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Rio de Janeiro, 18 de junho de /2012 MÁRCIO D’AGOSTO [email protected] BRUNO BORBA [email protected] PROGRAMA DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES (PET) PLANEJANDO O USO DE TRAÇÃO ELÉTRICA PARA O TRANSPORTE URBANO. EXPERIÊNCIA DA COPPE NO BRASIL. Fórum Global de Mobilidade Elétrica

Fórum Global de Mobilidade Elétrica - un.org · Sistema de Transporte Público Urbano do Rio de Janeiro OPORTUNIDADES PARA ÔNIBUS HÍBRIDOS 100% 100% 100% 100% 195% 112% 60% 69%

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Rio de Janeiro, 18 de junho de /2012

MÁRCIO D’AGOSTO

[email protected]

BRUNO BORBA

[email protected]

PROGRAMA DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES (PET)

PLANEJANDO O USO DE TRAÇÃO ELÉTRICA PARA O TRANSPORTE URBANO. EXPERIÊNCIA DA

COPPE NO BRASIL.

Fórum Global de

Mobilidade Elétrica

1.Panorama do transporte no Brasil

2.Oportunidades para ônibus híbridos e elétricos;

3.Oportunidades para automóveis elétricos;

4.Considerações finais

SUMÁRIO

PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL

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).

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

Passageiro Carga

89,23%

48,96%

3,22%

33,21%

0,03%

13,99%7,51% 0,07% 3,77%

Rodoviário Ferroviário 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.

Divisão Modal

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

Urbano¹

A pé Bicicleta Automóvel Motocicleta Ônibus Trem/Metro Barcas

Transporte Urbano

PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL

3,0%

48,4%

1,6%

23,4%

0,1%

4,5%

18,8%

0,2%

Gás natural

Óleo diesel

Óleo combustível

Gasolina automotiva

Gasolina de aviação

Querosene de aviação

Biocombustíveis

Eletricidade

(2009)

28,76% Etanol anidro71,23% Etanol hidratado0,01% Biodiesel

Consumo de Energia no Setor de Transporte

28% DO CONSUMO DE ENERGIA FINAL

92% PARA O TRANSPORTE RODOVIÁRIO

PANORAMA DO TRANSPORTE NO BRASIL

Emissão de Dióxido de Carbono e Poluentes Locais

CO THC NOx MP RCHO

1980 9.307.366 4.702.658 848.022 716.330 42.675 7.330

2010 41.055.938 1.372.103 257.709 966.578 28.807 7.103

Variação % 341% -71% -70% 35% -32% -3%

Período Frota

Emissões (toneladas)

USO DE TECNOLOGIAS COM MENOR CONSUMO DE ENERGIA E/OU COMBUSTÍVEIS MENOS POLUENTES.

0,000 1000,000 2000,000 3000,000

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

Ônibus urbano convencional (GNV) 20 km/h

Ônibus urbano híbrido (diesel-elétrico) 20 km/h

Metrô 30/km/h

Caminhada 5 km/h

Bicicleta 12 km/h

Modo de Transporte

Energia [kJ/pass.km]

INDIVIDUAIS

NÃO MOTORIZADOS

COLETIVOS

MOTORIZADOS

10x

OPORTUNIDADES PARA ÔNIBUS HÍBRIDOS

l/km

km/h

4,31 km/l

3,07 km/l

Curvas muito

próximasCurvas mais

afastadas

1,85 km/l

1,69 km/l

Sistema de Transporte Público Urbano do Rio de Janeiro

OPORTUNIDADES PARA ÔNIBUS HÍBRIDOS

100% 100% 100% 100%

195%

112%

60%69%

0%

50%

100%

150%

200%

250%

Investimento inicial Custo operacional Poluentes locais CO2

P7P P7H

OPORTUNIDADES PARA ÔNIBUS HÍBRIDOS

0% 0% 0%

19%

-40%

-31%

-50%

-40%

-30%

-20%

-10%

0%

10%

20%

30%

Investimento adicional Redução de Poluentes Locais

Redução de CO2

P7P P7H

Ref.

OPORTUNIDADES PARA ÔNIBUS ELÉTRICOS

Ônibus híbrido: Hidrogênio e

eletricidade

Pilha a combustível + bateria

Motor a etanol + bateria

Bateria

Veículo experimental em circulação na

Rio+20 e em exposição no Pavilhão da

COPPE no Parque dos Atletas.

TODOS ESTÃO CONVIDADOS!

