UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - USP

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA - PPGE

O uso do gás natural na frota de ônibus de São Paulo como incentivo

para a expansão da rede de distribuição.

Mario Luiz Ferrari Pin

Trabalho final para a disciplina:

PEN5022: Economia do Petróleo e Gás

09/2015

RESUMO

Uma grande dificuldade ainda enfrentada para que o gás natural seja

amplamente utilizado na cidade de São Paulo é o custo de ampliação da rede

de distribuição. Em bairros pouco verticalizados, principalmente nas periferias

da cidade, a demanda de uso do gás natural é baixa, tornando os

investimentos por parte da distribuidora na expansão da rede pouco atrativos.

Apresentamos o uso do gás natural na frota de ônibus da cidade e, portanto a

necessidade de postos de abastecimento nas garagens e terminais de ônibus,

como um incentivo para a ampliação da rede de distribuição, levando o gás

natural a regiões onde antes não existia atratividade econômica. Foi feita uma

revisão da literatura sobre a viabilidade do uso de motores a gás natural em

veículos pesados, um mapa da cidade, com os pontos de interesse, que são os

terminais de ônibus. Um estudo econômico também é apresentado para

demonstrar qual é a demanda de uso de gás natural por parte da frota de

ônibus na cidade e o seu custo comparado ao óleo Diesel.

Palavras-chave: ônibus, gás natural, rede de distribuição, São Paulo.

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ................................................................................................... 3

1- OBJETIVOS ................................................................................................... 3

2- METODOLOGIA ............................................................................................ 3

3- O GÁS NATURAL .......................................................................................... 4

4- ÔNIBUS A GÁS NATURAL ............................................................................ 5

4.1- História do ônibus a gás natural em São Paulo ....................................... 6

5- TRANSPORTE POR ÔNIBUS NA CIDADE DE SÃO PAULO ....................... 8

5.1- Frota atual de ônibus na cidade de São Paulo ........................................ 8

5.2- Localização dos terminais de ônibus ....................................................... 8

5.3- Consumo de combustível ...................................................................... 10

6 - SUBSTITUIÇÃO DA FROTA ATUAL POR GNV ......................................... 10

7- EXPANSÃO DA REDE DE GÁS NATURAL ENTRE TERMINAIS ............... 10

8- CONCLUSÕES ............................................................................................ 12

9- REFERÊNCIAS ............................................................................................ 13

INTRODUÇÃO

Grande parte dos bairros mais periféricos e menos verticalizados da cidade de

São Paulo ainda apresentam um baixo índice de atendimento pela

concessionária de distribuição de gás natural a Comgás. Isso se da pela baixa

atratividade comercial em construir redes capilares por muitas ruas onde o

numero de clientes e o consumo são baixos.

Segundo Prates et al. (2006), os segmentos comercial e residencial se

encontram muito pulverizados e apresentam um consumo unitário muito

pequeno e portanto só são interessantes comercialmente para a

concessionária se existir um consumidor âncora, que apresente um grande

consumo, nas proximidades, ou se a concentração desses consumidores

unitários for grande, como no caso de bairro verticalizados, onde os prédios

contém uma grande quantidade de consumidores em um mesmo endereço.

Quando uma infraestrutura básica é instalada para atender a um consumidor

âncora, o custo da capilarização da rede é repassado ao consumidor

residencial que é o que paga a maior tarifa.

1- OBJETIVOS

Este estudo tem como objetivo verificar a viabilidade da substituição dos atuais

ônibus que fazem o transporte público na cidade de São Paulo por outros

movidos a gás natural, e com isso utilizá-los como um incentivo para a

expansão da rede de distribuição de gás natural, utilizando os terminais de

ônibus, que estão espalhados por toda a cidade, inclusive nas periferias, como

consumidores âncora.

2- METODOLOGIA

Foi feita uma revisão da bibliografia sobre a história do transporte por ônibus e

do uso de gás natural veicular em São Paulo, das tecnologias de motores para

ônibus movidos a gás natural e suas vantagens em relação ao óleo Diesel.

Um estudo econômico foi feito para justificar a expansão da rede de gás natural

até os terminais e garagens e demonstrar que isso pode ser benéfico para a

população da cidade, facilitando o acesso à rede de distribuição de gás.

