabela 4 - Número de pesquisadores, ICT e empresas cadastradas no Portal Inovação

Tecnologia Pesquisadores encontrados no Portal InovaçãoBateria 2.346 pesquisadores, 1 ICT (LACTEC/PR)Células a combustível 2.221 pesquisadores, 1 empresa (Novocell/SP)Supercapacitores 94 pesquisadores, 1 empresa (Supercapacitor/PR)Acumuladores térmicos 71 pesquisadoresGeração de energia fotovoltaica em veículos 90 pesquisadoresMotores à combustão interna 433 pesquisadores, 1 empresa (Fiat Powertrain/MG)

Motores elétricos 5.572 pesquisadores, 4 empresas (Nema Energy – SC, Tecnolass – SP, Preventec – ES, Imobras – RS, Scients – PE)

Regeneração de energia em veículos 100 pesquisadoresSemicondutores e veículos 131 pesquisadoresSmart Grids 302 pesquisadores

A Figura 3 mostra a distribuição por estado da federação dos pesquisadores acima.

Figura 3 – Distribuição dos pesquisadores cadastrados no Portal Inovação por UF

Quanto aos grupos de pesquisa do CNPq, usando as palavras-chave “baterias”, “célu-las a combustível”, “supercapacitores”, “energia fotovoltaica”, “motor à combustão”, “motor elétrico”, “veículos elétricos”, “veículos híbridos” e “eletrônica de potência”, trouxe os seguintes resultados (Tabela 5):

Tabela 5 – Grupos de pesquisa cadastrados no CNPq, nas tecnologias pesquisadas

Tecnologia Grupos de pesquisa cadastrados no CNPqBaterias 13Células a combustível 63Supercapacitores 8Energia fotovoltaica 19Motor à combustão interna 5Motor elétrico 27Veículos elétricos 8Veículos híbridos 5Eletrônica de potência 15


A distribuição dos grupos de acordo com a instituição encontra-se na Tabela 6:

Tabela 6 – Distribuição dos grupos de pesquisa cadastrados no CNPq por Instituição

Instituição Grupos Instituição Grupos

UFMG 11 Furb 1

USP 11 Unit 1

UFRGS 10 Unicep 1

UFRJ 10 UFPI 1

Unesp 9 IFBA 1

Cnen 6 UFSM 1

Unifei 6 Unesc 1

Lactec 5 UFC 1

UFSC 4 Inmetro 1

UFBA 4 Unifesp 1

UFSCAR 3 USF 1

IFSC 3 Uerj 1

Cefet/MG 3 IF/PE 1

Udesc 3 UEPG 1

UFF 3 UFPA 1

UFPE 3 UFT 1

UFJF 3 IFRN 1

UFMA 2 IFRN 1

UFMT 2 IME 1

Unicentro 2 UFABC 1

Ufes 2 Unoesc 1

Unitau 2 UFG 1

Ufu 2 Unerj 1

UFCG 2 Cepel 1

UNB 2 UCS 1

Ifes 2 UFU 1

PUC/RJ 2 UTFPR 1

Ita 2 Uesc 1

UFSJ 2 Uefs 1

IFCE 1 UFMS 1

CPqD 1 Ufam 1

IPT/SP 1 UEM 1

PUC/RS 1 UFPR 1

A produção acadêmica brasileira relativa ao tema, medida desde 1990 até janeiro de 2013, pelo ISI Web of Knowledge – que contabiliza artigos publicados em inglês em pe-riódicos acadêmicos indexados e em anais de conferências, mostra o seguinte resultado para pesquisadores brasileiros:


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Tabela 7 – Produção de artigos nacionais no ISI Web of Knowledge

Tecnologia No de artigos Principais instituições de origem

Baterias 722

USP – 187UFSCAR – 65Unicamp – 60

UFC – 43UFMG – 40

Células a combustível 923

USP – 328Ipen – 141UFRJ – 68

Unesp – 52UFABC – 51

Veículos elétricos híbridos 19

Unicamp – 5UFRJ – 2UFU – 2USP – 2

Univ. Kentucky – 2

Motor elétrico 60

Unicamp – 9USP – 9CTA – 4Ita – 4

UFRJ – 3

Motor à combustão interna 66

PUC/MG – 13Unicamp – 10

UFRJ – 6UFMG – 5Unesp – 5

4.3.2. Principais centros de pesquisa e temas pesquisados – Mundo

Assim como feito para o Brasil, a produção acadêmica internacional relativa ao tema, medida desde 1990 até janeiro de 2013, pelo ISI Web of Knowledge, mostra o seguinte resultado:


