Porquê Veículos Eléctricos?

José MaiaEscola Superior de Tecnologia, Instituto Politécnico de SetúbalCentro de Automática da UTL

jmaia@est.ips.pt

Jorge EstevesInstituto Superior Técnico

DEEC / Centro de Automática da UTLestevesj@alfa.ist.utl.pt

Transportes37%Indústria

36%

Domésticos e Serviços

22%

Agricultura e Pescas

5%

Combustão Industrial

28%

Transportes Rodoviários

21%

Processos Industriais

8%

Produção de Energia Eléctrica (Termoeléctricas)

26%

Consumo Doméstico e de

Serviços8% Outros

4%

Natureza5%

Consumo de energia final por Consumo de energia final por sector de actividade em sector de actividade em

Portugal (1995)Portugal (1995)(DGE (DGE -- BalanBalançços energos energééticos)ti

Emissão de COEmissão de CO22 por por sector de actividade em sector de actividade em

PortugalPortugal (1994)(1994)cos)

Consumo de energia final por sectoresConsumo de energia final por sectores(DGE (DGE -- BalanBalançços energos energééticos)ticos)

Petróleo71%

Carvão19%

Hídrica4%

Outros6%

Consumo de energia primConsumo de energia primáária em 1995ria em 1995(DGE (DGE -- BalanBalançços energos energééticos)ticos)

CenCenáário do rio do ““IEA IEA WorldWorld EnergyEnergy OutlookOutlook””para 1995para 1995--20002000

65% de aumento da energia total consumida 65% de aumento da energia total consumida Crescimento com um ritmo de 2,3% por ano para a energia Crescimento com um ritmo de 2,3% por ano para a energia consumida pelo sector dos transportes consumida pelo sector dos transportes Um valor de 29% do total da energia final consumida pelos Um valor de 29% do total da energia final consumida pelos transportes contra 26% em 1995 transportes contra 26% em 1995

Ao nível Europeu nos próximos 20 anosPrevê-se um crescimento continuado do sector dos transportes (40%)

ConsequênciasConsequências

diminuidiminuiçção da qualidade de vida nas grandes cidadesão da qualidade de vida nas grandes cidadesaumento do tempo das deslocaaumento do tempo das deslocaççõesõesestacionamento anestacionamento anáárquicorquicoaumento da poluiaumento da poluiçção local (CO, partão local (CO, partíículas)culas)aumento da poluiaumento da poluiçção global (CO2, ão global (CO2, NOxNOx, , SOxSOx), respons), responsáável vel pelo efeito de estufa, chuvas pelo efeito de estufa, chuvas áácidas e outras alteracidas e outras alteraçções ões climclimááticasticas

os ciclones no mundo aumentaram de 20os ciclones no mundo aumentaram de 20--30/ano em 30/ano em 1840 para os actuais 100/ano1840 para os actuais 100/anodos gases que contribuem para o efeito de estufa, o dos gases que contribuem para o efeito de estufa, o COCO22 éé o responso responsáável por 85% do total vel por 85% do total

Análise e implementação de alternativas que minimizem as consequências dramáticas desta evolução

AnAnáálise e implementalise e implementaçção de alternativas que minimizem ão de alternativas que minimizem as consequências dramas consequências dramááticas desta evoluticas desta evoluççãoão

Possíveis vias que permitirão reduzir a dimensão dessas consequências:A redução da utilização de soluções privadas a favor de alternativas públicas de transporte Procura de combustíveis alternativosViabilização de soluções de transporte com índices de poluição nulos (ou quase-nulos)

Os sistemas de transporte que incluem soluções de propulsão eléctrica são uma

boa resposta nessas frentes

Os sistemas de transporte que incluem soluções de propulsão eléctrica são uma

boa resposta nessas frentes

Soluções de transporte com propulsão eléctrica

SoluSoluçções de transporte com ões de transporte com propulsão elpropulsão elééctricactrica

Como complemento à solução pública de transportes, a utilização de veículos eléctricos rodoviários (mesmo que individuais) em percursos no interior dos espaços urbanos corresponde a uma solução coerente, integrada numa planificação da utilização de diferentes modos de transporte

O veículo eléctrico rodoviário pode contribuir para uma política sustentável de transportes e mobilidade

Veículos Eléctricos Rodoviários e Energias RenováveisVeVeíículos Elculos Elééctricos Rodovictricos Rodoviáários e Energias Renovrios e Energias Renovááveisveis

Utopia?