3- O GÁS NATURAL

O gás natural, como definido pela lei n°.9.478/97, conhecida como lei do

petróleo, é a porção do petróleo que existe na fase gasosa ou em solução no

óleo, nas condições originais do reservatório e que permanece em estado

gasoso nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP).

Sua composição em estado bruto varia de acordo com uma série de fatores

naturais durante sua fase de formação e de acumulação em seu reservatório

de origem.

Quando o gás natural é encontrado juntamente com petróleo num mesmo

reservatório, é considerado gás associado e quando o reservatório contém

pouco ou nenhum petróleo, é considerado não associado. As maiores reservas

do mundo são de gás não associado (CHAVES, 2010).

O metano é o composto mais presente no gás natural, entre 85% e 95% e em

proporçõs menores, etano, propano, butano e hexano, podendo ocorrer

pequenas concentrações de dióxido de carbono, nitrogênio, hidrogênio e

compostos sulfurados, para efeitos práticos, o gás natural pode ser estudado

para análises físicas e termodinâmicas como sendo composto somente por

metano, sem prejuízo para os resultados (MACHADO, 1996).

Algumas características físicas do gás natural são:

• Densidade relativa inferior a 1,0, ou seja, menos denso que o ar

atmosférico, tendo grande importância para a segurança de seu uso;

• O ponto de vaporização à pressão atmosférica é de -162°C;

• Os limites de inflamabilidade inferior e superior, respectivamente são,

5% e 15% do volume.

Com relação a outros combustíveis fósseis o gás natural apresenta grandes

vantagens do ponto de vista ambiental (CHAVES, 2010).

Os veículos movidos a gás natural apresentam como benefícios a economia de

custo co combustível, redução de emissões de gases estufa e material

particulado, que é uma das maiores fontes de poluição do ar em zonas de

grande urbanização e redução de ruído (IEA, 2011).

4- ÔNIBUS A GÁS NATURAL

Segundo Mattos (2001), existem três aspectos importantes para se analisar o

uso do gás natural para transporte por ônibus: aspectos técnicos, econômicos

e socioambientais.

Nos aspectos técnicos, algumas tecnologias e suas peculiaridades devem ser

observadas, o armazenamento de gás natural em ônibus é feito por tanques

que o estocam de forma comprimida (GNC), esse tanque é cinco vezes maior e

pesa de três a quatro vezes seu equivalente de óleo diesel, a estocagem

poderia ser feita de forma líquida (GNL), que garante uma densidade maior do

gás, necessitando de um volume reduzido, porém o manuseio do GNL é difícil,

uma vez que necessita ser armazenado em temperaturas criogênicas

(MATTOS, 2001).

Outro aspecto técnico é relacionado à eficiência, um ônibus movido a gás

natural é de 20% a 40% menos eficiente que um equivalente movido a óleo

Diesel, devido em grande parte ao maior peso dos tanques de combustível

(GALBIERI, 2013).

A principal vantagem do ônibus a GNV é a sua queima mais limpa, que além

de gerar menos gases poluentes, contribuem para um menor desgaste do

motor, uma vez que o óleo lubrificante apresenta uma maior durabilidade e não

há formação de depósitos sólidos.

Existem três tipos principais de tecnologias para ônibus movidos a gás natural,

que dependendo de onde serão utilizados, apresentam vantagens e

desvantagens (MOUTINHO DOS SANTOS et al, 2013):

• Motores dedicados: os veículos já são fabricados com motores de ciclo

Otto, que funcionam exclusivamente a gás natural. Todos os

componentes, inclusive os tanques e sua disposição no veículo são

projetados para essa utilização, ocupando menos espaço e tendo um

menor peso, garantindo uma operação mais segura;

• Motores convertidos: os veículos originalmente fabricados para operar

com óleo Diesel são adaptados para o uso do GNV, os motores são

convertidos a ciclo Otto, em um processo chamado ottolização e os

tanques são adaptados em espaços da carroceria. Esse tipo de veículo

pode não garantir a segurança desejada, durante as décadas d 1980 e

1990 em São Paulo, esse tipo de conversão criou uma série de

problemas técnicos aos veículos;

• Motores dual fuel: Esse tipo de tecnologia garante uma flexibilidade ao

veículo, que pode operar tanto com GNV quanto com óleo Diesel. Com

esse tipo de motor, quando o veículo opera a baixas velocidades o

consumo de óleo Diesel é maior, e portanto não se aproveitando das

vantagens que o gás natural poderia proporcionar (BRITO, 2015).