Tabela 8 – Produção de artigos internacionais no ISI Web of Knowledge

Tecnologia No de artigos Principais países Principais instituições de origem

Baterias 82.057

EUAChinaJapãoCoreia

Alemanha

- University of California-Chinese Academy of Science- Central South University (China)- USA Departament of Defense- Tsing Hua University (China)- Zhejiang University (China)- University of London- AISIT (Japão)- Harvard University- Argonne National Lab. (USA)

Células a combustível 64.532

EUAChinaJapão

AlemanhaCoreia

- Chinese Academy of Sciences- University of California- AISIT (Japão)- Penn State University-Consejo Sup. Invest. Cientif. (Espanha)- Max Planck Gesellchaft (Ale)- Tsing Hua University-Forschungszentrum Jülich (Ale)- Harbin Institute (China)-University of Science and Technology (China)

Veículos elétricos híbridos 4.432

EUAChinaCoreiaFrançaJapão

- University of Michigan- University of California- Illinois Inst. of Technology- Ohio State University- Harbin Institute (China)- Argonne National Lab. (USA)- Shanghai Jiao Tong Univ.- Oak Ridge National Lab (USA)-Swiss Federal Inst. of Technology-Texas University

Motor elétrico 5.243

EUAChinaJapão

AlemanhaCoreia

- University of California- NASA- Shanghai Jiao Tong Univ.- USA Departament of Defense- University of Michigan- Ford Motor Company- Tsing Hua University- MIT- Beijing Institute of Technology- Imperial College London

Motor à combustão interna 4.686

EUAInglaterra

ChinaAlemanha

Itália

- University of Michigan- University of California-Polytechnic Institute of Valencia- Shanghai Jiao Tong Univ.- IIT – Indian Institute of Technology- Ford Motor Company- Imperial College London- University of Wisconsin- Tsing Hua University- Ohio State University

Comparando a produção acadêmica com a de patentes dos diferentes países, percebe--se o maior destaque da China no quesito produção acadêmica. Em todas as tecnologias


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pesquisadas, ela aparece como um dos maiores centros de pesquisa, perdendo apenas para os EUA.

4.4. Empresas atuando no setor – Brasil

A partir da base de dados da SAE/Brasil, ABNT (Cobei) – Comissão de Energia Elétrica, da ABVE (Associação Brasileira de Veículos Elétricos) e de pesquisa realizada por Mello, Marx e Souza (2013), pode-se destacar as seguintes empresas/instituições com algum tipo de atuação no setor no Brasil – seja em pesquisa, desenvolvimento (produto e infra-estrutura), produção de veículos (automóveis de passeio, utilitários, bicicletas, ônibus), importação, articulação ou prospecção de mercado:

Tabela 9 – Empresas e demais organizações que atuam direta e indiretamente com tecnologias de veículos híbridos/elétricos (diversas fontes levantadas pelos autores)

Empresa Ramo de atuaçãoAbinee Associação Brasileira de Ind. Elétrica e EletrônicaABNT/Cobei Associação Brasileira de Normas TécnicasABVE/Inee Associação Brasileira de Veículos ElétricosAgix motor company Start-up veículos elétricosAgrale Montadora de caminhões/ônibusAjax BateriasArcelor Mittal Fabricante de açoAutodesign Engenharia e designAvibras Aeroespacial AutopeçasBlest Tecnologia e Desenvolvimento do Brasil Fabricante de equipamentos eletro-eletrônicos

BMW Montadora de automóveisBosch AutopeçasCarry-on Veículos Importadora e distribuidora de carrinhos de golfeCegasa BateriasCetesb Órgão ambientalCPFL Energia Geradora/Distribuidora de energiaCPqD Instituto de pesquisa, especialmente bateriasCRP Engenharia ConsultoriaCycletech Bicicletas elétricasDaimler Benz Montadora de automóveis, caminhões/ônibusDelphi AutopeçasDistricar Importadora de veículosEcostart Bicicletas e triciclos elétricosEDAG Empresa de engenhariaEDP Geradora/Distribuidora de energiaEfacec Infraestrutura de energiaElectra Montadora de ônibus elétricosElectrocell Start-up de células a combustível e bateriasEletrobras Geradora/Distribuidora de energiaEmerson BateriasEmpresa Ramo de AtuaçãoEnersystem BateriasEnvironmentality ConsultoriaFiat Montadora de automóveisFiat Powertrain Motores

continua...