• veículos eléctricos alimentados a partir de baterias

• veículos com sistemas híbridos

• sistemas baseados em pilhas de combustível

• outros

• veículos eléctricos alimentados a partir de baterias

• veículos com sistemas híbridos

• sistemas baseados em pilhas de combustível

• veículos eléctricos alimentados a partir de baterias

• veículos com sistemas híbridos

Veículos rodoviários com propulsão eléctrica:VeVeíículos rodoviculos rodoviáários com propulsão elrios com propulsão elééctrica:ctrica:

Bateria Actuadoreléctrico

Transmissão Rodas

Motor decombustão

interna

Actuadoreléctrico

Rodas

Bateria Transmissão

Transmissão

Transmissão

Pilha decombustível

Actuadoreléctrico

Transmissão Rodas

• veículos eléctricos alimentados a partir de baterias

Sistema de propulsão para veículos eléctricos

Sistema de propulsão para Sistema de propulsão para veveíículos elculos elééctricosctricos

Independente do tipo, apresentam em comum um sistema de propulsão eléctrica constituído por:

Accionamento eléctrico utilizado em veículos comercializados:– conversor cc/cc alimentando máquina de corrente contínua (com colector e escovas), –ondulador trifásico alimentando máquina síncrona com magnetos permanentes–ondulador trifásico alimentando máquina assíncrona

Vantagens da propulsão eléctricaVantagens da propulsão elVantagens da propulsão elééctricactricaNão necessita de caixa de velocidades –> condução mais cómoda em cidade

Características de accionamento de um veículo com propulsão eléctrica e de um veículo com motor de combustão interna e caixa de velocidades

Vantagens da propulsão eléctrica (2)Vantagens da propulsão elVantagens da propulsão elééctrica ctrica (2)(2)

Condução agradável e circulação bastante silenciosa

Capacidade de realizar uma travagem regenerativa de energia

Possibilidade de eliminar alguns órgãos mecânicos usuais na transmissão dos veículos automóveis convencionais, contribuindo para uma redução do peso, melhor eficiência e fiabilidade de todo o sistema

Veículos Eléctricos com BateriasVeVeíículos Elculos Elééctricos com Bateriasctricos com Baterias

Veículo eléctrico Lohner-Porsche

com motores nos eixos das rodas

Os primeiros veículos automóveis com propulsão eléctrica foram concebidos no início do século.

Veículos Eléctricos com Baterias (2)VeVeíículos Elculos Elééctricos com Baterias ctricos com Baterias (2)(2)

Na solução corrente, o veículo é alimentado a partir de baterias electroquímicas, que são recarregadas a partir da rede de distribuição eléctrica.

Veículos que efectivamente são de emissão-nula no local da sua circulação.

Do ponto de vista global, o nível de emissões depende do modo como a energia eléctrica está a ser produzida. Portugal corresponde a um caso de utilização favorável.

A tecnologia de baterias disponível limita a autonomia destes veículos

Baterias para Veículos EléctricosBaterias para VeBaterias para Veíículos Elculos Elééctricosctricos

Diversas tecnologias de baterias em evolução constante

Chumbo-ácido Níquel-cádmio Lítio-metal-polímero

Iões de Lítio Sódio-Cloreto de níquel

Níquel-hidretometálico

Tipo de tecnologia Pb/ac Ni/Cd NiHM Li-Ion Li/p Na/NiCl2 Objectivos USABC

Energia específica (Wh/kg) 35-40 55 70 125 155 80 200Potência específica (W/kg) 80 120 200 260 315 145 400Densidade de energia (Wh/L) 0 90 90 200 165 130 300

Vida útil (nº ciclos de carga) 300 1000 600 +600 +600 600 1000Tempo de carga (horas) 6-8 6-8 6 4-6 4-6 4-6 3-6Autonomia (km) 75 100 150 200 250 200 250

Preço de custo (USD / kWh) 120 500 700 - - - <100Fonte: EVS 17 Official Magazine, Outubro de 2000

Veículos Eléctricos com Baterias em PortugalVeVeíículos Elculos Elééctricos com Baterias em Portugalctricos com Baterias em PortugalComercializados (conhecidos) em Portugal

Citroen Saxo Eléctrico Fiat Seiscento ElecttraCitroen Berlingo Eléctrico

TassoPiaggio Porter Eléctrico Futi 5Fabrigimno Lamborgini

Atala Lepton Peugeot Zap ZappyCitybugPeugeot

Veículos Eléctricos com Baterias em Portugal (2)VeVeíículos Elculos Elééctricos com Baterias em Portugal ctricos com Baterias em Portugal (2)(2)