ÔNIBUS A PILHA A COMBUSTÍVEL DA COPPE/UFRJ

Laboratório de Hidrogênio - COPPE/UFRJ - Prof. Paulo EmílioFone: +55 21 2562-8791

� Opção para reduzir as emissões atmosféricas (principalmente CO2) e aumentar a segurança energética do setor de transporte

� Recarga Inteligente:� Diminui o ciclo das usinas de geração elétrica (ou evita geração start-up adicional, que

de outro modo iria diminuir a eficiência global do sistema)� Forma a maximizar a integração das energias renováveis variável em sistemas de

energia

� Outros benefícios:� Operação silenciosa� Ausência ou baixas emissões de escape� Eficiência superior

� Impactos sobre o sistema de potência e / ou sistema de distribuição:� Aumento da carga de pico da noite� Aumento ds cargas dos transformadores� Perdas no sistema de distribuição� Flutuações de tensão� Aumento da corrente de falta� Qualidade de energia (potência reativa e correntes harmônicas)

Por Que VePor Que Veíículos Elculos Eléétricos?tricos?

OPORTUNIDADES PARA AUTOMÓVEIS ELÉTRICOS

% BEV Frota Atual *

Frota BEV (103 veículos)

Distâcia Média Anual (km)

Desempenho Médio (km/kWh)

Energia (TWh)

% Consumo Brasil 2011 **

10% 2.980 8.000 6,0 4,0 0,9%

20% 5.960 8.000 6,0 7,9 1,7%

50% 14.899 8.000 6,0 19,9 4,4%

70% 20.859 8.000 6,0 27,8 6,1%

100% 29.798 8.000 6,0 39,7 8,7%

Em termos de EnergiaEm termos de Energia

* Considerando a frota atual de 29,8 milhões de veículos leves (ANFAVEA, 2011)** Considerando o consumo anual de energia elétrica do Brasil da ordem de 450 TWh (EPE, 2011)

� Do ponto de vista de energia, o impacto da penetração de veículos leves elétricos no Brasil não deve ser expressivo

OPORTUNIDADES PARA AUTOMÓVEIS ELÉTRICOS

Em termos de PotênciaEm termos de Potência

% BEV *BEV Frota

(103 veículos)Potência Unitária Recarga (kW)

Taxa Superposição

Potência (GW) % Pico **

% Potência Instalada ***

10 2.980 1,9 60% 3,4 4,9% 2,8%20 5.960 1,9 60% 6,8 9,7% 5,7%50 14.899 1,9 60% 17,0 24,3% 14,2%70 20.859 1,9 60% 23,8 34,1% 19,9%100 29.798 1,9 60% 34,0 48,7% 28,5%

7,7 30% 6,9 9,9% 5,8%7,7 30% 13,8 19,7% 11,5%7,7 30% 34,4 49,3% 28,9%7,7 30% 48,2 69,1% 40,4%7,7 30% 68,8 98,7% 57,7%150 1% 4,5 6,4% 3,7%150 1% 8,9 12,8% 7,5%150 1% 22,3 32,0% 18,7%150 1% 31,3 44,9% 26,2%150 1% 44,7 64,1% 37,5%

* Considerando a frota atual de 29,8 milhões de veículos leves (ANFAVEA, 2011)** Considerando a potência de pico da ordem de 65 GW (ONS, 2011)*** Considerando a potência instalada no Brasil de 110 GW (ANEEL, 2011)

� Do ponto de vista de potência, o impacto pode ser significativo, influenciado, principalmente pela forma de recarga

OPORTUNIDADES PARA AUTOMÓVEIS ELÉTRICOS

� Variabilidade da energia eólica ���� Excedentes de eletricidade (especialmente para usinas eólicas inseridas em sistemas inflexíveis)

� A capacidade total instalada de energia eólica está aumentando, principalmente no Nordeste do Brasil

� O sistema de energia elétrica da região Nordeste está tornando-se mais inflexível

�Esta situação requer a modelagem adequada do sistema de energia� Neste caso, as tecnologias de armazenamento de eletricidade podem ser

consideradas, incluindo a inclusão de BEVs e PHEVs

�Nós testamos o uso de uma frota de PHEVs no nordeste do Brasil como uma forma de estimular a eletrificação de veículos e adiar os custos de redes inteligentes

� O excedente elétrico de geração eólica, com uma coordenação adequada, poderia ser usado para abastecer uma frota PHEVs

� O tempo de carga da bateria destes veículos poderia ser alcançado por meio de temporizadores e poderia ser facilmente controlada, por exemplo, com um gerenciamento de frotas