Empresa Ramo de atuaçãoFiep/Senai-PR Federação das Indústrias do ParanáFord Montadora de automóveis, caminhõesGM Montadora de automóveisHonda Montadora de automóveisIEE/USP Instituto de Eletrotécnica e Energia da USPInfineon AutopeçasItaipu Geradora/Distribuidora de EnergiaJCI AutopeçasKromberg-Schubert Autopeças (Conectores e cabos, principalmente)Lactec Instituto de pesquisa (baterias, células a combustível)Lane design EngenhariaLatin Ncap CertificadoraLegrand Infraestrutura de energiaMagneti Marelli AutopeçasMoura BateriasNavistar Montadora de caminhõesNewpower ConsultoriaNissan Montadora de automóveisPetrobras EnergiaPHB Infraestrutura de energiaPompeo Start-up fabricante de triciclos urbanos elétricosRenault Montadora de automóveisSAE Brasil Associação de Engenheiros Automotivos do BrasilSaft BateriasSchneider Electric Infraestrutura de energiaSemikron SemicondutoresSenai/SP TreinamentoSJ Automotive ConsultoriaToyota Montadora de automóveisTudor BateriasVez Brasil Start-up fabricante de veículos urbanos elétricosVolkswagen Montadora de automóveisWeg Motores ElétricosWinston BateriasZF Autopeças

Tabela 9 – Continuação


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5. O carro híbrido no Brasil: estágio atual e perspectivas

No Brasil somente em 2012 os primeiros carros híbridos começaram a circular, alguns com a finalidade de divulgação e, em outros casos, fruto de introdução de táxis em núme-ro simbólico, realizados a partir de programas de incentivo coordenados por prefeituras como a de São Paulo.

Na área de transporte urbano o histórico é mais antigo, ainda que de forma tímida se comparada ao que ocorre em outros países. Esta é uma área onde haveria potencial maior para desenvolvimento e produção de veículos nacionais.

No Brasil estão sendo desenvolvidos dois protótipos de ônibus a hidrogênio. Um proje-to é desenvolvido pela Empresa Metropolitana de Transportes Urbanos (Emtu-SP), em parceria com o Ministério de Minas e Energia através de um consórcio das seguintes empresas: AES Eletropaulo, Ballard Power Systems, Epri, Hydrogenics, Marcopolo, Nu-cellsys, Petrobras Distribuidora e Tuttotrasporti. O ônibus protótipo está sendo testado desde 2010 no corredor de trólebus do ABC paulista. O projeto está avaliado em US$16 milhões e conta com o apoio do Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (Pnud), Global Environment Facility (GEF) e Financiadora de Estudos e Projetos (Finep). A expectativa é que o custo final de um novo ônibus em produção industrial seja interme-diário entre o elétrico e o a diesel.

Outro projeto é o desenvolvido pela Coppe/UFRJ em parceria com a Secretaria de Transportes do RJ e as empresas: Weg, Rotarex, Busscar, Guardian, Energia H, Ener-gysat, Electrocell, Controllato, Manvel, Hubz, Usiminas e da Eletrobras. Seu diferencial é terem sidos desenvolvidos no Brasil todos os equipamentos e subsistemas tecnológicos importantes para esta aplicação.

De todo modo, afora algumas iniciativas marcantes como as citadas anteriormente, o pa-norama do veículo elétrico em todas as suas variantes deixa claro que o Brasil está bem atrás dos países centrais e da China e Coreia, por exemplo, seja no que se refere a de-senvolvimento tecnológico, seja no número e importância relativa que a frota de veículos elétricos representa para o país. Este cenário deve ser manter para os próximos anos.

As análises feitas até o momento apontam também para a importância do papel desem-penhado pelo governo na difusão de tecnologias associadas ao veículo elétrico. Os go-vernos dos países citados anteriormente têm subsidiado a compra de veículos, ajudado no fomento a pesquisa pelas empresas e academia e apresentam papel relevante na coordenação dos aspectos legais que acabam por incentivar a adoção de tecnologias mais limpas, caso por exemplo, do carro elétrico e suas variações.