A experiência da distribuição postal no centro histórico de Évora

Para além da experiência dos CTT Correios de Portugal, existem já diversos veículos em utilização em Portugal: Eco-equip, CTT, CM Lisboa, CM Porto, LIPOR, EDP, EMEL, CM Viana de Castelo, CM Évora, CM. Beja. Os veículos em utilização são automóveis, quadriciclos, triciclos, “scooters”, bicicletas assistidas electricamente e trotinetes eléctricas

Veículos HíbridosVeVeíículos Hculos HííbridosbridosUma solução de elevado potencial passa pela utilização de sistemas híbridos que combinam um motor de combustão interna (ou outro) com o sistema de accionamento eléctrico.

Desenho de um veículo híbrido-eléctrico patenteado em 1905

Volvo ECC – híbrido-eléctrico série com turbina a gás

Um veículo híbrido rodoviário é um veículo cuja energia para a propulsão pode ser obtida a partir de duas ou mais diferentes formas ou tipos de sistemas de

acumulação, fontes ou conversores de energia. Pelo menos um dos sistemas de acumulação ou conversão terá que estar colocado a bordo do veículo.

Veículos Híbrido-EléctricoVeVeíículos Hculos Hííbridobrido--ElElééctricoctrico

Um veiculo híbrido-eléctrico (“HEV-Hybrid Electric Vehicle”) é um veiculo híbrido em que, pelo menos, um dos sistemas de acumulação ou conversão pode fornecer energia eléctrica.

Travagem regenerativa

Melhor aproveitamento do motor de combustão

Hipótese de funcionamento apenas com o motor eléctrico nos circuitos urbanos

Veículos Híbrido-Eléctrico ParaleloVeVeíículos Hculos Hííbridobrido--ElElééctrico Paraleloctrico Paralelo

Comercializados (conhecidos) em Portugal

Fiat Multipla - híbrido paralelo

Toyota New Prius

VeVeíículos Hculos Hííbridobrido--ElElééctrico Paraleloctrico Paralelo (2)(2)

Diferentes modos de funcionamento

Arranque e marcha lenta: propulsão eléctrica pura.

Marcha normal: propulsão com energia fornecida pelo depósito de gasolina, parte da potência é entregue pelo motor a gasolina directamente às rodas;, a restante é fornecida pelo gerador ao motor eléctrico e deste para as rodas.

Marcha com potência máxima: a potência fornecida à rodas éfornecida conjuntamente pelo motor a gasolina e pelo motor eléctrico; o motor eléctrico vai buscar a energia às baterias.

VeVeíículos Hculos Hííbridobrido--ElElééctrico Paraleloctrico Paralelo (3)(3)

Diferentes modos de funcionamento (2)

Recarga da bateria: o motor de gasolina continua a rodar com o veículo parado; durante a marcha, o motor de gasolina desenvolve um pouco mais de potência, de modo a fornecer a energia necessária à bateria.

Veículo parado: o motor de gasolina é automaticamente parado (excepções: o sistema de climatização está em funcionamento ou a bateria tem que ser recarregada)

Redução de velocidade/ / travagem: as rodas accionam o motor eléctrico (que passa a funcionar como gerador); a energia eléctrica gerada é armazenada na bateria

Veículos Híbrido-Eléctrico SérieVeVeíículos Hculos Hííbridobrido--ElElééctrico Sctrico Séérierie

Autocarro hAutocarro hííbrido sbrido séérie: 12,2 m; Nova Iorquerie: 12,2 m; Nova Iorque

Resultados de ensaios em laboratório do sistema

Motor assíncrono e caixa redutora compacta

Projectos comunitários com Veículos Híbrido-Eléctrico em Portugal

Projectos comunitProjectos comunitáários com rios com VeVeíículos Hculos Hííbridobrido--ElElééctrico em Portugalctrico em Portugal

Projecto Projecto SagittaireSagittaire

Projecto Projecto Desenvolvimento de um autocarro com pilhas de combustDesenvolvimento de um autocarro com pilhas de combustíívelvel

Associação Portuguesa do Veículo EléctricoAssociaAssociaçção Portuguesa do Veão Portuguesa do Veíículo Elculo ElééctricoctricoCom o intuito de divulgar e promover a utilização do veículo eléctrico rodoviário em Portugal, foi criada (em Julho de 1999) a

APVE - Associação Portuguesa do Veículo Eléctrico

Esta Associação visa promover as potencialidades do veículo eléctrico rodoviário e fomentar acções nos domínios da informação, normalização, regulamentação, incentivos, demonstração, investigação e desenvolvimento.