Nos aspectos econômicos, temos uma grande dependência de ações políticas

junto com o mercado para a promoção do GNV. É necessário tornar o gás

natural economicamente viável e competitivo em relação ao Diesel. O aspecto

mais importante para a promoção do gás natural são os investimentos de

médio e longo prazo, que serão compensados com as vantagens que o uso do

gás natural apresenta ao longo dos anos. (MOUTINHO DOS SANTOS et al,

2013).

4.1- História do ônibus a gás natural em São Paulo

A São Paulo Transportes (SP-TRANS) é a atual companhia que gere o

transporte coletivo de ônibus na cidade de São Paulo, ela substitui em 1994 a

Companhia Municipal de Transportes Coletivos (CMTC), uma empresa estatal

fundada em 1947 e que foi privatizada.

Em 1981 a CMTC começou uma pesquisa em combustíveis alternativos para

substituir o Diesel, onde varias experiências foram feitas como um sistema de

dupla alimentação com óleo Diesel e álcool, que não apresentou desempenho

satisfatório. Outra experiência foi com o Ester Metílico de Óleo de Soja

(EMOS), algo como o que hoje é denominado Biodiesel, que apesar do bom

desempenho foi abandonado devido ao alto preço do combustível, decorrente

da baixa demanda. E por fim, a experiência com gás metano (CH4) depurado

de aterro sanitário, que de todas as alternativas testadas se revelou com a

mais promissora.

Foi entre 1983 e 1985 que uma experiência pioneira com o uso de gás

combustível foi desenvolvida em um convênio entre o Instituto de Pesquisas

Tecnológicas (IPT), a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São

Paulo (SABESP) e a Mercedes Benz do Brasil (MBB). Dez veículo foram

adaptados para o abastecimento a gás metano proveniente do biogás do Aterro

Sanitário de Santo Amaro.

Entre 1986 e 1988 a Mercedes Benz do Brasil desenvolveu um motor a ciclo

Otto para uso com gás natural, o OM-366-G, que teve sua produção em série

iniciada em 1989.

Um convênio firmado entre a MBB, Petrobrás e CMTC, novas experiências

foram feitas entre 1989 e 1991, foram utilizados motores a gás, motores dual

fuel e motores ottolizados. Quatro veículos foram colocados em operação e

receberam diversas críticas dos operadores, pois exigiam muitas paradas

durante a operação normal dos veículos. Os únicos veículos que apresentaram

resultados satisfatórios foram os que utilizavam o motor OM-366-G que já era

fabricado para o uso com gás.

A lei municipal n°.10.950 de 1991 veio determinar a conversão da frota de

ônibus a óleo Diesel para uso de gás natural em um período de dez anos.

A CMTC cogitou adquirir 250 ônibus movidos a gás, o que era o ideal para uma

garagem em fase de adaptação, onde a Petrobras construiria um posto de

abastecimento para atender essa frota.

Em 1994 a CMTC foi privatizada e o projeto nunca foi concretizado

(MACHADO, 1996).

A partir do início dos anos 2000, outros projetos piloto foram desenvolvidos,

porém nenhum atingiu efetivamente uma grande escala.

O abastecimento é um dos problemas apontados para a falta de sucesso do

ônibus a gás natural na cidade de São Paulo. O abastecimento a baixa pressão

fazia com que os ônibus ficassem parados por muito tempo para

abastecimento, e alem disso, como a autonomia era baixa, muitos

deslocamentos para as garagens eram necessários, prejudicando a

programação e operação das linhas.

A Shell chegou a investir US$ 800.000,00 em duas garagens onde operavam

ônibus a gás natural em sistemas de alta pressão, porém os contratos não

eram favoráveis e em certas ocasiões o gás natural chegou a custar mais caro

que o óleo Diesel. Além disso os compressores consumiam tanta energia que

chegava a quase 10% do valor de compra do gás (NTU, 2004).