Neste sentido deve-se fazer uma referência à iniciativa recente do governo brasileiro nesta mesma direção que, embora certamente não será capaz de promover alteração rápida do cenário aqui descrito, alinha-se ao que ocorre nos países onde a indústria au-tomotiva é a mais avançada em termos mundiais.

Em meados de 2012 o governo brasileiro lançou as bases de uma nova política indus-trial para o setor automotivo. Sob o acrônimo Inovar Auto desdobra-se o Programa de Incentivo à Inovação Tecnológica e Adensamento da Cadeia Produtiva de Veículos Au-tomotores.

O principal aspecto deste programa é a previsão de um desconto de até 30 pontos percentuais no IPI (Imposto de Produtos Industrializados) para veículos automotivos pro-duzidos e/ou vendidos no país. Para ter direito ao desconto, as empresas interessadas devem cumprir requisitos como:

• Realizar pesquisa e desenvolvimento no país.

• Realizar dispêndios em engenharia, tecnologia industrial básica e capacitação de fornecedores.

• Aderir ao programa de etiquetagem veicular.

• Ter projetos de investimento aprovado para se instalarem no país (para aquelas que ainda não fabricam produtos no Brasil).

Os itens citados têm valores mínimos ou máximos e diversas regras para viabilizar a sua aplicação. O objetivo é aumentar a competitividade e o valor agregado em toda a cadeia produtiva, tanto da engenharia como da produção realizadas localmente ao mesmo tem-po em que se busca modernizar os produtos aqui comercializados, equiparando-os ao que ocorre nos países centrais.

No que se refere ao item de eficiência energética, o objetivo é o de igualar o consumo energético dos veículos automóveis produzidos no Brasil aos existentes em outras re-giões do Mundo. Nesse sentido, o programa prevê um desconto extra de dois pontos percentuais no IPI de determinado modelo desde que esse cumpra os percentuais esti-pulados pela lei.

O Inovar Auto prevê que os carros devem rodar, em média, 17,25km/l quando abasteci-dos com gasolina e, no mínimo, 11,96km/l com etanol. Essa média é o que a Europa vai propor para os carros vendidos na zona do Euro em 2016. Assim, o Brasil estará com apenas um ano de defasagem.

A realidade atual permite constatar que nenhum carro nacional, mexicano ou argentino, atinge tais níveis de consumo e eficiência energética sendo a média de consumo interno


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de gasolina e etanol estabelecida em 14km/l e 9,71km/l, respectivamente (dados do Ministro do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior, Fernando Pimentel). Para a avaliação dos percentuais alcançados, os testes seguirão o programa de etiquetação dos veículos como é feito atualmente pelo Inmetro (Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia).

Alcançar esses objetivos de eficiência energética pelas montadoras, implica permitir va-lorar a economia média de gasolina anual por consumidor em cerca de R$1.150. Para tal, os veículos vendidos a partir de 2017 terão que consumir 12% a menos do que ocorre atualmente.

Este aspecto claramente incentiva o carro elétrico, especialmente o híbrido no Brasil, que para sua maior difusão não dispensará outros tipos de incentivo e pré-requisitos.

O governo acaba de dar um passo nessa direção ao incluir no Inovar Auto estímulos à produção de carros híbridos no Brasil. De acordo com a Resolução nº 86, de 18/9/2014, a alíquota de importação para carros híbridos, praticada no âmbito do Mercosul, foi der-rubada de 35% para no máximo 7% (sendo que quanto menor o consumo energético e maior a agregação de valor no país, menor será a alíquota, podendo chegar a 0%).

Essa medida vai ao encontro de demandas da Anfavea (2013a, 2013b). Na interpretação da Associação, o Brasil ainda está muito distante da realidade tecnológica e produtiva das alternativas ao MCI. O principal gap entre o Brasil e os países mais avançados está na maturidade da tecnologia, que é avaliada, de modo geral, como pouco avançada ou incipiente (sobretudo para o caso dos veículos leves, incluindo os de passageiros). Em termos de custos das tecnologias, há uma divergência menor. Segundo a entidade, seria imperativo, portanto, que o Brasil estabelecesse medidas para reduzir esta diferença tecnológica. Entre as sugestões, tanto para veículos de passageiros, quanto veículos comerciais, destacam-se:

• Incorporação das tecnologias propulsoras alternativas ao Inovar-Auto.