Conta, actualmente, com 66 Associados, dos quais metade são empresas e instituições diversas e os restantes associados em nome individual.

Av. Rovisco Pais, 1 , 1049-001 LISBOATel.: 21 841 76 71 Fax: 21 841 71 67veiculo.electrico@apve.pt www.apve.pt

Veículos eléctricos em PortugalPor onde ir?

VeVeíículos elculos elééctricos em Portugalctricos em PortugalPor onde ir?Por onde ir?

Projectos de divulgação e de demonstração, que evidenciem a viabilidade da solução da propulsão eléctrica e permitam concluir das suas vantagens e desvantagensMedidas concretas de incentivo à aquisição e à utilizaçãoPlanificação das estruturas de apoio (de recarga e de manutenção) Desenvolvimento da intervenção industrial nacional

Alguns aspectos relativos à introdução dos veículos eléctricos rodoviários

Alguns aspectos relativos Alguns aspectos relativos àà introduintroduçção dos ão dos veveíículos elculos elééctricos rodovictricos rodoviááriosrios

Oportunidade para uma menor dependência do petróleo e para uma diversificação energética nacional;

Oportunidade para discutir e re-equacionar todas as questões dos transportes e da mobilidade urbana;

Oportunidade de negócio para os fornecedores de energia eléctrica (este consumo poderá ser deslocado parcialmente para as horas de vazio);

As opções do modo de produção de energia eléctrica definem a dimensão da redução relativa do consumo de combustíveis fósseis; torna possível a introdução das energias renováveis nos sector dos transportes;

Existem vantagens claras relativamente à poluição local nas cidades; não se deverá, no entanto, esquecer que o balanço geral não é tão positivo (contabilização da poluição relativa à produção da energia eléctrica nas centrais de energia eléctrica);

Associação Portuguesa do Veículo EléctricoAssociaAssociaçção Portuguesa do Veão Portuguesa do Veíículo Elculo Elééctricoctrico

Com o intuito de divulgar e promover a utilização do veículo eléctrico em Portugal, foi criada (em Julho de 1999) a

APVE - Associação Portuguesa do Veículo Eléctrico

Esta Associação visa promover as potencialidades do veículo eléctrico rodoviário e fomentar acções nos domínios da informação, normalização, regulamentação, incentivos, demonstração, investigação e desenvolvimento.

AssociaAssociaçção Portuguesa do Veão Portuguesa do Veíículo Elculo Elééctricoctrico (2)(2)

AMERLIS - Agência Municipal de Energia de Lisboa AMES - Agência Municipal de Energia de SintraAutomóveis Citroën, SAAutomóvel Club de Portugal Companhia Carris de Ferro de Lisboa, S. A.CTT Correios de Portugal, S.A.Direcção Geral de EnergiaEco-EquipEDP - Electricidade de Portugal, S. A.Escola Superior de Tecnologia da Universidade do AlgarveEscola Superior de Tecnologia de SetúbalFiat Auto Portuguesa, S. A. Futi, Lda.Geco, Lda.Green Point Line Lda.INETI - Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia IndustrialIPQ- Instituto Português da Qualidade

ISEC - Instituto Superior de Engenharia de CoimbraISEL - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa ISEP - Instituto Superior de Engenharia do PortoIST - Instituto Superior TécnicoIT - Instituto de TelecomunicaçõesJ.F. de Oliveira Import-Export, LdaLogistema, Consultores de Logística, S.A.MotorConsult, Engenharia, Gestão e Informática Lda.Perform Energia, Lda.Piaggio (Portugal) - Comercialização de Veículos; Lda.Siemens, S. A.Tecnirolo, Lda.Universidade da Beira InteriorUrbénia – Veículos e Tecnologias para o Sec. XXI, Lda.Zero Air Pollution, Veículos Eléctricos, Lda.