5- TRANSPORTE POR ÔNIBUS NA CIDADE DE SÃO PAULO

5.1- Frota atual de ônibus na cidade de São Paulo

A cidade de São Paulo possui atualmente uma frota de 14.828 veículos com

uma idade média de cinco anos e que operam em 1.390 linhas.

Em 2014 foram transportados 2.920.278.340 passageiros (SPTRANS, 2015a).

5.2- Localização dos terminais de ônibus

Figura 1: Mapa dos terminais de ônibus em São Paulo (SPTRANS, 2015b)

A cidade de São Paulo possui atualmente trinta e dois terminais de ônibus que

são apresentados na tabela 1.

Terminal Área

A. E. Carvalho (Antônio Estêvão de Carvalho)

3 - Nordeste (Amarela)

Amaral Gurgel 9 - Centro (Cinza)

Aricanduva 3 - Nordeste (Amarela)

Bandeira 9 - Centro (Cinza)

Campo Limpo 8 - Oeste (Laranja)

Capelinha 7 - Sudoeste (Bordô)

Casa Verde 2 - Norte (Azul-Marinho)

Cidade Tiradentes 4 - Leste (Vermelha)

Grajaú 6 - Sul (Azul Claro)

Guarapiranga 7 - Sudoeste (Bordô)

Guido Caloi 7 - Sudoeste (Bordô)

Jardim Ângela 7 - Sudoeste (Bordô)

Jardim Britânia 1 - Noroeste (Verde-Claro)

João Dias 7 - Sudoeste (Bordô)

Lapa 9 - Centro (Cinza)

Mercado 9 - Centro (Cinza)

Metalúrgicos 4 - Leste (Vermelha)

Parelheiros 6 - Sul (Azul Claro)

Parque Dom Pedro II 9 - Centro (Cinza)

Penha 3 - Nordeste (Amarela)

Pinheiros 9 - Centro (Cinza)

Pirituba 1 - Noroeste (Verde-Claro)

Princesa Isabel 9 - Centro (Cinza)

Sacomã 9 - Centro (Cinza) / 5 - Sudeste (Verde-Escuro)

Santo Amaro 7 - Sudoeste (Bordô) / 6 - Sul (Azul Claro)

Sapopemba/Teotônio Vilela 5 - Sudeste (Verde-Escuro)

São Mateus 4 - Leste (Vermelha) / 5 - Sudeste (Verde-Escuro)

São Miguel 3 - Nordeste (Amarela)

Varginha 6 - Sul (Azul Claro)

Vila Carrão 4 - Leste (Vermelha)

Vila Nova Cachoeirinha 1 - Noroeste (Verde-Claro)

Vila Prudente 9 - Centro (Cinza)

Tabela 1: Terminais de ônibus em São Paulo

5.3- Consumo de combustível

Segundo Sarkosy (2005), um ônibus percorre cerca de 80.000 km por ano na

região metropolitana de São Paulo com um consumo específico de combustível

da ordem de 2,4 km/l.

Portanto o consumo anual de óleo Diesel pelos ônibus da cidade de São Paulo

seria da ordem de 33 mil litros por ônibus, com um total de 494 milhões de

litros para toda a frota.

6 - SUBSTITUIÇÃO DA FROTA ATUAL POR GNV

O consumo específico de um ônibus movido a gás natural é de 1,69 km/m³

(OLIVEIRA FILHO, 2005). Portanto o consumo anual de gás natural, se a frota

fosse substituída 100% por ônibus movidos a esse combustível, seria de 702

milhões de metros cúbicos.

O custo anual com óleo Diesel atualmente é de R$ 1,44 bilhões utilizando o

preço médio do litro do combustível em setembro de 2015 de R$ 2,914 (ANP,

2015).

Se a substituição fosse feita por gás natural, o custo anual com combustível

seria de R$ 939,09 milhões, utilizando o preço médio do m³ do combustível em

setembro de 2015 de R$ 1,901 (ANP, 2015).

Com esses dados podemos perceber que a substituição da frota de ônibus na

cidade de São Paulo por gás natural pode gerar uma economia anual de

R$ 500,91 milhões.