O Caso da GeraO Caso da Geraçção Eão Eóólicalica

OPORTUNIDADES PARA AUTOMÓVEIS ELÉTRICOS

� Resultado: Excesso de Energia no Nordeste (GWh)

GWh 2015 2020 2025 2030 2035 2040

Jan/Fev/Mar

1 - 6h 185 317 448 580 712 837

6 - 10h 92 158 224 290 356 419

10 - 18h 0 0 0 0 0 0

18 - 21h 0 0 0 0 0 0

21 - 24h 0 0 0 0 0 0

Abril/Maio/Jun

1 - 6h 295 506 716 927 1.137 1.337

6 - 10h 0 253 358 463 569 668

10 - 18h 0 0 0 0 0 0

18 - 21h 0 0 0 0 0 0

21 - 24h 0 0 0 0 0 0

Jul/Ago/Set

1 - 6h 51 0 0 0 0 0

6 - 10h 0 0 0 0 0 0

10 - 18h 0 0 0 0 0 0

18 - 21h 0 0 0 0 0 0

21 - 24h 0 0 0 0 0 0

Out/Nov/Dez

1 - 6h 67 0 0 0 0 0

6 - 10h 0 0 0 0 0 0

10 - 18h 0 0 0 0 0 0

18 - 21h 0 0 0 0 0 0

21 - 24h 0 0 0 0 0 0

Excesso de Energia (GWh) 597 822 1.165 1.507 1.850 2.174

% Carga S2 0,6 0,7 0,8 0,9 1,00 1,10

Frota (PHEV 50) 447.907 616.604 873.522 1.130.440 1.387.360 1.630.324

O Caso da GeraO Caso da Geraçção Eão Eóólicalica

OPORTUNIDADES PARA AUTOMÓVEIS ELÉTRICOS

OPORTUNIDADES PARA AUTOMÓVEIS ELÉTRICOS

PRODUÇÃO DE MATÉRIA-PRIMA

TRANSPORTE DA MATÉRIA-PRIMA

PRODUÇÃO DA FONTE DE ENERGIA

TRANSPORTE E DISTRIBUIÇÃO DA FONTE DE ENERGIA

USO FINAL

BACIA DE

CAMPOS Barra do

Furado

TECAB

UPGNGASCAB

GASDUC II

Rede de

Postos

GNCAutomóvel a

GNC

BACIA DE

CAMPOS

Barra do

Furado

TECAB

UPGN

GASCAB

GASDUC II

Rede Elétrica

Usina Termelétrica

Automóvel

elétrico a

bateria

CADEIA DE SUPRIMENTO

OPORTUNIDADES PARA AUTOMÓVEIS ELÉTRICOS

34%

83% 80%

15%

27,5 %

12,4%

121 %

Automóvel a GNC Automóvel Elétrico a Bateria

50%

Termelétrica

OPORTUNIDADES PARA AUTOMÓVEIS ELÉTRICOS

20%

80%

90,5%90,5%90,5%90,5%

100%

9,5%

100%100%100%100%

2.196,4 kJ/(pass*km)

633,5 kJ/(pass*km)

247 %

Automóvel a GNC Automóvel Elétrico a Bateria

Consumo de Energia [kj/pass.km]

Investimento, autonomia, custos operacionais?

CONSIDERAÇÕES FINAIS

1. O Brasil tem muitas opções de fontes alternativas de energia

para o transporte rodoviário urbano e está planejando a

introdução dos veículos elétricos;

2. Estudos comparativos estão sendo realizados considerando

aspectos financeiros e ambientais – uso final;

3. Estudos adicionais envolvem o suprimento de infraestrutura e

ciclo de vida;

4. O uso de tração elétrica em veículos rodoviários parece ser

passo inevitável a ser dado.

LABORATÓRIO DE TRANSPORTE DE CARGA - LTC

www.ltc.coppe.ufrj.brCoordenador: Márcio de Almeida D’Agosto

[email protected]

Centro de Tecnologia, Bloco H, Sala 119

Cidade Universitária, Ilha do Fundão,

CEP: 21.949-900 – Rio de Janeiro – RJ

Tel: +55 21 2562-8139 / 2562-8129

Junho/2012.

Fórum Global de

Mobilidade Elétrica

PLANEJANDO O USO DE TRAÇÃO ELÉTRICA PARA O TRANSPORTE URBANO.

EXPERIÊNCIA DA COPPE NO BRASIL.

E1

Slide 19

E1 Numero da fonte 28Emmanuela, 01/08/2010