• Desoneração tributária e estímulos fiscais para incentivar aumento do P&D associa-dos a estas novas tecnologias nas empresas.

• Desoneração tributária para produção local de veículos de tecnologia eficiente (as-sociado a políticas de cotas de importação e políticas de conteúdo local progressi-vas).

• Desoneração tributária para estimular o consumo (por exemplo, incentivos de ICMS e IPVA).

• Desoneração tributária (ISSQN) para empresas que operam veículos comerciais equipados com tais tecnologias.


• Criação de linhas de financiamento diferenciadas no BNDES para estimular.

• Produção local e para financiar investimentos em infraestrutura necessários para implementar redes de distribuição de combustíveis alternativos.

• Depreciação acelerada para veículos comerciais.

• Redução de tarifas de pedágio, etc.

Sem entrar no mérito das demandas empresariais, parece claro que a Resolução nº 86 que passou a vigorar em 1º/10/2014 é um aspecto favorável. É preciso dar uma atenção maior ao desenvolvimento local de tecnologias alternativas de propulsão. Ou, ao menos, estimular a atração de linhas de produção. Espera-se que o projeto ATS seja capaz de acrescentar novos pontos de vista a este necessário debate.


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6. Considerações Finais

O presente estudo procurou sintetizar o panorama tecnológico dos veículos híbridos elé-tricos, focalizando a atenção para o caso dos motores híbridos, destacando as principais tendências tecnológicas mundiais, caracterizando o processo de inovação no Brasil e avaliando o estado de desenvolvimento tecnológico no país.

Ainda que veículos elétricos híbridos já sejam comercializados há mais de uma década, sua difusão ainda depende de estímulos governamentais e redução de impostos. Sua escala de produção e comercialização ainda é pequena comparada a de veículos de combustão interna.

Do ponto de vista tecnológico, os maior desafio é o desenvolvimento de baterias. Não existe ainda, em nível global, um padrão consolidado e aceito de baterias a ser utilizada em motores elétricos. Na verdade, o que existe no momento é uma disputa pelas gran-des corporações em associação com governos e desenvolvedores de tecnologias no sentido de ganhar a disputa pelo(s) padrão(ões) que prevalecerão como os mais aceitos pela indústria.

No Brasil, somente em 2012 os primeiros VEH começaram a ser comercializados. Na área de transporte urbano o histórico é mais antigo, ainda que de forma tímida se compa-rada ao que ocorre em outros países. Esta é uma área onde haveria potencial maior para desenvolvimento e produção de veículos nacionais.

O cenário atual do veículo elétrico (híbrido ou puro) deixa claro que o Brasil está bem atrás dos países centrais e da China e Coreia, por exemplo, seja no que se refere a inovação e desenvolvimento tecnológico, seja no número e importância relativa que a frota de veículos elétricos representa para o país. Este cenário deve ser manter para os próximos anos, e sua modificação depende em grande parte de ação governamental para incentivar o desenvolvimento local e na difusão de tecnologias associadas ao veículo elétrico. Os governos dos países citados anteriormente têm subsidiado a compra de ve-ículos, ajudado no fomento a pesquisa pelas empresas e academia e apresentam papel relevante na coordenação dos aspectos legais que acabam por incentivar a adoção de tecnologias mais limpas, caso por exemplo, do carro elétrico e suas variações.

No Brasil, ainda que iniciativas como o Inovar Auto sejam positivas no sentido de incen-tivar o desenvolvimento, produção e comercialização de tecnologias mais eficientes de motorização, para que haja um efetivo desenvolvimento de competências e de mercado, um conjunto de incentivos específicos para o setor é necessário, tanto para desenvol-vimento local de tecnologia, quanto para criação de um mercado. Sem esse apoio, é pouco provável que o país de torne um produtor ou desenvolvedor de tecnologias de veículos elétricos.


Referências

ANFAVEA (2013a) Inovar Tecnologia: novas tecnologias de propulsão para veículos de passageiros e comerciais leves. Mimeo: Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores (Anfavea).

ANFAVEA (2013b) Inovar Tecnologia: novas tecnologias de propulsão para veículos pesados. Mimeo: Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores (Anfavea).

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Documents

Agenda Tecnológica Setorial – ATSats.abdi.com.br/SiteAssets/AUTOMOTIVO - PT.pdf · cidos como motores de combustão interna (VCI), podem conter um ou mais motores elétricos mas