AssociaAssociaçção Portuguesa do Veão Portuguesa do Veíículo Elculo Elééctricoctrico (3)(3)

Joaquim José Borges GouveiaJorge Manuel Garcia Esteves José Américo Baptista de SousaJosé Carlos Lourenço QuadradoJosé Luís Carrilho SequeiraJosé Ricardo FélixLuís Manuel dos Santos DiasMargarida Lourenço Simões de SousaNuno Ricardo Graça Leal SerraPaulo José Gameiro PereirinhaPaulo Ricardo Duarte CoelhoPedro Alexandre da Cunha Ferreira TeixeiraRicardo Jorge Gomes FélixSérgio Manuel Duarte Costa

António Eusébio Velho RoqueCarlos Manuel do Amaral AlegriaCarlos Manuel Pereira CabritaCarlos Manuel Ramires PeraltaCarlos Miguel Flôxo Contente de SousaDante MamedeEduardo Osvaldo da Silva Louro CorreiaFloriberto Amorim Azevedo LimaFrancisco Alberto Sena da SilvaFrancisco Manuel P. Teixeira João Carlos Ferraz MendesJoão Miguel do Carmo FialhoJoão Paulo Alves Diz Pereira CalauJoão Pereira BastosJoaquim da Silva Jorge

ActividadeActividadeActividade

Adesão como Secção Portuguesa da AVERE – Associação Europeia dos Veículso Eléctricos Rodoviários e participação no seu órgão directivo;

Criação da Comissão Técnica de Normalização “CT146 – Veículos de Propulsão Eléctrica Rodoviários”; representação de Portugal no CEN neste domínio; reunião do TC301 “Electrically propelled road vehicles”, do CEN, em Lisboa, de 26 a 28 de Junho de 2000; tradução para Língua Portuguesa de todas as normas aprovadas no TC301;

Protocolo para o 4º Trimestre de 1999 e Protocolo para o ano 2000 com a DGTT e com a AMERLIS, para a promoção dos veículos de propulsão alternativa nas suas esferas de competências;

Para além da DGTT, contactos com a DGV, DGE e Secretaria de Estado do Ambiente;

Criação e manutenção de uma página na Internet: www.apve.pt

Publicação de três números do Boletim VEInformação, em papel e em formato electrónico

Publicação do relatório “A Experiência de Projectos e Programas de Veículos Eléctricos Um Estudo sobre a Europa, os EUA e o Japão– Partes I e II”, tradução para Língua Portuguesa do relatório publicado pela KFB “Agência Sueca de Investigação em Transportes e Comunicações” (publicado em papel e formato electrónico), assumindo-se como editor de publicações relativas aos VE;

Participação em quatro propostas de projectos europeus de demonstração, a serem financiados pela UE;

Intervenção na reunião do Projecto “Thermie Sagitarius”, Sintra, 15 de Setembro de 1999

Sessão Pública sobre “Veículos Eléctricos e Política Concertada de Transportes” no Instituto Superior Técnico, dia 8 de Outubro de 1999;

Actividade (2)Actividade Actividade (2)(2)

Moderação da sessão de debate “Soluções alternativas de propulsão”, 1° Congresso Nacional do Automóvel, organizado pela ARAN – Associação do Ramo Automóvel Nacional, Espinho, Novembro de 1999;

Stand na “Autarcar – Salão de Equipamento Rodoviário Autárquico”; Dezembro de 1999, Exponor;

Seminários “Os Veículos eléctricos em Portuga” no Instituto Superior de Engenharia de Lisboa e nas Escolas Superiores de Tecnologia de Leiria, Setúbal e Guarda;

Proposta do evento “Alternativas para a Mobilidade Urbana – Debate e Sessão de Experimentação”, organizado em conjunto com a Câmara Municipal do Porto, Sociedade de Transportes Colectivos do Porto e Direcção-Geral de Transportes Terrestres, nos dias 14 e 15 de Abril de 2000 no Porto,;

Sessão Pública sobre “Normalização Europeia e Veículos Eléctricos”, dia 27 de Junho de 2000; INETI, Lisboa;

Participação activa nas sete cidades portuguesas no “Dia Europeu na Cidade sem o meu Carro!”, 22 de Setembro de 2000;

Moderação de uma sessão da maior Conferência Internacional sobre VE, o EVS’17, que se realizará de 15 a 18 de Outubro de 2000, Montreal, Canadá

Participação activa na Conferência Internacional da UIE, que se realizará de 1 a 4 de Novembro de 2000, na FIL

Organização conjunta com o Centro de Conservação da Energia do Seminário Internacional sobre Veículos Eléctricos, que se realizará em Lisboa a 13 de Novembro de 2000

Participação na Comissão Internacional de Selecção do EVS’18, que se realizará em Outubro de 2001, Berlim, Alemanha;