7- EXPANSÃO DA REDE DE GÁS NATURAL ENTRE TERMINAIS

Como o objetivo desse trabalho foi usar os terminais de ônibus da cidade de

São Paulo como pontos de consumo que incentivariam a expansão da rede de

gás natural na cidade, uma tabela com as distâncias entre eles foi elaborada. O

ponto de partida foi definido como o Terminal Parque D. Pedro, que é

localizado na região central da cidade. Outros oito terminais foram definidos

como ponto final da expansão da rede pois se localizam em extremos da

cidade e em seu caminho outros terminais podem ser atendidos.

Com essa abordagem, 26 terminais são contemplados com a expansão da

rede proposta, os terminais restantes se encontram na região central da cidade

onde a rede de distribuição de gás natural já está presente.

A tabela 2 apresenta os terminais de ônibus que seriam o ponto final da

expansão da rede de gás e as respectivas distâncias até o Terminal Parque D.

Pedro.

Terminal Dist. (km)

São Miguel 27,7

Sapopemba 18,3

Sacomã 7,9

Parelheiros 38,2

Campo Limpo 22,7

Jardim Britânia 30,7

Cachoeirinha 17,8

Metalúrgicos 30,6 Tabela 2: Distância entre os pontos finais da expansão da rede de gás natural e o Terminal

Parque D. Pedro

Para outros dois terminais que não estão em uma dessas rotas, o Terminal

Jardim Ângela e o Terminal Capelinha, o ponto de partida escolhido foi o

Terminal Santo Amaro e as distâncias são 10,1 km e 6,8 km respectivamente.

Todas as distâncias apresentadas somam 210,8 km.

Usando dados de notícias sobre custo de expansão de redes de gás pelo Brasil

em 2015 pudemos construir a tabela 3 e chegar a um valor médio de custo por

quilometro.

Concessionária Dist. (km) Custo (milh.R$) mil R$/km

Sulgás 420 288 686

PBGAS 10 4 400

PBGAS 16 7 438

CEGAS 40 11 275

Comgás 640 180 281 Tabela 3: Custo de expansão das redes de gás natural (ABESCO, 2015),

(ABGAS, 2015a), (ABGAS, 2015b), (ABGAS, 2015c), (ABGAS, 2015d), (ABGAS, 2015e)

O valor médio para esses dados apresentados na tabela 3 é de R$ 416 mil por

quilometro de rede expandida. Portanto, para a distância proposta nesse

trabalho, o custo da obra seria de cerca de R$ 87 milhões.

8- CONCLUSÕES

Com os dados apresentados nesse trabalho podemos concluir que a

substituição dos atuais ônibus movidos a óleo Diesel por ônibus movidos a gás

natural é viável e ainda, com os atuais preços dos dois combustíveis na cidade

de São Paulo, poderia significar uma economia de mais de R$ 500 milhões por

ano, que poderia ser repassado para o consumidor em uma redução no preço

da tarifa e também na melhoria do sistema de transporte público da cidade.

A partir do mapa apresentado com os terminais de ônibus, é possível perceber

que eles abrangem a cidade em quase sua totalidade, demonstrando que

utilizá-los como consumidores âncora para a expansão da rede de gás seria

interessante economicamente para a concessionária de gás natural e também

para a população das regiões onde ainda não existe uma malha de distribuição

de gás que poderia ser atendida por esse serviço.

9- REFERÊNCIAS

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ABEGÁS - PBGás conclui 10 km de rede de gás canalizado e anuncia novos

investimentos em Campina Grande - 2015b, Disponível em: http://www.abegas.org.br/Site/?p=50225 Acessado em: 26/09/2015

ABEGÁS - Cegás expande rede estruturante em quatro bairros de Fortaleza -

2015c, Disponível em: http://www.abegas.org.br/Site/?p=50984 Acessado em: 26/09/2015

ABEGÁS - Comgás amplia rede de gás natural canalizado em Taubaté -

2015d, Disponível em: http://www.abegas.org.br/Site/?p=48591 Acessado em: 26/09/2015

ABEGÁS - Rede de gás natural será ampliada com investimento de mais de R$

15,5 milhões - 2015e, Disponível em: http://www.abegas.org.br/Site/?p=50574 Acessado em 26/09/2015

ABESCO - Distribuidora de gás natural investe R$ 288 mi para expandir rede

no RS - 2015, Disponível em: http://www.abesco.com.br/novidade/distribuidora-de-gas-natural-investe-r-288-mi-para-expandir-rede-no-rs/ Acessado em: 26/09/2015

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